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.