Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты  составляют 1-5% сухой массы клетки и представлены моно- и полинуклеотидами  Мононуклеотид состоит из одного пуринового (аденин –А,  гуанин –Г)или  пиримидинового  (цитозин –Ц, тимин-Т , урацил –У) азотистого основания  .пятиуглеродного  сахара (рибоза или дезоксирибоза ) и 1-3 остатков  фосфорной  кислоты

Название  нуклеотидов  определяется  видом  основания  и пентозы  , входящих в их состав (адениловый  рибонуклеотид , тимидиловый  дезоксирибонуклеотид  )В зависимости от числа  фосфатных групп  различают моно-ди- и трифосфаты  нуклеотидов , например аденозинмонофосфат –АМФ Ю гуанозиндифосфат –ГДФ , уридинтрифосфат –УТФ , тимидинтрифосфат –ТТФ и т.д.

Мононуклеотиды выполняют  в клетке  исключительно  важные  функции Они выступают в качестве источников  энергии ,причем  АТФ является  универсальным  соединением  ,энергия  которого используется  почти в всех внутриклеточных  реакциях, энергия  ГТФ необходима в белоксинтезирующей  деятельности рибосом  Производные  нуклеотидов  служат также  переносчиками некоторых химических групп , например НАД (никотинамиддинуклеотид )- переносчик атомов водорода

Однако наиболее важная роль нуклеотидов  состоит в том, что они служат строительными  блоками для сборки полинуклеотидов : РНК и ДНК (рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых  кислот)

РНК и ДНК –это  линейные  полимеры ,содержащие от 70-80 до 10 в 9 степени  мононуклеотидов  ,которые соединяются  ковалентными  фосфодиэфирными  связями ,возникающими  между гидроксильной  группой  пентозы  одного нуклеотида и фосфатной  группой  следующего  нуклеотида  Образующиеся  полинуклеотидные  цепи  представляют собой  сахарофосфатный  остов , на котором «сидит»  четыре вида  азотистых  оснований  Полинуклеотидные  цепи ДНК  и РНК отличаются  друг от друга  размерами  ,видом сахара и  пиримидиновых оснований  в составе нуклеотидов

Нуклеотид РНК  содержит пятиуглеродный  сахар –рибозу , одно из четырех азотистых  оснований  (аденин,  гуанин , урацил или цитозин )и остаток  фосфорной  кислоты Нуклеотиды , входящие  в состав ДНК ,содержат пятиуглеродный  сахар –дезоксирибозу , одно из четырех азотистых  оснований (аденин,  гуанин , тимин или цитозин) и остаток фосфорной  кислоты

Данные  рентгеноструктурного  анализа показали  ,что молекулы  ДНК большинства  живых организмов  , за исключением некоторых  фагов , состоят  из двух полинуклеотидных  цепей , антипараллельно  направленных и ориентированных  таким образом, что их  сахарофосфатные  остовы  оказываются  снаружи  ,а азотистые  основания –внутри  Основания  располагаются  парами  друг против  друга  и соединяются  водородными  связями  Спаривание  происходит только между комплементарными ( подходящими друг другу) основаниями :одним  пуриновым и одним пиримидиновым  Пара А-Т  соединяется  двумя ,  Г-Ц-тремя  водородными  связями Молекула ДНК имеет форму  двойной  спирали , в которой  полинуклеотидные  цепи  закручены  вокруг воображаемой  центральной оси Спираль ДНК  характеризуется  рядом параметров  Ширина спирали около 2нм Шаг или полный  оборот  спирали  составляет 3,4 нм и содержит 10 пар комплементарных  нуклеотидов (рис 2.2)

 

ДНК обладает уникальными свойствами : способностью к самоудвоению (репликации) и способностью к самовосстановлению  (репарации)

