Нуклеиновые кислоты
Существует два вида нуклеиновых кислот: ДНК и РНК.
Нуклеиновые кислоты открыл Мишер в 1868 г.
Модель строения ДНК расшифровали в 1953 Уотсон и Крик.
Мономером нуклеиновой кислоты является нуклеотид, который состоит из пентозы, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты. Во всех живых клетках находятся и ДНК, и РНК.
ДНК
Функции ДНК – хранение и передача наследственной информации. ДНК находится в ядре, митохондриях и пластидах клетки, а у прокариотов в нуклеоидах.
Нуклеотид ДНК состоит из дезоксирибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин, цитозин.
ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек и представляет собой правозакрученную двойную спираль. Ширина спирали ~ 2 нм, длина – сотни тысяч нм. Полинуклеотидная цепочка образуется за счет ковалентных связей между дезоксирибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.
Две полинуклеотидные цепочки соединяются между собой водородными связями между азотистыми основаниями по принципу комплементарности, а именно аденин соединяется с тимином двумя водородными связями, а гуанин с цитозином – тремя.
Важнейшее свойство ДНК – способность к самоудвоению/репликации/ редупликации, которая происходит перед делением клетки. Определенные ферменты разрывают водородные связи между азотистыми основаниями, и на одноцепочных участках ДНК, как на матрице, при помощи фермента ДНК-полимераза собираются дочерние цепочки из свободных нуклеотидов клетки по принципу комплементарности. Причем на одной цепи ДНК синтез идет непрерывно, а на другой – фрагментами в обратном направлении, и фрагменты затем сшиваются. В результате получаются две молекулы ДНК, одинаковые между собой и с исходной молекулой.
РНК
РНК находится в ядрышке, рибосомах, цитоплазме, митохондриях, пластидах клетки.
Отличия РНК от ДНК:
РНК представлена одной цепочкой (только у некоторых онковирусов есть двуцепочные РНК).
Вместо дезоксирибозы рибоза.
Вместо тимина уроцил.
Количество РНК в клетке непостоянно.
РНК не способна к репликации.
Виды РНК:
Информационная/матричная РНК составляет ~ 5-10 % от всей РНК, синтезируется в процессе транскрипции и содержит информацию об одном или нескольких белках.
Рибосомная РНК/рРНК входит в состав рибосом.
Транспортная РНК/тРНК – небольшая молекула (70-90 нуклеотидов), свернута в виде листа клевера. К акцепторному участку присоединяется аминокислота, а три нуклеотида на верхушке представляют собой антикодон, который определяет вид переносимой аминокислоты. Функция тРНК – перенос аминокислот к месту сборки белка.
АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, которые соединяются между собой двумя макроэргическими, т.е. высокоэнергетическими связями. При разрыве такой связи освобождается 40 кДж энергии, и при этом АТФ превращается в АДФ. АТФ является универсальным биологическим аккумулятором энергии. Процесс синтеза АТФ называется фосфорилирование.
НАД и НАДФ также являются нуклеотидами по составу и являются акцепторами и переносчиками электронов и протонов водорода:
НАД+ + ē + ē + H+ → НАД∙Н + Н+
Вирусы
Вирусы занимают промежуточное положение между живыми и неживыми объектами.
В 1892 г. Ивановский открыл вирус табачной мозаики.
У вируса нет клеточного строения, т.е. нет органоидов. В его составе нет воды, у него нет процессов обмена веществ, и многие вирусы имеют форму кристаллов. Вирус состоит из ДНК или РНК, причем нуклеиновая кислота окружена белками, и такая белковая оболочка называется капсид. У некоторых вирусов в белковой оболочке также есть молекулы липидов, напр. у вируса СПИДа.
Когда вирус попадает в определенную клетку, то он тормозит собственные процессы жизнедеятельности клетки и запускает синтез своей нуклеиновой кислоты и белков из материала клетки и в органоидах клетки: происходит сборка вирусных частиц.
Вирусы вызывают заболевания у представителей всех царств. У человека известно ~ 500 вирусных заболеваний, напр. оспа, корь, СПИД, грипп, энцефалит, гепатит, бешенство, полиомиелит, желтая лихорадка и др. В организме человека в ответ на внедрение вируса вырабатывается белок интерферон.
Отдельную группу вирусов составляют вирусы бактерий, которые называются бактериофаги. Бактериофаг состоит из белковой головки, в которой находится нуклеиновая кислота, белкового хвостового отростка и белковых хвостовых нитей.
