13.Сравните строение нуклеотидов днк и рнк.

Нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, сахара пентозы и остатка фосфорной кислоты. В качестве гетероциклических азотистых оснований ДНК содержит два пурина (двуциклические) – аденин (А) и гуанин (Г) и два пиримидина (моноциклические) – тимин (Т) и цитозин (Ц). В РНК вместо тимина содержится пиримидин урацил (У).

Рис.2. Пуриновые и пиримидиновые азотистые основания.

В состав ДНК входит сахар 2-дезоксорибоза, в состав РНК – рибоза. Часть нуклеотида, состоящая из сахара с присоединенным к нему азотистым основанием называется нуклеозидом.

Рис.3. Пентозы рибоза и дезоксирибоза.

Рис.5. Пуриновый и пиримидиновый нуклеотиды.

После окончания цикла синтеза ДНК некоторые пуриновые и пиримидиновые основания могут подвергаться химической модификации (например, метилирование). Модификация пуринов и пиримидинов характерна и для РНК (в тРНК – псевдоуридин и дигидроуридин).

14. Первичная и вторичная структуры днк. Модель днк Уотсона и Крика. Правила Чаргаффа.

Первичная структура ДНК:

Представляет собой последовательность нуклеотидов, соединенных 3',5' фосфодиэфирными связями.

Вторичная структура ДНК:

Представляет собой две полинуклеотидные цепи, комплементарные друг другу, имеющие антипараллельную структуру (в одной цепи фосфодиэфирные связи имеют направление 3'-5', а в другой 5'-3'), соединенные с помощью водородных связей между пуринами одной цепи и пиримидинами другой (А-Т, G-С), закрученные в спираль друг относительно друга и вокруг воображаемой оси.

Модель ДНК Уотсона и Крика:

В 1953 г. Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили модель структуры ДНК. Согласно модели Уотсона - Крика ДНК представляет собой правильную правовинтовую спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями (вторичная структура) (рис.7). Две полинуклеотидные цепи имеют антипараллельную структуру (в одной цепи фосфодиэфирные связи имеют направление 3'-5', а в другой 5'-3'. Двойная спираль стабилизируется с помощью водородных связей между пуринами одной цепи и пиримидинами другой (А-Т, G-С).

Рис.7. Вторичная структура ДНК

Основания, образующие пары, получили название комплементарных (рис.8). В АТ-паре основания соединены двумя водородными связями, в GC-паре – тремя водородными связями, поэтому GC-пары существенно более стабильны. Канонические пары энергетически наиболее выгодны. Кроме канонических, основания способны образовывать другие, неканонические пары. Однако, образование таких пар нарушает геометрию спирали, поэтому неканонические пары в составе ДНК в норме не встречаются. Т.о., последовательность оснований в одной цепи определяет их последовательность в другой. Комплементарность последовательности оснований в двух полинуклеотидных цепях – ключевое свойство ДНК.

Рис.8. Комплементарные азотистые основания

Пуриновые и пиримидиновые основания уложены в стопку и направлены внутрь спирали, расстояние между парами оснований 0,34 нм. Плоскости колец оснований перпендикулярны главной оси спирали. Длина витка спирали (полный оборот спирали, шаг спирали) – 3,4 нм. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных остатков в одной цепи. Диаметр спирали – 2 нм (20 А).

Позднее было установлено, что модель Уотсона-Крика описывает структуру одной из нескольких форм двойной спирали, названной В-формой. Это основная форма двуспиральной ДНК, в которой большая часть ее молекул существует в клетке.

Правила Э. Чаргаффа:

• количество пуриновых оснований (A+Г) в молекуле ДНК всегда равно количеству пиримидиновых оснований (Т+Ц),

• количество аденина равно количеству тимина [А=Т, А/Т= 1]; количество гуанина равно количеству цитозина [Г=Ц, Г/Ц=1];

• соотношение (Г+Ц)/(А+Т)=К, где К - коэффициент специфичности, является постоянным для каждого вида живых организмов