какие ученые внесли величайший вклад в развитие биологии установив структуру днк
ДНК: история одной макромолекулы
25 апреля – День ДНК!
Открытие ДНК произошло в 1869 году швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером, но потребовалось более 80 лет, чтобы важность этого открытия была полностью осознана. И даже сегодня, по прошествии более 150 лет, новые исследования и технологии продолжают предлагать более глубокое понимание вопроса: почему важна ДНК?
Наследственный материал человека, известный как дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, представляет собой длинную молекулу, содержащую информацию, необходимую организму для развития и размножения. ДНК находится в каждой клетке тела и передается от родителя к ребенку.
ДНК является самовоспроизводящимся материалом, который есть в каждом живом организме. Проще говоря, это носитель всей генетической информации. Он содержит своеобразные инструкции, необходимые организму для развития, роста, размножения. Это одна длинная молекула, которая содержит наш генетический «код». Этот «код» является отправной точкой для нашего развития, но влияние внешних факторов, таких как наш образ жизни, окружающая среда и питание, в конечном итоге формируют человека.
Из чего состоит ДНК?
ДНК человека уникальна тем, что состоит из почти 3 миллиардов пар оснований, и около 99 процентов из них одинаковы для каждого человека. Тем не менее, именно последовательность этих оснований определяет, каким будет этот организм.
Подумайте о ДНК как об отдельных буквах алфавита — буквы объединяются друг с другом в определенном порядке, образуя слова, предложения и истории. Та же самая идея верна для ДНК: то, как азотистые основания упорядочены в последовательностях ДНК, формирует гены, которые «говорят» вашим клеткам, как производить белки. Рибонуклеиновая кислота (РНК), другой тип нуклеиновой кислоты, образуется в процессе транскрипции (при репликации ДНК). Функция РНК заключается в том, чтобы транслировать генетическую информацию из ДНК в белки, когда она декодируется рибосомой.
ДНК содержит жизненно важную информацию, которая передается из поколения в поколение. Молекулы ДНК в ядре клетки плотно обвиваются, образуя хромосомы, которые помогают хранить важную информацию в виде генов.
ДНК работает путем копирования себя в эту одноцепочечную молекулу под названием РНК. РНК похожа на ДНК, но она содержит некоторые существенные молекулярные различия, которые выделяют ее. РНК действует как посланник, передавая жизненно важную генетическую информацию в клетке от ДНК через рибосомы для создания белков, которые затем образуют все живое.
Как была обнаружена ДНК?
Кто открыл ДНК?
Полный ответ на вопрос, кто открыл ДНК, сложен, потому что, по правде говоря, многие люди внесли свой вклад в то, что мы знаем об этом сейчас.
1866 — Грегор Мендель, известный как «Отец генетики», был фактически первым, кто предположил, что характеристики передаются из поколения в поколение. Мендель обосновал термины, которые мы все знаем сегодня: рецессивные и доминирующие признаки.
1869 — Фридрих Мишер идентифицировал «нуклеин», выделив молекулу из ядра клетки, которая впоследствии стала известна как ДНК.
1881 — лауреат Нобелевской премии немецкий биохимик Альбрехт Коссель, которому приписывают наименование ДНК, идентифицировал нуклеин как нуклеиновую кислоту. Он также выделил те пять азотистых оснований, которые в настоящее время считаются основными строительными блоками ДНК и РНК: аденин (A), цитозин ©, гуанин (G) и тимин (T) (который заменяется урацилом (U). ) в РНК).
1882 — Вскоре после открытия Косселя Вальтер Флемминг обнаружил митоз в 1882 году, став первым биологом, который выполнил полностью систематическое исследование деления хромосом. Его наблюдения, что хромосомы удваиваются, важны для позже обнаруженной теории наследования.
Начало 1900-х годов — Теодор Бовери и Уолтер Саттон независимо работали над тем, что сейчас известно как теория хромосом Бовери-Саттона или хромосомная теория наследования. Их выводы являются основополагающими в нашем понимании того, как хромосомы переносят генетический материал и передают его из поколения в поколение.
