1. Макромолекулярная структура днк, ее гетерогенность.

Молекула ДНК построена из 2х антипараллельных цепей (5’-3’ и наоборот. 5’ - фосфат, 3’ - гидроксил). В центре - АГТЦ (гидрофобные азотистые основания), снаружи - сахарофосфатный остов (заряжен отрицательно; в клетке заряд скомпенсирован гистонами), взаимодействующий с водой. Диаметр - 20А, один оборот - 10 п.н., длинна витка 0,34 нм. Есть большая и малая спирали, с которым присоединены факторы транскрипции.

пиримидин-пуриновые взаимодействия из-за const структуры

Правило Чаргаффа: A=T, G=C.

Азотистые основания:

Аденин: азоты в 1,3 и 7 положении - мощные акцепторы; водороды - доноры

Гуанин: азот в 7 положении +кетогруппа - акцепторы

Цитозин: азот в 4 положении - хороший донор; кетогруппа и азот(2) - акцепторы

Урацил

Тимин: метильная группа - кластер для гидрофобных взаимодействий, узнаваемый белком

• Все они поглощают УФ (260нм) -> ДНК и РНК поглощают УФ -> возникают Т-димеры

• В щелочной среде кетогруппа переходит в ОН группу (кетоенольная таутомерия) ->щелочная денатурация, тк нарушаются донорно-акцепторные взаимодействия

• В структуре ДНК: большой и малый желобок

  • все функциональные группы (ФГ) находятся в большом желобке, все функциональные белки взаимодействуют с генами по ФГ

  • по малому желобку идет взаимодействие с гистонами, по большому - с большинством транскрипционных факторов

Формы ДНК:

В-форма - классическая. правозакрученная, идут репликативные процессы. Желобки одинаковы по глубине, но малый более узкий.

А-форма - правозакрученная, на каждом витке - 11 п.н. (более тугая). Преобладает в концентрированных растворах с высокой ионной силой и в сухой ДНК. Уменьшено расстояние между фосфатными группами. Нуклеотиды сдвинуты от центра к периферии, так что в центре образуется полость. Необходима в процессах, где образуется ДНК-РНК комплекс (РНК мб только в а-спиральной форме из-за ОН-групп). Форма более устойчива к УФ-излучению. У грибов в спорах именно А-форма.

Z-форма - левозакрученная, виток - 12 п.н., При определенных условиях такую форму принимают dГ/dЦ - насыщенные последовательности, присутствующие в промоторах некоторых генов. В такой форме легче переходят метилированные участки ДНК. Переход в эту форму разрушает структуру нуклеосом, а значит, состоящего из нуклеосом хроматина. У Z-ДНК есть только один, малый желобок, он глубокий и узкий, большой плохо различим. Возможно, участвует в регуляции генов на уровне транскрипции; обеспечивает сверхспирализацию во время транскрипции. B- и Z-формы обратимо переходят друг в друга + могут соединяться, образуя структуру, приводящую к вытеснению пар оснований

Варианты:

Обращенные повторы или палиндромные последовательности - могут образовывать петли.

Структура Холлидея (четырехцепочечная ДНК) - во время рекомбинации.

Ядро мейотической клетки в профазе I содержит по четыре гомологичных хроматиды, но в каждом отдельном акте кроссинговера участвуют только две из них. На рисунке изображены два гомологичных дуплекса, соответствующие хроматидам. Для простоты изображены только те две хроматиды из четырех, которые участвуют в кроссинговере.

Для того, чтобы гомологичные молекулы ДНК поменялись своими частями, сначала

должны произойти разрывы во всех цепях обоих дуплексов, а уже потом – обмен цепями и замыкание разрывов. У Холлидея разрывы происходят не одновременно, а в два этапа.

Далее от точек первичных разрывов происходит обмен цепями между дуплексами, который приводит к образованию крестообразной структуры, получившей впоследствии название “полухиазма Холлидея” ( в обмен вовлечены только две цепи ДНК из четырех, что отличает ее от полной хиазмы – характерного продукта завершенного мейотического кроссинговера)

ДНК прокариот - кольцевая, нет свободных концов => двойную спираль можно вращать относительно себя в пространстве=>мб сверхспирализация. Она может быть отрицательная (в противоположную сторону) и положительная (в ту же сторону). В любом случае создается напряжение, цепи могут разойтись, особенно в АТ богатых участках.

Чтобы ввести супервитки, тратится энергия АТФ + не должно быть ОНР и ДНР. Далее - репликация, транскрипция, рекомбинация и тд.

Характеристики закрытой ДНК:

• порядок зацепления (L) - число раз, которое одна цепь пересекает другую в пространстве. одинаковые цепи с разными L - топологические изомеры

• число витков двойной спирали (Т) - хар-ка самой спирали

• число сверхвитков (W) - характеристика сверхспирализации

-топоизомеразы - расслабляют сверхвитки

-гиразы - вносят отрицательные сверхвитки

-отрицательные гиразы - вносят положительные сверхвитки

В сверхспирализованной ДНК мб Н-формы. Это триплекс из двух нормальных нитей и еще одной, взаимодействующей по большому желобку.

Теломеры - структуры на концах хромосом, поддерживающие их целостность. Концы хромосом не могут быть реплицированы полимеразами, за это отвечают теломеразы. Там находятся последовательности, богатые гуанином, формирующие G-квадруплексы - последовательности нуклеиновых кислот, обогащенные гуанином и способные образовывать структуры из четырех цепей. Цепи нуклеиновых кислот из гуанозиновых олиго- и полинуклеотидов способны связываться друг с другом при наличии моновалентного катиона небольшого размера, чаще всего - калия. + еще на конце теломер мб стопки или Т-петля (кольцо из одноцепочечной ДНК, конец которой образует D-петлю.

Было в лекциях, но не в тему билета:

• в формировании Н-структуры может принимать участие малая РНК. РНК постоянно синтезируется для регуляции

  • Пр: мутация “аргонавт”, изменяющая форму листа у растений - нарушение гена регул. РНК

• еще ДНК регулируется через взаимодействие с белком. В случае деформации ДНК изменяется и характер этого взаимодействия

• дезоксирибоза существует только в форме ДНК

• РНК более реакцинно способна, чем ДНК. Легко меняет форму, менее устойчива (5S, 5.8S, 16S, 18S, SPR-частицы и тд)