НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ – полимерные молекулы, мономерами которых являются нуклеотиды. Основная функция нуклеиновых кислот: хранение, передача и реализация генетической информации.
Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот. Состоят из:
1) Азотистое основание – пуриновые и пиримидиновые. К пуриновым азотистым основаниям относятся аденин и гуанин. К пиримидиновым – урацил, тимин, цитозин. Во всех клетках — прокариотических и эукариотических — в состав нуклеиновых кислот входят эти пять основных азотистых оснований.
2) Пятиуглеродный сахар (моносахарид) – рибоза в РНК, дезоксирибоза в ДНК
3) Остаток фосфорной кислоты
СТРОЕНИЕ НУКЛЕОТИДА ДНК
Нуклеотид РНК будет выглядеть также, только Тимин заменяется Урацилом, а дезоксирибоза – рибозой.
ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК)
Модель строения ДНК была предложена Уотсоном и Криком в 1953 году.
Молекула ДНК состоит из двух цепей нуклеотидов, закрученных в правостороннюю спираль.
Диаметр этой спирали – 2 нанометра.
Длина одного «завитка» спирали – 3,4 нанометра.
Один «завиток» содержит 10 ПАР нуклеотидов.
Суммарная длина ДНК ядра одной клетки человека – около 2 метров.
Между азотистыми основаниями образуются ВОДОРОДНЫЕ связи.
Между аденином и тимином – 2 водородные связи.
Между гуанином и цитозином – 3 водородные связи.
По принципу комплементарности: А=Т, Г=Ц
Из этого следует правило Чаргаффа:
1) число пуринов (А+Г) равно числу пиримидинов (Т+Ц)
2) число А=Т, число Г=Ц
В клетках эукариот ДНК находится в ядре. Там совместно с белками ДНК образует хромосомы. Хромосомы хорошо видны в период деления клетки (они спирализованы). В неделящейся клетке (в период интерфазы) хромосомы раскручены (деспирализованы), поэтому плохо видны в световой микроскоп.
|
|
Также ДНК локализуется в митохондриях и пластидах. Здесь ДНК представляет собой двуспиральную молекулу, замкнутую в кольцо.
В клетках прокариот ДНК находится непосредственно в цитоплазме в виде нуклеоида (замкнутая в кольцо двуцепочечная молекула), а также в плазмидах (маленькие молекулы ДНК, которые способны делиться независимо от нуклеоида).
Свойства ДНК:
1) Репликация (самоудвоение) – происходит в интерфазу перед делением клетки. Это происходит для того, чтобы после деления клетки у каждой дочерней был полный набор молекул ДНК. Репликация происходит с участием ферментов (ДНК-полимераз).
2) Репарация (самовоспроизведение) – способность ДНК исправлять возникшие в ней изменения
Как происходит репликация ДНК?
Репликация — сложный процесс, идущий с участием ферментов (ДНК-полимераз)
Репликация осуществляется под действием ферментов. Молекула ДНК раскручивается и около каждой цепи, выступающей в роли МАТРИЦЫ, по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Раскручивание молекулы происходит на небольшом отрезке (несколько десятков нуклеотидов), называемом репликативной вилкой.
Рис 1 
рис 2
Здесь (рис 1) представлен фрагмент одного нуклеотида ДНК. Целая цепочка ДНК содержит множество таких нуклеотидов, лежащих друг под другом (рис 2)
У цепи ДНК есть два конца: 3-штрих и 5-штрих. На 3 штрих конце находится свободная ОН-группа, на 5 штрих конце находится остаток фосфорной кислоты.
|
|
ДНК-полимеразы (ферменты репликации) могут двигаться только в одном направлении. От 3-штрих конца к 5-штрих концу.
У нас есть 2 цепочки ДНК. Находятся они друг напротив друга
Соответственно на каждой цепи ДНК-полимераза двигается в разные стороны.
По одной цепи процесс репликации происходит непрерывно – это лидирующая цепь
По другой цепи репликация происходит фрагментами – называются они фрагменты Оказаки, которые после завершения репликации сшиваются в одну полноценную цепь. Эта цепь называется отстающей.
Таким образом, на цепи 3'-5' репликация идет непрерывно, а на цепи 5'-3' — прерывисто
Еще раз схематично опишу процесс репликации:
