1. Нуклеїнові кислоти, їх хімічна природа

Нуклеїнові кислоти - складні біополімери клітини, які розпочають велику кількість мононуклеотидних ланок. Є основним джерелом спадкової інформації і відіграють провідну роль у процесах синтезу білка в організмі. В організм вони потрапляють з їжею у складі складних білків - нуклеопротеїнів.

Нуклеїнові кислоти були відкриті і виділені із ядер лейкоцитів у 1869 р. швейцарським дослідником Ф. Мішером (їх називали нуклеїном, від лат. nucleus - ядро). Пізніше, коли в нуклеїні була відкрита фосфорна кислота, його стали називати нуклеїновювою кислотою.

2. Відмінні властивості днк і рнк

У клітинах існують два види нуклеїнових кислот: рибонуклеїнові (РНК) та дезоксирибонуклеїнові (ДНК). Відрізняються вони за будовою, складом, властивостями та функціями

Показник	ДНК	РНК
	Азотисті основи
Склад	Аденін, гуанін, цитозин, тимін	Аденін, гуанін, цитозин, урацил
	Нуклеотиди
	Дезоксирибоза	Рибоза
	Нуклеотиди
	дезоксиаденілова кислота, дезоксигуанілова кислота, дезоксицитидилова кислота, дезокситимідолова кислота	аденілова кислота, гуанілова кислота, цитидилова кислота, тимідолова кислота
Структура	Дволанцюгова	Одноланцюгова
Молекулярна маса	Від десятків до сотень мільйонів	Від десятків до сотень тисяч
Локалізація в клітині	Ядро, мітохондрії, тілакоїди	Ядро і цитоплазма
Функції	Збереження генетичної інформація	Передача генетичної інформації

3. Будова нуклеозидів та нуклеотидів

Нуклеїнова кислота

Нуклеотиди

Нуклеозиди

Фосфорна кислота

Вуглеводи

Азотисті основи

Азотисті основи що входять до складу нуклеїнових кислот:

Вуглеводи:

Нуклеозиди: аденозин (дезоксиаденозин), гуанозин, цитидин, уридин, тимідин, наприклад, аденозин:

Нуклеотиди: аденозинфосфат (дезоксиаденозинфосфат), гуанозинфосфат, цитидинфосфат, уридинфосфат,

тимідинфосфат, наприклад, аденозинмонофосфат (АМФ):

4. Атф - хімічна природа, біологічна роль

Установлено, що нуклеотвди входять не тільки до складу нуклеїнових кислот, а можуть перебувати у вільному стані або у складі ферментів. Це такі нуклеотиди: аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ), аденозинтрифосфат (АТФ):

►АТФ - одна з основних макроергічних сполук, яка бере участь в енергетичному обміні організму. Відщеплення однієї

молекули фосфорної кислоти від АТФ супроводжується виділенням 42,5 кДж/моль енергії:

АТФ + Н₂0 - АДФ + Н₃Р0₄ + 42,5 кДж/моль

5.Структура нуклеїнових кислот

Нуклеотиди в нуклеїнових кислотах є елементарними . ланками, які при побудові з'єднуються в полінуклеотидні ланцюги. Для запису структури нуклеїнової кислоти або її фрагмента широко використовують скорочену символіку.

скорочена форма запису

з використанням одно літерної

символіки

схематична

повна форма запису

Схема з'єднання нуклеотидів у полінуклеотидні ланцюги

Молекули РНК складаються з одного полінуклеотидного ланцюга, а молекула ДНК - з двох, які утворюють подвійну спіраль (вторинна структура ДНК, запропонована Дж. Уотсоном, Ф. Криком). Без розкручування подвійної спіралі ДНК ланцюги не можуть відокремлюватися один від одного. Крім цього, подвійна спіраль стабілізується за рахунок водневих зв'язків, які виникають між основами А-Т і Ц-Г, наприклад:

