19. Структура и свойства днк

С хим. точки зрения ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из из остатка фосфорной кислоты, присоединённого по 5'-положению к сахару дезоксирибозе, к которому также через гликозидную связь (C—N) по 1'-положению присоединено одно из четырёх азотистых оснований(аденин, гуанин, тимин и цитозин). В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали».

Аз-ые осн-ия одной из цепей соединены с аз-ми осн-ми другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: А с Т, Г — только с Ц. Разные пары оснований образуют разное количество водородных связей:АТ связаны 2, ГЦ — 3 водород. связями, поэтому на разрыв ГЦ требуется больше Е.

Фосфодиэфирный остов образован фосфодиэфирными связями, кот. возникают м/у 3'-ОН-группой и 5'-ОН-группой. Дезоксирибоза соед-тся с азотистым основанием N-гликозидной связью. Одна цепь связывается со второй цепью связями: водородные, гидрофобные м/у плоскостями азотистых оснований.

I стр-ра ДНК: на одном конце одной цепи ДНК нах-тся 3'-ОН-группа дезоксирибозы (3'-конец), на другом - 5'-фосфатная-группа(5'-конец).Дина ДНК измеряется числом пар комплементарных нуклеотидов (п.н.). Длина 1000 п.н.=340нм, мол. масса 1000 п.н.=60000Да. Последовательность дезоксирибонуклеотидов в одной цепи ДНК соот-ет направлению 5'-3' и кмплем-на послед-сти дезоксирибонуклеотидов в антипарал-ой цепи 3'­-5'. Ковал. связи: фосфодиэф. и гликозидная

II стр-ра ДНК: правозакрученная спиральная полинуклеотидная цепь. Имеет 6 разновидностей. В-форма: d спирали 2,1нм, виток-10 п.о.(пар оснований), шаг спирали 3,4нм, плоскость осн-ий ┴ продольной оси спиралей. Прод. ось спиралей пронизывает стопку оснований посередине. М\у цепями ДНК расположены 2 бороздки – большая и малая.

А-форма: d спирали 2,5нм. виток-11 п.о., шаг спирали 2,8нм. П.о. наклонены под углом 20° к пл-ти ┴ прод-ой оси спирали. Они обвивают продольную ось так, что внутри неё вдоль имеется полость d 0,8нм. Две бороздки, но большая шире и глубже, чем у В-формы.

С-форма: виток сод-ит 9,3 п.о. Основания разных цепей наклонены под углом 6° к пл-сти,┴ оси спирали и немного отн-но друг друга.

Z-форма: левая спирал. один виток вкл-ет 12 п.о. Пентозофосфатные цепи имеют не плавные линии как в В и С формах, а ломанный z-образ. вид. Обладает только одним желобком. Выявлена в повторяющихся послед-ях чередующихся ГЦ или АЦ при наличии др. стабилиз. факторов: высокая конц-ия соли или наличие спец. катионов(спермин и спермидин), высокое сод-ие отриц. супервитков, связывание z-ДНК специф. белков, метилир-ие атомов углерода С-5.

Форма спирали ДНК зав-ит от степени гидратации м-лы: А-форма (крис-ая) сущ-ет при ω% воды не выше 40%, В-форма(паракрис-ая) при ω% более 40%.

Формы С,D,E – правоспиральные обр-ся только в эксперимент. усл-ях и in viva не сущ-ют. А-форма возникает при более высоком сод-ии ионов Na или K в среде, т.е. при меньшей гидратации.

III стр-ра: суперспираль(с.с.) ДНК. При превращении лин. 2-цепоч. ДНК в замкнутую кольц. м-лу ось двойной спирали ДНК м.б. закручена в суперспираль в правую или левую сторону. Кольцевую ДНК, лишённую суперспир. витков наз-ют релаксированной. Для её превращения в суперспирал-ую необ-мо затратить опред-ую Е. Е напряжения суперспир-ой ДНК (Е суперспирализации) прим-но пропорц-на квадрату числа суперспир-ых витков. биол. ф-ии С.С.: с.с. имеет более компактную форму, м.влиять на степень расщепления двойной спирали. Правая с.с. «+», левая «-».Почти все кольц. М-лы ДНК «-» спир-ны. С.С. в хромосомах наиболее стаб-на за счёт гашения отриц. зарядов на фосфорной к-те катионами Ме.

Порядок зацепления L показывает, сколько раз одна цепь пересекает другую, если их спроецировать на плоскость (изм-ся если в обе цепи вносятся разрывы). Ф-ты, меняющие L: топоизомеразы (иниц-ют образование «-» супервитков(гираза).

«-» супервитки образуются за счёт скручивания ДНК против часовой стрелки(влево).

Ф-ии ДНК: хранение и передача ген. инф-ции(путём собств-ой репликации и репарации→CONST вида); несёт инф-ию о собственной рекомбинации (обмен м/у сегментами гомол. хромосом в мейозе в процессе кроссинговера путём разрыва и воссоединения цепей ДНК), т.е. изменении в генах, передающихся по наследству; формирование фенотипа, экспрессия генов а)через синтез мРНК(транскрипция),б) процессинг (созревание иРНК из мРНК) в) синтез белков.

Денатурация(плавление ДНК): 2-ух спирал. стр-ру ДНК м. расплавить в р-ре ↑ t°С или понижая конц-ию соли (происходит не только расхождение цепей, но и нарушается система взаим-ия азот. осн-ий(гидрофоб. взаим-ия), фосфодиэф. связи при этом не разр-тся). Разделение цепей ДНК происходит в опр. интервале t°С, сред. точка этого интервала - t°С плавления данной ДНК или точка плавления. Формамид дестаб-ет водор. связи м/у осн-ми, тем самым снижая t плавления. М-лы, обогащ. ГЦ парами плавятся при более выс. t°С.