Нуклеиновые кислоты и матричные биосинтезы

Нуклеиновые кислоты по своей химической природе представляют собой биополимеры, мономерными единицами которых являются мононуклеотиды, соединенные между собой фосфодиэфирными связями. В клетках присутствует два типа нуклеиновых кислот дезоксирибонуклеиновык кислоты ДНК и рибонуклеиновые кислоты РНК. Как правило, в составе клеток нуклеиновые кислоты образуют комплексы с белками, именуемые нуклеопротеидами. Следует лишь отчетливо представлять, что нуклеопротеид это нечто большое, чем просто сложный белок, это скорее именно надмолекулярный комплекс, в составе которого ассоциированы одна или несколько молекул нуклеиновых кислот и несколько, а порой и несколько десятков, молекул белков. Типичными примерами таких надмолекулярных белковонуклеиновых комплексов служат субъединицы рибосом или хромосомы клеток.

ДНК в живых системах выступает в качестве хранителя генетической информации, обеспечивая как видовые, так и индивидуальные различия организмов, а репликация ДНК лежит в основе передачи генетической информации в ряду поколений. РНК играет важную роль в реализации генетической информации, т.е. в процессах использования генетической информации в ходе формирования различных биологических структур, начиная от прямого участия в синтезе моле кул белков и кончая опосредованным влиянием на формированием целого организма.

1.1.Химическая структура днк

1.1.1.Первичная структура днк

Молекулы ДНК построена из двух дезоксирибополинуклеотидных цепей. Это самые большие по размерам полимерные молекулы, встречающиеся в живых объектах. В клетках человека длина молекул ДНК может достигать 8 см, а число отдельных мономерных звеньев до 500 000 000 единиц или до 250 000 000 пар нуклеотидов. Общая дли на молекул ДНК, входящих в диплоидный набор хромосом человека оценивается величиной порядка 1,5 2 м. Вместе с тем, химическая структура отдельной дезоксирибополинуклеотидной цепи удивительно проста это линейный полимер, построенный из достаточного ограниченного числа индивидуальных мономерных единиц: в состав ДНК в качестве главных нуклеотидов входят дАМФ, дГМФ, дЦМФ и ТМФ (дТМФ). На долю этих 4 нуклеотидов приходится не менее 97% нуклеотидов ДНК, лишь около 3% нуклеотидов приходится на так называемые минорные нуклеотиды, однако любой минорный нуклеотид представляет собой один из вариантов химической модификации того или иного главного нуклеотида. На нижеследующей схеме преставлена структура двух дезоксирибонуклеотидов: дАМФ с азотистым основанием пуринового ряда и дЦМФ с азотистым основанием пиримидинового ряда:

При формировании полинуклеотидной цепи один мононуклеотид соединяется с другим нуклеотидом за счет образования сложноэфирной связи между его остатком фосфорной кислоты и гидроксилом у третьего атома дезоксирибозы второго нуклеотида

Поскольку два мононуклеотида соединены за счет остатка фосфорной кислоты, связанного с третьим атомом углерода рибозы одного мононуклеотида и пятым атомом углерода рибозы другого нуклеотида, такой тип связи получил название 3',5' фосфодиэфирная связь. Собственно остов полимерной структуры образован чередующимися остатками дезоксирибозы и фосфорной кислоты, причем к каждому дезоксирибозному остатку этого остова с помощью Nгликозидной связи присоединено то или иное азотистое основание:

Полимерная молекула полярна: на одном конце расположен 5'гидроксил ( или фосфатная группа ), на другом конце 3'гидроксил ( или фосфатная группа ). Началом цепи считается ее 5'конец, окончанием цепи 3'конец.

Первичная структура ДНК это последовательность расположения остатков дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Она записывается в виде последовательности букв латинского алфавита, используемых для обозначения отдельных дезокрибонуклеотидов: дАМФ А, дГМФ G, дЦМФ С, дТМФ Т. Как правило, перечисление дезоксирибонуклеотидных остатков цепи ДНК начинают с ее 5'конца, причем обозначение ее 5'конца и 3'конца обычно упускают: АТАТGCFNGGCGCGAA . Однако при описании первичной структуры молекулы ДНК, состоящей из двух дезоксирибонуклеотидных цепей, следует указывать их химическую ориентацию:

5'АТGGCTTAAGAGTGTGT3'

3'TACCGAATTCTCACACA5'

Важность познания первичной структуры ДНК определяется тем, что именно в последовательности нуклеотидных остатков цепей ДНК закодирована или заключена генетическая информация.