1. Первинна структура днк – це порядок з’єднання мононуклеотидів в полінуклеотидний ланцюг за рахунок утворення 3,5-фосфодіефірного зв’язку.

5’-фосфодезоксицитидил (3’5’) дезоксиаденіл (3’5’) дезоксигуанозин ДНК

5’-О-фосфоцитидил (3’5’) аденіл (3’5’) гуанозин РНК

2. Вторинна структура днк (запропонована Уотсоном та Кріком в 1953 році).

Вторинна структура являє собою поєднання двох ланцюгів, що утворюють правообертаючу спіраль, в яку обидва полінуклеотидні ланцюги закручені навколо однієї осі. Причому азотисті основи знаходяться всередині спіралі, а фосфорні та вуглеводні компоненти зовні.

Структура днк та типи водневих зв’язків між азотистими основами

Утримуються ланцюги завдяки водневим зв’язкам, що утворюються між їх азотистими основами. Азотисті основи в спіралі укладені парами: пурин з одного ланцюга та піримідин з іншого у відповідності з правилами Чаргафа. Водневі зв’язки утворюються між взаємодоповнюючими (комплементарними) парами азотистих основ (А–Т, Г–Ц). Стабільність А=Т основ забезпечується двома водневими зв’язками, а ГЦ пар – трьома.

Відстань між витками спіралі 3,4 нм. На цій ділянці вкладаються 10 пар нуклеотидних залишків, діаметр спіральної молекули 1,8 нм.

Правила Чаргафа.

На основі аналізу даних нуклеотидного складу нуклеїнових кислот різного походження Е. Чаргаф у 1950 р. встановив певні закономірності (правила Чаргафа):

1. Сума пуринових основ дорівнює сумі піримідинових: А + Г = Ц + Т

2. Кількість аденіну та цитозину рівна кількості гуаніну та тиміну: А + Ц = Г + Т

3. Молекулярні співвідношення пуринів і піримідинів близькі до 1, тобто знаходяться в еквімолярних кількостях: кількість аденіну рівна кількості тиміну, а кількість гуаніну рівна кількості цитозину: А = Т та Г = Ц

Проте було встановлено, що для кожного типу ДНК сумарний вміст гуаніну і цитозину не дорівнює сумарному вмісту аденіну і тиміну, тобто відношення відрізняється від одиниці (може бути меншим або більшим одиниці). За цією ознакою розрізняють АТ-тип і ГЦ-тип ДНК.

Відношення називається коефіцієнтом специфічності. Кожна ДНК має характерний коефіцієнт специфічності, який може змінюватися від 0,3 до 2,8. Для тварин та більшості рослин він складає 0,54 – 0,94, у мікроорганізмів 0,45 – 2,57.

Правила Чаргаффа на РНК не поширюються.

3. Третинна структура ДНК – це суперспіралізація молекули завдяки утворенню водневих зв’язків між азотистими основами в одному двоспіралізованому ланцюзі з утворенням клубків, паличок і комплексів з білками.

Якщо обидва ланцюги циклічної двоспіральної ДНК, або реплікативної форми ДНК замкнуті, то вони можуть мати суперспіральну або суперскручену конформацію, тобто подвійна спіраль ДНК на деяких ділянках може піддаватись наступній спіралізації з утворенням суперспіралі.

Суперспіралізація має місце тоді, коли у правообертаючій спіралі ДНК число пар основ на одиницю довжини більше стандартного і, як наслідок, утворюються від'ємні супервитки.

Схема будови кільцевої суперспіральної ДНК (а) і перехід її у релаксовану форму (б)

Відомо, що суперспіральна (суперскручена) структура забезпечує економну упаковку величезної молекули ДНК в хромосомі: замість 8 см довжини, яку вона могла б мати у витягнутій формі, в хромосомі людини молекула ДНК настільки щільно упакована, що її довжина вкладається в 5 нм.

Більша частина нуклеїнових кислот в організмі знаходиться не у вільному стані, а з’єднана з білками. Нуклеїнові кислоти зв’язуються з білками лужного характеру (гістонами), а також кислими (негістонними). Взаємодія між білками і молекулами ДНК забезпечується за рахунок утворення іонних зв’язків між негативно зарядженими залишками фосфату та позитивно зарядженими групами діаміномонокарбонових кислот.

Будова і функції РНК

На відміну від ДНК, молекули РНК відрізняються за вмістом у клітині, будовою, складом, функціями і локалізацією. Вміст її в різних клітинах залежить від умов існування клітин (в клітині, що швидко росте, де інтенсивно іде синтез білка, РНК більше). На долю РНК приходиться 5 - 10 % від загальної маси клітини. Основна маса РНК міститься у цитоплазмі (90 %), решта – в ядрі та інших органелах клітини.

Структура РНК.

Розрізняють декілька рівнів структурної організації РНК.

Первинна структура – послідовність залишків мононуклеотидів з’єднаних фосфодіефірними зв’язками у полінуклеотидний ланцюг. Мононуклеотиди РНК містять рибозу, залишки фосфорної кислоти та азотисті основи (АУГЦ).

Вторинна структура. РНК побудована з одного ланцюга для якого властива спіралізація. Полінуклеотидний ланцюг закручується сам на себе, утворюючи водневі зв’язки між азотистими основами А = У, Г  Ц. Особливістю вторинної структури є те, що ланцюг спаралізований не повністю (на 50–76%), остання частина нуклеотидів утворює аморфні відрізки вздовж ланцюга або петлі у спіралях.

РНК може мати різні типи третинної структури: невпорядковано розташований у просторі ланцюг, клубок або компактні палички, що містять біспіральні ділянки.

Типи РНК.

1. Матрична (інформаційна) РНК (м РНК) – складає 2 – 6 % від загальної кількості РНК. Молекулярна маса від 10 тисяч до кількох мільйонів. Зчитує інформацію з ДНК і переносить її в рибосоми, де відбувається синтез білка.

Довжина ланцюга м-РНК залежить від довжини поліпептидного ланцюга білка, що синтезується, наприклад для поліпептиду, з 100 залишків амінокислот потрібно 300 нуклеотидів.

Крім цього м-РНК може містити некодуючі (лідерні) послідовності на 5'-кінці, які можуть бути різної довжини. У полігенних м-РНК є міжгенні послідовності, які сприяють правильному розміщенню малої рибосомної субодиниці так, щоб вона могла ініціювати трансляцію на кодоні, який відповідає М-кінцевому амінокислотному залишку.