5'Cкінець одного ланцюга з'єднаний із з'Cкінцем іншо-

го, і навпаки. Генетична інформація записана по-

слідовністю нуклеотидів у напрямку від 5'Cкінця до

З'Cкінця. Така нитка називається "змістовною",

саме тут розташовані гени (матричний ланцюг). Дру-

гий ланцюг у напрямку 3'C5' вважається "антиC

змістовним". Він необхідний як "еталон" збережен-

ня генетичної інформації і набуває значення у проце-

сах реплікації та репарації.

Два довгі антипаралельні полімерні ланцюги, що

складаються із дезоксирибонуклеотидів, міцно

з'єднані між собою водневими зв'язками. В резуль-

таті цього утворюється подвійна спіраль, закруче-

на навколо центральної осі.

Рентгеноструктурний аналіз показав, що діаметр

подвійної спіралі складає 2 нм, відстань між двома

завершеними витками C 3,4 нм. У кожний виток

входить 10 пар нуклеотидів. Відстань між сусідні-

ми основами складає 0,34 нм.

Нуклеотиди. ДНК C це полімерна молекула,

мономерами в якій є нуклеотиди. Нуклеотид скла-

дається з: 1) азотистої основи; 2) моносахариду де-

зоксирибози (в нуклеотидах РНК C рибози); 3) за-

лишку фосфорної кислоти.

Азотисті основи бувають двох типів: пуринові C

аденін (А) і гуанін (Г) і піримідинові C тимін (Т) і

цитозин (Ц).

До складу молекули ДНК входять чотири типии

нуклеотидів: дезоксиаденозинCмонофосфат (дАМФ),

дезоксигуанінCмонофосфат (дГМФ), дезокситиміC

динCмонофосфат (дТМФ), дезоксицитозинCмоноC

фосфат (дЦМФ). Сполучення нуклеотидів у моле-

кулі ДНК відбувається в результаті взаємодії фос-

фату одного нуклеотиду з гідроксильною групою де-

зоксирибози іншого. В результаті утворюється фосC

фодиефірний зв'язок, що об'єднує нуклеотиди в дов-

гий ланцюжок. Скелет ланцюга складається з мо-

лекул фосфату і пентоз, що чергуються. Синтез поліC

нуклеотидного ланцюга відбувається за участю фер-

менту ДНКCполімерази. Цей фермент приєднує

фосфатну групу одного нуклеотиду до гідроксиль-

ної групи дезоксирибози наступного.

Комплементарність пар основ. Два полінук-

леотидні ланцюги ДНК не є ідентичними, але вони

комплементарні один одному (рис. 1.48). Це по-

в'язано із строгою відповідністю основ одного лан-

цюга основам іншого. Відстань між двома ланцю-

гами ДНК C 2 нм, що дозволяє вмістити тільки одну

пару АCТ або ГCЦ, які відповідають цим розмірам.

Тільки аденін і тимін, а також гуанін і цитозин ма-

ють відповідні просторові структури для утворення

водневих зв'язків. Концепція специфічного зв'язу-

вання пар основ свідчить, що аденін в одному лан-

цюгу повинен відповідати тиміну в іншому, а гуанін

повинен мати навпроти себе цитозин в іншому лан-

цюгу. Таким чином, два ланцюги ДНК комплемен-

тарні один одному.

Колінеарність (від лат. collineare C мітити, направ-

ляти) C властивість, що зумовлює відповідність між

послідовностями триплетів нуклеотидів (кодонів)

нуклеїнових кислот і амінокислот поліпептидних лан-

цюгів. Тобто, послідовність амінокислот білка, в якій

відповідні кодони розташовуються в гені. Це озна-

чає, що положення кожної амінокислоти в поліпепC

тидному ланцюгу білка залежить від положення

відповідного триплету в гені. Генетичний код вва-

жається колінеарним, якщо кодони нуклеїнових кис-

лот і відповідні їм амінокислоти білка розташовані

в однаковому лінійному порядку.

