Структура днк.

Первинна структура ДНК.

Під первинною структурою ДНК розуміють нуклеотиду послідовність, в якій пентозофосфатний остов полінуклеотиду будується шляхом утворення фосфодиефірний містків між 3’- і 5’- вуглецями залишків цукрів.

Молекули ДНК різних організмів різняться послідовністю нуклеотидів і тому містять різну генетичну інформацію. Тобто первинна структура ДНК, а власне нуклеотидна послідовність визначають специфічність ДНК.

Послідовність нуклеотидів ДНК визначає амінокислотну послідовність поліпептидного ланцюга. Така відповідність лінійної будови однієї хімічної системи будові іншої системи дістала назву генетичний код.

Крім первинної структури для ДНК також характерна і трьохмірна структура, тобто вторинна, третинна і четвертинна структура.

У 1950р. американський вчений Е. Чаргафф та йог колеги, досліджуючи склад ДНК, виявили такі закономірності:

- число аденінових залишків у будь – якій молекулі ДНК дорівнює числу тимінових (А=Т) ;

- а число гуанінових – числу цитозинових (Г=Ц) ;

- сума аденінових і гуанінових залишків у будь – якій молекулі ДНК дорівнювала сумі тимінових і цитозинових (nА+nГ =nТ+nЦ), де n кількість нуклеотидів.

Це відкриття сприяло з’ясуванню просторової структури ДНК та її роль у передачі

Генетичної інформації від одного покоління до іншого.

Вторинна структура ДНК.

Під вторинною структурою розуміють закручену праворуч спіраль у якій два полінуклеотидні ланцюги обвивають один одного.

У 1953 році американський біохімік Дж. Уотсон та англійський генетик Ф. Крик запропонували модель просторової структури ДНК, яку згодом було підтверджено експериментально.

Уотсон і Крік показали, що ДНК:

• складається з двох полінуклеотидних ланцюгів;

• кожен ланцюг закручений в спіраль вправо, і обидва вони взаємозакручені утворюючи подвійну спіраль( взаємовправозакручена вправо спіраль) ;

• ланцюги антипаралельні тобто направлені в протилежні сторони ( 3'-кінець одного ланцюгу розташовується напроти 5'- кінця другого);

• ланцюги розташовані за принципом комплементарності, тобто напроти аденілового нуклеотиду завжди розташований тимідиловий, а напроти гуанілового – цитидиловий;

• ланцюги сполучені між собою водневими зв’язками;

• ці зв’язки виникають між двома нуклеотидами, які доповнюють один одного за розмірами, а власне А завжди сполучається з Т( між ними виникає два водневих зв’язки), а Г – із Ц ( між ними виникає три водневих зв’язки) тобто

5' А – Т – Г – Ц 3'

|| || ||| |||

3' Т – А – Ц – Г 5'

- повний оборот спіралі приходиться на 10 пар основ, тобто 3,4 нм, вздовж осі сусідні пари розташовані на відстані 0,34 нм.

Поняття третинної і четвертинної структури ДНК.

Розміщення молекули ДНК в ядрі забезпечується за рахунок її багаторазового згортання – компактизації. Це відбувається за завдяки взаємодії ДНК з білками. Оскільки ДНК є сильною кислотою, вона зв’язується з основними білками. В еукаріотичних організмах ці білки називаються гістонами. Вони майже однакові у більшості еукаріот, що свідчить про їхню еволюційну давність і надзвичайну важливість.

Молекули гістонів створюють серцевину, на яку намотується подвійна спіраль ДНК, скорочуючись приблизно вп’ятеро. Утворюється ніби ниточка з намистинками – нуклеосомами. Нуклеосоми взаємодіють з іншими білками, утворюючи спіраль вищого рівня.

Тому третиною структурою ДНК можна вважати нитки щільної речовини – хроматину (дезоксирибонуклеопротеїдні комплекси), у вигляді якого існують хромосоми у період між клітинними поділами ( «інтерфазні хромосоми»). Ділянки хроматину не є однорідними, а власне:

спаралізовані ділянки хроматину – гетерохроматин, чергуються з деспіралізованими ділянками – еухроматину.

Нитки хроматину безпосередньо перед поділом ядра закручуються в більш компактні структури, які є товстішими і більш відособлені одна від одної. Таким чином в ядрі формуються хромосоми.

Отже, четвертинною структурою ДНК можна вважати хромосоми – останній рівень структурної організації ДНК. У цей час нитки ДНК у комплексі з білками упаковані найкомпактніше і їх добре видно у світловий мікроскоп.

Отже, хромосоми, являють собою нуклеопротеїдні комплекси(основу яких складає дволанцюгова молекула ДНК) найвищої структурної організації, що є носіями спадкової інформації. У вигляді хромосом спадковий матеріал клітини існує під час її поділу. Крім ДНК і ядерних білків до складу хромосоми входять РНК і ферменти, потрібні для їх подвоєння чи синтезу і. РНК.

Хромосоми – це ядерні органели в яких розміщені гени.

Кожна хромосома складається з двох хроматид. Коли клітина ділиться, хроматиди розходяться до дочірніх клітин, завдяки чому останні одержують однакову спадкову інформацію від материнської клітини.

Хроматиди з’єднані одна з одною в точці, яку називають центромерою - пластинчастий утвір у вигляді диска , що розташований в зоні первинної перетяжки, і яка може міститися в будь –якому місці по довжині хромосоми. Первинна перетяжка поділяє хромосоми на плечі. Якщо перетяжка розташована посередині, і плечі мають однакові розміри, то хромосоми називають рівноплечовими, якщо плечі істотно відмінні – нерівноплечовими. Деякі хромосоми мають ще й вторинні перетяжки (зони ядерцевого організатора), де знаходяться гени, що відповідають за утворення ядерець.

Кожна клітина організму містить визначене число хромосом, характерне для даного виду. Набір хромосом характерний для виду називають – каріотип.

Число хромосом у різних видів різне. Наприклад, у плодової мушки всього 8 хромосом, а маленького метелика Лісандра -380, у кішок – 38, у собак – 78, людини -46, шимпанзе – 48 тощо. Одиниці спадковості – гени – розташовані вздовж хромосоми лінійно. У людини число різних генів приблизно 100 000.

Хромосомний набір ядра буває: гаплоїдним, диплоїдним та поліплоїдним.

1. У галоїдному наборі всі хромосоми відрізняються між собою (умовно позначають 1n), тобто гаплоїдним називають такий набір хромосом в якому кожен вид хромосом представлений лише однією хромосомою.

2. В диплоїдному наборі (2n) кожна хромосома має собі пару, подібну за розмірами, формою та генетичною інформацією. Хромосоми, що належать до однієї пари, називають гомологічними, а до різних - негомологічними.

Гомологічні хромосоми – це хромосоми однієї пари, які подібні за формою, розмірами та генетичною інформацією.

Виняток становлять лише статеві хромосоми, які можуть відрізнятись за будовою у різних статей. Статевими називаються хромосоми, співвідношення яких визначає стать організму. Якщо статеві хромосоми відрізняються то їх називають гетерохромосомами, наприклад Х та У. Хромосоми одинакові для жіночої і чоловічої статі називають аутосомами.

Наявність двох наборів хромосом дає певні переваги:

- зростає генетична мінливість, оскільки кожен індивід несе ознаки обох батьків;

- у випадку неповноцінності певного гена в одній з двох хромосом, ген, що міститься в гомологічній хромосомі, може компенсувати цей дефект.

3. Деякі організми, в тому числі багато рослин, містять по три і більше наборів хромосом; такі організми називаються поліплоїдним.