Строение нуклеиновых кислот. Связи, формирующие структуру ДНК, РНК. Строение хроматина и рибосом.

Нуклеиновые кислоты - высокомолекулярные соединения со строго определённой линейной последовательностью мономерами кот являются нуклеотиды.

Каждый нуклеотид содержит:

1. гетероциклическое азотистое основание(пуриновые-А,Г; пиримидиновые-Ц,Т,У),
2. пентозу(рибозой, дезоксирибозой)
3. остаток фосфорной кислоты.

Пентозу + основанием за счет N-гликозидной связи,пентоза-фосфат-пентоза

днк

рнк

Молекула ДНК представляет собой спираль, образованную 2 полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси.

1. Первичная структура цепей ДНК-это порядок дезоксирибонуклеозидмонофосфатов в полинуклеотидной цепи. Мононуклеотиды связываются между собой 3*5*-фосфодиэфирными связями.(на 5*-конце-фосфатная гр-па; на 3*-свободная ОН-гр-па)
2. полинуклеотидные цепи в 2х-цепочечной молекуле ДНК расположены антипараллельно. Цепи удерживаются относительно друг другуза счет водородных связей между комплементарными азот. основаниями А-Т Г=Ц.
3. каждая ДНК упакована в отдельную хромосому.Хроматин-сод 5 типов гистонов(белки небольшого размера с высоким сод-м положительно заряж. а-т):Н2А,Н2В,Н3,Н4,Н1. Суммарный положительный заряд позволяет им прочно связываться с ДНК. Фрагмент ДНК+комплекс гистонов=нуклеосомы. Гистоны Н1+ДНК в межнуклеосомных уч-х и защищают эти уч-ки от действия нуклеаз.
4. негистоновые белки-разные типы регуляторных белков,связ-хся со спецеф послед ДНК + ферменты,уч-е в матричных биосинтезах

Первичная структура РНК-это порядок чередования рибонуклеозидмонофосфатов в полинуклеотидной цепи. Мононуклеотиды связываются между собой 3*5*-фосфодиэфирными связями. Различают тРНК, рРНК,мРНК они имеют 1 полинуклеотидную цепь.

отдельные уч-ки цепей РНК обр-т спирализованные петли-шпильки-за счет водород. связей между комплемент. азот основаниями А-У, Г=Ц

23+24.Типы РНК.Биосинтез ДНК(репликация):стехиометрия

Реплика́ция ДНК — это процесс удвоения молекулы ДНК. ДНК-полимераза.

1.ДНК-топоизомеразы, находясь перед репликативной вилкой, разрезают молекулу ДНК для облегчения ее расплетания и раскручивания.

2. ДНК-хеликазы, следуя за топоизомеразами, раскручивают и расплетают молекулу ДНК.

3. ДНК-связывающие белки (ДСБ) связывают расплетенные нити ДНК и стабилизируют их, не допуская обратного "слипания" друг с другом.

4. ДНК-полимераза δ (греч.: δ – дельта), согласовано со скоростью движения репликативной вилки, осуществляет синтез ведущей цепидочерней ДНК в направлении 5'→3' на матрице материнскойнити ДНК по направлению от ее 3'-конца к 5'-концу (скорость до 100 пар нуклеотидов в секунду).

5. Непосредственно сразу после расплетания и стабилизации другой нити материнской молекулы к ней присоединяется ДНК-полимераза α (α- альфа ) и в направлении 5'→3' синтезирует праймер(РНК-затравку) – последовательность РНК на матрице ДНК длиной от 10 до 200 нуклеотидов. После этого ферментудаляется с нити ДНК.

Вместо ДНК-полимеразы α к 3'-концу праймера присоединяется ДНК-полимераза ε (ε - эпсилон).

6. ДНК-полимераза ε как бы продолжает удлинять праймер, но в качестве субстрата встраивает дезоксирибонуклеотиды (в количестве 150-200 нуклеотидов). В результате образуется цельная нить из двух частей – РНК(т.е. праймер) и ДНК. ДНК-полимераза ε работает до тех пор, пока не встретит праймер предыдущего фрагмента Оказаки (синтезированный чуть ранее). После этого данный фермент удаляется с цепи.

