Переход спираль-клубок в молекуле ДНК. - 3 стр.

образовать водородную связь, а Ц и Г – по три. Следовательно, связь Г-Ц
сильнее, чем А-Т.
    Рассмотрим простую модель плавления ДНК, которая объясняет главные
особенности этого процесса. Лесенка, изображенная на рис. 2а – исходное
(нативное) состояние ДНК. Вертикальные линии – это сахаро-фосфатный
остов, горизонтальные ступеньки – это пары азотистых оснований, сцепленные
водородными связями. При нагревании ступени ломаются, ДНК сначала
переходит в структуру, изображенную на рис. 2в, а затем на рис. 2с.




        а.                           в.                     с.
             Рис. 2. Схематическая модель плавления молекулы ДНК.

       На рис. 2 в явном виде не обозначено разрушение межплоскостных
взаимодействий, но оно тоже происходит. Положим, что для разрыва АТ и ГЦ –
пар требуется одинаковая энергия (на самом деле это не так, но мы вернемся к
этому позже). В области перехода, как видно на рис. 2в, молекула состоит из
чередующихся расплавленных и нативных, сохранивших первоначальную
структуру участков. Обозначим число разорванных пар N1 , а связанных N 2 .
Пусть энергия пары в разорванном состоянии F1 , а в связанном – F2 .
       При образовании расплавленных участков из m пар разрывается m
водородных связей, m + 1 межплоскостных связей. Поэтому введем
дополнительную свободную энергию, связанную с образованием границ между
расплавленной и нативной областями. Обозначим её FS , число расплавленных
областей – n . Тогда свободная энергия плавящейся ДНК имеет вид
N 1 F1 + N 2 F2 + nFS . Величины N 1 , N 2 , n задают некоторое макроскопическое
состояние, а число микросостояний, отвечающих заданным N1 , N 2 , n , равно
числу способов, которым можно разместит N1 элементов по n группам и
одновременно N 2 элементов по n группам, следовательно, эта величина равна

                                       N 1! N 2 !
                        W=
                              (n!)2 (N 2 − n )!(N1 − n )!                    (1)

                                       3