Виды нуклеиновых кислот
Признаки | ДНК | РНК |
I. Химическое строение | ||
а) производные пурина | А, Г | А, Г |
б) производные пиридина | Ц, Т | Ц, У |
в) углеводы | Дезоксирибоза-5-фосфат | Рибоза-5-фосфат |
г) Фн | Н3РО4 | Н3РО4 |
д) минорные основания | + | + + + |
II. Локализация | Ядро, митохондрии | Ядро, цитоплазма |
III. Содержание | Неизменно | Изменяется |
IV. Метаболизм | Инертен | Активный |
V. Функция | Хранитель информации | Передача информации |
Виды РНК: информационная (матричная)
Рибосомальная
Транспортная
Функции: И-РНК – передача информации
Р-РНК – основа рибосом. Способствует передвижению и-РНК по рибосоме.
Т-РНК – перенос аминокислот.
Структура нуклеопротеидов.
- Первичная структура – это последовательность нуклеотидов, соединенных сложноэфирной связью. При изучении структуры Чаргафом установлены закономерности:
а. Количество А=Т, Ц=Г
б. Количество пуриновых оснований = количеству пиримидиновых А+Г=Ц+Т
в.
2. Вторичная структура – трехмерная, пространственная структура, состоящая из антипараллельных противозакрученных спиралей. Шаг спирали содержит 10 нуклеотидов. Внутри цепочки находятся азотистые основания, соединенные по принципу комплиментарности.
Образуют вторичную структуру водородные связи, вандер-вальсовы связи, гидрофобные. ДНК имеет двуцепочную вторичную структуру, РНК – одноцепочную.
Изучена в Работах Уотсона и Крика.
3. Третичная структура – определенная укладка спирализованной структуры. М-ДНК имеет форму восьмерки. РНК – изучена мало.
4. Четверичная структура – фонкционально активная, соединена с белком.
В состав нуклеопротеидов входят белки гистонового ряда, которые соединяются с НК слабой электростатической связью.
Функции гистонов:
1) Участвуют в пространственном построении НК;
2) Регулируют активность генома – репрессия гена, с которым соединен гистон и ген будет молчать.
Гистоновые белки содержат лиз, арг, мало цис.
Негистоновые белки образуют с ДНК легко разрушаемые связи и это обеспечивает регуляцию активности генома.
В процессе жизни ДНК может подвергаться под действием химических соединений (кофеин) или радиоактивного излучения изменениям, т.е. мутациям.
Виды мутаций:
1. Транзиция – замена пуринового основания на другое пуриновое.
2. Трансверсия – замена пуринового основания на пиримидиновое.
3. Делеция – вставка пары нуклеотидов.
4. Вставка пары нуклеотидов.
Тяжелые последствия наблюдаются при вставке или выпадении нуклеотидов.
В случае делеции одного мономера изменяется считывание всех последующих кодонов – это мутация со «сдвигом рамки». В результате синтезируется белок с «бессмысленной» последовательностью аминокислот. При делеции двух мономеров также происходит сдвиг рамки.
При утрате трех мономеров (или число, кратное трем) сдвига рамки нет и синтезируется белок, укороченный на 1 аминокислоту.
Обмен нуклеотидов.
Источники нуклеотидов
1. Поступление с пищей
НК | |
НП в желудке | |
Белок (как и все белки) |
НК в 12-перстной кишке под действием ДНК-азы и РНК-азы разщепляются за счет разрыва сложноэфирных связей, в результате образуются нуклеотиды, нуклеозиды, очень редко компоненты нуклеотидов. Внутриклеточно идет такой же распад НК.
2. Основное количество нуклеотидов идет de novo.
Соединения, участвующие в синтезе пурина
Глн + 2 АТФ + СО2 карбамоилфосфат + асп
Рибоза и дезоксирибоза – синтезируются в пентозофосфатном цикле и поступают с пищей.
Катаболизм нуклеотидов.
РНК быстрее ДНК. Конечные продукты распада азотистых оснований – мочевина, мочевая кислота.
Ц, У, Т – конечный продукт мочевина.
Распад пуриновых оснований.
Подагра – избыток мочевой кислоты (ген. заболевание почек, алкоголь, отравления, мясная пища).
Мочевая кислота выпадает в осадок (соли К-ураты) мочекаменная болезнь. Откладывается в мелких суставах. Лечение основного заболевания + усиление выведения солей.
Нуклеиновые кислоты.
Хромосомы – очерченный материал 46 пар.
Если клетка находится в покое, то хромосомы называют хроматином.
Хроматин – 60% белка, 35 ДНК, остальное РНК. Представлен в виде нитей с узелками и утолщениями (нуклеосома).
У человека в спейсере – 50 пар нуклеотидов. Нуклеосома – 90%, спейсер – 10%.
