История изучения нуклеиновых кислот. Виды нуклеиновых кислот и их основные функции.
Нуклеиновые кислоты - это линейные полимеры, построенные из нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из 3-х компонентов: 1. Азотистого основания2. Пентозы3. Остатка фосфорной кислоты.История изучения
1868 г. Фридрих Мишер обнаружил нуклеиновые кислоты и дал им название («нуклеус»-ядро).
2. 1889 г. Рихард Альтман разделил нуклеин на нуклеиновую кислоту и белок и ввел термин «нуклеиновая кислота».
3. Конец 1940-х гг. Эдвин Чаргафф изучил нуклеотидный состав нуклеиновых кислот.4. В начале 1950-х гг. Розалинда
Франклин установила , что ДНК имеет спиральную структуру.5. 1953 г. Дж. Уотсон и Ф.Крик предложили пространственную модель структуры ДНК. Виды нуклеиновых кислот.Существует два типа нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Мономерами в нуклеиновых кислотах служат нуклеотиды. Каждый из них содержит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза — в ДНК, рибоза — в РНК) и остаток фосфорной кислоты. В ДНК входят четыре вида нуклеотидов, отличающихся по азотистому основанию в их составе, — аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В молекуле РНК также имеется 4 вида нуклеотидов с одним из азотистых оснований — аденином, гуанином, цитозином и урацилом (У). Таким образом, ДНК и РНК различаются как по содержанию сахара в нуклеотидах, так и по одному из азотистых основанийМолекулы ДНК и РНК существенно различаются по своему строению и выполняемым функциям.Функции ДНК: Хранение наследственной информации, Передача наследственной информации из поколения в поколение, Роль матрицы в процессе передачи генетической информации к месту синтеза белка.
1. Сохранение наследственной информации. Количество ДНК в соматических и половых клетках является постоянной величиной для данного вида организмов и воспроизводится в поколениях. ДНК содержит не только информацию о структуре всех белков и РНК в организме, но и порядок реализации этой информации в процессе онтогенеза и при различных функциональных состояниях. Все соматические клетки организма несмотря на сильные структурные и функциональные отличия между клетками, содержат в своих ДНК одну и ту же генетическую информацию.
2. Передача наследственной информации потомкам. Удвоение молекул ДНК при репликации и передача потомкам копий материнской ДНК является основой сохранения основных биологических признаков вида. При репликации материнская ДНК служит матрицей для синтеза ДНК дочерней клетки. 3. Реализация генетической информации. Эта функция реализуется за счет передачи закодированной в ДНК информации на молекулы белков, которые выполняют необходимые для жизни клетки операции. В этом случае ДНК является матрицей для синтеза РНК, а РНК – матрицей при синтезе белков (центральная догма молекулярной биологии).Функции РНК: Хранение наследственной генетической информации у некоторых вирусов. Передача генетической информации для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки и организма. Регуляторная: взаимодействие мРНК и тРНК регулирует начало синтеза белка и др. Ферментативная. В 1980 г. были обнаружены и охарактеризованы молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью, которые были названы рибозимы.Молекула ДНК может включать огромное количество нуклеотидов — от нескольких тысяч до сотен миллионов. В структурном отношении она представляет собой двойную спираль из полинуклеотидных цепей (рис. 1), соединенных с помощью водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов. Благодаря этому полинуклеотидные цепи прочно удерживаются одна возле другой.При исследовании различных ДНК (у разных видов организмов) было установлено, что аденин одной цепи может связываться лишь с тимином, а гуанин — только с цитозином другой. Следовательно, порядок расположения нуклеотидов в одной цепи строго соответствует порядку их расположения в другой. Этот феномен получил название комплементарности. Именно этим обусловлено уникальное среди всех неорганических и органических веществ свойство ДНК — способность к самовоспроизведению или удвоению .При этом сначала комплементарные цепи молекул ДНК расходятся (под воздействием специального фермента происходит разрушение связей между комплементарными нуклеотидами двух цепей). Затем на каждой цепи начинается синтез новой («недостающей») комплементарной ей цепи за счет свободных нуклеотидов, всегда имеющихся в большом количестве в клетке. В результате вместо одной («материнской») молекулы ДНК образуются две («дочерние») новые, идентичные по структуре и составу друг другу, а также исходной молекуле ДНК. Этот процесс всегда предшествует клеточному делению и обеспечивает передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним и всем последующим поколениям.
Молекулы РНК, как правило, одноцепочечные (в отличие от ДНК) и содержат значительно меньшее число нуклеотидов. Выделяют три вида РНК, различающиеся по величине молекул и выполняемым функциям, — информационную (иРНК), рибосомальную (рРНК) и транспортную (тРНК).Информационная РНК (и-РНК) располагается в ядре и цитоплазме клетки, имеет самую длинную полинуклеотидную цепь среди РНК и выполняет функцию переноса наследственной информации из ядра в цитоплазму клетки.Транспортная РНК (т-РНК) также содержится в ядре и цитоплазме клет-ки, ее цепь имеет наиболее сложную структуру, а также является самой короткой (75 нуклеотидов). Т-РНК доставляет аминокислоты к рибосомам в процессе трансляции — биосинтеза белка.Рибосомальная РНК (р-РНК) содержится в ядрышке и рибосомах клетки, имеет цепь средней длины. Все виды РНК образуются в процессе транскрипции соответствующих генов ДНК.