Лекція №18

Тема: Нуклеїнові кислоти.

Мета: Вивчити будову нуклеїнових кислот, їх класифікацію та функції.

План:

3. 1. Будова нуклеїнових кислот.

2. Біологічна роль нуклеїнових кислот.

3. Мономери та полінуклеїди.

Нуклеїнові кислоти - це складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Молекула нуклеотиду складається із залишків нітратної основи, вуглеводу (пентози) і фосфорної кислоти.

Залежно від виду пентози, що входить до складу нуклеотиду, розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) та рибонуклеїнову (РНК). До складу ДНК входить залишок дезоксирибози, а РНК - рибози.

У молекулах ДНК і РНК містяться залишки таких нітратних основ: аденіну (скорочено позначається літерою А), гуаніну (Г), цитозину (Ц). Крім того, до складу ДНК входить залишок тиміну (Т), а РНК - урацилу (У). До складу молекул ДНК та іРНК входять по чотири типи нуклеотидів, які відрізняються за типом нітратної кислоти.

Нуклеїновим кислотам, подібно до білків, притаманна первинна структура – певна послідовність розташування нуклеотидів, а також складніша просторова будова, яка формується за рахунок водневих зв’язків.

Окремі нуклеотиди сполучаються між собою у ланцюг за допомогою особливих «містків», які за участю залишків фосфорної кислоти виникають між залишками пентоз двох сусідніх нуклеотидів. Біологічні властивості нуклеїнових кислот визначаються співвідношенням і послідовністю розташування нуклеотидів у цьому ланцюзі.

Структура днк

Досліджуючи склад ДНК, виявили такі закономірності кількісного вмісту залишків азотистих основ у її молекулі: число аденінових залишків у будь-якій молекулі ДНК дорівнює числу тимінових (А=Т), а гуанінових – числу цитозинових (Г=Ц). У свою чергу, сума аденінових і гуанінових залишків дорівнювала сумі тимінових і цитозинових (А+Г=Т+Ц).

Модель просторової структури ДНК: молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв’язками. Ці зв’язки виникають між двома нуклеотидами, які ніби доповнюють один одного за розмірами. Оскільки розміри А і Г дещо більші, ніж Т і Ц, то А завжди сполучається з Т, а Г – із Ц. Чітку відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК назвали компліментарністю. Згідно із запропонованою моделлю, два полінуклеотидні ланцюги ДНК обвивають один одного, утворюючи закручену праворуч спіраль (вторинна структура ДНК). Відстань між сусідніми азотистими основами становить 0,34 нм, крок спіралі дорівнює 3,4 нм і містить десять пар основ, а її діаметр – близько 2 нм.

Самоподвоєння днк

Принцип компліментарності лежить в основі здатності молекули ДНК до самоподвоєння (реплікації). Послідовність нуклеотидів у новоствореному ланцюзі визначається їхньою послідовністю у ланцюзі первинної молекули ДНК, яка слугує формую (матрицею). В дочірніх молекулах ДНК один ланцюг успадковується від материнської молекули, а другий – синтезується заново, вони є точною копією материнської ДНК.

За певних умов (дія кислот, нагрівання) відбувається процес денатурації ДНК – розрив водневих зв’язків між комплементарними азотистими основами. При цьому двоспіральна ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги і втрачає біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії вказаних чинників може відновити двоспіральну будову завдяки встановленню водневих зв’язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

Лінійна ДНК має форму видовженої, компактно скрученої молекули. Дволанцюгова спіраль ДНК зазнає подальшого просторового ущільнення, формуючи третинну структуру – суперспіраль. Така будова характерна для ДНК хромосом еукаріот і зумовлена взаємодією між ДНК і ядерними білками. У більшості прокаріот, деяких вірусів, а також у мітохондріях і хлоропластах еукаріот ДНК не сполучається з білками і має кільцеву структуру.