Структура молекулы ДНК
Английские ученые Дж. Уотсон и Ф. Крик (1953) предложили пространственную модель молекулы ДНК. Согласно этой модели, макромолекула представляет собой спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси. Пуриновые и пиримидиновые основания направлены, внутрь спирали. Между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой возникают водородные связи. Эти основания составляют комплементарные пары: А=Т (соединены двумя Н- связями), ГºЦ (три Н-связи). Т.о., вторичная структура ДНК- это двойная спираль, образующаяся за счет Н- связей между комплементарными парами гетероциклических оснований и сил Ван дер Ваальса между азотистыми основаниями. Водородные связи образуются между – NH группой одного основания и
    , а также между амидными и имидными атомами азота
Н-связи стабилизируют двойную спираль.
Комплементарность цепей – химическая основа важнейших функций ДНК– хранения и передачи наследственных признаков. В ДНК содержатся всего четыре основания (А, Г, Ц, Т). Кодирующей единицей для каждой АК белка является триплет (код из трех оснований). Участок молекулы ДНК, содержащий в последовательности своих нуклеотидов информацию о последовательности аминокислотных звеньев в синтезируемом белке, называют геном. В макромолекуле ДНК содержится много генов. Однако нуклеотидная последовательность ДНК под действием различных факторов может подвергаться изменениям, которые называют мутациями. Наиболее распространенный вид мутации – замена какой-либо пары оснований на другую. Причина – сдвиг таутомерного равновесия. Например, замена обычной пары Т-А на пару Т-Г. При накоплении мутаций возрастает число ошибок в биосинтезе белка. Вторая причина возникновения мутации – химические факторы, а также различные виды излучений. Мутации под действием химических соединений имеют большое значение для управления наследственностью с целью ее улучшения – селекция сельскохозяйственных культур, создание штаммов микроорганизмов, производящих антибиотики, витамины, кормовые дрожжи. Макромолекула РНК, как правило, представляет собой одну полипептидную цепь, принимающую различные пространственные формы, в том числе и спиралеобразные. Молекулы ДНК находятся в ядрах клеток, а синтез белка осуществляется в цитоплазме на рибосомах при участии РНК, которые копируют генетическую информацию, переносят ее к месту синтеза белка, участвуют в процессе синтеза белка. Нуклеотиды имеют большое значение не только как строительный материал для НК. Они участвуют в биохимических процессах, например в энергетическом обмене клетки (АТФ), переносе фосфатных групп, в окислительно-восстановительных р-циях и др. Успехи в изучении строения НК и их функции привели к развитию новой ветви биологический науки – генной инженерии, позволяющей управлять внутриклеточными процессами. Отсюда исключительные перспективы в решении проблем медицины (предупреждение и лечение болезней), промышленности (например, биотехнологии на основе использования новых микроорганизмов, которые, благодаря наличию новых генов, синтезируют новые соединения) и т.д. Эти научные достижения показывают, что в основе процессов жизнедеятельности организмов лежат реальные химические процессы, протекающие в клетках на молекулярном уровне.
Вопросы для самоконтроля: 1. Что такое аминокислоты? 2. Как классифицируются аминокислоты? 3. Какие виды номенклатуры используются для аминокислот? 4. Какие аминокислоты входят в состав белков организма? 5. Что представляет собой аминокислота в кислой, основной и нейтральной средах? Напишите эти структуры для фенилаланина. 6. Напишите уравнения реакций серина (2-амино-3-гидроксипропановой кислоты) с: а) аммиаком; б) гидроксидом натрия; в) азотистой кислотой; г) ангидридом уксусной кислоты; д) азотной кислотой. 7. Какие продукты получаются при нагревании α -, β -, γ – амнокилот? Чем это можно объяснить? 8. Напишите реакцию декарбоксилирования гистидина. 9. Опишите качественные реакции на аминокислоты и белки. 10. Что такое белки? Как они классифицируются? 11. Опишите структуру белка. 12. Какие функции белков в организме? 13. Что такое нуклеиновые кислоты? Каков их химический состав? 14. Напишите схему образования двух нуклеозидов: а) из β –D – рибофуранозы и гуанина; б) из β –D – дезоксирибофуранозы и Тимина. 15. Напишите строение участка РНК с последовательностью оснований аденинурацил. 16. Какова биологическая роль нуклеиновых кислот?
|
