АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

и дезоксирибонуклеиновые (ДНК) кислоты

ДНК содержится преимущественно в ядре клетки. Она имеет молекулярную массу от 500000 до многих миллионов углеродных единиц. Например, длина молекулы ДНК кишечной палочки Escherchia coli (бактерии, обитающие в толстой кишке человека) в развернутом виде достигает 1 мм.

Соединение дезоксирибонуклеиновых фрагментов осуществляется за счет этерификации фосфатной группы при С-5 одного дезоксинуклеотидного звена гидроксильной группой при С-3 остатка 2-дезокси-D-рибозы следующего нуклеотидного звена. Такую связь называют 5,3-фосфодиэфирной. ДНК содержит в качестве оснований аденин, гуанин, цитозин и тимин, но не содержит урацил. Отдельные ДНК различаются между собой соотношением различных оснований и последовательностью соединения соответствующих нуклеотидов. Современные представления о вторичной структуре ДНК базируются в основном на работах Уотсона и Крика. Из данных рентгеноструктурного анализа был сделан вывод, что две полинуклеотидные цепи (тяжа) закручены в форме двойной спирали. Скелетом каждой спирали служит цепь из чередующихся углеводных и фосфатных остатков. При этом основания ориентированы перпендикулярно оси спирали и расстояние между кольцами равно примерно 0,344 нм. На один виток спирали приходится 10 оснований в каждой из цепей. Обе цепи удерживаются и стабилизированы за счет водородных связей и Ван-дер-Ваальсовых сил между основаниями. Цепи двойной спирали антипараллельные. При этом друг против друга располагаются так называемые комплементарные основания: тимин и аденин, гуанин и цитозин. Этим объясняется тот факт, что соответствующие основания встречаются в ДНК в соотношении 1:1.

Строгое требование спаривания оснований важно потому, что оно обеспечивает механизм точного удвоения пары нитей. ДНК удваивается перед делением клетки, чтобы снабдить каждую из дочерних клеток полным набором молекул ДНК. Это происходит путем разрыва водородных связей между цепями и затем образования новых водородных связей с новыми нуклеотидными партнерами: аденина с тимином и гуанина с цитозином. Затем новые нуклеотиды образуют между собой сахарно-фосфатные связи, создавая новую цепь. Результатом является точное воспроизведение исходных спаренных цепей (рис. 3) Это и есть молекулярная основа наследственности. Любая ошибка в процессе удвоения вызывает мутацию.

Рис.3. Удвоение двухцепочной молекулы ДНК

Внешние взаимодействия, например повышение температуры, добавление органических растворителей и др., приводят к изменению макроструктуры, что проявляется первоначально в расхождении цепей друг от друга. При дальнейшем действии вышеуказанных факторов происходит полный гидролиз ДНК.

Конденсация рибонуклеотидов в полинуклеотидную цепь приводит к РНК. Различные РНК имеют молекулярную массу от 20000 до 200000 углеродных единиц и более. В качестве оснований они содержат аденин, гуанин, цитозин и урацил. Тимин в качестве основного компонента не встречается. Большинство типов РНК имеет одностяжевую структуру (рис. 4).

Рис. 4. Одностяжевая структура РНК

В настоящее время известны три типа РНК: информационная (матричная), транспортная, рибосомная, каждая из которых участвует на определенном этапе белкового синтеза. Информационная или матричная РНК (иРНК) синтезируется на активной спирали ДНК, а затем мигрирует из ядра в рибосому. Информация, заложенная в ДНК, переписывается на молекулу иРНК во время ее синтеза: рибонуклеотиды, несущие основания, которые комплементарны основаниям ДНК, выстраиваются один за другим вдоль спирали ДНК и присоединяются посредством поликонденсации к концу растущей цепи РНК. Информационная РНК становится тем самым собственно матрицей для синтеза полипептидов, который протекает как второй этап процесса в рибосоме. Необходимые для этого a-аминокислоты могут попасть к иРНК только с помощью молекулы переносчика. Для этого служат транспортные РНК (тРНК), которые находятся в рибосомах и имеют молекулярную массу порядка 25000 а.е.м. Молекулы тРНК вследствие внутримолекулярного спаривания оснований имеют форму клеверного листа (вторичная структура) (рис. 5). На третьем конце такого листа находятся неспаренные основания, последовательность: цитозин - цитозин - аденин. На пятом конце – одно неспаренное основание, в основном гуанин. Связывание a-аминокислот с транспортной РНК осуществляется на третьем конце за счет карбоксильной группы a-аминокислоты.

Три других неспаренных специфических основания тРНК образуют триплет (антикодон), комплементарный кодону тРНК. После прикрепления тРНК и иРНК (за счет взаимодей­ствия кодон-антико­дон) протекает перенос a-аминокислоты, связанной с тРНК, на растущую полипептидную цепь.

Эта цепь связана через тРНК с рибосомой и остается там, пока соответствующий кодон не даст сигнала к обрыву. Поскольку аминокислоты связаны с тРНК карбоксильной группой, построение полипептидной цепи протекает начиная с N-конца. Время, необходимое для построения полипептида из 350 аминокислот, при благоприятных условиях составляет 10 секунд (рис. 6).

Рис. 6. Биосинтез полипептидов (показаны отдельные стадии): 1 – кодон; 2 – антикодон; 3 – рибосома; 4 - аминоацил-РНК; 5 – транспорт.

Каждая молекула иРНК отвечает за синтез разных белков. Часть молекул цепи ДНК, на которой образуется молекула иРНК, называется геном. Хромосома состоит из двух двойных спиралей ДНК в белковой оболочке.

Существует мнение, что процесс биологического старения вызывается тем, что генетическая информация при воспроизведении ДНК и белковом синтезе во все возрастающей мере переносится с ошибками.

Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 480 | Нарушение авторских прав