Склад, властивості та види днк

В організмі ДНК у першу чергу виконує функцію носія генетичної інформації. ДНК переважно зосереджена в ядрі, а в мітохондріях і хлоропластах міститься тільки невеликий відсоток клітинної ДНК. В клітинах ДНК упаковано у вигляді компактних структур – хромосом.

ДНК має велику молекулярну масу – від 1 × 10⁶ до 10…100 × 10⁹. Молекулярні маси вірусних і фагових ДНК вимірюються десятками і сотнями мільйонів дальтон. Молекулярна маса ДНК еукаріот значно вища. Про це свідчить молекулярна маса ДНК, виділеної з найбільшої хромосоми плодової мушки, — дрозофіли. Вся ДНК хромосоми представлена однією молекулою з Мr=40×10⁹.

Вміст ДНК в клітинах організму певного виду відрізняється незвичайною постійністю, тоді як міжвидові відмінності за цим показником досить великі.

Кількість ДНК в клітині вимірюється пікограмами (10^–12 г), змінюється від 0,01 пг у кишкової палички до декількох пікограмів в гаплоїдних клітинах вищих організмів.

Розчини ДНК мають високу в’язкість, високу оптичну активність (обертають площину поляризації світла).

ДНК здатна до денатурації, яка полягає у розриві водневих і вандерваальсових зв’язків, в деспіралізації та розходженні полінуклеотидних ланцюгів. Денатурацію викликають кислоти, луги, спирти, висока температура.

Завдяки наявності великої кількості залишків фосфорної кислоти нуклеїнові кислоти мають яскраво виражену кислотність: легко взаємодіють з іонами металів (кальцій, магній) та з лужними білками (гістонами).

Залежно від місця локалізації ДНК в клітині розрізняють:

• ядерну ДНК,

• мітохондріальну ДНК,

• хлоропластну ДНК,

• центріольну ДНК,

• епісомальну ДНК.

Склад, властивості та види рнк

Якщо, ДНК міститься в основному в ядрах клітин, то РНК переважно знаходяться в рибосомах, а також протоплазмі клітин. Основна роль РНК полягає в безпосередній участі в біосинтезі білка.

Відомо три види клітинних РНК: транспортна (тРНК), матрична (мРНК) і рибосомна (рРНК). Вони розрізняються за місцем розташування в клітині, складом і розмірами, а також функціями.

На відміну від ДНК, молекули РНК відрізняються за вмістом у клітині, будовою, складом, функціями і локалізацією. Вміст її в різних клітинах залежить від умов існування клітин (в клітині, що швидко росте, де інтенсивно іде синтез білка, РНК більше). На долю РНК приходиться 5 - 10 % від загальної маси клітини. Основна маса РНК міститься у цитоплазмі (90 %), решта – в ядрі та інших органелах клітини.

Що стосується вмісту і локалізації РНК в клітках, то воно не відрізняється ні одноманітністю, ні стабільністю:

• у клітинах, де йде інтенсивний біосинтез білків, вміст РНК у декілька разів перевищує вміст ДНК (наприклад, в печінці щура РНК в 4 рази більше, ніж ДНК)

• там, де синтез білка невеликий, співвідношення ДНК і РНК може бути зворотним (наприклад, в легенях щура РНК в 2 рази менше, ніж ДНК).

За функціональним значенням і молекулярною масою, так само як і за локалізацією в клітині, РНК ділять на наступні види:

1. Інформаційні, або матричні, РНК (мРНК) мають молекулярні маси, що змінюються в широких межах (від 300 тис. до 4 млн.). Складає 2…6 % від загальної кількості РНК.

Виникаючи у формі високомолекулярних попередників в ядрі клітини або на ДНК інших субклітинних часток, мРНК (у вигляді рибонуклеопротеїнів) переміщаються до рибосом; у складі останніх вони виконують матричну функцію в процесі збірки поліпептидних ланцюгів, тобто зчитує інформацію з ДНК і переносить її у рибосоми, де відбувається синтез білка.

Довжина ланцюга м-РНК залежить від довжини поліпептидного ланцюга білка, що синтезується, наприклад для поліпептиду, з 100 залишків амінокислот потрібно 300 нуклеотидів.

2. Транспортні РНК (тРНК) відрізняються порівняно невисокою молекулярною масою – 17000—35000 (75-90 нуклеотидів). На частку транспортних РНК (тРНК) припадає близко 15 % клітинної РНК.

Виконують функцію кодування і перенесення активованих амінокислот в рибосомальний апарат клітини в процесі біосинтезу білків. Кожній амінокислоті відповідає специфічна тРНК.

До складу тРНК, крім аденілової, гуанілової, цитидилової і уридилової кислот, у незначних кількостях входять мінорні нуклеотиди (до 10%). Наявність мінорних основ робить молекулу РНК стійкою до дії нуклеаз (ферментів, що руйнують складно-ефірний зв’язок між нуклеотидами).

Всі молекули тРНК можна зобразити у вигляді двовимірного «листка конюшини», де значна кількість основ парні.

Транспортна РНК має акцепторне стебло – найдовшу спіралізовану структуру в молекулі РНК, до якого приєднується відповідна амінокислота.

Нуклеотидні ланцюги, які не беруть участі в утворенні водневих зв'язків, утворюють п'ять характерних структурних елементів (петлеподібні структури, які не мають спарених нуклеотидів):

1) 3’-кінець, що складається з чотирьох залишків, три останніх з яких у більшості випадків є ЦЦА. Карбоксильна група відповідної амінокислоти зв'язується 3’-гідроксидною групою кінцевого аденозинового залишку за допомогою аміноацил-тРНК-синтетази;

2) ТС-петля складається а семи нуклеотидних залишків, послідовність яких завжди 5’-ТЦЦ-3’;

3) сильно варіююча (за розміром і складом) додаткова петля;

4) антикодонова петля, що містить сім залишків, включаючи комплементарну кодону послідовність, містить триплет нуклеотидів (антикодон), який є комплементарним кодону мРНК;

5 ) D-петля, що складається з 8–12 залишків, декілька з яких – дигідроуридинові.

Ділянки тРНК, які не беруть участі у зв'язуванні амінокислоти і у виконанні кодуючої функції, використовуються для зв'язування тРНК з:

• рибосомою (ТС-петля),

• специфічною аміноацил-тРНК-синтетазою (D-петля).

Модифіковані основи, які не беруть участі в утворенні водневих зв'язків, відіграють деяку роль у створенні необхідної конформації тРНК.

3. Рибосомальні РНК (рРНК) характеризуються в основному великими молекулярними массами:

• 1,1×10⁶ — 1,7×10⁶ – в РНК 50—60S субчастин рибосом,

• 550 тис. — 700тис. – в РНК 30—40S субчастин рибосом,

• ~ 50 тис. в РНК 5,8S субчастин рибосом,

• 40 тис. – в РНК 5S субчастин рибосом;

локалізовані в рибосомах, є їх структурною основою і виконують в них різні функції.

Близько 80 % всієї РНК клітин припадає на рибосомну РНК. У складі рибосом рРНК знаходиться у комплексі з білками.

4. Вірусні РНК відрізняються різноманітними і високими молекулярними масами, що знаходяться в основному в межах декількох мільйонів дальтон. Вони є складовими частинами вірусних і фагових рибонуклеопротеїнів, несуть всю інформацію, необхідну для розмноження вірусу в клітинах господаря.