1944 — Освальд Эвери обосновал, что ДНК, а не белки, трансформируют свойства клеток.
1944 — 1950 — Эрвин Чаргафф обнаружил, что ДНК отвечает за наследственность. Его открытия, известные как «Правила Чаргаффа», доказали, что единицы гуанина и цитозина, а также единицы аденина и тимина одинаковы в двухцепочечной ДНК, и он также обнаружил, что ДНК различается у разных видов.
1951 — работа Розалинд Франклин доказала спиральную форму ДНК, что было подтверждено Уотсоном и Криком почти два года спустя. Ее выводы были признаны только посмертно.
25 апреля 1953 — Уотсон и Крик, опираясь на достижения Чаргаффа и Франклин, опубликовали структуру двойной спирали ДНК. Этот день во всем мире отмечается как день ДНК.
Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии
Краткая история развития биологии
Гиппократ (460— ок. 370 до н.э.)— первое подробное описание строения человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней, основоположник медицины.
Аристотель (384— 322 до н.э.)— делил окружающий мир на 4 царства, основоположник зоологии.
Теофраст (372— 287 до н.э.)— изучал растения, основоположник ботаники. Гай Плиний Старший (23— 79)— 37 томов энциклопедии «Естественной теории».
Клавдий Гален (ок. 130— ок. 200)— вскрытия млекопитающих, сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны, изучал центральную и периферическую нервную систему.
Леонардо да Винчи (1452 — 1519)— изучал полет птиц, описал многие растения, способы соединения костей в суставах, деятельность сердца и зрительную функцию глаза, сходства костей человека и животных.
Карл Линней (1707 —1778)— предложил систему классификации животных и растений.
Карл Бэр (1792 —1876)— в своих работах сформулировал основные положения теории гомологичных органов и закона зародышевого сходства, заложившие научные основы эмбриологии.
Теодор Шванн (1818-1882)— зоолог, клеточная теория
Маттиас Якоб Шлейден(1804-1881)— ботаник, клеточная теория.
Грегор Мендель (1822-1884)— изучая наследственность и изменчивость организмов, впервые использовал эксперимент для проверки гипотезы, формулируемой на основании получаемых результатов, начало развития генетики как науки.
Роберт Гук – в 1665 году, изучая срез пробки бузины увидел ячейки, которые назвал клетки.
Антони ван Левенгук— в 1696 году в своей книге «Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов» описал эритроциты, сперматозоиды, микроорганизмы. Основоположник биологической микроскопии.
Ян Пуркинье— описал клеточное ядро и ввел термин «протоплазма
Роберт Броун – в 1831 – 1833 гг. обнаружил в растительных клетках сферическую структуру, которую назвал ядром.
Маттиас Якоб Шлейден(1804-1881)— в 1838 году вышла книга «Материалы к филогенезу», в которой он высказал идею о том, что клетка является основной структурной единицей растений, и ставил вопрос о возникновении новых клеток в организме.
Теодор Шванн – в 1939 году в работе « Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» сформулировал основные положения клеточной теории.
Рудольф Вирхов – в 1859году сформулировал положение клеточной теории: « Всякая клетка происходит из другой клетки.
Фридрих Мишер – в 1868 году впервые описал нуклеиновые кислоты.
Камилло Гольджи – в 1898 г. открыл комплекс Гольджи.
Френсис Крик – 1953г, изучал структуры нуклеиновых кислот, расшифровал структуру ДНК.
Джеймс Уотсон – исследовал бактериальные рибосомы, роль РНК в белковом синтезе, расшифровал структуру ДНК.
Эрнст Геккель –к концу 19 века установил, что хранение и передача наследственных признаков в клетке осуществляется с помощью ядра.
Морис Уилкинс – в 1950 году получил рентгенограмму ДНК, она показала вторичную структуру ДНК.
Эрвин Чаргафф – в 1951году доказал, что в составе ДНК имеется четыре основания и количество пуринового основания аденина равно пиримидиновому основанию тимину.