7. ДНК-полимераза β встает вместо ДНК-полимеразы ε, движется в том же направлении (5'→3') и удаляет рибонуклеотиды праймера, одновременно встраивая дезоксирибонуклеотиды на их место. Фермент работает до полного удаления праймера, т.е. пока на его пути не встанет дезоксирибонуклеотид (еще более ранее синтезированный ДНК-полимеразой ε). Связать результат свой работы и впереди стоящую ДНК фермент не в состоянии, поэтому он сходит с цепи.

В результате на матрице материнской нити "лежит" фрагмент дочерней ДНК. Он называется фрагмент Оказаки.

8. ДНК-лигаза производит сшивку двух соседних фрагментов Оказаки, т.е. 5'-конца отрезка, синтезированного ДНК-полимеразой ε, и 3'-конца цепи, встроенного ДНК-полимеразой β.

Транскрипция

Транскрипция – биосинтез иРНК на матрице ДНК. Процесс консервативный.
Ферменты синтеза:
а) РНК-полимераза I – синтезирует р-РНК
б) РНК-полимераза II – синтезирует и-РНК
в) РНК-полимераза III – т-РНК.

Транскрипция наяинается после присоединения фермента РНК-полимеразы к спецефической нуклеотидной последовательности(промотору),отмечающей в ДНК то место,с которого должен начаться синтез РНК. Присоединившись, РНК-полимераза раскручивает примерно один виток спирали ДНК и движется ,связывая между собой нуклеозидтрифосфаты(ЦТФ, ГТФ, УТФ, АТФ), комплементарные нуклеотидам матричной цепи ДНК. Фермент продолжает присоединять нуклеотиды к растущей цепи РНК до тех пор,пока не встретит на своем пути еще одну спец. нуклеотидную последовательность в Цепи ДНК-стоп-сигнал. Обычно в любом уч-ке двойной спирали ДНК транскрибируется только одна из двух цепей(КОДОГЕННАЯ).

На ДНК матрице обр. три вида РНК: мРНК, тРНК, рРНК. В виде мРНК генетическая информация для синтеза полипептида передается от ДНК к рибосомам; тРНК доставляет к рибосомам аминокислоты; Главный компанент рибосом является рРНК

Трансляция

Трансляцией называют осуществляемый рибосомой синтез белка из аминокислот на матрице информационной РНК .

1. активация аминокислоты за счет спецефических ферментов=активированная а-та присоединяется к акцепторному стеблю за счет аминоацил-тРНК-синтетаз(-СООН-гр а-ты к 3*-ОН-концу тРНК за счет инергии) и образуется комплекс аминоацил тРНК
2. инициация: имеется 2 субъединицы рибосом. К малой субъединице присоединяется комплекс тРНК(мет) с энергией и мРНК в области кэпа и инициирующего кодона АУГ. После связывания антикодона Мет-тРНК(мет) с кодоном АУГ происходит присоединение 60S-субъединицы рибосомы,с выделением энергии. в результате большая субъединица+малая=80S-рибосома(функциональный центр)+где в Р-центре нах Мет-тРНК(мет), А-центр свободен.
3. элонгация: Связывание аа-тРНК в А-центре:в рибосому,у кот в Р-центре нах Мет-тРНК(мет), в А-центр присоединяется первая аа-тРНК. Между кодоном мРНК и антикодоном тРНК=комплементарность. аа-тРНК+мРНК=с использованием энргии(при уч-тии ЕF1)

Образование петидной связи: метионин от инициаторной тРНК переносится на альфа –амногруппу аа-тРНК, а в А-центре с обр-м дипептидил-тРНК. Катализируют пептидилтрансферазную р-ю рРНК большой субъединицей рибосомы.

Транслокация:рибосома перемещается на один кодон в направлении 5*3*. Дипептидил-тРНК из А-центра в Р-центр,а в А-центре оказывается след. кодон. тРНК(мет) покидает рибосому.

1. Терминация происходит после включения в А-центр одного из кодонов терминации: УАГ, УГА,УАА. За счет факторов терминации происходит гидролитическое отщепление синтезированного полипептида от тРНК.