 |
Схематическое строение ДНК. 1.пятиуглеродный сахар – дезоксирибоза;. 3.одно из четырех азотистых оснований (аденин, тимин, гуанин, цитозин).
|
|
|
|
Схематическое строение ДНК
Структура молекулы ДНК была расшифрована Джеймсом Уотсоном, Френсисом Криком и Морисом Уилкинсом в 1953 г. Она представляет собой две спирально закрученные антипараллельные (напротив конца 3´ одной цепи располагается 5´ конец другой) полинуклеотидные цепи. Мономерами ДНК являются нуклеотиды, в состав каждого из них входят:
1. пятиуглеродный сахар – дезоксирибоза;
2. остаток фосфорной кислоты;
3. одно из четырех азотистых оснований (аденин, тимин, гуанин, цитозин).
Нуклеотиды соединяются в цепочку путем образования ковалентных (фосфо-диэфирных) связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Азотистые основания присоединяются к дезоксирибозе и образуют боковые радикалы. Между азотистыми основаниями цепочек ДНК устанавливаются водородные связи: 2 – между аденином и тимином, 3 – между гуанином и цитозином. Строгое соответствие (взаимодополнение) нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК (А – Т, Г – Ц) называется комплементарностью.
Модель вторичной структуры ДНК Уотсона – Крика
ДНКявляется хранителем генетической информации во всех клетках про- и эукариот. У вирусов эту функцию может выполнять и РНК.
РНК, как и ДНК, представляет полимер, построенный из мономеров – нуклеотидов. Структура нуклеотидов РНК сходна со структурой нуклеотидов ДНК, но имеются следующие отличия:
1. вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов РНК входит пятиуглеродный сахар – рибоза;
2. вместо азотистого основания тимина – урацил. Остальные три азотистые основания те же: аденин, гуанин и цитозин. Посравнению с ДНК в состав РНК входит меньше нуклеотидов и, следовательно, ее молекулярная масса меньше.
|
|
|
3. известны двух- и одноцепочечные РНК. Двухцепочечные РНК содержатся у некоторых вирусов, выполняя (как и ДНК) роль хранителя и передатчика наследственной информации. В клетках других организмов встречаются одноцепочечные РНК, которые представляют собой копии соответствующих участков ДНК.
В клетках существует три типа РНК: информационная, транспортная и рибосомальная.
Информационная РНК (и-РНК) состоит из 300 – 30000 нуклеотидов и составляет примерно 5% всей РНК, содержащейся в клетке. Она представляет собой копию определенного участка ДНК (гена). Молекулы и-РНК выполняют роль переносчиков генетической информации от ДНК к месту синтеза белка (в рибосомах) и непосредственно участвуют в сборке его молекул.
Транспортная РНК (т-РНК) составляет до 10% всей РНК клетки и состоит из 75 – 85 нуклеотидов. Молекулы т-РНК непосредственно участвуют в биосинтезе белков – транспортируют аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы.
Основную часть РНК цитоплазмы (около 85%) составляет рибосомальная РНК (р-РНК). Она входит в состав рибосом. Молекулы р-РНК состоят из 3 – 5 тыс. нуклеотидов. Считают, что р-РНК обеспечивает определенное пространственное взаиморасположение и-РНК и т-РНК.
Репликация молекулы ДНК.
Репликация молекул ДНК происходит в синтетический период интерфазы. Каждая из двух цепей «материнской» молекулы служит матрицей для «дочерней». После репликации вновь синтезированная молекула ДНК содержит одну «материнскую» цепочку, а вторую – «дочернюю», вновь синтезированную (полуконсервативный способ). Для матричного синтеза новой молекулы ДНК необходимо, чтобы старая молекула была деспирализована и вытянута. Репликация начинается в нескольких местах молекулы ДНК. Участок молекулы ДНК от точки начала одной репликации до точки начала другой называется репликоном. «Бактериальная хромосома» содержит один репликон, а эукариотическая – содержит много репликонов.
|
|
|
Начало репликации активируется праймерами (затравками), состоящими из 100 – 200 пар нуклеотидов. Фермент ДНК-хеликаза раскручивает и разделяет материнскую спираль ДНК на 2 нити, на которых по принципу комплементарности при участии ДНК-полимеразы собираются «дочерние» цепи ДНК. Фермент ДНК-топоизомераза скручивает «дочерние» молекулы ДНК. В каждом репликоне ДНК-полимераза может двигаться вдоль «материнской» нити только в одном направлении (5´ => 3´ ). На лидирующей нити по мере раскручивания репликона постепенно и непрерывно наращивается «дочерняя» цепь. На отстающей нити дочерняя цепь синтезируется также в направлении (5´ => 3´ ), но отдельными фрагментами (Оказаки) по мере раскручивания репликона. Таким образом, присоединение комплементарных нуклеотидов «дочерних» нитей идет в противоположных направлениях (антипараллельно). Репликация во всех репликонах идет одновременно. Фрагменты Оказаки и части «дочерних» нитей, синтезированные в разных репликонах, сшиваются в единую нить ферментом лигазой. Репликация характеризуется полуконсервативностью, антипараллельностью и прерывистостью (фрагменты Оказаки). Весь геном клетки реплицируется один раз за период времени, соответствующий одному митотическому циклу.
|
|
|