Илья Ильич Мечников – один из основоположников сравнительной патологии и эволюционной эмбриологии, в 1883 году описал явление фагоцитоза, создал клеточную теорию иммунитета.
Роберт Хиллоу – в 1939 году впервые показал, что при фотосинтезе выделяется кислород.
М. Кальвин – показал, что включение углерода в углеводы при фотосинтезе носит циклический характер.
С.Н. Виноградский – в 1887г. открыл явление хемосинтеза.
В.И. Вернадский – основатель биогеохимии, отмечал роль бактерий в образовании залежей руд.
Кребс – изучал клеточное дыхание и отметил наличие циклической стадии в этом процессе – цикл трикарбоновых кислот.
В.А. Энгельгард– в 1931 году открыл окислительное фосфорилирование на уровне клетки.
Вильям Робетсон – в 1959г. сформулировал гипотезу элементарной мембраны, все клеточные мембраны построены по единому принципу.
Ф. Жакоб, Ж. Моно, А. Львов – в 1961 г. изучили принцип регуляции белкового синтеза у бактерий.
Артур Корнберг – в 1956г. синтезировал ДНК, объяснил механизм репликации.
Д.И. Ивановский – в 1892 г. открыл вирусы.
Пауль Эрлих – создал теорию образования свободных антител.
Х. Френкель – Конрад – в 1955 г. показал, что РНК может быть носителем генетической информации.
Размножение и индивидуальное развитие организмов.
Вальтер Флеминг(1881-1955)— описал митоз
Ганс Шлеман – открыл явление эмбриональной индукции.
А. Левенгук – в 1677 г. впервые описал сперматозоиды.
Б.Л. Астауров – разработал эффективные методы искусственного партеногенеза и межвидового андрогенеза (развитие зародыша без ядра яйцеклетки, развитие за счет отцовского наследственного материала).
С.Г. Навашин –в 1898 открыл двойное оплодотворение у покрытосеменных растений
Вильгельм Фридрих Гофмейстер— в конце XIX в. были открыты хромосомы. Обнаружил, что в начале процесса деления ядро клетки распадается на мелкие частички, которые можно окрасить специальными красителями.
Основы генетики и селекции.
Р. Пеннет– в 1906 г. описал нарушение менделеевского закона независимого наследования двух признаков.
Томас Морган– закон сцепленного наследования, в 1911 г. создал хромосомную теорию наследственности, впервые подробно изучил генетику пола.
Ганс Винклер– в 1920 г. ввел термин « геном ».
Гердон – в конце 60-х гг. 20 в. Осуществил успешный эксперимент по клонированию животных (на лягушке).
Грегор Мендель (1822-1884)Г. – основоположник генетики, в 1865 г. результаты своих экспериментов изложил в статье « Опыты над растительными гибридами», открыл правило единообразия гибридов первого поколения, правило расщепления, закон чистоты гамет, правило независимого наследования признаков.
Гуго де Фриз, Карл Эрих Корренс, Эрих Чермак— в 1900 г. (который является официальной датой рождения науки генетики) независимо друг от друга на разных объектах переоткрыли законы Менделя.
Гуго де Фриз— в1901 г. впервые предложен термин «мутация», описал
самопроизвольные мутации у растений.
Вильгельм Иоганнсен— в 1909 г. предложил термин гены, генотип, фенотип, аллели. Подтвердил роль наследственности в естественном отборе.
Уильям Сеттон— в 1902 г. предположил, что элементы наследственности (гены) могут располагаться в хромосомах.
Николай Иванович Вавилов(1887-1943)— выделил 7 центров происхождения культурных растений (Восточноазиатский, Южноазиатский, Юго-западноазиатский, Средиземноморский, Абиссинский, Центральноамериканский, Южноамериканский).
Сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости.
Иван Владимирович Мичурин(1855-1935)— ученый селекционер, в своих работах широко применял скрещивание географически отдаленных форм. разработал метод ментора.
