Виды нуклеиновых кислот

Признаки	ДНК	РНК
I. Химическое строение
а) производные пурина	А, Г	А, Г
б) производные пиридина	Ц, Т	Ц, У
в) углеводы	Дезоксирибоза-5-фосфат	Рибоза-5-фосфат
г) Фн	Н3РО4	Н3РО4
д) минорные основания	+	+ + +
II. Локализация	Ядро, митохондрии	Ядро, цитоплазма
III. Содержание	Неизменно	Изменяется
IV. Метаболизм	Инертен	Активный
V. Функция	Хранитель информации	Передача информации

Виды РНК: информационная (матричная)

Рибосомальная

Транспортная

Функции: И-РНК – передача информации

Р-РНК – основа рибосом. Способствует передвижению и-РНК по рибосоме.

Т-РНК – перенос аминокислот.

Структура нуклеопротеидов.

1. Первичная структура – это последовательность нуклеотидов, соединенных сложноэфирной связью. При изучении структуры Чаргафом установлены закономерности:

а. Количество А=Т, Ц=Г

б. Количество пуриновых оснований = количеству пиримидиновых А+Г=Ц+Т

в.

2. Вторичная структура – трехмерная, пространственная структура, состоящая из антипараллельных противозакрученных спиралей. Шаг спирали содержит 10 нуклеотидов. Внутри цепочки находятся азотистые основания, соединенные по принципу комплиментарности.

Образуют вторичную структуру водородные связи, вандер-вальсовы связи, гидрофобные. ДНК имеет двуцепочную вторичную структуру, РНК – одноцепочную.

Изучена в Работах Уотсона и Крика.

3. Третичная структура – определенная укладка спирализованной структуры. М-ДНК имеет форму восьмерки. РНК – изучена мало.

4. Четверичная структура – фонкционально активная, соединена с белком.

В состав нуклеопротеидов входят белки гистонового ряда, которые соединяются с НК слабой электростатической связью.

Функции гистонов:

1) Участвуют в пространственном построении НК;

2) Регулируют активность генома – репрессия гена, с которым соединен гистон и ген будет молчать.

Гистоновые белки содержат лиз, арг, мало цис.

Негистоновые белки образуют с ДНК легко разрушаемые связи и это обеспечивает регуляцию активности генома.

В процессе жизни ДНК может подвергаться под действием химических соединений (кофеин) или радиоактивного излучения изменениям, т.е. мутациям.

Виды мутаций:

1. Транзиция – замена пуринового основания на другое пуриновое.

2. Трансверсия – замена пуринового основания на пиримидиновое.

3. Делеция – вставка пары нуклеотидов.

4. Вставка пары нуклеотидов.

Тяжелые последствия наблюдаются при вставке или выпадении нуклеотидов.

В случае делеции одного мономера изменяется считывание всех последующих кодонов – это мутация со «сдвигом рамки». В результате синтезируется белок с «бессмысленной» последовательностью аминокислот. При делеции двух мономеров также происходит сдвиг рамки.

При утрате трех мономеров (или число, кратное трем) сдвига рамки нет и синтезируется белок, укороченный на 1 аминокислоту.

Обмен нуклеотидов.

Источники нуклеотидов

1. Поступление с пищей

	НК
НП в желудке
	Белок (как и все белки)

НК в 12-перстной кишке под действием ДНК-азы и РНК-азы разщепляются за счет разрыва сложноэфирных связей, в результате образуются нуклеотиды, нуклеозиды, очень редко компоненты нуклеотидов. Внутриклеточно идет такой же распад НК.

2. Основное количество нуклеотидов идет de novo.

Соединения, участвующие в синтезе пурина

Глн + 2 АТФ + СО2 карбамоилфосфат + асп

Рибоза и дезоксирибоза – синтезируются в пентозофосфатном цикле и поступают с пищей.

Катаболизм нуклеотидов.

РНК быстрее ДНК. Конечные продукты распада азотистых оснований – мочевина, мочевая кислота.

Ц, У, Т – конечный продукт мочевина.

Распад пуриновых оснований.

Подагра – избыток мочевой кислоты (ген. заболевание почек, алкоголь, отравления, мясная пища).

Мочевая кислота выпадает в осадок (соли К-ураты) мочекаменная болезнь. Откладывается в мелких суставах. Лечение основного заболевания + усиление выведения солей.

Нуклеиновые кислоты.

Хромосомы – очерченный материал 46 пар.

Если клетка находится в покое, то хромосомы называют хроматином.

Хроматин – 60% белка, 35 ДНК, остальное РНК. Представлен в виде нитей с узелками и утолщениями (нуклеосома).

