Структура нуклеїнових кислот
Нуклеїнові кислоти
Нуклеїнові кислоти - найбільші з молекул, що утворюються живими організмами. Їх молекулярна маса може бути від 10000 до декількох мільйонів
Оскільки найбільш високий вміст нуклеїнових кислот виявлений в ядрах клітин, тому їх і стали називати від латинського "нуклеус" - ядро. Хоча тепер з'ясовано, що нуклеїнові кислоти є і в цитоплазмі, і в цілому ряду органоїдів - мітохондріях, пластидах.
Нуклеотиди - структурні компоненти нуклеїнових кислот. До складу кожного нуклеотида входить азотиста основа, п'ятивуглецевий цукор (рибоза або дезоксирибоза) і залишок фосфорної кислоти.
 |  |
| Мал.2. Модель будови ДН | Мал. 3. Комплементарне з'єднання нуклеотидів в молекулі ДНК. |
Мал.4. Будова нуклеотида РНК.
Мал. 5. Будова чотирьох нуклеотидів,
з яких побудовані всі ДНК
в живій природі
Класифікація нуклеїнових кислот
У природі існує два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнові (ДНК) і рибонуклеїнові (РНК). Друзі, подивіться на малюнок 6. Які види нуклеїнових кислот на малюнку зображені?
Відмінність в назвах пояснюється тим, що молекула ДНК містить 5-вуглеводневий цукор дезоксирибозу, а молекула РНК- рибозу. Зараз відома велика кількість різновидів ДНК і РНК, що відрізняються один від одного по будові і значенню в метаболізмі. Відмінність в назвах пояснюється тим, що молекула ДНК містить 5-углеродный цукор дезоксирибозу, а молекула РНК- рибозу. Нині відоме велике число різновидів ДНК і РНК, що відрізняються один від одного по будові і значенню в метаболізмі.
ДНК
У 1953 р. американський біохімік Дж.Уотсон та англійський генетик Ф.Крик запропонували модель просторової структури ДНК. Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв'язками. Ці зв'язки виникають між двома нуклеотидами, які доповнюють один одного за розмірами.
 |  |
| Мал.7. Молекула ДНК | Мал.8. ДНК - особовий код людини |
Одиницею спадковості всіх організмів є ген - ділянка молекули ДНК. Він несе спадкову інформацію про структуру певного білка або нуклеїнової кислоти. ДНК зберігає спадкову інформацію в організмі та забезпечує її передачу дочірнім клітинам під час поділу материнської. За певних умов відбувається денатурація ДНК- розривання зв'язків між комплементарними нітратними основами різних полінуклеотидних ланцюгів. При цьому ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги, через що втрачає свою біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії факторів, які її спричиняють, може поновити свою структуру, завдяки відновленню водневих зв'язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).
ДНК знаходиться переважно в хромосомах клітинного ядра (99% усієї ДНК клітини), а також в мітохондріях і хлоропластах. РНК входить до складу рибосом; молекули РНК містяться також в цитоплазмі, матриксі пластид і мітохондрій.
Полінуклеотидний ланцюг ДНК закручений у вигляді спіралі на кшталт гвинтових сходів і сполучений з іншою, їй ланцюгом комплементу за допомогою водневих зв'язків, що утворюються між аденіном і тиміном (два зв'язки), а також гуаніном і цитозином. Нуклеотиди А і Т, Г і Ц називаються комплементарними. Діти, подивіться на малюнок10. Які особливості в описі будови ДНК ви можете назвати?
Мал.10. Опис ДНК
Діаметр молекули ДНК 2 нм, крок спіралі 3,4 нм; кожен виток спіралі містить 10 пар нуклеотидів. Спіральна структура підтримується численними водневими зв'язками, що виникають між азотистими підставами комплементу, і гідрофобними взаємодіями. Молекули ДНК эукаріотичних організмів лінійні. У прокаріот ДНК, навпаки, замкнута в кільце і не має ні 3-, ні 5-кінців. Давайте, друзі, подивимося наступне відео про ідеальну будову молекули ДНК.
При зміні умов ДНК, подібно до білків, може піддаватися денатурації, яка називається плавленням. При поступовому поверненні до нормальних умов ДНК ренатурирує.