Георгий Дмитриевич Карпеченко— в 1924г. предложил использовать метод
полиплоидии для преодоления бесплодия у гибридов отдаленной гибридизации, работая с гибридами редьки и капусты.
Основы учения об эволюции.
Шарль Боннэ— ввел термин «эволюция».
Аристотель (384— 322 до н.э.)— описал более 500 видов различных растений и животных, сгруппировал и расположил их в определенном порядке, от примитивных к все более сложным.
Жорж Кювье(1769-1832)— исследовал строение органов позвоночных животных, установил, что все органы представляют собой части одной целостной системы. Разделил строение животных на 4 ветви (типа), каждая из которых характеризуется общностью плана строения.
Карл Бэр (1792-1876)— впервые описал процесс возникновения тканей и органов в ходе развития эмбриона. Сформулировал закон зародышевого сходства.
Чарлз Лайель (1797-1876)— расшифровал и датировал геологическую историю Земли.
Томас Роберт Мальтус (1766-1834)— доказывал, что популяции растений и животных стремятся размножаться в геометрической прогрессии и теоретически любой организм может заполнить Землю очень быстро.
А. Каверзнев объяснял многообразие животного мира существованием изменчивости.
К.Ф. Рулье заложил основы эволюционной палеонтологии.
А. Уоллес одновременно с Ч. Дарвином пришел к тем же выводам о механизме эволюции, ввел термин « дарвинизм».
Эрнс Майрвыделил три способа видообразования: преобразования одного вида в другой, гибридизация двух видов, дивергенция признаков.
А. Н. Северцов, И. И. Шмальгаузен— установили, что главные направления эволюции составляют ароморфозы, идиоадаптации и дегенерации.
Аристотель (384— 322 до н.э.)— признавал предками человека животных.
Клавдий Гален(ок. 130— ок. 200)— признавал близость человека к животным, делая этот вывод на основе изучения анатомического строения.
Ян Линблад— антрополог, выдвинул гипотезу околоводного происхождения предков человека.
Эрнст Геккель— в 1866 г. предложен термин «экология».
Г. Ф. Гаузе— вывел правило о межвидовой конкуренции, так называемый принцип, заключающий в себе то, что 2 одинаковых в экологическом отношении вида сосуществовать не могут.
Ю.Либих – закон минимума.
Эволюция биосферы и происхождение жизни.
Эдуард Зюсс – в 1875 г. предложил термин « биосфера».
Франческо Реди – в 1688 г. опроверг теорию самозарождения жизни.
Дж. Холдейн— 1929 г. выдвинул гипотезу абиогенного происхождения жизни, первичной была макромолекулярная система (нуклеиновые кислоты), способная к самовоспроизводству.
Александр Иванович Опарин и Дж. Холдейн— высказали гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений.
Стенли Миллер— в 1953 г. в созданной им установке смоделировал условия,
предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли и получил
аминокислоты, доказал абиогенное происхождение жизни на Земле.
Джон Бернал— в 1947 г. сформулировал гипотезу биопоэза, выделил 3 основных этапа формирования жизни (химический, предбиологический, биологический).
Эдуард Леруа и Пьер де Шарден – в 1927 г. ввели понятие « ноосфера «.
Лауреаты Нобелевской премии по генетике. История великих открытий
Лауреаты Нобелевской премии по генетике. История великих открытий
10 декабря – день вручения Нобелевской премии! Мы хотим рассказать историю ее создания и познакомить читателя с самыми видными лауреатами премии в области генетики.
На основе этого, в 1900 году был создан независимый Фонд Нобеля с начальным капиталом 31 миллион шведских крон. Первые Нобелевские премии были присуждены 10 декабря 1901 г.
Генетика-относительно молодая, но очень важная и перспективная наука, которая может гордиться своими достижениями. Итак, кто и чем отличился в области генетики:
2. Американский генетик Герман Джозеф Мёллер в 1946 г. получил премию по физиологии и медицине за то, что смог доказать, что рентгеновские лучи могут увеличивать скорость мутации в генах в сотни и тысячи раз по сравнению с нормой.
