4

Организация и реализация наследственного материала. Организация наследственного материала.

1. Строение и функции днк.

Химическая организация, модель ДНК (1953 г) по Дж. Уотсону (американский биохимик) и Ф. Крику (английский биофизик и генетик). Ф.Крик, Дж.Уотсон и М. Уилкинс(английский физик получил рентгенограмму кристаллических волокон ДНК. Это показало, что ДНК имеет определённую структуру, расшифровка которой помогла бы понять механизм функционирования ДНК), они были удостоены Нобелевской премии 1962 г за открытие в области молекулярной биологии. Расшифровка строения ДНК имеет важное значение, для изучения материальной структуры наследственности, передачи признаков и свойств организмов. В 1869 г. швейцарский биохимиком Ф. Мишер из ядер клеток содержащихся в гное, он выделил вещество, обладавшее кислыми свойствами, содержащие азот и фосфор. Учёный назвал это вещество нуклеином, т.к. ядро с лат. nucleus. Позднее это вещество было названо н у к л е и н о в о й к и с л о т о й. При полном гидролизе она распадается на пуриновые, пиримидиновые основания, дезоксирибозу и фосфорную кислоту.

Нуклеиновые кислоты – это линейные полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. К нуклеиновым кислотам относятся ДНК и РНК.

Нуклеотид: АО – Д – Ф. В состав нуклеотида (мономера) ДНК входят три компонента:

• азотистое основание (АО),

• сахар - пентоза - дезоксирибоза (Д)

• остаток фосфорной (Ф) кислоты.

АО – это производные пурина А - аденин, Г – гуанин или пиримидина Ц – цитозин, Т – тимин. Одно из четырёх АO (А, Т, Г, Ц) cоединяется с пентозой. Остатки сахара соединяются с фосфорной кислотой.

Рентгеноструктурный анализ показал, что молекула ДНК состоит из двух спирально правозакрученных цепей, вокруг общей оси (Розалинд Франклин английский физик, в 1950 г впервые увидела на рентгенограмме чёткий крестообразный рисунок – опознавательный знак двойной спирали - биспираль). Двойные цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси. В начале 50 – х годов английские учёные под руководством А.Тодда установили точную структуру связей, соединяющих между сбой нуклеотиды одной цепи ДНК. Углеродный атом в С⁵ положении остатка дезоксирибозы одного нуклеотида соединяется через фосфатную группу с углеродным атомом в С³ положении дезоксирибозы соседнего нуклеотида, а в другой цепи наоборот от С³ к С⁵. Таким образом, каждый остаток фосфорной кислоты связывает два соседних нуклеотида фосфорнодиэфирной связью. Последовательность межнуклеотидных фосфорнодиэфирных связей в двух цепях ДНК направлены в противоположные стороны – в одной цепи от 3^/ ----» 5^/, а во второй цепи от 5^/ -----» 3^/ , т.е. последовательность соединений нуклеотидов одной цепи ДНК противоположна таковой в другой, т.о. цепи, составляющие одну молекулу ДНК антипараллельны или разнонаправлены.

Х имический анализ различных фракций ДНК обнаружил строгое соответствие в содержании пуринов и пиримидинов. Содержание нуклеотидов подчиняется закономерностям вскрытым Э. Чаргаффом (американский биохимик в 1950 г): сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых – А + Г = Т + Ц, а их отношение равно единице: т. к. А равно Т, а Г равно Ц (это правило справедливо только для двух полинуклеотидных цепей, но не одной).

Однако А + Т не равно Г + Ц, а их отношение не равно единице - это величина постоянная для каждого вида ДНК и является этот показатель видовым признаком .

Две полинуклеотидные цепи соединяются друг с другом с помощью водородных связей между их АО, в соответствии с принципом комплементарности и антипараллельности. Комплементарность (дополнение) - это пространственное геометрическое соответствие.

Расстояние между углеводными компонентами двух спаренных нуклеотидов строго фиксировано и равно [1,1 нм],

[Ф-Д-А=Т-Д-Ф] и [Ф-Д-Ц Г-Д-Ф], а расстояния [Ф-Д-А =Г-Д-Ф] ,[Ф-Д-А=Ц-Д-Ф] или [Ф-Д-Т =Г-Д-Ф], [Ф-Д-Т=Ц-Д-Ф] не соответствует стандартной величине). Поэтому, образование водородной связи происходит только между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Единственно возможными парами являются: А = Т и Г Ц, такие пары имеют одинаковый размер по всей длине молекулы ДНК (два пуриновых кольца аденина с одним пиримидиновым кольцом тимина и два пуриновых кольца гуанина с одним пиримидиновым кольцом цитозина)

В результате чего последовательность нуклеотидов в одной цепи определяет последовательность нуклеотидов во второй цепи на основе принципа комплементарности и антипараллельности.

Диаметр спирали 2 нм.

Длина одного витка спирали 3,4 нм, и он включает 10 пар нуклеотидов.

Т.О. расстояние между нуклеотидами равно 0, 34 нм.

ДНК локализуется главным образом в ядре и в период деления клетки образует основную часть хромосом; во время интерфазы ДНК входит в состав хроматина. ДНК соединена с белками – гистоновыми и негистоновыми. Она содержится также в митохондриях, хлоропластах, клеточном центре.

Свойства ДНК

1.Самоудвоение – самокопирование (редупликация), 2.Комплементарность,

3. Антипараллельность, 4. Стабильность, 5. Репарация

Функции ДНК:

1. Носитель наследственной информации,

2. Обеспечивает передачу наследственной информации