 |
Физико-химические свойства ДНК
|
|
|
|
Вопрос Существуют два вида нуклеиновых кислот (НК) – дезокси- рибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты. НК бывают одноцепочечными и двухцепочечными, линейными и кольцевыми.
НК являются обязательными компонентами всех живых су- ществ. Они всегда присутствуют в клетках эукариот и прокариот, входят также в состав вирусов. ДНК в клетках экариот сосредото- чена главным образом в ядре клетки, кроме того, в меньших коли- чествах эта НК содержится в митохондриях и хлоропластах. В клетках прокариот наряду с основной хромосомной ДНК сущест- вуют более мелкие молекулы ДНК – плазмиды. Многие вирусы в качестве генетической НК содержат в своем составе одноцепочеч- ную (кольцевую или линейную) или двухцепочечную (кольцевую или линейную) ДНК. В состав других вирусов в качестве генети- ческой НК входит одноцепочечная (кольцевая или линейная) или двухцепочечная линейная РНК.
РНК в клетках эукариот и прокариот играет важнейшую роль в синтезе белка. В связи с этим различают информационные, или мат- 6 ричные, РНК (иРНК или мРНК) – в них записана информация о пер- вичной структуре белка; рибосомные РНК (рРНК) – входят в состав рибосом; транспортные РНК (тРНК) – обеспечивают расшифровку генетической информации и доставку аминокислот к месту синтеза белка.
Среди функций выполняемых НК выделяют три главные: a) хранение генетической информации: b) передача генетической информации; c) реализация генетической информации.
Существует поток информации и в направлении от РНК к ДНК, этот процесс называется обратная транскрипция.
Вопрос В состав НК входят остатки азотистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Среди азотистых оснований выделяют пиримидиновые и пури- новые основания, которые называют также пиримидины и пурины. Пиримидиновые основания являются производными пирими- дина
|
|
|
Пуриновые основания – производными пурина
В состав ДНК входят азотистые основания: тимин, цитозин, аденин и гуанин, в состав РНК – урацил, цитозин, аденин и гуанин.
В составе НК содержатся остатки пентоз: в ДНК остатки дезок- сирибозы
Азотистое основание, связываясь с пентозой, образует нуклеозид. Ниже представлены нуклеозиды, образованные рибозой и азо- тистыми основаниями, входящие в состав РНК и нуклеозиды, образованные дезоксирибозой и различными азоти- стыми основаниями, входящие в Нуклеозид, связываясь с остатком фосфорной кислоты, образу- ет нуклеотид состав ДНК
Аналогично АМФ и дАМФ образуются названия и других нуклеоти- дов: гуанозинмонофосфат, дезоксигуанозинмонофосфат, цитидин- монофосфат, дезоксицитидинмонофосфат, уридинмонофосфат, де- зокситимидинмонофосфат К нуклеозидмонофосфатам и дезоксинуклеозидмонофосфатам могут присоединиться еще 1 или 2 остатка фосфорной кислоты, в результате образуются нуклеозиддифосфаты (НДФ) и дезоксинукле- озиддифосфаты (дНДФ), нуклеозидтрифосфаты (НТФ) и дезокси- нуклеозидтрифосфаты (дНТФ). НТФ и дНТФ служат субстратами для синтеза РНК и ДНК, соответ- ственно.
Вопрос ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают по- рядок чередования нуклеотидов в полинуклеотидной цепи.
Нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК связаны друг с другом посред ством фосфодиэфирных мостиков между 3’- и 5’- углеродными атомами остатков пентоз.
В цепях ДНК и РНК выделяют 5’- и -3’-концы.Ну- мерация нуклеотидов осуществляют в направлении от 5’- конца к 3’-концу. Последовательность нуклеотидов в одиночной цепи ДНК и РНК записывается в этом же направлении.
|
|
|
Вторичная структура ДНК
Вторичная структура ДНК была предложена американским генетиком Д.Уотсоном и английским физиком Ф.Криком в 1953 г. Предпосылкой для этого явились исследования Э.Чаргаффа и других ученых, сделавших следующие выводы:
1. нуклеотидный состав ДНК разных тканей одного и того же вида одинаков;
2. нуклеотидный состав ДНК у разных видов различен;
3. нуклеотидный состав не зависит от возраста и питания;
4. в составе ДНК число остатков аденина всегда равно числу остатков тимина, а число остатков гуанина равно числу остатков цитозина: А + Г = Т + С
ДНК состоит из двух цепей, закрученных в правую двойную спираль. Цепи ДНК располагаются антипараллельно. Плоские молекулы азотистых оснований расположены перпендикулярно оси двойной спирали. На внешней стороне двойной спирали расположены остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Цепи ДНК связаны друг с другом водородными связями, которые образуются между гуанином и цитозином, а также между тимином и аденином. Между тимином и аденином образуются две водородные связи, между гуанином и цитозином - три водородные связи. Способность гуанина взаимодействовать в молекуле ДНК только с цитозином, а аденина – только с тимином называют комплементарностью, а основания гуанин и цитозин, аденин и тимин – комплементарными. Цепи ДНК в двойной спирали комплементарны друг другу. Двойную спираль стабилизируется стэкинг – взаимодействиями. Между основаниями возникают гидрофобные взаимодействия, а также дипольные взаимодействия p–связей.
Цепи ДНК образуют большую и малые борозды, ширина большой борозды – 2,2 нм, малой – 1,2 нм. Диаметр двойной спирали 1,8 нм. Полный виток спирали имеет длину 3,4 нм. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных остатков.
Физико-химические свойства ДНК
1. Денатурация - происходит при действии химических факторов (мочевина, гуанидинхлорид, кислота, щелочь) и физических факторов (температура). Денатурация при действии температуры – плавление ДНК.
Гиперхромный эффект – увеличение оптической плотности ДНК при плавлении ДНК. Максимальное повышение оптической плотности раствора ДНК при длине волны 260 нм приблизительно равно 80 %, при полном распаде ее до мононуклеотидов.
2. Гибридизация - возможна гибридизация между различными молекулами ДНК и между ДНК и РНК.
|
|
|
