Нуклеиновые кислоты, строение и функции ДНК и РНК.

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.

ДНК выполняет следующие функции:
1) хранение наследственной информации происходит с помощью гистонов.
Молекула ДНК сворачивается, образуя вначале нуклеосому, а после
гетерохроматин, из которого состоят хромосомы;
2) передача наследственного материала; происходит путем репликации ДНК;
3) реализация наследственной информации в процессе синтеза белка.

Функции РНК.
• Генетическая репликативная функция: структурная возможность
копирования (репликации) линейных последовательностей нуклеотидов через комплементарные последовательности. Функция реализуется при вирусных инфекциях и аналогична главной функции ДНК в жизнедеятельности клеточных организмов - редупликации генетического материала.
• Кодирующая функция: программирование белкового синтеза линейными
последовательностями нуклеотидов. Это та же функция, что и у ДНК. И в ДНК,
и в РНК одни и те же триплеты нуклеотидов кодируют 20 аминокислот белков, и
последовательность триплетов в цепи нуклеиновой кислоты есть программа для последовательной расстановки 20 видов аминокислот в полипептидной цепи белка.
• Структурообразующая функция: формирование уникальных трехмерных
структур. Компактно свернутые молекулы малых РНК принципиально подобны трехмерным структурам глобулярных белков, а более длинные молекулы РНК могут образовывать и более крупные биологические частицы или их ядра.
• Функция узнавания: высокоспецифические пространственные
взаимодействия с другими макромолекулами (в том числе белками и другими РНК) и с малыми лигандами. Эта функция, пожалуй, главная у белков. Она основана на способности полимера сворачиваться уникальным образом и формировать специфические трехмерные структуры. Функция узнавания является базой специфического катализа.
• Каталитическая функция: специфический катализ химических реакций
рибозимами. Данная функция аналогична энзиматической функции белков-
ферментов.