Дезоксирибонуклеиновая кислота. В организме различают два вида нуклеиновых кислот ДНК и РНК

 

В организме различают два вида нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Различия и особенности этих веществ представлены в таблице.

 

Таблица № 3. Особенности нуклеиновых кислот.

 

Признак	ДНК	РНК
1. Месторасположение в клетке	Ядро, небольшое количество в цитоплазме	Цитоплазма, небольшое количество в ядре
2. Углевод	Дезоксирибоза	Рибоза
3. Азотистые основания	А=Т, Г=Ц	А=У, Г=Ц
4. Молекулярная масса	Более 1 000 000 000	200 000 - 1 000 000 000
5. Функция	Хранение и передача генетической информации	Синтез белков
6. Форма вторичной структуры молекулы	Двойная спираль	Одноцепочечная молекула

 

ДНК представляет собой длинную полимерную цепочку, состоящую из многих тысяч мономеров – дезоксирибомононуклеотидов, в состав которых входят: дезоксирибоза, фосфорная кислота, азотистые основания А, Т, Г, Ц, а также метилированные производные азотистых оснований (5-метилурацил). Предположительно метильные группы защищают ДНК от воздействия вирусов и ферментов, попадающих в клетку. Структура ДНК имеет три уровня.

Первичная структура ДНК представляет собой последовательное соединение мононуклеотидов при помощи фосфодиэфирной связи – 3,5. Эта связь образуется за счет гидроксильных групп, одна из которых принадлежит фосфорной кислоте, соединенной с 5м углеродным атомом дезоксирибозы одного нуклеотида, а другая – 3му углеродному атому пентозы другого нуклеотида.

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух антипараллельных полинуклеотидных цепей, в которой углеводно-фосфорные группы расположены снаружи, а азотистые основания, соединяясь водородными связями, образуют специфичные пары: А=Т, Г=Ц. Специфичность спаривания азотистых оснований обусловлена комплементарностью, то есть дополнительностью цепей ДНК друг другу. Например, одна цепь- АТГЦ, то другая - ТАЦГ, цепочки направлены противоположно друг другу, то есть они антипараллельны.

Третичная структура ДНК: плотно упакованная сложная структура. Может существовать в нескольких формах:

- ДНК вирусов, бактериофагов, плазмид и митохондрий представлена кольцевой ДНК - линейные двухцепочечные молекулы, на концах которых расположены одно-цепочечные участки полностью комплементарные друг другу (липкие концы). Эти участки соединяются друг с другом за счет комплементарного спаривания оснований, и линейная молекула превращается в кольцевую.

- В клетках эукариот ДНК находится в комплексе с белками в суперспирализованном виде. Почти вся ДНК эукариот находится в хромосомах ядра, и лишь небольшая часть содержится в митохондриях. В одной клетке организма человека, содержится 46 хромосом, линейная длинна ДНК составляет 2м, а размер ядра клетки 5мкм. Суммарный материал хромосом - хроматин -содержит ДНК, гистоны, негистоновые белки, небольшое количество РНК. Гистоны составляют 50% хроматина. Молекула гистона состоит из одной полипептидной цепи, которая спирализована и скручена в глобулу. Гистоны взаимодействуют с ДНК через ионные связи, образуя нуклеосому. Нуклеосомы соединены в цепочку образуя - нуклеосомные нити. Они скручиваются в спираль, образуя толстые фибриллы - соленоиды. В результате такой упаковки обеспечивается уменьшение линейных размеров ДНК в 50 раз. Соленоиды, в свою очередь, образуют петли, дополнительно упаковываясь еще в 200 раз. Подобная суперспирализация ДНК и составляет третичную ее структуру, обеспечивающую плотную упаковку ДНК в ядре клетки.

Свойства ДНК:

1. Высокая кислотность,

2. Большая вязкость

3. Способность к денатурации. Под действием высокой t или других факторов молекула ДНК денатурирует, что проявляется ее раскручиванием на две цепи. Эта способность имеет большое значение в процессе репликации - удвоении ДНК, образовании новых дочерних ДНК при делении клетки. В процессе репликации участвуют до 20 различных веществ, в том числе необходимые для синтеза мононуклеотиды и ферменты ДНК - полимераза. В результате репликации молекула ДНК дает две новых дочерних, каждая из которых состоит из одной новой цепи и одной материнской. Такой тип репликации называется -полуконсервативный.

Биологическое значение ДНК заключается в следующем:

· Хранение генетической информации. Наиболее важными в функциональном отношении участками ДНК являются структурные гены, каждый из которых отвечает за синтез одного определенного белка. Последовательность соединения азотистых оснований в гене кодирует последовательность аминокислот в белке, его первичную структуру и является уникальной для каждого белка.

· Молекула ДНК служит матрицей в процессе транскрипции – перекодирования информации в структуру молекул РНК, что необходимо для синтеза белка.

· Молекула ДНК служит матрицей в процессе репликации – копирования информации в дочерних молекулах ДНК.