ЛЕКЦИЯ 3.

Строение и свойства нуклеопротеинов.

Нуклеопротеины это сложные белки, в состав которых входят нуклеиновые кислоты - ДНК или РНК. Примером рибонуклеопротеинов может служить рибосома, примером дезоксирибонуклеопротеина – хроматин.

Строение и функции нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты это полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. В свою очередь, нуклеотиды это сложные органические молекулы, состоящие из азотистого основания, углевода (пентозы) и остатка фосфорной кислоты.

В составе нуклеиновых кислот встречаются 2 типа азотистых оснований – производные гетероциклов – пурина и пиримидина.

Азотистое основание соединяется с пентозой N-гликозидной связью между С1 атомом углевода и N1 пиримидина или N9 пурина. Такие молекулы называются нуклеозиды (аденозин, гуанозин, уридин, цитидин, тимидин).

Фосфорная кислота присоединяется к нуклеозиду по с5 атому пентозы. В зависимости от числа остатков фосфорной кислоты различают нуклеозидмонофосфаты, нуклеозиддифосфаты и трифосфаты.

Мономерами нуклеиновых кислот служат нуклеозид-5-монофосфаты. Нуклеотиды, в которых пентоза представлена рибозой называются рибонуклеотидами, а нуклеиновые кислоты, в состав которых они входят – рибонуклеиновые кислоты или РНК. Нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу называются дезоксирибонуклеотидами, а нуклеиновые кислоты – ДНК.

РНК

Первичная структура РНК – порядок чередования рибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Нуклеотиды связаны в линейный полимер за счет 3,5-фосфодиэфирных связей. Остов нуклеиновой кислоты имеет одинаковое строение по всей длине молекулы и состоит из чередующихся групп – пентоза-фосфат-пентоза- .Вариабельной частью служат азотистые основания. В состав РНК входят аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и урацил (У). Началом цепи считается конец со свободной фосфатной группой – 5-конец, а завершается нуклеиновая кислота свободной ОН группой рибозы на 3-конце. Записывается нуклеиновая кислота в виде буквенной последовательности 5-А-Ц-Ц-Г-А-У-А-А-У-Г-3.

Вторичная структура РНК – частично спирализованная полинуклеотидная цепь, стабилизированная за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями А=У, Г=Ц. Спирализованные участки характерны для всех видов РНК.

Третичная структура РНК – компактная пространственная структура, образованная за счет взаимодействия спирализованных участков и стабилизированная ионами Mg.

Виды РНК.

В цитоплазме клеток присутствуют 3 типа РНК.

Т-РНК – транспортные РНК. К особенностям их строения относится присутствие в них минорных (редко встречающихся) нуклеотидов – 10-12 на 1 молекулу. Они представлены метилированными , изомерами и аналогами пиримидинов. Например дигидроурацил, 5-метилцитозин, 7-метилгуанилат. Минорные основания выполняют 2 функции: 1. защищают т-РНК от действия нуклеаз, 2. поддерживают уникальную структуру, препятствуя спирализации определенных участков.

Функция т-РНК не сводится просто к транспорту определенной аминокислоты к месту синтеза белка. Т-РНК это тадапторные молекулы, т.к. благодаря антикодону они способны узнавать специфический кодон на м-РНК.

Матричные РНК м-РНК содержат последовательность нуклеотидов, кодирующую последовательность расположения аминокислот в полипептидной цепи.

Р-РНК – рибосомальная РНК. Существует несколько видов. Также содержат модифицированные азотистые основания. Р-РНК входят в состав рибосом, образуя 2 субъединицы 60S и 40S . 60S содержит 3 р-РНК и 50 белков, 40S – 1 р-РНК и 33 белка.

ДНК

Первичная структура ДНК – порядок чередования дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи. В состав ДНК входят А. Г. Ц и Т.

Вторичная структура ДНК – двойная спираль, образованная антипараллельными цепями. Структура удерживается за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями. Дополнительно спираль стабилизируется гидрофобными взаимодействиями между азотистыми основаниями уложенными в стопку.

Третичная структура ДНК. Суперспирализация ДНК при участии белков. Два типа белков – гистоновые и негистоновые. Гистоны – небольшие белки 11-21кД, содержат много лизина и аргинина. 5 типов по 60 млн молекул в каждом ядре.. 4 типа образуют октамеры вокруг которых оборачивается ДНК – 1,75 оборота – 146 пар нуклеотидов – нуклеосомы, затем – линкерная ДНК – 60 пар, защищенных гистоном . Комплекс стабилизирован за счет ионных взаимодействий.

Дальнейшая спирализация – хроматин. Негистоновые белки – комплекс нескольких сотен белков комплементарно связанных с ДНК. Это структурные и регуляторные белки, стабилизирующие структуру ДНК и участвующие в процессах репликации, транскрипции и репарации.

Функция ДНК – хранение генетической информации. Локализация – ядро, митохондрии (кольцевая ДНК).