Базовые знания по теме «Нуклеиновые кислоты»
Нуклеиновые кислоты - биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
Нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, сахара пентозы и остатка фосфорной кислоты.
Азотистые основания делятся на две группы – пуриновые и пиримидиновые.
В состав ДНК входят азотистые основания аденин, гуанин, цитозин и тимин.
В состав РНК вместо тимина входит урацил.
Пентозы: в состав нуклеиновых кислот входят сахара рибоза и дезоксирибоза. Рибоза входит в состав РНК, дезоксирибоза – в состав ДНК.
Структура нуклеотида
Часть нуклеотида, состоящая из сахара с присоединенным к нему азотистым основанием называется нуклеозидом.
Первичная структура ДНК
Первичная структура ДНК прадставляет собой цепочку нуклеотидов, соединенных 3'-5' фосфодиэфирными (ковалентными) связями.
Вторичная структура ДНК
Вторичная структура ДНК представляет собой две комплементарные полинуклеотидные цепи, закрученные в двойную спираль вокруг общей оси.
Две цепи ДНК объединяются между собой водородными связями между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи (по принципу комплементарности).
Принцип комплементарности: Аденин (А) соединяется с тимином (Т) двумя водородными связями; Гуанин (Г) соединяется с цитозином (Ц) тремя водородными связями.
Комплементарность последовательности оснований в двух полинуклеотидных цепях – ключевое свойство ДНК.
Дополнительные связи в двойной спирали обеспечиваются межплоскостными взаимодействиями ароматических колец соседних оснований в одной цепи (стэкинг-взаимодействия).
Цепи ДНК антипараллельны: напротив 3’- конца одной цепи располагается 5’- конец второй цепи.
Комплементарность и антипараллельность – основные принципы строения двойной спирали ДНК.
Две цепи ДНК антипараллельны
Существует несколько форм двойной спирали: А, B, C и Z
А, B, C формы являются правозакручеными спиралями, Z-форма – левозакрученная спираль.
В живых клетках основой формой спирали является В-форма.
Параметры спиралей
Свойства | A | B | C | Z |
Направление скрученности | направо | направо | направо | налево |
Расстояние между соседними парами оснований (нм) | 0,23 | 0,34 | 0,30 | 0,38 |
Число пар оснований в одном витке спирали | 11 | 10 | 9,3 | 12 |
Диаметр спирали (нм) | 2,3 | 2 | 1,9 | 1,8 |
Третичная структура ДНК. Под третичной структурой подразумевается общая форма молекул. ДНК может иметь линейную или кольцевую форму. Третичная структура линейных и кольцевых форм ДНК характеризуется спирализацией и супер(сверх)спирализацией.
Четвертичная структура ДНК - укладка молекул в полимолекулярные ансамбли. Для нуклеиновых кислот это – ансамбли, включающие также молекулы белков-гистонов (хроматин).
Денатурация и ренатурация ДНК. Водородные связи между комплементарными основаниями могут быть разорваны (при повышении температуры, добавлении спирта и др.); в результате этого разрыва образуются однонитевые ДНК. Данный процесс называется денатурацией (плавлением). Обратный процесс восстановления двойной спирали - ренатурацией. Температура плавления – 85-90 градусов, увеличивается при увеличении доли G-C пар.
Структура и функции РНК
Виды РНК.
1. Рибосомальная (рРНК)
2. Транспортная (тРНК)
3. Информационная, или матричная (мРНК)
4. Малые цитоплазматические РНК (мцРНК)
5. Малые ядерные РНК (мяРНК)
Транспортные РНК. Главная функция - перенос аминокислот к рибосомам.
Последовательность тРНК (первичная структура) включает 70-90 нуклеотидов. В состав тРНК входит много модифицированных оснований. Вторичная структура – клеверный лист. Состоит из двухцепочечных стеблей и трех одноцепочечных петель. Различают акцепторный стебель – к нему присоединяется аминокислота, отвечающая последовательности антикодонового триплета в антикодоновой петле. Две другие петли носит название псевдоуридиновой и дигидроуридиновой. Для тРНК возможна третичная структура – L-форма. Она является функционально активной.
Рибосомные РНК. Являются структурной основой для формирования рибосом.
Вторичная структура рРНК характеризуется спирализацией самой на себя полинуклеотидной цепи. Укладываясь в структуры высшего порядка образуют пространственную структуру рибосомы.
Матричные РНК. Является матрицей для синтеза белка (полипептида).
Последовательность нуклеотидов мРНК соответствует последовательности аминокислот в полипептиде. Для мРНК характерна первичная структура.
мяРНК. Присутствуют в ядре в комплексе с белками. Их обозначают как U-РНК из-за большого содержания урацила. Обнаружены в составе сплайсингосом млекопитающих.
мцРНК. Функция определена только для одной – перенос новосинтезированных и связанных с мембранами полипептидов через липидный слой ЭПР.
