Нуклеиновые кислоты

 

 

 

 

Процесс синтеза АТФ сопровождается кумулированием энергии (32,5 кДж и 34,7 кДж) в фосфатных связях.

Аналогично образуется: А + дезоксирибоза + Ф(н)                 дАМФ

Соединение нуклеотидов в полинуклеотидную цепь. Структурным звеном нуклеиновых кислот являются НМФ. Отдельные нуклеотиды соединяются в полинуклеотидные цепи молекул нуклеиновых кислот сложноэфирной связью: С3’- О – Р – О – С5’ 

СХЕМА СТРОЕНИЯ РНК

А				фосфорная кислота
Г				фосфорная кислота
Ц				фосфорная кислота
У				фосфорная кислота
Г				фосфорная кислота
А				фосфорная кислота

 

В 1953 г. Уотсон и Крик на основании рентгеноструктурного анализа предложили модель молекулы ДНК – двухцепочечную спираль.. 

   СХЕМА СТРОЕНИЯ ДНК

				А		Т
				Т		А
				Г		Ц
				Ц		Г

 

 

Между основаниями, направленными внутрь спирали, возникают водородные связи. Комплементарные пары: А = Т; Г ≡ Ц. Других вариантов в ДНК нет. Края молекул оснований соответствуют друг другу . Связь Г ≡ Ц более прочная, здесь три Н-связи, в паре А =Т две Н-связи.

3-й вопрос.

Изучая ДНК, английский учёный Чаргафф в 1949-1951 годах установил ряд закономерностей, которые вошли в науку под названием «правила Чаргаффа»:

1. Сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых.

А + Г = Т + Ц         

2. Сумма аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина.

А + Ц = Г + Т         

3. Количество аденина равно количеству тимина, количество гуанина равно количеству цитозина.

А = Т          ;                    Г = Ц         

4. Количество комплементарных  пар в ДНК разных видов живых  организмов не равно между  собой.

А + Т ≠ Г + Ц

(у высших организмов)                     (у микроорганизмов)

 

Для РНК таких правил не установлено, так как РНК, как правило, состоят из одной цепи. Для РНК установлена одна закономерность:

А + Ц = Г + У

Нуклеиновые кислоты обеспечивают специфический биосинтез белка и передачу наследственной информации от родителей к детям.

4-й вопрос.

1. Нуклеозидтрифосфаты (НТФ) – самые распространенные макроэргические соединения живой клетки. За счет реакций взаимного перехода АДФ и Ф(н) образуется АТФ и Н2О. Процесс идет при поглощении энергии и фермента:

                                  

               АДФ + Ф(н)                   АТФ + Н2О

Обратный процесс идет с разрывом макроэргической связи, и в клетку выходит энергия.

2.   Нуклеозидтрифосфаты (НТФ) – сырье для биосинтеза нуклеиновых кислот.

3.   Нуклеозидмонофосфаты (НМФ) – структурные звенья нуклеиновых кислот.

4.   Нуклеозидмонофосфаты (НМФ) входят в состав ферментов (это коферменты ДКФ).

5.   Нуклеозиддифосфаты (НДФ) – участники синтеза ди- и полисахарадов.

5-й вопрос.

Первичная структура нуклеиновых кислот – это полинуклеотиды. Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК и РНК. Установить первичную структуру всех известных РНК и ДНК сложно, так как масса их от неск. тысяч до неск. сотен млн. Да.

К настоящему времени установлена первичная структура почти всех т-РНК, ряда р-РНК,  
в-РНК в состав которых входят тысячи нуклеотидных остатков, то есть сравнительно небольшие.

Почти все РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи. Между нуклеотидами – фосфодиэфирная связь от С3’ к С5’ рибозы соседних нуклеотидов.

Нуклеотиды обозначают в соответствии с входящим в их состав азотистым основанием.

5’- Г – У – Ц – У – А - ….. – Ц – Ц – А – Г – У – 3’

Вторичная структура нуклеиновых кислот.

ДНК состоит из 2-х цепей, закрученных вокруг одной оси, образуя правовращающую спираль. В зависимости от условий ДНК существует в разных формах: А–, В–, С–, Т– формы биспиральны, правозакручены. В последние годы XX века установлены новые формы: Z-форма и SBS-форма. Они отличаются по ряду параметров.

Параметры В-формы: длина одного витка (шаг спирали) – 3,4 нм; на нём укладываются 10 н.о. (нуклеотидных остатков); размер одного нуклеотида – 0,34 нм, диаметр биспиральной молекулы В-формы ДНК – 2 нм. В-форма ДНК устойчива в условиях 97% относительной влажности, при понижении которой до 76% происходит переход В-формы ДНК в А-форму.

У А-формы ДНК шаг спирали – 2,8 нм, здесь укладывается 11 нуклеотидов, размер одного нуклеотида 0,26 нм, диаметр 2 нм. А-форма ДНК выполняет роль матрицы в процессе транскрипции.

В-форма ДНК выполняет роль матрицы при редупликации ДНК.

С- и Т- формы ДНК служат для упаковки ДНК в составе структур хроматина.

Z-форма – левозакрученная биспиральная молекула, диаметр – 1,8 нм, число оснований на виток – 12 нуклеотидных остатков, наклон оснований к оси спирали – 7°.

SBS-форма ДНК характеризуется отсутствием взаимозакручивания цепей биспиральной молекулы ДНК. Они идут «бок о бок». Такая форма обеспечивает лёгкое распаривание и расхождение цепей ДНК.

В комплементарных цепях ДНК присутствуют палиндромы – «обратно бегущие» последовательности.

Менее охарактеризована 2-я структура м-РНК и р-РНК.

Вторичная структура т-РНК, плоское изображение которой напоминает клеверный лист, предложена Холли в 1965 г. на аланиновой т-РНК.

Во всех т-РНК имеются участки, взаимодействующие с рибосомами; есть участки для присоединения транспортируемой аминокислоты – это адениловый нуклеотид, завершающий т-РНК.

Есть участок – антикодон, который комплементарен кодону определенной аминокислоты, той, которая вносится в рибосому для синтеза белка при посредстве данной т-РНК.

Третичная структура нуклеиновых кислот.

3-я структура ДНК –  в виде линейных и кольцевых  форм.

Большинство природных ДНК – в линейной форме. ДНК вирусов, фагов, бактериальных плазмид, митохондрий, хлоропластов – в кольцевой форме.

Для ДНК характерна спирализация и суперспирализация. Суперспирализация обеспечивает экономную упаковку огромной молекулы ДНК в хромосоме.

Так, в хромосоме человека молекула ДНК настолько плотно упакована, что укладывается в 5 нм вместо 8 см длины, которую она могла бы иметь в вытянутой форме.

3-я структура т-РНК  отличается от плоской структуры  «клеверного листа» большей компактностью  за счет складывания молекулы.

РНК – одноцепочечные, а у ряда вирусов – двуцепочечные РНК (однотипны ДНК).