Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты

История создания нуклеиновых кислот

• ДНК открыта в 1868 г швейцарским врачом И. Ф. Мишером в клеточных ядрах лейкоцитов, отсюда и название – нуклеиновая кислота (лат. « nucleus » - ядро).
• В 20-30-х годах XX в. определили, что

ДНК – полимер ( полинуклеотид ),

в эукариотических клетках она

сосредоточена в хромосомах .

Предполагали, что ДНК играет структурную роль.

• В 1944 г. группа американских бактериологов из Рокфеллеровского института во главе с О. Эвери показала, что способность пневмококков вызывать болезнь передается от одних к другим при обмене ДНК. ДНК является носителем наследственной информации .

Химическое строение азотистых оснований и углеводов

Принцип комплементарности

Азотистые основания двух полинуклеотидных цепей ДНК соединяются между собой попарно при помощи водородных связей по принципу комплементарности . Пиримидиновое основание связывается с пуриновым: тимин Т с аденином А (две ВС), цитозин Ц с гуанином Г (три ВС). Таким образом, содержание Т равно содержанию А , содержание Ц равно содержанию Г . Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, можно расшифровать строение (первичную структуру) второй цепи.

Для лучшего запоминания принципа комплементарности можно воспользоваться мнемоническим приемом : запомни словосочетания

Т игр – А льбинос и Ц апля - Г олубая

Химическое строение азотистых оснований и углеводов

Строение и функции РНК

РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды . В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение — некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Репликация ДНК

Удвоение молекулы ДНК называют репликацией или редупликацией . Во время репликации часть молекулы «материнской» ДНК расплетается на две нити с помощью специального фермента , причем это достигается разрывом водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: аденином —тимином и гуанином – цитозином. Далее к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид.

Состав и структура РНК. I этап биосинтеза белка

и-РНК

С помощью специального белка РНК-полимеразы молекула информационной РНК строится по принципу комплементарности по участку одной нити ДНК в процессе транскрипции (первого этапа синтеза белка). Сформированная цепочка и-РНК представляет точную копию второй (нематричной) цепочки ДНК, только вместо тимина Т включен урацил У .

Мнемоника : вместо Т игра – А льбиноса есть У тка – А льбинос!

Биосинтез белка

Трансляция – это перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК (матричной) в последовательность аминокислот молекулы белка.

и-РНК взаимодействует с рибосомой, которая начинает двигаться по и-РНК, задерживаясь на каждом ее участке, который включает в себя два кодона (т.е. 6 нуклеотидов).

Виды РНК

• В клетке имеется несколько видов РНК. Все они участвуют в синтезе белка.
• Транспортные РНК (т-РНК) - это самые маленькие по размерам РНК (80-100 нуклеотидов). Они связывают аминокислоты и транспортируют их к месту синтеза белка.
• Информационные РНК (и-РНК) - они в 10 раз больше тРНК. Их функция состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка.
• Рибосомные РНК (р-РНК) - имеют наибольшие размеры молекулы(3-5 тыс.нуклеотидов), входят в состав рибосом.

Биологическая роль и-РНК

и-РНК, являясь копией с определенного участка молекулы ДНК, содержит информацию о первичной структуре одного белка. Последовательность из трех нуклеотидов ( триплет или кодон ) в молекуле и-РНК (первооснова –ДНК!) кодирует определенный вид аминокислоты. Эту информацию сравнительно небольшая молекула и-РНК переносит из ядра, проходя через поры в ядерной оболочке, к рибосоме – месту синтеза белка. Поэтому и-РНК иногда называют « матричной », подчеркивая ее роль в данной процессе. Генетический код был расшифрован в 1965-1967 г.г., за что Х. Г. Корану была присуждена Нобелевская премия.

Рибосомные РНК

Рибосомные РНК синтезируются в сновном в ядрышке и составляют примерно 85-90% всех РНК клетки. В комплексе с белками они входят в состав рибосом и осуществляют синтез пептидных связей между аминокислотными звеньями при биосинтезе белка. Образно говоря, рибосома – это молекулярная вычислительная машина, переводящая тексты с нуклеотидного языка ДНК и РНК на аминокислотный язык белков.

Транспортные РНК

РНК, доставляющие аминокислоты к рибосоме в процессе синтеза белка, называются транспортными . Эти небольшие молекулы, форма которых напоминает лист клевера, несут на своей вершине последовательность из трех нуклеотидов. С их помощью т-РНК будут присоединяться к кодонам и-РНК по принципу комплементарности .

Противоположный конец молекулы

т-РНК присоединяет аминокислоту, причем только определенный вид, который соответствует его антикодону

Генетический код

• Наследственная информация записана в молекулах НК в виде последовательности нуклеотидов. Определенные участки молекулы ДНК и РНК (у вирусов и фагов) содержат информацию о первичной структуре одного белка и называются генами .
• 1 ген = 1 молекула белка
• Поэтому наследственную информацию, которую содержат ДНК называют генетической .

Биологическое значение нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты обеспечивают

• хранение наследственной информации в виде генетического кода,
• передачу ее при размножении дочерним организмам,
• ее реализацию при росте и развитии организма в течение жизни в виде участия в очень важном процессе – биосинтезе белков .