Денатурация и ренатурация нуклеиновых кислот. Под влиянием денатурирующих факторов (температура 70 ° -100 ° С, воздействие химических веществ, сильнокислой и щелочная среда и т.д.) происходит разрыв водородных и
ван-дер-ваальсовых связей, стабилизирующих вторичную и третичную структуру нуклеиновых кислот. Вследствие разрыва водородных и гидрофобных связей цепи нуклеиновых кислот расходятся и приобретают конформации беспорядочного клубка. Денатурация сопровождается повышением поглощения света при 260 нм (гипохромный эффект). Поглощение может увеличиваться примерно в 1,5 раза. Это-удобный метод исследования денатурации. Денатурацию можно обнаружить также за уменьшением вязкости раствора и изменением угла вращения плоскости поляризованного луча. Если раствор нуклеиновой кислоты, этиловый нагревом, медленно охлаждать, то полинук-леотидни цепи ДНК объединяются по принципу комплементар-ности (див.рис.27). При этом образуется нативная двойная спираль ДНК. Это явление называется ренатурацией. При быстром охлаждении ренатурацией не происходит.
Гибридизация ДНК-ДНК. Если смешать растворы ДНК, выделенные из организмов разных видов (например, кролика и лягушки), нагреть эту смесь (денатурировать ДНК), а затем медленно охладить, то снова образовываться двуспиральные структуры. При этом, вместе с двуспиральной-ми молекулами, идентичными исходным молекулам ДНК, могут образовываться гибридные молекулы, имеющие один нуклеиновых цепь с ДНК кролика, а второй - с ДНК лягушки. Такие гибридные молекулы бывают несовершенными: спирализовани участки чередуются в них с неспирализо-ными. Несовершенство гибридов ДНК-ДНК можно определить с помощью электронного микроскопа. Изучение гибридизации ДНК-ДНК позволило сделать следующие важные для биологов выводы:
1. ДНК всех органов и тканей одного и того же организма идентичны;
2. ДНК, выделенные из тканей различных существ одного биологического вида, идентичны. Однако могут быть небольшие расхождения, которые нельзя обнаружить методом гибридизации (двойная спираль не образуется, если некомплементарны участки содержат более 3-5 нуклеотид-ных остатков);
3. ДНК, полученные от существ разных биологических видов, - неидентичные, образуют несовершенные гибридные молекулы. Степень несовершенства гибридов ДНК-ДНК тем больше, чем более отдаленные по филогенетической сродством виды. В связи с этим метод гибридизации ДНК-ДНК оказался удобным при изучении систематики организмов. Из результатов изучения ДНК методом гибридизации следует, что первичная структура ДНК характеризуется видовой специфичностью.
Гибридизация ДНК-РНК. Подобным путем может происходить и гибридизация ДНК-РНК: в этом случае гибридная молекула содержит один дезоксирибонуклеотидний цепь и один рибонуклеотидний. При гибридизации ДНК с РНК (первичных транскриптов), выделенных из одного организма, образуются настоящие гибриды. Иначе говоря, вся РНК организма комплементарная ДНК того же организма. Это означает, что все выкладки по видовой специфичности ДНК равной степени могут быть использованы и для РНК.
Исследование процессов гибридизации имеют важное значение не только для изучения первичной структуры различных видов нуклеиновых кислот, но и для научных и практических исследований в области генной инженерии.