grad-green grad-gray grad-blue grad-red grad-pink grad-purple grad-yellow
Нести помощь людям

Вход на сайт

Вы здесь

Главная » Физиология » Молекулярная биология » Лекционный курс по Молекулярной биологии

Молекулярная структура нуклеиновых кислот

 

Лекция 2. Молекулярная структура нуклеиновых кислот
 
Хронология открытий, подготовивших создание Уотсоном и Криком модели двойной спирали ДНК
1869 г. Обнаружен нуклеин. Современное название -хроматин. Фридрих Мишер - швейцарский врач.
1889 г. Нуклеин разделен на нуклеиновую кислоту и белок. Появился термин "нуклеиновая кислота". Рихард Альтман.
1900 г. Все азотистые основания были описаны химиками.
1909 г. В нуклеиновых кислотах обнаружены фосфорная кислота и рибоза. Левин
1930 г. Найдена дезоксирибоза. Левин.
1938 г. Рентгеноструктурный анализ показал, что расстояние между нуклеотидами в ДНК 3,4 А. При этом азотистые основания уложены стопками. Уильям Астбюри, Флорин Белл.
1947 г. С помощью прямого и обратного титрования установлено, что в ДНК есть водородные связи между группами N-H и С=О. Гулланд
1953 г. С помощью кислотного гидролиза ДНК с последующей хроматографией и количественным анализом установлены закономерности: А/Т=1; Г/Ц=1; (Г+Ц)/ (А+Т)=К - коэффициент специфичности, постоянен для каждого вида. Эрвин Чаргафф.
Правила Чаргаффа. В ДНК всегда А/Т=1; Г/Ц=1; (Г+Ц)/(А+Т)=К -коэффициент специфичности, постоянен для каждого биологического вида.
 
Принципы строения ДНК
1. Нерегулярность. Существует регулярный сахарофосфатный остов, к которому присоединены азотистые основания. Их чередование нерегулярно.
2. Антипараллельность. ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, ориентированных антипа-раллельно, т.е. идущих навстречу друг другу. 3'-конец одной цепи расположен напротив 5-конца другой.
3. Комплементарность (дополнительность). Каждому азотистому основанию одной цепи соответствует строго определенное азотистое снование другой цепи. Соответствие их друг другу задается химической структурой оснований. Пурины - более длинные основания, и поэтому для сохранения равномерной толщины двойной цепи они могут связываться только с более короткими пиримидинами. Пурин и пиримидин в паре образуют водородные связи. В паре А-Т две водородные связи, в паре Г-Ц — три.
4.  Наличие регулярной вторичной структуры. Две комплементарные, антипараллельно расположенные полинуклеотидные цепи образуют правые спирали с общей осью.
 
Формы двойной спирали ДНК
 
Существуют несколько форм двойной спирали ДНК.
В основной - В-форме на виток приходится 10 комплементарных пар.

Z – форма. В – форма. А — форма.
 
Плоскости азотистых оснований перпендикулярны оси
спирали. Соседние комплемен-тарные пары повернуты   друг относительно друга на 36о. Диаметр спирали 20Å, причем пуриновый нуклеотид занимает
12Å, а пиримидиновый - 8Å.

 

А-форма - 11 пар азотистых оснований на виток.     Плоскости азотистых оснований отклонены от нормали к оси спирали на 20°. Отсюда следует наличие внутренней пустоты диаметром 5Å. Высота витка 28Å. Такие же параметры у гибрида из одной цепи ДНК и одной цепи РНК.
 С-форма - шаг спирали 3lÅ, 9,3 пар оснований на виток, угол наклона к перпендикуляру 6°.
Все три формы - правозакрученные спирали.
Есть еще несколько форм правых спиралей и всего одна левая спираль (Z -форма). Высота витка в Z-форме -44.5Å, на виток приходится 12 пар нуклеотидов. Ни А-, ни Z- формы не могут существовать в водном растворе без дополнительных воздействий (белки или суперспирализация).
 
Нуклеиновые кислоты являются нерегулярными полимерами, мономеры которых - нуклеотиды
 
Нуклеотид = нуклеозид + фосфорная кислота = азотистое основание + пентоза+ фосфорная кислота.
В РНК пентоза - рибоза.
В ДНК - дезоксирибоза.
 
 
 

Нуклеотиды соединяются друг с другом в полимерную цепочку с помощью фосфодиэфирных связей. Азотистые основания не принимают участия в соединении нуклеотидов одной цепи.
 
 
 
 
 
 
 
 
Существует два класса азотистых оснований. Пурины: аденин (А) и гуанин (Г) - содержат два гетероцикла. Пиримидины: тимин (Т), цитозин (Ц) и урацил (У) - содержат один гетероцикл.
 
 
 
 
 
 
ФункцииДНК
 
1. ДНК является носителем генетической информации.
Функция обеспечивается фактом существования генетического кода.
2.        Воспроизведение и передача генетической информации в поколениях клеток и организмов.
Функция обеспечивается процессом репликации.
3.        Реализация генетической информации в виде белков, а также любых других соединений, образующихся с помощью белков-ферментов.
Функция обеспечивается процессами транскрипции и трансляции.
 
Oтличия между ДНК и РНК
 
 
ДНК
РНК
 Сахар
Дезоксирибоза
Рибоза
Азотистые основания
А, Т, Г, Ц
А, У, Г, Ц
Количество цепей в молекуле
99.99% двойная спираль 0.01% одноцепочечная
99.99% одноцепочечная 0.01% двухцепочечная
Форма молекулы
Все одноцепочечные – кольцевые. Большинство двухцепочечных линейные, часть - кольцевые.
Линейные молекулы
 
Виды РНК
 
Виды РНК
Размер в нуклеотидах
gРНК – геномные РНК
10000-100000
mРНК – информационные (матричные) РНК
100-100000
tPHK – транспортные РНК
70-90
rPHK – рибосомные РНК
несколько дискретных классов от 100 до 500000
sPHK – малые РНК
100-300
 
Источники: Дымшиц Г.М. Молекулярная биология: http://www.medliter.ru/?page=get&id=012131
 

Задания для студентов

1. Изучите материал на странице: ДНК как носитель информации жизни
Выполните данные там задания. Просмотрите размещённые там видеофильмы.

 

Поделиться с друзьями:
Ваша оценка: 
2.23077
Средняя: 2.2 (13 проголосовавших)