23.Нуклеиновые кислоты (днк,рнк):биологическая роль,общая характеристика,гидролиз.

Биологическая функция ДНК в живой клетке связана с регулированием состава белка при его синтезе,передачей наследственных признаков.

Мономерной единицей ДНК являются дезоксирибонуклеотиды. В качестве углеводного компонента они содержат 2-дезокси-D-рибозу в β-фуранозной форме:

-β,D-дезоксирибоза

В качестве агликонов в подавляющем большинтсве нуклеотидов ДНК присутствуют 4 универсально распространенных гетероциклических основания:производные пурина(аденин и гуанин) и производные пиримидина (цитозин,тимин):

-аденин (A) -гуанин (Г)

О-цитозин(Ц)-тимин (Т)

Соединения,построенные из остатков А,Г,Ц,Т и дезоксирибозы называются дезоксирибонуклеозидами или дезоксирибозидами (адениловый,гуаниловый дезоксирибонуклетид и т.д.)

Во всех случаях связь между дезоксирибонуклеотидными остатками в цепи главных валентностей ДНК осуществляется за счет образования фосфатного мостика между третьим и пятым гидроксилами дезоксирибозных компонентов двух соседних дезоксирибонуклеотидных остатков.Разветвлений в цепи ДНК нет.

Все природные ДНК предстваляют собой частицы с очень большой молекулярной массой и состоят из десятков тысяч, а иногда и миллионов нуклеотидов.

Гидролиз ДНК:Н3РО4(фосфорная кислота)+дезоксирибоза+азотистые основания (аденин,гуанин-пуриновые основания;цитозин,урацил-пиримидиновые основания)

Биологическая функция различных РНК в живой клетке непосредственно связана с синтезом белков.

Мономерной единицей РНК явялется рибонуклеотид. Все природные РНК имеют в качестве углеводного компонента рибонуклеотидов D-рибозу в β-фуранозной форме:

β,D-рибоза

Азотистые оснвания:Пуриновые (Аденин,гуанин),пиримидиновые (цитозин,урацил)

О-урацил

Установлено существование функционально различных РНК внутри каждой клетки –рибосомальная РНК (р-РНК);растворимая («транспортная») т-РНК; информационная –и-РНК.Главную массу (80-85%) составляет р-РНК

При гидролизе РНК образуются: Н3РО4(фосфорная кислота)+рибоза+азотистые основания (аденин,гуанин-пуриновые основания;цитозин,тимин-пиримидиновые основания)

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические полимеры (полинуклеотиды),обеспечивающие хранение и передачу генетической информации. Были открыты в 1870 г. немецким ученым Мишером . Нуклеиновые кислоты были открыты в ядре клетки в виде соединений с белком, отсюда и термин (от лат. nucleus – ядро).

В зависимости от химического строения и биологических функций нуклеиновые кислоты делят на 2 большие группы;

• рибонуклеиновые кислоты (РНК);

• дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

В клетке существует 3 основных типа РНК:

• рибосомная РНК – рРНК;

• матричная РНК – мРНК;

• транспортная РНК – тРНК.

Каждая из этих видов РНК выполняет свою специфическую роль в процессе биосинтеза белка.

Согласно этой модели, молекула ДНК состоит из 2-х цепей, закрученных в правовращающуюся спираль вокруг одной и той же оси. Азотистые основания находятся внутри, а фосфорные и углеводные компоненты – снаружи.

Диаметр спирали 1,8 нм. Основания образуют прямой угол с осью спирали, расстояние между соседними основаниями – о,34 нм. Шаг спирали 3,4 нм и содержит 10 пар оснований. Полинуклеотидные цепи ориентированы в противоположном направлении (антипараллельны). На одном конце спирали одна цепь имеет 5^/ - конец, другая 3^/ -конец.

Азотистые основания в молекуле ДНК расположены строго специфично, по принципу комплементарности: А взаимодействует только с Т, Г с Ц, т.е. напротив аденина всегда расположен тимин, напротив гуанина – цитозин. А-Т и Г-Ц называют комплементарными парами оснований.

Вторичная структура ДНК стабилизируется водородными связями и гидрофобными взаимодействиями.

Водородные связи возникают между комплементарными основаниями: между А и Т образуются 2 водородные связи, между Г и Ц – 3 водородные связи (см. рабочую тетрадь с. ). Водородные связи образуются между амино- и кетогруппами комплементарных оснований, а также между атомами N и NH в положении 1 и 3 пуриновых и пиримидиновых оснований соответственно. В этом и состоит комплементарность.

Гидрофобные взаимодействия возникают между соседними основаниями одной и той же цепи, что способствует своеобразной укладке цепи в виде стопок.

В настоящее время обнаружено более 10 конфигураций двойной спирали ДНК. В зависимости от степени ее гидратации различают: А-, В-, С-формы, Д-форма и т.д. с различным числом нуклеотидов на виток и структурой.

В-форма – соответствует модели Уотсона и Крика и наблюдается при влажности 92%. В В-форме ДНК находится, когда выполняет роль матрицы для синтеза ДНК (процесс репликации).

При относительной влажности 70% В-форма превращается в А-форму. Число оснований на виток в ней составляет 11, основания наклонены под углом 20˚ к оси спирали, спираль короче на 25%. В А-форме ДНК находится, когда выполняет роль матрицы при синтезе РНК (процесс транскрипции).

При влажности 66% ДНК приобретает С-форму. В С-форме ДНК находится в хроматине, в комплексе с белками. В ней на виток приходится 9,3 нуклеотида.

Д-форма ДНК содержит 12 нуклеотидов на 1 виток в виде левой спирали. выполняет регуляторную функцию, контролируя экспрессию генов.

Т.о. вторичная структура ДНК динамична и способна к конформационным переходам.

Первичная структура одной цепи предопределяет нуклеотидную последовательность втрой цепи.