Нуклеиновые кислоты(ДНК, РНК). Их строение.

Нуклеиновые кислоты - это органические соединения, обладающие высокомолекулярными свойствами. В их состав входят водород, углерод, азот и фосфор.

Дезоксирибонуклеиновая кислота – полимер, состоит из нуклеотидов.

Нуклеотид ДНК состоит из азотистого основания(А, Т, Ц, Г) дезоксирибозы и фосфорной кислоты

Нуклеотиды соединяются между собой прочной ковалентной связью через сахар одного нуклеотида и фосфорную кислоту другого. Получается полинуклеотидная цепь. На одном ее конце – свободная фосфорная кислота (5’-конец), на другом – свободный сахар (3’-конец). (ДНК-полимераза может присоединять новые нуклеотиды только к 3’-концу.)

Две полинуклеотидные цепи соединяются друг с другом слабыми водородными связями между азотистыми основаниями. Соблюдаются 2 правила:

o принцип комплементарности: напротив аденина всегда стоит тимин, напротив цитозина – гуанин (они подходят друг другу по форме и числу водородных связей – между А и Г две связи, между Ц и Г – 3).

o принцип антипараллельности: там, где у одной полинуклеотидной цепи 5’-конец, у другой – 3’-конец, и наоборот.

Получается двойная цепь ДНК. Она скручивается в двойную спираль, один виток спирали имеет длину 3,4 нм, содержит 10 пар нуклеотидов. Азотистые основания (хранители генетической информации) находятся внутри спирали, защищенные.

Рибонуклеиновая кислота – полимер, мономерами которого служат нуклеотиды.

Три азотистых основания те же, что в составе ДНК (аденин, гуанин, цитозин); четвертое -урацил - присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК содержат вместо дизоксирибозы рибозу. В цепочке РНК нуклеотиды соединяются ковалентными связями между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

В организме РНК находятся в виде комплексов с белками — рибонуклеопротеидов.

Известны 2 типа молекул РНК:

1. Двуцепочные РНК характерны для некоторых вирусов – служат для хранения и воспроизведения наследственной информации (выполняют функции хромосом). 2) У большинства клеток - одноцепочные РНК – осуществляют перенос информации об аминокислотной последовательности в белках от хромосомы к рибосоме.

2.Одноцепочечные РНК имеют пространственную организацию: за счет взаимодействия азотистых оснований друг с другом, а также с фосфатами и гидроксилами сахарофосфатного остова происходит сворачивание цепи в компактную структуру типа глобулы. Функция: перенос от хромосомы к рибосомам информацию о последовательности АК в белках, которые должны синтезироваться.

Существует несколько типов одноцепочных РНК по выполняемой функции или месту нахождения в клетке:

1. Матричная (мРНК) – 2-6 % от общего количества РНК. Она считывает информацию с ДНК и несет в цитоплазму.

2. Транспортная (тРНК) – 15% РНК. Доставляет аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы.

3. Рибосомная РНК (рРНК) составляет основную часть РНК цитоплазмы (80-90 %). Р-РНК является структурным компонентом рибосом - органоиды клетки, где происходит синтез белков. Рибосомы локализованы в цитоплазме, ядрышке, митохондриях, хлоропластах. Состоят из двух субъединиц – большой и малой. Малая субчастица состоит из одной молекулы рРНК и 33 молекул белков, большая субъединица - 3 молекулы рРНК и 50 белков.

