АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Структура и ф-ции нукл-х к-т. Модель Уотсона и Крика

Все нуклеионовые кислоты делят на две большие группы - дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). ДНК содержится в хромосомах ядра, а также в значительно меньшем количестве в митохондриях и хлоропластах. РНК содержится в ядре, особенно много ее в ядрышке, а также в рибосомах и (в меньших количествах) в других органеллах. Нуклеиновые кислоты образованы компонентами, называемыми нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех химически разнородных частей, соединенных ковалентными связями. Первая часть - это 5-атомный сахар (или иначе пентоза). Вторая часть - это пуриновое или пиримидиновое азотистое основание, соединенное с первым атомом углерода сахара. Третья часть - остаток фосфорной кислоты. Входящие в нуклеиновые кислоты азотистые основания делятся на два типа - пурины и пиримидины. К пуриновым основаниям относятся аденин, гуанин, к пиримидиновым - тимин и цитозин. В РНК вместо тимина содержится урацил. Пентоза в ДНК представлена дезоксирибозой, а в РНК - рибозой. Молекулы нуклеиновых кислот построены из линейных цепей нуклеотидов, соединенных посредством фосфоэфирных связей между 5-м атомом углерода одного сахара и 3-м атомом углерода другого. Чередование типа “5'-атом углерода одного сахара - остаток фосфорной кислоты - 3'-атом углерода следующей молекулы сахара" позволяет выделить полинуклеотидной цепи 5'- и 3-'концы. Важной особенностью ДНК является антипараллельность нуклеотидных цепей, ее образующих. Иначе говоря, если на одном конце молекулы одна из полинуклеотидных цепей имеет 5'-конец, то другая - 3'-конец. Молекула РНК содержит от 100 до 100 000 нуклеотидов, ДНК - от нескольких тысяч до многих миллионов. Специфичность нуклеиновых кислот определяется последовательностью расположения нуклеотидов. Существенное отличие ДНК и РНК состоит в том, что РНК состоит из одной цепочки нуклеотидов, а ДНК - из двух взаимно закрученных цепочек. Исследования Эдвина Чаргаффа показали, что в молекулах ДНК молярное содержание аденина равно молярному содержанию тимина, а содержание гуанина - содержанию цитозина. Таким образом, количество пуринов равно количеству пиримидинов. Эта закономерность была названа правилом Чаргаффа. Несколько позже рентгеноструктурные исследования Мориса Уилкинсона и Розалинды Франклин позволили обнаружить спиральную структуру молекул. Кислотно-щелочное титрование показало наличие водородных связей, стабилизирующих структуру молекулы. В 1953 г. американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик на основании сопоставления данных рентгеноструктурного и биохимического анализа предложили модель макромолекулы ДНК. По этой модели ДНК состоит из двух длинных цепей, взаимно закрученных вокруг общей оси. Азотистые основания одной цепочки имеют водородные связи с основаниями другой. Связи строго подчиняются принципу комплементарности, заключающемуся в том, что с тимином одной цепи взаимодействует аденин другой, а с гуанином одной - цитозин другой цепи. Такое соединение обеспечивает прочную связь двух цепей и равное расстояние между ними. С помощью модели ДНК удалось объяснить многие генетические явления на молекулярном уровне. Специфика взаимоположений азотистых оснований стала трактоваться как генетический код; анализ химических перестроек в составе нуклеотидов способствовал обоснованию молекулярной теории мутаций; двойная структура ДНК объяснила принцип самоудвоения молекул на основе матричного синтеза.

26. Репликация ДНК как мех-м сохр-я насл-й информации

В теоретическом и экспериментальном обосновании механизма самоудвоения, или репликации ДНК участвовали генетики и биохимики А. Корнбергом, Мезельсон, Сталь, Р. Оказаки и др. В живой клетке репликация происходит следующим образом. В синтетический период интерфазы происходит разрыв водородных связей между комлементарными азотистыми основаниями двух цепей нуклеотидов. Благодаря этому двойная цепь ДНК разделяется на две одинарные. Затем каждое основание взаимодействует с комплементарным свободным трифосфатом дезоксинуклеозида, имеющимся в кариолимфе в готовом для полимеризации виде. Оставаясь фиксированными на исходной матричной цепи, дезоксинуклеозидтрифосфаты вступают во взаимодействие между собой путем образования эфирных связей между соседними фосфатными группами. В результате вместо одной молекулы ДНК появляется две новых, являющихся полными копиями исходной. Сборка полинуклеотидной цепи путем присоединения фосфатной группы следующего нуклеотида к гидроксильной группе 3 атома углерода пентозы предыдущего нуклеотида позволяет наращиваться полинуклеотидной цепи только в одном направлении, а именно от 3'-конца к 5'-концу. Вследствие антипараллельности полинуклеотидных цепей синтез дочерних цепей на матрицах происходит по-разному: на одной (лидирующей) быстрее, на другой медленнее. Дело в том, что опаздывающая цепь предварительно делится на фрагменты, в пределах которых их дупликация происходит в от 3' к 5'-концу. Но сами фрагменты как единицы репликации наращиваются на ней в противоположном направлении (т.е. от 5' к 3' -концу). Весь процесс происходит под контролем ферментов. Так, сам процесс репликации контролирует несколько ферментов, называемых ДНК-полимеразами; разрыв водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями и расплетание двойной спирали происходит при участии ДНК-геликазы; для снятия внутреннего напряжения при расплетании одна из полинуклеотидных цепей разрезается по эфирным связям на отрезки при участии ДНК-топоизомеразы; РНК-праймаза катализирует синтез коротких РНК-затравок, или праймеров, без которых не начнется синтез ни лидирующей цепи, ни фрагментов запаздывающей; лигаза сшивает готовые фрагменты. Механизмы самокоррекции и репарации защищают молекулу ДНК от присоединения "незаконных" нуклеотидов. Благодаря этому вероятность неправильного считывания информации в молекуле не превышает одного случая на 1 000 000 000 присоединенных пар нуклеотидов. ДНК - единственный вид органических молекул, способных к самоудвоению. Именно это уникальное свойство определяет роль ДНК в сохранении и передаче наследственной информации.

Дата добавления: 2015-02-02 | Просмотры: 945 | Нарушение авторских прав