Репликация  осуществляется  под контролем ряда ферментов и протекает  в несколько этапов  Она начинается  в определенных  точках молекулы ДНК Специальные  ферменты  разрывают  водородные  связи между  комплементарными  азотистыми  основаниями  ,и спираль раскручивается  Полинуклеотидные  цепи  материнской  молекулы удерживаются в раскрученном состоянии и служат матрицами для синтеза  новых цепей

С помощью фермента ДНК-полимеразы  из имеющихся в среде трифосфатов  дезоксирибонуклеитидов  (дАТФ ,дГТФ , лЦТФ , дТТФ) комплементарно материнским  цепям собираются  дочерние  цепи Репликация  осуществляется  одновременно на обеих  материнских цепях ,но с разной  скоростью и с некоторыми отличиями  На одной  из цепей (лидирующей)  сборка  дочерней  цепи идет непрерывно , на другой (отстающей )-фрагментарно  В последующем синтезированные фрагменты сшиваются  с помощью фермента ДНКлигазы  В результате  из одной  молекулы  ДНК образуется  две, каждая  из которых имеет материнскую  и дочернюю цепи Синтезированные  молекулы  являются  точными  копиями друг друга  и исходной  молекулы  ДНК Такой  способ репликации называется  полуконсервативным и обеспечивает точное  воспроизведение  в дочерних  молекулах  той информации  , которая была  записана  в материнской  молекуле (рис 2.3)

Репарацией называют  способность  молекулы  ДНК «исправлять»возникающие  в ее цепях изменения  В восстановлении  исходной  структуры ДНК-участвует  не менее 20 белков :узнающих  измененные  участки ДНК и удаляющих их из цепи ,восстанавливающих  правильную последовательность  нуклеотидов  и сшивающих  восстановленный  фрагмент  с остальной  молекулой ДНК

Перечисленные  особенности химической структуры и свойств ДНК обусловливают  выполняемые  ею функции ДНК записывает ,хранит , воспроизводит  генетическую информацию ,  участвует  в процессах  ее реализацию  между новыми  поколениями  клеток и организмов

Рибонуклеиновые  кислоты –РНК- представлены  разнообразными  по размерам ,структуре и выполняемым  функциям молекулами (рис 2.4)Все молекулы  РНК являются  копиями определенных  участков  молекулы  ДНК и, помимо уже  указанных  отличий, оказываются  короче ее и состоят из одной  цепи Между  отдельными комплементарными  друг другу  участками одной цепи РНК возможно спаривание  оснований (А с У , Г с Ц) и образование  спиральных  участков  В результате  молекулы приобретают  специфическую  конформацию

Матричная ,или информационная , РНК (мРНК ,иРНК ) синтезируется  в ядре  под контролем  фермента РНК-полимеразы комплементарно  информативным  последовательностям  ДНК , переносит эту информацию на рибосомы, где становится  матрицей  для синтеза  белковой  молекулы  В зависимости от объема  копируемой  информации молекулы  мРНК  может иметь  различную  длину  и составляет  около 5% всей  клеточной РНК

Рибосомная  РНК (рРНК)  синтезируется  в основном  в ядрышке , в области  генов  рРНК  и представлена  разнообразными  по молекулярной  массе  молекулами , входящими  в состав  большой  и малой  субчастиц  рибосом  На долю рРНК  приходится  85% всей  РНК  клетки

Транспортная  РНК  (тРНК) составляет  около 10% клеточной РНК Существует  более 40 видов  тРНК  При реализации генетической  информации каждая  тРНК  присоединяет  определенную  аминокислоту  и транспортирует  ее к месту сборки  полипептида  У эукариот тРНК  состоят  из 70-90нуклеотидов  и имеют  структуру  в виде «клеверного листа « (рис 2.4)Петля 1 обеспечивает контакт  с рибосомой ,петля 3- с ферментами  ,петля 2 несет антикодон ;к акцепторному  концу  прикрепляется  аминокислота

10 9 8

Рубрики: Биология

Комментарии

No Комментарии

Leave a reply

Союз образовательных сайтов