7. В начале 1960-х Роберт Холли, Хар Гобинд Коране и Маршалл Ниренберг синтезировали цепи ДНК и РНК, и выявили триплеты, служащие сигналом к началу и концу биосинтеза специфического белка. Им удалось установить, что транспортная РНК имеет две структуры: первичную и вторичную, а также выяснить что они из себя представляют. Именно эта система обеспечивает правильное расположение аминокислот в составе белка. В 1968 Хар Гобинд Корана (совместно с Робертом Уильямом Холли и Маршаллом Ниренбергом) были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине «за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белка». В 1970 ученым удалось синтезировать ДНК, а спустя несколько лет ген кишечной палочки.
9. Пол Берг, УолтеруГилберт и Фредэрик Сенгер изучали химический состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК). Берг начал свой первый эксперимент по получению рекомбинантной молекулы ДНК приблизительно в 1970 г., взяв для этого SV40 и вирус Escherichia coli. Технология, разработанная Бергом и его командой, позволила не только оперировать генами для создания новых фармацевтических средств, таких, как интерферон и гормоны роста, но и впервые так глубоко проникнуть в молекулярную биологию высших организмов. В 1980 г. Полу Бергу была присуждена половина Нобелевской премии по химии «за фундаментальные исследования биохимических свойств нуклеиновых кислот, в особенности рекомбинантных ДНК». Вторая половина премии была поделена между Уолтером Гилбертом и Фредериком Сенгером. Сенгер и его коллеги обнаружили полную последовательность более, чем 5400 оснований в ДНК одного вируса и 17 000 оснований в другом ДНК
10. Майкл Стюарт Браун и Джозеф Леонард Голдстейн занимались изучением холестерина. Они установили, что у больных семейной формой гиперхолестеринемии рецепторы ЛНП отличаются от нормальных тем, что они не способны удалять из кровеносного русла достаточное количество холестерина. В 1984 г. Голдстейн и Браун описали несколько мутаций гена, ответственного за рецепторы ЛНП. Они выяснили, что для каждого типа мутации нужна особенная медицинская терапия: эффективные в одном случае лекарства были бесполезны в другом. Голдстейн и Браун получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1985 г. за исследования, которые «существеннейшим образом углубили наше понимание метаболизма холестерина и увеличили возможности профилактики и лечения атеросклероза».
11. Дж. Майкл Бишоп и Гарольд Э.Вармус. Работая в области молекулярной вирусологии, Вармус совместно с Дж. М. Бишопом в исследованиях 1970-х гг. сделали открытие, которое приоткрыло тайну этиологии опухолей (злокачественных и доброкачественных). Согласно полученным результатам, неконтролируемый рост клеток, образующих опухоль, вызывается не столько проникающим в клетку извне онковирусом, сколько внутренними процессами в самой клетке. Вармус доказал, что нормальные гены роста клетки вследствие случайных спонтанных мутаций или процесса старения могут изменять свою молекулярную структуру и таким образом превращаться в так называемые протовирусы онкогенной природы. За открытие клеточного происхождения онкогенных протовирусов Вармус совместно с Дж. М. Бишопом в 1989 г. были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Как видите, в генетике было сделано множество гениальных открытий. Благодаря всем этим ученым, сегодня генетика стала основой новейшей медицины. Генетические тесты, о которых 100 лет назад не могли и мечтать, сегодня позволяют врачу увидеть пациента «насквозь», узнать его уникальные особенности и предсказать его будущие патологии и риски. Уже полностью расшифрован геном человека и науке известны редчайшие генетические мутации. Тем не менее, генетика, как наука, сейчас находится на этапе своего расцвета, поэтому, мы полагаем, что в будущем в этой области нас ждет еще множество открытий, достойных Нобелевской премии…
Какие ученые внесли величайший вклад в развитие биологии установив структуру днк
Назовите открытия, которые внесли существенный вклад в развитие биологии, и их авторов. Назовите не менее шести открытий.
1) Открытие законов наследственности Грегором Менделем в 1865 г.