Спейсер – это активный хроматин, списывание информации (транскрипция) идет с этих участков.
Нуклеосома – это белковый + нуклеотидный компонент. Сюда входят гистоны, имеют основной характер (арг, лиз), нет цис, мало три, много гли. Молекулярная масса – 25 – 30 тысяч дальтон.
Взаимодействуют гистоны с НК за счет электрохимических взаимодействий (гистон (+), НК (-)).
5 классов гистонов:
Н1 – лизин
Н2b – лиз
Н2а – лиз = арг
Н3 – арг , есть лиз, цис!!
Н4 – арг , гли
Молекулярная масса всех классов одинакова.
Н1 – находится в спектре. При взаимодействии образуется октамер.
Функциональные участки ДНК – это гены.
1. Структурные гены – ответственны за последовательность АМК и за последовательность нуклеотидов.
2. Регуляторные участки – промотор
3. Интроны – неинформативные участки – нетранскрибируемые участки.
Распад пиримидиновых оснований.
Распад пуриновых оснований.
Матричные биосинтезы.
I. Виды переноса генетической информации.
1. Перенос генетической информации в пределах одного класса нуклеиновых кислот, т.е. от ДНК к ДНК или у некоторых вирусов от РНК к РНК, называется репликацией или самоудвоением.
2. Перенос информации между разными классами нуклеиновых кислот: ДНК-РНК, называется транскрипцией или переписыванием.
Транскрипция бывает прямая от ДНК к РНК и обратная от РНК к ДНК. Обратная транскрипция выявлена у РНКовых опухолеродных вирусов.
3. Перенос генетической информации от м-РНК к белку, называется трансляцией или переводом.
Перенос генетической информации от ДНК через РНК к белку называется центральным постулатом генетики. Этот постулат был сформулирован Криком.
Репликация.
Возможны 3 типа репликации:
1. Консервативная – дочерняя двойная спираль ДНК образуется без разделения цепей родительской ДНК.
2. Полу консервативная – цепи родительской ДНК расходятся, и на каждой из родительских цепей образуются комплиментарные цепи дочерней ДНК.
3. Дисперсивная – происходит расщепление в нескольких местах цепей родительской ДНК и образование на ней новых цепей ДНК.
У высших организмов репликация ДНК происходит полуконсервативным путем.
Этапы биосинтеза ДНК.
Условно механизм синтеза делят на 3 этапа: инициацию, т.е. начало, элонгацию, т.е. продолжение, и терминацию, т.е. прекращение синтеза.
Первый этап – инициация – начало синтеза нуклеотидных цепей на матрице ДНК затравочного олигорибонуклеотида (праймера) со свободной гидроксильной группой у С-3’рибозы.
Второй этап – элонгация синтеза ДНК состоит из 2 стадий. На первой стадии идет репликация обеих материнских цепей ДНК, синтез одной идет непрерывно, а другой фрагментарно при помощи ДНК-полимеразы III. Вторая стадия включает связывание фрагментов друг с другом, здесь происходит отделение олигорибонуклеотидных праймеров. Процесс идет при помощи ДНК-лигаз.
Третий этап терминация синтеза ДНК наступает тогда, когда исчерпана ДНК-матрица.
Репарация ДНК - исправление поврежденных участков одной из цепей ДНК. Сначала такой участок удаляется ДНКазами. Затем при участии фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется фрагмента ДНК-полимеразы I заполняется пробел путем синтеза участка в направлении 5’ 3’. Затем концы сшиваются ДНК-лигазой.
Механизм транскрипции ДНК
Субстратом реакции служат трифосфаты нуклеотидов.
Реакция идет только в присутствии ДНК, выполняющий роль матрицы (матрицей служит одна из цепей ДНК). Все синтезированные молекулы РНК имеют структуру, комплементарную матрице, т.е. одной цепи ДНК.
Транскрипция катализируется ферментом РНК-полимеразой. Фермент присоединяется к матрице в участке, который называется промотор. Связывание РНК-полимеразы с промотором приводит к локальному расхождению нуклеотидных цепей в этом в участке. Наращивание молекулы РНК происходит в результате перемещения РНК-полимеразы вдоль ДНК путем присоединения очередного рибонуклеотида.
В ДНК имеется участок, который содержит терминирующий кодон, достигнув которого РНК-полимераза и синтезированная РНК отделяются от ДНК.
Все типы РНК (рРНК, тРНК, мРНК) синтезируются сходным образом.
В результате транскрипции образуются предшественники РНК, которые в ядре подвергаются посттранскрипционной доработке, т.е. созреванию, процессингу.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
ПОКАЗАНИЯ И МЕТОДЫ ПРОФИЛАКТИКИ | | | Другое определение длины волны: длина волны λ – это расстояние между точками среды, колеблющимися с разностью фаз 2 . |
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 535;