Структура ДНК

Молекула ДНК має первинну, вторинну та третинну структури

Первинна структура визначає біологічні властивості ДНК і обумовлена якісним співвідношенням і послідовністю нуклеотидів у ланцюзі (Е. Чаргафф у 1950 р. сформулював 4 правила щодо основних закономірностей кількісного вмісту азотистих основ у

ДНК)

Вторинна структура - 2 праворуч закручених антипаралельних ланцюги (хелікс), фіксованих водневими зв'язками між комплементарними парами азотистих основ (А= =Т, Г = = Ц). У залежності від параметрів (числа пар на виток, крок та діаметр спіралі) розрізняють А —, В —, С -, Z — форми ДНК.

Третинна структура - утворюється при суперспіралізації молекули ДІІК. Наприклад, при довжині ДНК хромосоми людини 8 см, її спіралізована форма вміщується у хромосомі довжиною 5 нм.

Суперспіралізація дволанцюгової ДНК під дією ДНК-гірази: (а) - релаксована форма, (б) - суперспіралізована форма

Третинна структура ДНК: а - лінійна одноланцюгова ДНК бактеріофагу; б – кільцева одноланцюгова ДНК вірусу; в - кільцева подвійна спіраль ДНК вищих організмів

► При діленні клітини спіраль ДНК розкручується і ланцюги відокремлюються один від одного. Далі на кожному ланцюгу, як на

матриці, починає синтезуватися другий комплементарний ланцюг. Цей процес подвоєння полінуклеотидного ланцюга

називається реплікацією. В результаті утворюються дві подвійні спіралі ДНК, які не відрізняються від материнських.

Види РНК

! Види РНК у клітинах, які відрізняються локалізацією, і розмірами, нуклеотидним складом, структурою та функціями

рибосомна РНК (рРНК) ► Рибосомні РНК знаходяться в рибосомах і виконують структурну функцію.

транспортна РНК (тРНК) ► Транспортні РНК забезпечують доставку амінокислот до рибосом. Беруть участь у збиранні молекул білка в рибосомах. Кожній амінокислоті відповідає своя транспортна РНК.

матрична або інформаційна РНК (мРНК або ІРНК► Інформаційна РНК синтезується на молекулі ДНК, як на матриці, і переходить у цитоплазму, зв'язується з рибосомою, де бере участь у синтезі білка

Властивості РНК

Тип РНК	тРНК	рРНК	мРНК
Кількість підтипів у клітині	>50	4	>1000
Число нуклеотидів	74-95	120-5000	400-6000
Вміст у клітині, %	10-20	80	5
Тривалість життя	тривале	тривале	коротке
Функції	трансляція	трансляція	трансляція

Структура РНК

Первинна структура обумовлена послідовністю нуклеотидів у ланцюзі.

Вторинна структура у тРНК має форму двомірного (на площині) листа конюшини з акцепторним 3-ОН триплетним (частіше ЦЦАон) кінцем для приєднання відповідної амінокислоти.

Третинна структура має Г-подібну об'ємну форму

Основні біологічні функції нуклеїнових кислот:

участь у зберіганні та передачі спадкових ознак;

участь у процесах біосинтезу білка.

Генетична інформація закодована у послідовності нуклеотидів ДНК, організованих в функціональні ділянки, які

називаються генами.

Генетична інформація, яка зберігається у ДНК, передасться від клітини до клітини та з покоління до покоління, що реалізується завдяки транскрипції в РНК та наступаючою за нею трансляцією - синтезом білка.

Це уявлення відоме як центральний постулат молекулярної генетики": потік генетичної інформації спрямований від ДНК через РНК до білка:

Реплікація - процес копіювання ДНК з утворенням ідентичних дочірніх молекул.

Транскрипція - процес, при якому генетична інформація, яка міститься у ДНК, „переписується" до РНК з подальшим перенесенням РНК до рибосом.

Трансляція - процес, при якому генетична інформація перекладається „мовою" білкової структури.