Нуклеиновые кислоты. Первичная и вторичная структуры ДНК и РНК. Значение ДНК и РНК в организме.

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus - ядро) - важнейшие органические вещества, с которыми связаны все основные процессы существования живой материи. Открыты Ф. Мишером в 1868 г. в ядрах клеток гноя. В дальнейшем выявлены во всех клетках человека, животных и растений, в микробах и вирусах. Нуклеиновые кислоты - простетические группы нуклеопротеидов. Конечные продукты гидролиза их - пуриновые и пиримидиновые основания, пентозы и фосфорная кислота. По химическому составу различают дезоксирибонуклеиновую (ДНК, в составе дезоксирибоза) и рибонуклеиновую (РНК, в составе рибоза) кислоты. Различаются между собой азотистыми основаниями, структурой молекул, клеточной локализацией и функциями.

Соединения, молекула которых образована пуриновым или пиримидиновым основанием и пентозой (рибозой или дезоксирибозой), называют нуклеозидами. Название нуклеозида определяется содержащимся в нем азотистым основанием. Так, нуклеозид, имеющий в составе молекулы аденин, называют аденозином, гуанин - гуанозином, тимин - тимидином, цитозин - цитидином, урацил - уридином. В зависимости от входящих в состав молекул углеводов различают рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды.

Нуклеотиды - фосфорные эфиры нуклеозидов. В молекулу нуклеотида входят пуриновое или пиримидиновое основание, пентоза (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты, который связывается пятым или третьим атомом углерода пентозы. Многие свободные нуклеотиды осуществляют функции коферментов (НАД, НАДФ, ФАД и др.) или являются макроэргическими соединениями (АТФ, АДФ, и др.).

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК – химическая основа генов, в которых сконцентрирована наследственная информация организма. Локализирована в основном в ядрах клеток, преимущественно в хромосомах. При гидролизе ДНК образуются нуклеотиды: дезоксиадениловая (А), дезоксигуаниловая (Г), дезоксицитидиловая (Ц) и тимидиловая (T) кислоты. Иногда в составе нуклеотидов выявляются в небольших количествах другие производные пуринов и пиримидинов - минорные основания: 5-метилцитозин (ткани тимуса), 5-оксиметилцитозин (бактериофаги) и т. д.

Ф. Крик и Д. Уотсон в 1953 г. установили, что молекула ДНК представляет собой двойную спираль полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг одной оси. Эта спираль напоминает винтовую лестницу, у которой перила образованы остатками дизоксирибозы, соединенными между собой фосфорноэфирными связями по типу 3-5, а ступени - азотистыми основаниями. Аденин = тимину, гуанин = цитозину.

Рибонуклеиновые кислоты. Молекула РНК представляет собой односпиральную линейную спираль, состоящую из остатков рибонуклеотидов. В отличие от ДНК, имеющей жесткую структуру молекулы. Около 90% РНК сосредоточено в цитоплазме и 10% - в ядре клеток. Эти соотношения между ядерной и цитоплазматической РНК в различных клетках неодинаковы.

Различают рибосомальную, транспортную и информационную рибонуклеиновые кислоты.

Рибосомальная РНК (рРНК) составляет основу рибосом (50-65% общей массы) и 75-85% всей РНК клетки. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли. После удаления ионов магния рибосома диссоциирует на две субъединицы - большую и малую. Каждая субъединица имеет одну молекулу РНК и неспиральных участков.

Транспортную РНК (тРНК), РНК-переносчик, акцепторная или адапторная РНК. Она составляет около 15% всей РНК клетки. Молекулы тРНК обычно находятся в свободном состоянии. Все тРНК имеют форму кленового или клеверного листа. На одном конце молекулы размещается тринуклеотидный остаток, который связывается с соответствующей аминокислотой, образуя аминоацил-тРНК. B таком виде аминокислотный остаток переносится к концу пептидной цепочки на поверхность рибосомы, где и включается в молекулу синтезируемого белка.

Информационная РНК (иРНК, или мРНК) – РНК-посредник, матричная РНК, трансляционная РНК. Составляет от 1 до 5% всей клеточной РНК. Быстро синтезируется (синтез одной молекулы происходит за 20-30 с) и распадается (одна молекула распадается в течение 3-5 мин). Имеет строение цепи, близкое по структуре к ДНК. иРНК копирует информацию с молекулы ДНК чередованием нуклеотидных остатков и участвует в контроле синтеза молекулы соответствующего белка. Синтез каждого белка клетки кодируется своей иРНК или ее определенным участком.

Первичная структура нуклеиновых кислот – это последовательное расположение нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК или РНК. Между нуклеотидами имеется 3,5-фосфодиэфирная связь. Вторичная структура нуклеиновых кислот – ДНК представляет собой двойную спираль состоящий из двух антипараллельных цепочек, закрученных вокруг одной и той же оси. Цепочки соединяются водородными связями которые образуются между азотистыми основаниями. Цепочки имеют противоположную полярность. Спираль ДНК закручивается вправо, общий виток 3,4нм, расстояние между цепочками 2нм. Основой структурной организации ДНК составляет принцип комплементарности – аденин соединяется с тимином, цитозин с гуанином, в РНК – А=У, Г=Ц.

ДНК - является носителем наследственной информации, сохраняет её и передает в следующее поколение.
РНК - участвует в биосинтезе белка, кодирует первичную структуру белка:
- рРНК – входит в состав рибосом

- тРНК – кодирует и переносит аминокислоты к месту синтеза белка (на рибосомы)

- иРНК – передача информации о первичной структуре белка, участвует в синтезе белка в клетке.

Date: 2016-07-20; view: 729; Нарушение авторских прав