Главная | Обратная связь

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - это ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Они определяют генетический материал всех живых организмов.

Молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) - это самые крупные линейные нерегулярные биополимеры, их мономером является нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из остатков трех веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибозы и фосфорной кислоты (рис.4). Известны 4 разновидности нуклеотидов: цитидиловый (Ц), тимидиловый (Т), адениловый (А), гуаниловый (Г). В названии каждого нуклеотида отражено название азотистого основания. Они отличаются друг от друга азотистыми основаниями. Цитозин и тимин - производные пиримидина, аденин и гуанин - относят к производным пурина. Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего (фосфодиэфирных связей).

Рис. 5. Соединение нуклеотидов в полинуклеотидную цепь.

Согласно модели ДНК, предложенной Дж.Уотсоном и Ф.Криком (1953 г.), молекула ДНК представляет собой две спирально обвивающие друг друга нити. Обе нити вместе закручены вокруг общей оси. Две нити молекулы удерживаются рядом водородными связями, которые возникают между их комплементарными азотистыми основаниями. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину. Между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином - три.

ДНК находится в ядре, где она вместе с белками образует линейные структуры - хромосомы. Хромосомы хорошо видны при микроскопировании в период деления ядра; в интерфазе они деспирализованы.

ДНК имеется в митохондриях и пластидах (хлоропластах и лейкопластах), где их молекулы образуют кольцевые структуры. В клетках прокариот также присутствует кольцевая ДНК.

ДНК способна к самоудвоению (редупликации). Это имеет место в определенном периоде жизненного цикла клетки (синтетический период интерфазы). Редупликация позволяет сохранить постоянство структуры ДНК. Если под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке следования нуклеотидов, то возникают мутации.

Основная функция ДНК - хранение наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, и передача этой информации дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК.

В ДНК заключена вся информация о структуре и деятельности клеток, о признаках каждой клетки и организма в целом. Эта информация называется генетической.

В молекуле ДНК закодирована генетическая информация о последовательности аминокислот в молекуле белка. Участок ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи, называется геном. Передача и реализация информации осуществляется в клетке при участии рибонуклеиновых кислот.

Рибонуклеиновые кислоты бывают нескольких видов. Есть рибосомальная, транспортная и информационная РНК. Нуклеотиды РНК включают одно из азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или урацил), углевод - рибозу и остатк фосфорной кислоты. Молекулы РНК представлены одной цепочкой нуклеотидов, образуя одноцепочечный линейный нерегулярный биополимер.

Рибосомальная РНК (р-РНК) в соединении с белком входит в состав субъединиц рибосом. Рибосомы участвуют в синтезе белка. Рибосомальная РНК составляет 80% от всей РНК в клетке. Количество нуклеотидов в р-РНК от 3 до 5 тыс. Этот вид РНК синтезируется особыми генами, находящимися в нескольких хромосомах в ядрышковом организаторе.

Информационная РНК (и-РНК) составляет от 1 до 10% от всей РНК в клетке. По строению и-РНК комплементарна участку молекулы ДНК, несущему информацию о синтезе определенного белка. Длина и-РНК зависит от длины участка ДНК, с которого считывали информацию. И-РНК переносит информацию о синтезе белка из ядра в цитоплазму. Перед выходом из ядра происходит редактирование и-РНК - сплайсинг.

Транспортная РНК (т-РНК) составляет около 10- 15% всей РНК. Она имеет короткую цепь нуклеотидов, состоящую из 80 нуклеотидов. Имеет модифицированные нуклеотиды, которые защищают т-РНК от разрушения ферментами. Образуется в ядре на ДНК, находится в цитоплазме. Т-РНК имеет форму трилистника. На верхушке центрального изгиба находится триплет нуклеотидов (антикодон), кодирующий определенную аминокислоту. На другом конце имеется триплет нуклеотидов- посадочная площадка, к которому присоединяется аминокислота. Т-РНК присоединяет определенные аминокислоты и подвозит их к месту синтеза белка к рибосомам. Известно 20 видов т-РНК

РНК находится в ядрышке, в цитоплазме, в рибосомах, в митохондриях и пластидах.

В природе есть еще один вид РНК. Это вирусная РНК. У одних вирусов она выполняет функцию хранения и передачи наследственной информации. У других вирусов эту функцию выполняет вирусная ДНК.