28 СЛАЙД. Взаимодействие азотистых оснований с пентозой приводит к образованию нуклеозида. Нуклеозиды, содержащие рибозу, называются рибонуклеозидами, а нуклеозиды, содержащие дезоксирибозу – дезоксирибонуклеозидами. Пентоза углеродным атомом в первом положении связывается N-гликозидной связью с атомом азота в 9 положении пурина или атомом азота в 1 положении пиримидина. Так, аденин, соединяясь с рибозой, образует аденозин, гуанин дает гуанозин, из цитозина образуется цитидин, из урацила – уридин, из тимина – риботимидин. Приставка «дезокси» указывает на наличие дезоксирибозы в составе нуклеозида: дезоксиаденозин, дезоксигуанозин и т.д.
29 СЛАЙД. Нуклеотидами называют фосфорные эфиры нуклеозидов. К одному атому пентозы может присоединяться от одного до трех остатков фосфорной кислоты. Название мононуклеотида состоит из названия нуклеозида, указания места присоединения и числа остатков фосфорной кислоты. Например, если к аденозину присоединить один остаток фосфорной кислоты в положении С5', то такой мононуклеотид будет называться аденозин-5'-монофосфорная кислота (адениловая кислота) или аденозин-5'-монофосфат (АМФ). Если к АМФ присоединить еще один остаток фосфорной кислоты, то образуется аденозин-5'-дифосфат (АДФ). И, наконец, добавление третьего остатка приведет к образованию аденозин-5'- трифосфата (АТФ). В молекулах нуклеозиддифосфатов и нуклеозидтрифосфатов остатки фосфорной кислоты соединены ангидридной связью (обозначается знаком “~” - тильда), обладающей большим запасом потенциальной энергии. Такие связи называют макроэргическими. Если один остаток фосфорной кислоты соединен сложноэфирной связью с С5'-атомом рибозы, то нуклеотиды принято обозначать АМФ, ГМФ, ЦМФ, УМФ, или с С5'-атомом дезоксирибозы – дАМФ, дГМФ, дЦМФ, ТМФ. Если один остаток фосфорной кислоты соединен эфирной связью с С3'-атомом пентозы, то нуклеотиды обозначают: А-3'-МФ, дА-3'-МФ, и т.д.
30 СЛАЙД. Внутри одной цепи ДНК соседние нуклеотиды соединены фосфодиэфирными связями, которые формируются в результате взаимодействия между 3'-гидроксильной (3'—ОН) группой молекулы дезоксирибозы одного нукдеотида и 5'-фосфатной группой (5'—РО3) другого. Асимметричные концы цепи ДНК называются 3' (три прим) и 5' (пять прим). Полярность цепи играет важную роль при синтезе ДНК (удлинение цепи возможно только путём присоединения новых нуклеотидов к свободному 3'-концу).
Фосфодиэфирная связь — высокоэнергетическая совокупность ковалентных связей, образуемая атомом фосфора в фосфатной группе и двумя молекулами посредством двух эфирных связей. Фосфодиэфирные связи играют ключевую роль во всех биологических системах, образуя остов нуклеиновых кислот ДНК и РНК.
ВЫВОД:
СЛАЙД: ФИЗИКО -ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДНК.
31 СЛАЙД. Денатурация и ренатурация. Полная денатурация ДНК – это расхождение комплементарных цепей. При быстром охлаждении раствора денатурированной ДНК цепи остаются в разделенном состоянии. При температуре 85-95 °С происходит разделение цепей ДНК. Это называется точкой плавления ДНК.Однако если охлаждение проводить медленно, поддерживая в течение некоторого времени температуру немного ниже Tпл(этот прием называют отжигом), может восстановиться нативная структура. Восстановление первоначальной структуры нуклеиновой кислоты с более или менее полным восстановлением физических показателей и биологических свойств получило название ренатурации. Это процесс, противоположный денатурации.
32 СЛАЙД. Вязкость. В воде ДНК образует вязкие растворы, при нагревании таких растворов до 60° С или при действии щелочей двойная спираль распадается на две составляющие цепи, которые вновь могут объединиться, если вернуться к исходным условиям. В слабокислых условиях происходит гидролиз, в результате частично расщепляются фрагменты –Р-О-СН2- с образованием фрагментов –Р-ОН и НО-СН2, соответственно результате образуются мономерные, димерные (сдвоенные) или тримерные (утроенные) кислоты, представляющие собой звенья, из которых была собрана цепь ДНК. Растворы ДНК имеют исключительно высокую вязкость, что позволяет определять молекулярную массу. Для определения молекулярной массы ДНК измеряют вязкость разбавленных растворов ДНК с помощью вискозиметра.
СЛАЙД. Поглощение в УФ.
Ультрафиолет сильно поглощается тканями и вызывает мутации лишь в поверхностно расположенных клетках многоклеточных животных, однако на одноклеточных он действует эффективно. Поглощение УФ молекулами ДНК приводит к нарушению их структуры, в частности к образованию димеров пиримидиновых оснований. Такие повреждения ликвидируются путем репарации ДНК (распознавание поврежденного участка, удаление его и восстановление нормальной структуры ДНК). Люди с нарушениями репарации ДНК склонны к развитию злокачественных опухолей кожи. Эксперименты на мышах с инактивированными генами - регуляторами репарации ДНК подтвердили ключевую роль репаративных процессов в защите кожи от онкогенного действия ультрафиолетового излучения. При денатурации изменяются некоторые физические свойства ДНК, например ее оптическая плотность. Азотистые основания поглощают свет в ультрафиолетовой области (с максимумом, близким к 260 нм). ДНК поглощает свет почти на 40 % меньше, чем смесь свободных нуклеотидов того же состава. Это явление называют гипохромным эффектом, а обусловлено оно взаимодействием оснований при их расположении в двойной спирали.
ВЫВОД:
При температуре 85-95 °С происходит разделение цепей ДНК. Это называется точкой плавления ДНК.
Чем выше концентрация моновалентных катионов, тем выше точка плавления.
В большинстве случаев денатурированная молекула ренатурируется при возвращении молекулы в исходные условия.
В слабокислых условиях происходит гидролиз, в результате частично расщепляются фрагменты –Р-О-СН2- с образованием фрагментов –Р-ОН и НО-СН2.Более глубокий гидролиз позволяет детально разобрать молекулу ДНК на составляющие компоненты.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!