2) Эволюционное учение Ч. Дарвина.
3) Клеточная теория Т. Шванна и М. Шлейдена.
4) Открытие фагоцитарной теории И. Мечникова.
5) Теория абиогенного происхождения жизни А. Опарина.
6) Теория рефлексов и высшей нервной деятельности И. Павлова.
Допустимы другие варианты ответов, исключающие биологические ошибки.
можно ли, добавить сюда, например, Луи Пастера(метод пастеризации, разработка предохранительных прививок) или же Карла Линнея(создание единой классификации животных и растений)
Если бы вы прочитали в газете сообщение о том, что профессор Андреев создал лекарство от обычной простуды и был награжден государственной премией, то были бы вы уверены в том, что это достоверный научный факт? Приведите аргументы в пользу своего ответа.
1) Это сообщение не может быть достоверным научным фактом.
2) Обычная простуда может быть вызвана разными факторами или их комбинациями.
3) Лечение простуды может требовать разных, иногда взаимоисключающих или вызывающих разные последствия лекарств.
Что такое мономер и как называются мономеры молекул нуклеиновых кислот?
1) Мономер — общее название низкомолекулярных соединений, в совокупности образующих молекулу полимера.
2) Мономерами нуклеиновых кислот (ДНК и РНК-полимеры) являются нуклеотиды.
В пояснении опечатка: не «нуклеотиды», а «нуклеоиды»
Опечатки в пояснении нет.
Нуклеотид — содержит азотистое основание, соединенное с сахаром, и фосфорную кислоту. Нуклеотиды являются мономерами для НУКЛЕИНОВЫХ кислот.
Нуклеоид — ДНК–содержащая зона клетки прокариот, не отграниченная мембранами (нуклеоплазма).
Какова роль ДНК в биосинтезе белка?
1) ДНК содержит информацию о первичной структуре белка.
2) ДНК способна к самовоспроизведению, а следовательно, копированию информации и ее передаче, является матрицей для его синтеза.
ДНК — матрица для иРНК
с днк строятся все виды рнк
Какую функцию выполняют липиды в клеточных мембранах?
1) Строительную, являются основой клеточной мембраны.
2) Отграничивают внутреннее содержимое.
3) Обеспечивают избирательное поступление веществ в клетку.
Можно ли говорить, что жиры обеспечивают избирательное поступление в-в в клетку? Ведь это скорее будет для белков. Углеводы распознают, белки переносят. Разве жиры играют какую-то роль в этом поцессе?
Липиды мембраны служат средой, в которой расположены и функционируют мембранные белки. Липиды мембраны участвуют в регуляции активности мембранных белков.
Двойной липидный слой подобен двумерной жидкости, в которой молекулы липидов перемещаются в пределах своего слоя. Липидный бислой обычно устраняет свободные края, замыкаясь сам на себя. По этой причине двойные липидные слои способны спонтанно формироваться, самопроизвольно восстанавливаться при повреждениях, сливаться при тесном контакте. Благодаря такой способности липидных слоев происходит слияние клеток, образование и слияние транспортных пузырьков при эндо- и пиноцитозе, а ток же во время деления клетки. Липидные слои мембраны практически непроницаемы для сильно полярных молекул, которых много в цитоплазме. Это позволяет липидному бислою осуществлять свою главную функцию – служить барьером, препятствующим утечке компонентов цитоплазмы.
Ионы и химические соединения могут проходить через мембрану самостоятельно или при непосредственном участии мембранных белков. Некоторые из них проходят путем диффузии без затраты энергии из области их высокой концентрации в область низкой концентрации, то есть по градиенту концентрации. Другие ионы и химические соединения перемещаются против градиента концентрации и с затратой энергии.
Гидрофобные и газообразные вещества легко проходят через мембрану путем простой диффузии без участия каких-либо переносчиков. Небольшие по размеру полярные молекулы воды тоже относительно свободно проходят сквозь липидный бислой.
