Структура днк
В 1953г. американским ученым Дж. Уотсоном и англичанином Ф. Криком была предложена модель ДНК. Модель ДНК представляет собой закрученную вправо спираль, образованную двумя антипараллельными полинуклеотидными цепями. Азотистые основания располагаются внутри спирали, составляя комплементарные пары, т.е. пиримидин одной цепи всегда образует пару с пурином другой цепи (количество А = количеству Т, а количество Г = количеству Ц), и наоборот.
Основания располагаются так, что расстояние между парами оснований равно 3,4 Ао = 0,34 нм. На каждый полный оборот спирали (виток) приходится 10 пар оснований, следовательно, длина одного оборота ДНК = 3,4 нм.
Цепи двойной спирали ДНК удерживаются друг около друга за счет водородных связей между комплементарными основаниями и гидрофобных взаимодействий, благодаря которым уложенные в стопку основания в значительной степени спрятаны внутрь двойной спирали и защищены от воды, а сильно полярные остовы полимерных цепей располагаются снаружи и становятся доступны воде. Основной вклад в поддержание стабильности двойной спирали, так же как и в случае с третичной структурой белка, вносят гидрофобные связи.
За разработку двуспиральной модели молекулы ДНК Дж. Уотсон и Ф.Крик в 1962 году были удостоены Нобелевской премии.
Первичная структура ДНК представляет кодовую форму записи биологической информации (генетический код). Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации.
ДНК способна к репликации (редупликации), т.е. к процессу самовоспроизведения своих макромолекул, обеспечивающему точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению. Редупликация ДНК происходит перед каждым клеточным делением при абсолютно точном соблюдении нуклеотидной последовательности.
Рис. 3. «Материнская» ДНК служит матрицей для синтеза «дочерних»
цепей
В результате редупликации образуются две двойные «дочерние» спирали, каждая из которых сохраняет одну из половин «материнской» ДНК. Цепи «дочерних» молекул синтезируются из нуклеотидов по принципу комплементарности к нитям «материнской» ДНК. В процессе принимают участие ферменты - белки, расплетающие двойную спираль ДНК в начале редупликации; ферменты, стабилизирующие расплетенные участки и др.
Строение и виды рнк
Рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие в качестве углеводного компонента рибозу, а в качестве азотистых оснований - А, Г, Ц и У, являются обязательными компонентами всех живых клеток и многих вирусов. Они участвуют в реализации генетической информации. Пространственная структура РНК представлена в основном однонитчатой полинуклеотидной цепью. РНК не способна к самоудвоению и лабильна.
В соответствии с функцией и структурными особенностями различают несколько классов клеточных РНК: рибосомальные (р-РНК), транспортные (т-РНК), информационные или матричные (и-РНК или м-РНК) и низкомолекулярные РНК (нм-РНК).
Информационные или матричные РНК имеют различную молекулярную массу, составляют около 2% от общего количества РНК в клетке и служат матрицами для синтеза клеточных белков. Синтезируются и-РНК в ядре клетки, откуда поступают в цитоплазму, перенося генетическую информацию от ДНК к рибосомам, т.е. к месту синтеза белка.
Рибосомальные РНК высокомолекулярны и составляют около 80% всех клеточных РНК. В клетках эукариот синтез р-РНК локализован в ядрышке. Связываясь с определенными белками, р-РНК организует важнейший аппарат клетки - рибосомы, обеспечивающие синтез всех клеточных белков. На р-РНК приходится около 60% массы рибосом.
Т
ранспортные
РНК
низкомолекулярны. Они образуют вторичные
структуры, напоминающие по форме
клеверный лист (см.рис.3).
Основная функция т-РНК - это связывание соответствующей аминокислоты и перенос ее на рибосому. Обычно для каждой аминокислоты существует соответствующая т-РНК. Встречается т-РНК в цитоплазме клеток.
Низкомолекулярные РНК разнообразны по функции, структуре и размерам. Они обнаружены в составе субчастиц рибосом, ядре и цитоплазме эукариот, входят в состав некоторых ферментов. Функция большинства нм-РНК пока не ясна.