«Были открыты в 1869г. швейцарским химиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были ...»

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты – фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации.

Были открыты в 1869г. швейцарским химиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, вирусах бактериях, и грибах.

В природе существует два вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК)

ДНК: строение, значение.

Молекула ДНК состоит из двух цепочек спирально закрученных одна вокруг другой (1953г Дж.Уотсон и Ф. Крик)

ДНК – полимер, структурными компонентами которого (мономерами) являются нуклеотиды- дезоксирибонуклеотиды. Нуклеотиды входящие в состав ДНК, содержат пятиуглеродный сахар –дезоксирибозу, одно из четырех азотистых оснований: аденин, тимин, гуанин, цитозин (А, Т, Г, Ц); остаток фосфорной кислоты. В составе нуклеотидов к молекуле дезоксирибозы с одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой – остаток фосфорной кислоты. Количество нуклеотидов в ДНК достигает нескольких десятков тысяч, длина ее молекулы достигает сотен тысяч нм. Это значительно больше самой крупной макромолекулы белка, которая в развернутом виде в длину достигает не более 100-200 нм. Масса молекулы ДНК составляет 6*10-12 г.

Нуклеотиды отличаются только по азотистым основаниям, между которыми имеется близкая родственная связь. Цитозин, тимин относятся к пиримидиновым, а аденин и гуанин – к пуриновым основаниям.

В полинуклеотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой ковалентными связями, которые образуются между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида.

Хотя в молекуле ДНК всего четыре типа разных нуклеотидов, но благодаря различной последовательности их расположения в длинной цепочке достигается огромное разнообразие молекул ДНК.

Объединяются две полинуклеотидные цепи в единую молекулу ДНК при помощи водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями нуклеотидов разных цепей. При этом аденин (А) соединяется только с тимином (Т), а гуанин (Г) – с цитозином (Ц). В результате у всякого организма число адениновых нуклеотидов равно числу тиминовых, а число гуаниновых – числу цитидиновых. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплементарностью, и это свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК на базе исходной молекулы. Таким образом, двойная спираль стабилизирована многочисленными водородными связями. Между А и Т образуются две, а между Г и Ц – три водородные связи, диаметр ДНК 2 нм, шаг спирали 3,4 нм; каждый виток содержит 10 пар нуклеотидов.

При соединении с определенными белками – гистонами- степень спирализации молекулы повышается. при этом молекула становиться различима в световой микроскоп как вытянутое, хорошо окрашиваемое тельце – хромосома.

ДНК локализуется главным образом в ядре и в период деления клетки образует основную часть хромосом; во время интерфазы ДНК входит в состав хроматина. Она также содержится в митохондриях, хлоропластах.

Функции ДНК:

1.Хранение наследственной информации, которая заключена в последовательности нуклеотидов одной из цепей.

2.Передача наследственной информации из поколения в поколение. Она осуществляется благодаря редупликации материнской молекулы и последующего распределения дочерних молекул между клетками- потомками.

3.ДНК – матрица в процессе передачи генетической информации из ядра в цитоплазму к месту синтеза белка.

Генетический код, его свойства

Основная роль в определении структуры синтезируемого белка принадлежит ДНК. В молекуле длинной нитевидной ДНК заключена информация о первичной структуре ряда белков данной клетки. Отрезок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка называется геном. В молекуле ДНк содержится несколько сотен генов.

Отражение структуры белков в виде последовательности нуклеотидов ДНК называется генетическим кодом, его расшифровка – одно из великих достижений науки.

Свойства генетического кода:

1.Код триплетен.

Каждая аминокислота закодирована последовательностью из трех нуклеотидов – триплетом, который получил называние кодон. Так аминокислота аланин кодируется триплетом ЦГА, валин –ЦАА и т.д.

2.Код избыточен, или вырожден.

Код включает все возможные сочетания трех из четырех азотистых оснований. Таких сочетаний может быть 43=64, в то время как кодируется только 20 аминокислот. В результате некоторые аминокислоты кодируются несколькими триплетами. Такая избыточность генетического кода имеет большое значение для повышения надежности передачи генетической информации.

3.Код универсален.

Код един для всех живущих на Земле существ. У бактерии и грибов, злаков и мхов, муравья и лягушки, окуня и пеликана, человека одни и те же триплеты кодируют одни и и те же аминокислоты.

4.Код не перекрываем.

Т.е кодирующие аминокислоты триплеты – кодоны ДНК транскрибируются - передаются в виде информации триплетов (кодонов) и-РНК – всегда целиком. При считывании информации с молекулы ДНК невозможно использование азотистого основания одного триплета в комбинации с основаниями другого триплета.

5.Код однозначен (специфичен).

Каждый триплет шифрует только одну аминокислоту.

6.Между генами имеются знаки препинания.

В генетическом коде существуют три специальных триплета (УАА, УАГ, УГА), каждый из которых обозначает прекращение синтеза одной полипептидной цепи. Таким образом, эти триплеты выполняют функцию знаков препинания. Они находятся в конце каждого гена.

РНК строение, виды, значение.

Молекула РНК одноцепочечная. РНК – полимер, структурными компонентами которого (мономерами) являются нуклеотиды- рибонуклеотиды. Каждый из нуклеотидов, входящих в состав РНК, содержит пятицуглеродный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований- аденин (А), урацил (У), цитозин (Ц), гуанин (Г), остаток фосфорной кислоты.

РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме. В ядре она локализована в ядрышке, нуклеоплазме и хроматине; в цитоплазме она составляет значительную часть рибосом.

Существуют различные типы РНК, различающиеся по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функции.

Виды РНК:

1.Информационная

2.Транстпортная

3.Рибосомная.

Информационные, или матричные РНК (и-РНК) несмотря на относительно низкое процентное содержание (около 5%) в общей массе РНК клетки, и-РНК по значению стоят на первом месте, поскольку они осуществляют передачу информации о структуре белка с ДНК к месту синтеза белка. Именно и-РНК, которая строится комплементарно одной из нитей ДНК, определяет порядок расположения аминокислот в белковых молекулах.

Транспортная РНК (т-РНК) составляют примерно 10% от всего количества клеточной РНК. При реализации генетической информации каждая т-РНК присоединяет и переносит только определенную аминокислоту к рибосомам – месту синтеза белка. Следовательно, существует намного больше двадцати различных т-РНК, которые различаются по своей первичной структуре (имеют различную последовательность нуклеотидов).

Рибосомные РНК (р-РНК) составляют до 85% всех РНК клетки. Они входят в состав рибосом, выполняя тем самым структурную функцию. Кроме того, р-РНК участвует в формировании активного центра рибосомы, где происходит образование пептидных связей между молекулами аминокислот в процессе биосинтеза белка.

Таким образом, значение всех типов РНК определяется тем, что они представляют собой функционально объединенную систему, направленную на осуществление синтеза в клетке специфических для нее белков.