9)Природа гена. Генетический код, характеристика ген.кода
Существует 3 определения гена :
1)ген как единица рекомбинации. По одному постулатов Моргана ген является наименьшим участком хромосомы, которой может быть отделен от примыкающих к нему участков в результате кроссинговера. Поэтому, ген является крупой единицей, специфической областью хромосомы ,которая определяет какой-либо признак организма.
2)Ген как единица мутирования. Ген является наименьшим участком хромосомы ,способным претерпеть мутацию.
3)Ген как единица функции.
Ген также является наименьшим участком хромосомы, который обуславливает синтез определенного продукта .
Генетический код записывается в линейной функции буквами. Буквами служат нуклеотиды в составе РНК, последовательность которых комплементарна последовательности нуклеотидов в ДНК.
Вторая особенность -каждое слово в молекуле ДНК состоит из 3 букв ,т.е. рибонуклеотидов и называется кодоном, т.е. кодирующим аминокислоту, т.е. генетический код считывается триплетами.
Код не двусмысленный, т.к. каждый триплет кодирует только 1 аминокислоту .
Генетический код вырожденный, т.е. восемнадцати и двадцати аминокислот соответствует несколько триплетных кодонов .Имеются сигналы «стоп» и «старт»,т.е определенные кодоны ,которые инициируют и завершают трансляцию. Код не используют внутренних знаков и пунктуации, т.е.он непрерывный ,с началом транскрипции мРНК кодоны считываются друг за другом без перерывов.
следующая особенность –код не перекрывается. Каждый рибонуклетид входит в состав только 1 го триплета, а не 2ух соседних сразу .И последняя особенность –генетический код универсален .За несколькими исключениями он используется практически всеми вирусами, прокариотами и эукариотами .

10)РНК ,виды РНК, их строение и особенности
РНК в отличие от ДНК является одноцепочечной, содержит рибозу, а вместо одного из пиримидиновых оснований-Т(тимина),У(урацил).
Существует 3 типа РНК, которые участвуют в синтезе белковых молекул – мРНК (или иРНК), тРНК и рРНК. Все 3 типа РНК синтезируются на одной нити ДНК, которая служит матрицей для этого процесса.
иРНК или мРНК, составляет порядка 3-5% всей содержащейся в клетке РНК. При синтезе мРНК кодируется одна цепь молекулы ДНК. Нуклеотиды ,из которых синтезируются мРНК, присоединяются к ДНК в соответствии с правилами спаривания оснований и при участии фермента РНК-полимеразы. Последовательность оснований в мРНК представляет собой комплементарную копию цепи ДНК - матрицу. Длина ее может быть различной и зависит от полипептидной цепи ,которую она кодирует.
рРНК кодируется особыми генами ,находящимися в нескольких хромосомах .Последовательность в рРНК у всех организмов одинаковая .Она содержится в цитоплазме ,где вместе с белковыми молекулами образует рибосомы .На рибосомах происходит синтез белка. Здесь в аминокислотную последовательность стоящейся полипептидной цепи, т.е. белка. Рибосомы образуют группы, соединяясь друг с другом одной цепочкой мРНК, - полисомы, или полирибосомы .Эти образования делают возможным одновременный синтез нескольких молекул полипептидов при участии одной молекулы мРНК.
Существование тРНК было постулировано Ф.Криком и продемонстрировано Холденом в 1955 г. Для каждой аминокислоты имеется специфическая тРНК , и все они доставляют содержащиеся в цитоплазме аминокислоты к рибосомам .тРНК играет роль связующих звеньев между триплетным кодом ,содержащимся в мРНК и аминокислотной последовательностью в полипептидной цепи .На долю тРНК приходится порядка 15% всей РНК в клетке .У тРНК самая короткая полинуклеотидная цепь. В нее входит в среднем 80 нуклеотидов .Т.к многие аминокислоты кодируются несколькими триплетами ,число тРНК значительно больше 20.К настоящему времени идентифицировано уже 60.Все молекулы тРНК имеют сходную структуру . Каждая аминокислота ,к-ю переносит тРНК, присоединяется к одной из своих специфических тРНК при участии особого фермента аминоацил-тРНК-синтетазы.В результате образуется комплекс аминокислоты с РНК-аминоацил-тРНК, в котором энергия связи между концевым нуклеотидом(адениновым )и аминок-ой достаточна для того, чтобы могла образоваться пептидная связь с карбоксильной группой соседней аминокислоты. Таким образом синтезируется полипептидная цепь .