• Строение ДНК. Молекулы ДНК в клетках эукариот находятся в ядре, пластидах и митохондриях, а прокариот - в особых участках цитоплазмы. Расшифровка структуры ДНК имеет свою историю. В 1950 году американский ученый украинского происхождения Эрвин Чаргафф (1905-2002) и его коллеги обнаружили определенные закономерности количественного содержания нитратных оснований в молекуле ДНК:
во-первых, количество нуклеотидов, содержащих аденин в любой молекуле ДНК равно числу нуклеотидов, содержащих тимин (А = Т), а число нуклеотидов с гуанином - числу нуклеотидов с цитозином (Г = Ц);
во-вторых, сумма нуклеотидов с аденином и гуанином равна сумме нуклеотидов с тимином и цитозином (А + Г = Т + Ц). Как вы же знаете, это открытие способствовало установлению в 50-х годах ХХ века. пространственной структуры молекулы ДНК
обратите внимание: между комплементарными нуклеотидами Г-Ц образуются три водородные связи, а между А-Т - только два. Обе цепи ДНК закручены вокруг общей оси, а также один вокруг другого
Молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, которые соединяются между собой посредством водородных связей. Эти связи возникают между двумя нуклеотидами, которые как бы дополняют друг друга по размерам. Установлено, что остаток аденина (А) нуклеотида одной цепи молекулы ДНК всегда связывается с остатком тимина (Т) нуклеотида другой цепи (между ними возникает две водородные связи), а гуаніну (Г) - с цитозином (Ц) (между ними возникает три водородные связи).
Четкое соответствие нуклеотидов в двух цепях ДНК имеет название комплементарность (от лат. комплементум - дополнение). При этом две цепи нуклеотидов обвивают друг друга, создавая закрученную вправо спираль диаметром примерно 2 нм [1 нм (нанометр) равен 1 • 10- 6 мм]. Так возникает вторичная структура молекулы ДНК, тогда как первичная - это определенная последовательность остатков нуклео - тидів, расположенных в виде двойной цепи. При этом отдельные нуклеотиды соединяются между собой в цепочку за счет особой разновидности прочных ковалентных связей, которые возникают между остатком углевода одного нуклеотида и остатком ортофосфатной кислоты другого.
Молекулы ДНК в клетке составляют компактные структуры. Например, длина ДНК самой большой хромосомы человека равна 8 см, но она скручена таким образом, что умещается в хромосоме длиной 5 мкм. Это происходит благодаря тому, что дволанцюгова спираль ДНК претерпевает дальнейшего пространственного уплотнения, формируя третичную структуру - суперспіраль. Такое строение характерно для ДНК хромосом эукариот и обусловлена взаимодействием между ДНК и ядерными белками. В ядерной зоне клеток прокариот молекула ДНК имеет кольцевую структуру.
Итак, запомните: в клетках прокариот и эукариот молекулы ДНК всегда состоят из двух цепей.
• Свойства ДНК. Так же как и молекулы белков, молекулы ДНК способны к денатурации и ренатурации, а также деструкции. При определенных условиях (действие кислот, щелочей, высокой температуры и т. п) водородные связи между комплементарными нітратними основами различных цепей молекулы ДНК разрываются. При этом молекула ДНК полностью или частично распадается на отдельные цепи и соответственно теряет свою биологическую активность. После прекращения действия негативных факторов структура молекулы может восстанавливаться благодаря возобновлению водородных связей между комплементарными нуклеотидами.
Важное свойство молекул ДНК - их способность к самоподвоєння. Это явление еще называют репликацией. Оно основывается на принципе комплементарности последовательность нуклеотидов во вновь созданном цепи определяется их расположением в цепи материнской молекулы ДНК. При этом цепь материнской молекулы ДНК служит матрицей.
Реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.
• Функции ДНК. Основные функции ДНК - это кодирование, хранение и реализация наследственной информации, передача ее дочерним клеткам при размножении. В частности, отдельные цепи молекулы ДНК служат матрицей для синтеза различных типов молекул РНК. Этот процесс называется транскрипцией.
три основных вида РНК: информационная (иРНК), или матричная (мРНК), рибосомная (рРНК), и транспортная (тРНК). Они различаются по величине молекул и функциям. Все типы РНК синтезируются на ДНК при участии ферментов — РНК-полимераз. Информационная РНК составляет 2—3 % всей клеточной РНК, рибосомная — 80—85, транспортная — около 15 %.
иРНК. она считывает наследственную информацию с участка ДНК и в форме скопированной последовательности азотистых оснований переносит ее в рибосомы, где происходит синтез определенного белка. Каждая из молекул иРНК по порядку расположения нуклеотидов и по размеру соответствует гену в ДНК, с которого она была транскрибирована. В среднем иРНК содержит 1500 нуклеотидов (75— 3000). Каждый триплет (три нуклеотида) на иРНК называется кодоном. От кодона зависит, какая аминокислота встанет в данном месте при синтезе белка.
(тРНК) обладает относительно невысокой молекулярной массой порядка 24—29 тыс. Д и содержит в молекуле от 75 до 90 нуклеотидов. До 10 % всех нуклеотидов тРНК приходится на долю минорных оснований, что, по-видимому, защищает ее от действия гидролитических ферментов.Роль тРНК заключается в том, что они переносят аминокислоты к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Каждая аминокислота присоединяется к определенной тРНК. Ряд аминокислот обладает более одной тРНК. К настоящему времени обнаружено более 60 тРНК, которые отличаются между собой первичной структурой (последовательностью оснований). Вторичная структура у всех тРНК представлена в виде клеверного листа с двухцепочным стеблем и тремя одноцепочными). На конце одной из цепей находится акцепторный участок — триплет ЦЦА, к аденину которого присоединяется специфическая аминокислота.
(рРНК). Они содержат 120—3100 нуклеотидов. Рибосомная РНК накапливается в ядре, в ядрышках. В ядрышки из цитоплазмы транспортируются рибосомные белки, и там происходит спонтанное образование субчастиц рибосом путем объединения белков с соответствующими рРНК. Субчастицы рибосомы вместе или врозь транспортируются через поры ядерной мембраны в цитоплазму.Рибосомы представляют собой органеллы величиной 20— 30 нм. Они построены из двух субчастиц разного размера и формы. На определенных стадиях белкового синтеза в клетке происходит разделение рибосом на субчастицы. Рибосомная РНК служит как бы каркасом рибосом и способствует первоначальному связыванию иРНК с рибосомой в процессе биосинтеза белка.