Функцією ДНК є зберігання, передача і відтворення у ряді поколінь генетичної інформації. У ДНК будь-якої клітини закодована інформація про всі білки цього організму, про те, які білки, в якій послідовності і в якій кількості синтезуватимуться.
Послідовність амінокислот в білках записана в ДНК так званим генетичним (триплетним) кодом. Основною властивістю ДНК є її здатність до реплікації.
Реплікація - це процес самоподвоєння молекул ДНК, що відбувається під контролем ферментів. Реплікація здійснюється перед кожним діленням ядра. Починається вона з того, що спіраль ДНК тимчасово розкручується під дією ферменту ДНК- полімерази. На кожному з ланцюгів, що утворилися після розриву водневих зв'язків, за принципом комплементу синтезується дочірній ланцюг ДНК.
Біологічний сенс реплікації полягає в точній передачі спадкової інформації від материнської клітини до дочорнимо, що і відбувається при діленні соматичних клітин.
РНК
Будова молекул РНК багато в чому схожа з будовою молекул ДНК. Проте є і ряд істотних відмінностей. У молекулі РНК замість дезоксирибози до складу нуклеотидів входить рибоза, замість тимиділового нуклеотиду (Т) - уридиловий (У). Учні, подивіться на малюнки 11 і 12, щоб зрозуміти, як саме виглядає молекула РНК.
 |  |
| Мал. 11. Молекула РНК | Мал. 12. Молекули РНК в різних вимірах |
Головна відмінність від ДНК полягає в тому, що молекула РНК є одним ланцюгом. Проте її нуклеотиди здатні утворювати водневі зв'язки між собою, але в цьому випадку йдеться про внутриланцюгове з'єднання нуклеотидів комплементу. Ланцюжки РНК значно коротше за ДНК.
Молекула тРНК складається в середньому з 80 нуклеотидів. Зміст тРНК в клітині - близько 15% усієї РНК. Функція тРНК - перенесення амінокислот до місця синтезу білку. Число різних типів тРНК в клітині невелике (20-60). Усі вони мають схожу просторову організацію.
У клітині існує декілька видів РНК, які розрізняються за величиною молекул, структурою, розташуванню в клітині і функціям.
1. Інформаційна РНК є копією певної ділянки молекули ДНК. Вона переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу молекули білка, а також бере участь у її збиранні. Цей вид найбільш різнорідний по розмірах і структурі. ІРНК є незамкнутим полінуклеотидним ланцюгом. Вона синтезується в ядрі за участю ферменту РНК-полімерази, комплементарна ділянці ДНК, на якій відбувається її синтез. Незважаючи на відносно низький вміст (3-5% РНК клітини), вона виконує найважливішу функцію в клітині: служить в якості матриці для синтезу білків, передаючи інформацію про їх структуру з молекул ДНК. Кожний білок клітини кодується специфічною іРНК, тому число їх типів в клітині відповідає числу видів білків.
2.Рибосомна РНК входить до складу особливих органел клітин-рибосом. Взаємодіючи з білком, рРНК виконує структурну функцію і бере участь у синтезі білків. Це одноланцюгові нуклеїнові кислоти, що утворюють в комплексі з білками рибосоми - органели, на яких відбувається синтез білку. Рибосомні РНК синтезуються в ядрі. Інформація про їх структуру закодована в ділянках ДНК, які розташовані в області вторинної перетяжки хромосом. Рибосомні РНК складають 80% усієї РНК клітини, оскільки в клітині є величезна кількість рибосом. Рибосомні РНК мають складну вторинну і третинну структуру, утворюючи петлі на ділянках комплементу, що призводить до самоорганізації цих молекул в складне за формою тіло. До складу рибосом входить три типи рРНК у прокаріот і чотири типи рРНК у еукаріот.
3. Транспортна РНК приєднує до себе амінокислоти і переносить їх до місця синтезу білкової молекули. Кожну амінокислоту транспортує специфічна тРНК. Транспортна РНК має постійну вторинну структуру, яка за формою нагадує листок конюшини. Така просторова структура зумовлена водневими зв'язками між комплементарними нуклеотидами. Біля верхівки такого листка розташовані три нуклеотиди, що визначають яку саме амінокислоту слід транспортувати.
Нуклеїнові кислоти
                   |
Немає коментарів:
Дописати коментар