Нуклеиновые кислоты

ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК – в рибосомах и протоплазме. Основная роль РНК – участие в биосинтезе белка.

Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают нуклеотидную последовательность в полинуклеотидной цепи. Нуклеотидные звенья связываются через фосфатную группу. Например, структура фрагмента РНК с нуклеотидной последовательностью У-А-Ц:

 

Вторичная структура нуклеиновых кислот – пространственная организация полинуклеотидных цепей, т.е. определенное расположение полинуклеотидной цепи в пространстве.

В 1953 г Уотсон и Крик описали вторичную структуру ДНК в виде двойной спирали. Согласно этой модели молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, правозакрученных вокруг общей оси. Диаметр спирали 1,8-2,0 нм. Две полинуклеотидные цепи антипараллельны, т.е. направления образования фосфодиэфирных связей у них противоположно – в одной 3’→5’, в другой 5’→3’. Остатки пуриновых и пиримидиновых оснований направлены внутрь спирали. Вторичная структура стабилизируется водородными связями между нуклеиновыми основаниями двух цепей. Каждый виток спирали содержит 10 пар оснований.

 

Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым – другой. Такие пары оснований называются комплементарными. В молекуле ДНК аденину комплементарен тимин, гуанину – цитозин:

 

 

Комплементарность цепей составляет химическую основу важнейшей функции ДНК – хранения и передачи наследственной информации. Сохранность нуклеотидной последовательности является залогом безошибочной передачи генетической информации. Однако нуклеотидная последовательность ДНК под действием некоторых факторов может изменяться – происходят мутации.

Наиболее распространенных вид мутаций – замена одной пары нуклеиновых оснований на другую (А-Т на Г-Ц). Мутации могут вызывать действие излучения, химические факторы. Например, мутагенным действием обладают нитриты – соли азотистой кислоты:

 

 

Под действием азотистой кислоты происходит дезаминирование остатка аденина с образованием гипоксантина, т.е. остаток аденозина превращается в остаток инозина. Гипоксантину комплементарен не тимин, а цитозин. Таким образом под действием химического фактора произошло нарушение первичной структуры ДНК, а значит и генетической информации, заложенной в этом фрагменте ДНК.

Генетическая информация, заложенная в ДНК, передается от родительских к дочерним клеткам путем синтеза новой спирали ДНК. При делении клеток двойная спираль ДНК раскручивается с образованием двух односпиральных цепей, являющихся матрицами для синтеза двух новых спиралей, комплементарных матричным.

 

 

Информация, заложенная в ДНК, переписывается на матричную РНК (м-РНК) – происходит транскрипция. м-РНК становится матрицей для биосинтеза белка в цитоплазме. Каждая аминокислота кодируется трехнцклеотидной последовательностью (триплетом).

Аминокислоты для биосинтеза белка доставляются с помощью транспортной РНК.