Физико-химические свойства рнк

1. Оптические свойства: РНК поглощает УФ с максимумом при 260 нм.

2. Денатурация, РНК обладает гиперхромным эффектом.

3. РНК подвергается щелочному гидролизу, т.к. присутствие ОН-группы в С₂’-положении рибозы ослабляет фосфодиэфирную связь в полинуклеотиде.

Функции РНК:

1. Хранение наследственной генетической информации у некоторых вирусов.

2. Передача генетичекой информации для обеспечения процессов жизнедеятельности клетки и организма.

3. Регуляторная: взаимодействие мРНК и тРНК регулирует начало синтеза белка и др.

4. Ферментативная. В 1980 г. были обнаружены и охарактеризованы молекулы РНК, обладающие ферментативной активностью, которые были названы рибозимы.

Химико-ферментативный синтез фрагментов днк

Комплекс современных методов синтеза нуклеиновых кислот позволяет исходя из мононуклеотидов получать гены, кодирующие белки длиной более 100 аминокислотных остатков.

Первым этапом работы является химический синтез олигодезоксирибонуклеотидов, которые затем с помощью ферментов нуклеинового обмена, таких, как Т4 полинуклеотидкиназы, Т4 ДНК-лигазы и ДНК-полимеразы, превращаются в двухцепочечные фрагменты ДНК.

Рисунок 17. Общая стратегия синтеза двухцепочечной ДНК.

Методология сборки синтетических олигомеров в протяжении дуплексы впервые была предложена в конце 70-х годов Г. Кораной и сотрудниками. Разработанный ими подход состоит в многократном последовательном соединении при помощи Т4 ДНК-лигазы 10–20-звеньевых олигонуклеотидов с комплементарными, взаимно перекрывающимися последовательностями оснований сначала в небольшие дуплексы с выступающими одноцепочечными последовательностями на концах, а затем – в целый ген, который клонируют в векторной молекуле. Этим способом был получен целый ряд полинуклеотидов, в том числе гены некоторых интерферонов человека.

Рисунок 18. Два подхода к получению двухцепочечных полинуклеотидов методами химико-ферметативного синтеза: а) использующий для соединения отдельных фрагментов реакцию, катализируемую Т4 ДНК-лигазой; б) с применением репаративной достройки частичного дуплекса с помощью ДНК-полимеразы.

Одним из этапов синтеза искусственных двухцепочечных фрагментов ДНК является их клонирование в составе многокопийного вектора с тем, чтобы синтезированная последовательность сохранялась и при необходимости могла быть наработана в достаточных количествах. С этой целью синтез двухцепочечных фрагментов осуществляют таким образом, чтобы они содержали на концах участки, идентичные получающимся при расщеплении ДНК определенной рестрикционной эндонуклеазой.

Рисунок 19. Химический синтез олигонуклеотида. После n циклов образуется одноцепочечный фрагмент ДНК из n+1 нуклеотида.

Биосинтез днк

1.Репликация днк

Молекула ДНК, состоящая из двух спиралей, удваивается при делении клетки. Удвоение ДНК основано на том, что при расплетении нитей к каждой нити можно достроить комплементарную копию, таким образом, получая две нити молекулы ДНК, копирующие исходную.

Рисунок 20. Схема репликации ДНК.

Здесь также указан один из параметров ДНК, это шаг спирали, на каждый полный виток приходится 10 пар оснований, заметим, что один шаг – это не между ближайшими выступами, а через один, так как у ДНК есть малая бороздка и большая. Через большую бороздку с ДНК взаимодействуют белки, которые распознают последовательность нуклеотидов. Шаг спирали равен 34 ангстрем, а диаметр двойной спирали – 20 ангстрем.

Репликацию ДНК осуществляет фермент ДНК-полимераза. Этот фермент способен наращивать ДНК только на 3΄– конце. При синтезе новых копий на каждой нити одна новая нить удлиняется в направлении от 5΄ к 3΄ , а другая – в направлении от 3΄ к 5-концу. Однако 5΄ конец ДНК-полимераза наращивать не может. Поэтому синтез одной нити ДНК, той, которая растет в «удобном» для фермента направлении, идет непрерывно (она называется лидирующая или ведущая нить), а синтез другой нити осуществляется короткими фрагментами. Потом эти фрагменты сшиваются, и такая нить называется запаздывающей, в целом репликация этой нити идет медленней. Структура, которая образуется во время репликации, называется репликативной вилкой.

Рисунок 21. Репликативная вилка.

Процесс репликации происходит с большой точностью, но не абсолютной. Бактериальная ДНК-полимераза делает ошибки, то есть вставляет не тот нуклеотид, который был в матричной молекуле ДНК, примерно с частотой 10^-6. У эукариот ферменты работают точнее, так как они более сложно устроены, уровень ошибок при репликации ДНК у человека оценивается как 10^-7 – 10 ^-8 . Точность репликации может быть разной на разных участках геном, есть участки с повышенной частотой мутаций и есть участки более консервативные, где мутации происходят редко. И в этом следует различать два разных процесса: процесс появления мутации ДНК и процесс фиксации мутации. Ведь если мутации ведут к летальному исходу, они не проявятся в следующих поколениях, а если ошибка не смертельна, она закрепится в следующих поколениях, и мы сможем ее проявление наблюдать и изучить. Еще одной особенностью репликации ДНК является то, что ДНК-полимераза не может начать процесс синтеза сама, ей нужна «затравка». Обычно в качестве такой затравки используется фрагмент РНК. Если речь идет о геноме бактерии, то там есть специальная точка называемая origin (исток, начало) репликации, в этой точке находится последовательность, которая распознается ферментом, синтезирующим РНК. Он относится к классу РНК-полимераз, и в данном случае называется праймазой. РНК-полимеразы не нуждаются в затравках, и этот фермент синтезирует короткий фрагмент РНК – ту самую «затравку», с которой начинается синтез ДНК.