Для большинства ионов и полярных веществ мембрана непроницаема. Для перемещения их через мембрану служат транспортные белки, которые осуществляют избирательный перенос их через мембрану.
История исследования нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты (НК) входят в состав клеток всех живых организмов. Они играют главную роль в хранении, передаче наследственной информации и ее реализации в процесса синтеза белков.
НК были обнаружены были обнаружены в XIX веке щвейцарским врачом Иоганом Фридрихом Мишером.
В 1868-69 гг. он выделил из лейкоцитов неизвестное высокомолекулярное вещество, которые было названо нуклеином.
В 1879-88 гг. немецкий ученый Альбрехт Коссель и Эмиль Фишер нашли в составе нуклеина пиримидиновые и пуриновые азотистые основания. Тогда же немецкий ученый Рихард Альтман впервые ввел термин «Нуклеиновая кислота» и разработал удобный способ выделения этих веществ.
В 1909 г. Фибус Левин предположил, что НК состоят из мономеров – нуклеотидов. А в 1930 г. установил различия нуклеотидов по типу углеводной компоненты. НК, содержащие рибозу – РНК, дезоксирибозу – ДНК.
В 1934 г. Торбьёрн Оскар Касперссон вместе с Эйнаром Хаммерстеном показали, что НК — это гетерополимеры, мономерами которых являются нуклеотидные звенья.
Одновременно с изучением структуры нуклеиновых кислот проводились исследования, направленные на установление их биологической роли.
В 1881 г. Эдуард Захариас доказал, что нуклеин содержится в хромосомах, которые уже тогда считались ответственными за наследственные признаки. Однако идея о том, что нуклеиновые кислоты являются материальной основой наследственности, в науке не утвердилась. Так, советский биолог Н.К. Кольцов считал, что за передачу наследственности отвечает белковая компонента хромосом. Считалось также, что РНК встречается только у растений, а ДНК – у животных.
И только в 1936 г. благодаря работам Ж. Браше и Дж. Дэвидсона, а также А.Н. Белозерского стало ясно, что оба вида нуклеиновых кислот присуще как для животных, так и для растений.
Ф. Гриффит (1928 г.), О. Эвери (1944 г.), А. Херши (1952 г.) опытным путем доказали, что нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение, передачу и реализацию наследственной информации в процессе синтеза белка в клетке. Они пометили ДНК и капсид радиоактивным фосфором. Заразили вирусом кишечную палочку и пришли к выводу, что внутрь клетки попадает ДНК, а капсид остается в питательной среде. Таким образом, было доказано, что ДНК является носителем наследственной информации.
В 1950-е г. Э. Чаргафф установил строгие количественные соотношения азотистых оснований в молекулах ДНК, при помощи бумажной хроматографии которые получили название правил Чаргаффа.
Важнейшие сведения были получены благодаря рентгеноструктурным исследованиям биомолекул. Л. Полинг продемонстрировал возможность спирализации белковых молекул. Первые рентгенограммы молекул ДНК, полученные английскими биофизиками М.Уилкинсом и Р. Франклин свидетельствовали о наличии в их пространственной структуре элементов периодичности.
Основываясь на этих открытиях, в 1953 г. американский генетик Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик сформулировали основные представления о структуре двойной спирали ДНК. Модель ДНК Уотсона-Крика позволила объяснить многие фундаментальные биологические феномены, такие как структурная организация молекул ДНК, способ хранения и точного копирования генетической информации, возможность изменения структуры генов в процессе эволюции.
В 1957 г. Ф.Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии (рис.1), согласно которой наследственная информация ( генетическая) информация реализуется однонаправленно. Заключенная в последовательностях нуклеотидов ДНК информация о первичной структуре белка сначала переписывается на молекулу РНК (процесс транскрипции), а затем в процессе биосинтеза белка реализуется в последовательности аминокислотных остатков полипептидной цепи (процесс трансляции). Согласно этой концепции, ДНК является хранилищем информации о структуре белка. Посредником между ними является РНК, реализующая генетическую информацию, заключенную. в ДНК, в структуру белка.