Нуклеиновые кислоты их состав. Структура ДНК. Принцип комплементарности

нуклеиновые кислоты — биополимеры, а их функция заключается в хранении, реализации и передаче генетической (наследственной) информации в живых организмах.

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 оснований (табл. 1).

Таблица 1

Компоненты нуклеотидов ДНК и РНК

Молекулы ДНК и РНК существенно различаются по своему строению и выполняемым функциям.

Молекула ДНК может включать огромное количество нуклеотидов — от нескольких тысяч до сотен миллионов (поистине гигантские молекулы ДНК удается «увидеть» с помощью электронного микроскопа). 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 (т. е. дополнения), а противоположные полинуклеотидные цепи называютсякомплементарными. Именно этим обусловлено уникальное среди всех неорганических и органических веществ свойство ДНК — способность к самовоспроизведению или удвоению (рис. 2). 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.

Рис. 1. Двойная спираль ДНК. Две цепи обвиты одна вокруг другой. Каждая цепь (изображенная в виде ленты) состоит из чередующихся остатков сахара и фосфатных групп. Водородные связи между азотистыми основаниями (А, Т, Г и Ц) удерживают две цепи вместе

(оставил для наглядности, а так... «сжечь свитер на фиг!», то есть можно удалять картинки=))

Рис. 2. Репликация ДНК. Двойная спираль «расстегивается» по слабым водородным связям, соединяющим комплементарные основания двух цепей. Каждая из старых цепей служит матрицей для образования новой: нуклеотиды с комплементарными основаниями выстраиваются против старой цепи и соединяются друг с другом

Молекулы РНК, как правило, одноцепочечные (в отличие от ДНК) и содержат значительно меньшее число нуклеотидов. Выделяют три вида РНК (табл. 2), различающиеся по величине молекул и выполняемым функциям, — информационную (иРНК), рибосомальную (рРНК) и транспортную (тРНК).

Таблица 2

Три вида РНК

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.

Больше всего (где — то 80%) РНК приходится на Рибосомную, потом идет Транспортная и Матричная

19. Нуклеопротеиды. Обмен нуклеиновых кислот.

Нуклеопротеиды-сложные белки, в состав которых входят нуклеиновые кислоты и ещё другие соединения не белкового хорактера.

Примеры белковых компонентов: гистоны(белки образующие комплекс связывающийся с ДНК и участвующий в сворачивании ДНК - фолдинге и регуляции экспрессит)и протамины -хорошо растворимы в воде. Гистоны и протомины характеризуются низким мол. весом и содержанием аминокислот основного характера (аргинин, лизин, гистидин).

Различают дезоксирибонуклеопротеиды (ДНП) — комплексы белков с дезоксирибонуклеиновой кислотой (ДНК) и рибонуклеопротеиды (РНП) — комплексы белков с рибонуклеиновой кислотой (РНК).

Обмен нуклеиновых кислот.

У высших животных нуклеиновые кислоты, поступающие с пищей, распадаются до мононуклеотидов под действием специфических ферментов, которые носят общее название нуклеаз. Мононуклеотиды в дальнейшем подвергаются ферментативному гидролизу, в результате которого образуются свободные пуриновые и пиримидиновые основания, а также продукты превращения фосфорибозы и дезоксифосфорибозы. Свободные пурины и ппрпмидины могут использоваться повторно для синтеза. Они могут также претерпевать дальнейший распад. Деградация пуринов протекает по следующей схеме:

Пурины—>-мочевая кислота—>-аллантоин—>-—>-аллантоиновая кислота—>-мочевина + аммиак

У человека и других приматов главпым конечным продуктом распада пуринов является мочевая кислота. У мочевой кислоты кольцевая система пуринов не разрушается. Она содержится в продуктах выделения.

Аллантоин содержится в продуктах выделения млекопитающих за исключением человека и других приматов, а у пресмыкающихся конечпым продуктом распада пуринов является аллантопновая кислота. Аллантонновая кислота содержится в продуктах выделения некоторых видов костистых рыб, но у большинства видов рыб и амфибий она гидролизуется дальше до мочевины, а у некоторых морских беспозвоночных конечными продуктами выделения являются аммиак и углекислый газ, которые образуются в результате дальнейшего распада мочевины.

20.