У человека в спейсере – 50 пар нуклеотидов. Нуклеосома – 90%, спейсер – 10%.

Спейсер – это активный хроматин, списывание информации (транскрипция) идет с этих участков.

Нуклеосома – это белковый + нуклеотидный компонент. Сюда входят гистоны, имеют основной характер (арг, лиз), нет цис, мало три, много гли. Молекулярная масса – 25 – 30 тысяч дальтон.

Взаимодействуют гистоны с НК за счет электрохимических взаимодействий (гистон (+), НК (-)).

5 классов гистонов:

Н1 – лизин

Н2b – лиз

Н2а – лиз = арг

Н3 – арг , есть лиз, цис!!

Н4 – арг , гли

Молекулярная масса всех классов одинакова.

Н1 – находится в спектре. При взаимодействии образуется октамер.

Функциональные участки ДНК – это гены.

1. Структурные гены – ответственны за последовательность АМК и за последовательность нуклеотидов.

2. Регуляторные участки – промотор

3. Интроны – неинформативные участки – нетранскрибируемые участки.

Распад пиримидиновых оснований.

Распад пуриновых оснований.

Матричные биосинтезы.

I. Виды переноса генетической информации.

1. Перенос генетической информации в пределах одного класса нуклеиновых кислот, т.е. от ДНК к ДНК или у некоторых вирусов от РНК к РНК, называется репликацией или самоудвоением.

2. Перенос информации между разными классами нуклеиновых кислот: ДНК-РНК, называется транскрипцией или переписыванием.

Транскрипция бывает прямая от ДНК к РНК и обратная от РНК к ДНК. Обратная транскрипция выявлена у РНКовых опухолеродных вирусов.

3. Перенос генетической информации от м-РНК к белку, называется трансляцией или переводом.

Перенос генетической информации от ДНК через РНК к белку называется центральным постулатом генетики. Этот постулат был сформулирован Криком.

Репликация.

Возможны 3 типа репликации:

1. Консервативная – дочерняя двойная спираль ДНК образуется без разделения цепей родительской ДНК.

2. Полу консервативная – цепи родительской ДНК расходятся, и на каждой из родительских цепей образуются комплиментарные цепи дочерней ДНК.

3. Дисперсивная – происходит расщепление в нескольких местах цепей родительской ДНК и образование на ней новых цепей ДНК.

У высших организмов репликация ДНК происходит полуконсервативным путем.

Этапы биосинтеза ДНК.

Условно механизм синтеза делят на 3 этапа: инициацию, т.е. начало, элонгацию, т.е. продолжение, и терминацию, т.е. прекращение синтеза.

Первый этап – инициация – начало синтеза нуклеотидных цепей на матрице ДНК затравочного олигорибонуклеотида (праймера) со свободной гидроксильной группой у С-3’рибозы.

Второй этап – элонгация синтеза ДНК состоит из 2 стадий. На первой стадии идет репликация обеих материнских цепей ДНК, синтез одной идет непрерывно, а другой фрагментарно при помощи ДНК-полимеразы III. Вторая стадия включает связывание фрагментов друг с другом, здесь происходит отделение олигорибонуклеотидных праймеров. Процесс идет при помощи ДНК-лигаз.

Третий этап терминация синтеза ДНК наступает тогда, когда исчерпана ДНК-матрица.

Репарация ДНК - исправление поврежденных участков одной из цепей ДНК. Сначала такой участок удаляется ДНКазами. Затем при участии фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется пробел путем синтеза участка в направлении 5’ 3’. Затем концы сшиваются ДНК-лигазой.

Механизм транскрипции ДНК

Субстратом реакции служат трифосфаты нуклеотидов.

Реакция идет только в присутствии ДНК, выполняющий роль матрицы (матрицей служит одна из цепей ДНК). Все синтезированные молекулы РНК имеют структуру, комплементарную матрице, т.е. одной цепи ДНК.

Транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой. Фермент присоединяется к матрице в участке, который называется промотор. Связывание РНК-полимеразы с промотором приводит к локальному расхождению нуклеотидных цепей в этом в участке. Наращивание молекулы РНК происходит в результате перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК путем присоединения очередного рибонуклеотида.

В ДНК имеется участок, который содержит терминирующий кодон, достигнув которого РНК-полимераза и синтезированная РНК отделяются от ДНК.

Все типы РНК (рРНК, тРНК, мРНК) синтезируются сходным образом.

В результате транскрипции образуются предшественники РНК, которые в ядре подвергаются посттранскрипционной доработке, т.е. созреванию, процессингу.