Явище колінеарно сті доведено експерименталь-

но. Так, встановлено, що серпоподібноклітинна ане-

мія, за якої порушена будова молекули гемоглобіну,

зумовлена зміною одного нуклеотиду в його гені,

що призводить до заміни однієї амінокислоти на іншу.

Гіпотеза про те, що послідовність нуклеотидів у гені

визначає послідовність амінокислот білка, була ви-

сунута Г. А. Гамовим (1954). Дані про колінеарність

генів і поліпептидів підтвердили її. Завдяки концепції

колінеарності можна визначити порядок нуклеотидів

усередині гена і в інформаційній РНК, якщо відо-

мий амінокислотний склад поліпептидів, і навпаки,

визначивши склад нуклеотидів ДНК, можна перед-

бачити амінокислотний склад білка. Цей принцип

використовується в методах молекулярної біології.

Із цієї концепції видно, що зміна порядку нуклеотидів

усередині гена (його мутація) призводить до зміни

амінокислотного складу білка.

Рибонуклеїнові кислоти (РНК). Спадкова

інформація зберігається в молекулі ДНК. Проте

ДНК не бере участі в життєдіяльності клітин. Роль

посередників у передачі спадкової інформації від

ДНК у цитоплазму відіграють рибонуклеїнові кис-

лоти. Взаємовідносини ДНК, РНК і білків можна

представити у вигляді схеми ДНК —> РНК —> білок.

У цьому випадку один з ланцюгів ДНК є матри-

цею для молекул РНК, що, зокрема, є матрицями

синтезу білків або входять до складу рибосом чи

переносять амінокислоти.

РНК мають вигляд довгих нерозгалужених полі-

мерних молекул, що складаються з одного ланцю-

га. Одноланцюгові РНК можуть утворювати под-

війні спіралі, якщо різні частини ланцюга мають анC

типаралельні комплементарні сегменти, пов'язані

один з одним (рис. 1.50). У частини вірусів РНК є

носієм спадкової інформації за відсутності ДНК.

Деякі РНК мають каталітичну активність на певні

клітинні процеси. РНК C полімер рибонуклеотидів,

що складаються із фосфорної кислоти, рибози й азо-

тистих основ (аденін, гуанін, цитозин, урацил). Ри-

боза разом із залишками фосфорної кислоти утво-

рює скелет молекули, на якому розташовані азотисті

основи. Усі різновиди РНК синтезуються на моле-

кулах ДНК за участю ферментів РНКCполімераз на

основі принципу комплементарності. При цьому в

синтезованій молекулі аденін ДНК комплементарC

Типи РНК. На основі розміру, структури і функції

молекул розрізняють три типи РНК, характерних як

для прокаріотів, так і для еукаріотів.

Інформаційна РНК (іРНК). її молекули утворю-

ються на певних ділянках ДНК, мають назву струк-

турних генів, у вигляді комплементарної копії ділян-

ки одного з її ланцюгів. Вони несуть закодовану

інформацію первинної структури білків у цитоплаз-

му, де прикріплюються до рибосом і реалізують цю

інформацію.

Інформаційна РНК є матрицею для синтезу полі-

пептидів (білків), тому її називають також матрич-

ною. Матрична РНК є шаблоном, на якому буду-

ються поліпептиди відповідно до закладеної гене-

тичної інформації. Звичайно, вона несе інформацію

про синтез тільки однієї молекули білка C це так зва-

на моноцистронна іРНК. Іноді вона містить де-

кілька цистронів, розташованих поряд, для різних білків

і відома під назвою поліцистронна іРНК. Інформа-

ційна РНК містить інформацію про порядок розта-

шування амінокислот у синтезованому білку. Розта-

шування амінокислот кодується чіткою послідовніс-

тю нуклеотидів у молекулі іРНК (генетичний код).

Кожній амінокислоті відповідає свій триплет" нуклео-

тидів (кодон). Молекули іРНК складаються з 300—