В 1953 г. американ­ским биохимиком Дж.Уотсоном и английским биофизиком и генетиком Ф.Криком была предложена модель строения молекулы ДНК, в соответствии с которой две полинуклеотидные нити соединяются с помощью водородных связей между их азотистыми основаниями в соответствии с принципом комплементарности и антипараллельности.

Принцип комплементарности - подразумевает установление водородных связей между строго определенными азотистыми основаниями двух цепей, аденин соединяетоя двумя водородными связями с тимином, а гуанин - тремя водородными связями с цитозином.

Принцип антипараллельности - подразумевает, что 2 полинуклеотидные цепи соединяются так, что 5' конец одной из них соединяется с 3 концом другой и наоборот.

В соответствии с моделью Уотсона и Крика две полинуклеотидные цепочки, соединённые водородными связями между комплемен­тарными азотистыми основаниями, спирально закручены вокруг своей оси. Диаметр такой спирали 2 нм. Длина одного витка спи­рали 3,4 нм, и он включает в себя 10 пар нуклеотидов. Таким образом расстояние межд парами нуклеотидов равно 0,34 нм.

Функции днк как наследственного материала Запись и хранение наследственной информации. Био­логический код. Его характеристика.

Разнообразие белковых молекул определяется набором и по­рядком расположения аминокислот в пептидных цепях. Именно эта последовательность аминокислот в пептидных цепях, определяю­щая свойства белка, зашифрована в молекуле ДНК с помощью био­логического кода. Все разнообразие различных фракции ДНК определяется четырьмя различными нуклеотидами, входящими в состав этих молекул. Ко­дирование отдельной аминокислоты осуществляется с помощью трех рядом стоящих нуклеотидов (триплетов) в полинуклеотидной цепи ДНК. Число возможных триплетов, которые образуются четырьмя нуклеотидами, соответствует 4³=64. Такого количества триплетов вполне достаточно, чтобы зашифровать 20 наиболее распространенных в природе аминокислот, входящих в состав белка. Из этих 64 триплетов только 61 кодирует аминокислоты. Три триплета, не ко­дирующие никаких аминокислот, были названы нонсенс-триплетами (стоп-кодонами). Избыток кодирующих триплетов объясняется тем, что большинст­во аминокислот шифруются более, чем одним (от 2 до 6) триплетов. Таким образом, расшифровка биологического кода показала, что он: (св-ва генет.кода)

• триплетен - аминокислоты кодируются тремя рядом стоящими нуклеотидами;

• специфичен - каждый триплет кодирует определенную аминокис­лоту;

• универсален - одинаков во всей живой природе;

• вырожден (избыточен) - большинство аминокислот коди­руется несколькими триплетами;

• неперекрываем - каждый нуклеотид входит в состав только одного триплета.

Редупликация (репликция, удвоение)

Основное свойство наследственного материала - его способность к самовоспроизведению.

Этапы редупликации:

• раскручивание спирали

• разрыв с участием ферментов водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями двух це­пей

• присоединение к "освободившимся" в обеих цепях азотистым основаниям комплементарных нуклеотидов с помощью водородных связей

• соединение нуклеотидов в полинуклеотидную цепь при участии фермента ДНК – полимеразы

• образование двух дочерних молекул ДНК на базе материнской.

В процессе репликации синтез новых полинуклеотидных цепей происходит в соответствии с принципом комплементарности и антипараллельности. На каждой из двух материнских полинуклеотидных цепей синтезируется комплементар­ная ей полинуклеотидная цепь.

В результате репликации в дочерних молекулах ДНК одна полинуклеотидная цепь является вновь синтезированной, а другая ранее входила в состав материнской молекулы ДНК. Такой способ называется полуконсервативным (обеспечи­вается точное воспроизведение в дочерних молекулах ДНК той информации, которая была записана в материнской молекуле).

Обеспечение реализации наследственной информации. Роль рнк.

Наследственная информация, записанная с помощью генетического кода, хранится в молекуле ДНК и размножается для того, чтобы обеспечить вновь образуемые клетки необходимой информацией. Процессы жизнедеятельности осуществляются в клетке на основе полученной ее информации, однако в этих процессах принимает участие не сама молекула ДНК - носи­тель информации, а РНК, выполняющая функции посредника.

Особенности строения и виды РНК

РНК представ­ляет собой одну полинуклеотидную цепь, включающую 4 разновидности нуклео­тидов, содержащих фосфат, сахар - рибозу и одно из 4-х азотистых оснований - аденин, гуанин, урацил или цитозин.

В зависимости от функций, выполняе­мых в клетке ими, различают 3 разновид­ности РНК: р-РНК, т-РНК и и-РНК.

Рибосомальная РНК (р-РНК) - входит в комп­лексе с белками в состав рибосом. Р-РНК образуется на матрице ДНК, в особых локусах – генах (расположены в области вторичных перетяжек), отвечающих за ее синтез.

Транспортная РНК (т-РНК) - короткая (70-80 нуклеотидов) полинуклеотидная цепь, осуществляющая в цитоплазме функцию транспорта аминокислоты к месту сборки пептидной цепи - к рибосоме. Эти мо­лекулы также синтезируются на матрице ДНК.

Особенностью т-РНК является их пространственная конфигурация. Благодаря образованию водородных связей между комплементарными последовательностями нуклеотидов, молекула образует 3 петли. Средняя петля несут три нуклеотида (антикодон), комплементарных определенному

кодо­ну в молекуле и-РНК, шифрующему данную аминокислоту. Так как один из нуклеотидов антикодона содержит нетипичное основание, ко­торое может комплементировать с любым основанием кодона, то одна и та же т-РНК способна узнавать несколько кодонов, разли­чающихся по одному (главным образом третьему) основанию. В связи с этим в цитоплазме встречается около 40 видов различных т-РНК, способных переносить 20 аминокислот.

К 3 концу молекулы т-РНК прикрепляется определенная моле­кула.

Информационная .РНК (и-РНК) - это молекула, на которую переписыва­ется по принципу комплементарности информация с определенного участка молекулы ДНК. Списанная с ДНК информация поступает в ви­де и-РНК в цитоплазму и является инструкцией для сборки пептидной цепи на рибосоме.

Таким образом, молекула ДН при участии различных видов РНК обеспечивает специфический синтез в клетке.