Слайд 2Нуклеиновые кислоты являются высокомолекулярными органическими соединениями. Существует два типа НК: рибонуклеиновые кислоты
![Нуклеиновые кислоты являются высокомолекулярными органическими соединениями. Существует два типа НК: рибонуклеиновые кислоты](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-1.jpg)
(РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Эти соединения играют важную роль в биологических системах, начиная с вирусов и заканчивая клетками высших животных, участвуя в хранении (ДНК) и реализации(РНК) генетической информации.
Слайд 3Следует иметь ввиду, что одни НК не могут быть достаточно стабильными хранителями
![Следует иметь ввиду, что одни НК не могут быть достаточно стабильными хранителями](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-2.jpg)
генетической информации, и тем более , одни они не в состоянии обеспечить перевод этой информации в конкретные биологические структуры: клетки, ткани, органы. Даже вирусы представляют собой комплекс НК и белков, т.е. нуклеопротеидный комплекс.
Слайд 4Молекулы НК являются самыми большими биологическими полимерами. Так молекулярная масса РНК может
![Молекулы НК являются самыми большими биологическими полимерами. Так молекулярная масса РНК может](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-3.jpg)
достигать
10 – 14 106 ,а молекулярная масса ДНК – 1010- 1011.
Длина такой молекулы ДНК может доходить до 8см при диаметре всего в 2 нм (соотношение длины молекулы и её диаметра приближается к 107).
Слайд 5Такая молекула крайне нестабильна и в отсутствии стабилизирующих её белков легко разламывается.
При
![Такая молекула крайне нестабильна и в отсутствии стабилизирующих её белков легко разламывается.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-4.jpg)
всех своих гигантских размерах молекулы НК устроены сравнительно просто: они, подобно белкам, состоят из весьма ограниченного числа мономерных единиц, соединённых в длинные неразветвлённые полимерные цепи.
Слайд 6При полном гидролизе НК в гидролизате могут быть обнаружены соединения трёх типов:
![При полном гидролизе НК в гидролизате могут быть обнаружены соединения трёх типов:](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-5.jpg)
фосфорная кислота;
углевод ( рибоза или дезоксирибоза)
органические соединения; представляющие собой различные производные гетероциклов пурина или пиримидина.
Слайд 8На долю аденина (А), гуанина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т)
приходится
![На долю аденина (А), гуанина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т) приходится](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-7.jpg)
99 -98% от общего их количества.
Эти основания получили название главных азотистых оснований ДНК.
Слайд 9Минорные азотистые основания
Минорные азотистые основания –это редко встречающиеся азотистые основания. Они составляют
![Минорные азотистые основания Минорные азотистые основания –это редко встречающиеся азотистые основания. Они](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-8.jpg)
1 -2% в составе ДНК и до 15% в составе РНК.
По своей химической природе они обычно являются метилированными или гидроксиметилированными производными главных азотистых оснований.
Слайд 10Минорные азотистые основания
NH2
N СН2ОН
O
NH 5-гидроксиметилцитозин
![Минорные азотистые основания NH2 N СН2ОН O NH 5-гидроксиметилцитозин](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-9.jpg)
Слайд 11Азотистые основания пиримидинового или пуринового ряда, имеющие в своём составе кислород, могут
![Азотистые основания пиримидинового или пуринового ряда, имеющие в своём составе кислород, могут](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-10.jpg)
существовать в двух формах: лактамной (оксо-форма) и лактимной (гидрокси-форма).
В составе НК азотистые основания всегда присутствуют в лактамной форме.
Слайд 12Лактим-лактамная таутомерия азотистых оснований
![Лактим-лактамная таутомерия азотистых оснований](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-11.jpg)
Слайд 15Нуклеотиды
Если к остатку моносахарида в нуклеозиде присоединён остаток фосфорной кислоты, то такая
![Нуклеотиды Если к остатку моносахарида в нуклеозиде присоединён остаток фосфорной кислоты, то](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-14.jpg)
структура получила название мононуклеотида (нуклеотида)
Слайд 18Нуклеотиды
Мононуклеотиды в клетках могут:
входить в состав НК;
функционировать самостоятельно, выступая или в
![Нуклеотиды Мононуклеотиды в клетках могут: входить в состав НК; функционировать самостоятельно, выступая](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-17.jpg)
качестве коферментов, или в качестве регуляторов обменных процессов. Так, АТФ- аденозинтрифосфорная кислота, выполняет в клетках роль переносчика энергии из реакций, идущих с выделением энергии, в реакции, идущих с поглощение энергии.
Слайд 19Нуклеотиды
Энергия временно аккумулируется в пирофосфатных связях молекулы АТФ.
![Нуклеотиды Энергия временно аккумулируется в пирофосфатных связях молекулы АТФ.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-18.jpg)
Слайд 20Примером нуклеотида, выполняющего в клетках роль регулятора обменных процессов, является циклическая аденозинмонофосфорная
![Примером нуклеотида, выполняющего в клетках роль регулятора обменных процессов, является циклическая аденозинмонофосфорная](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-19.jpg)
кислота или цАМФ.
Циклические нуклеотиды участвуют в регуляции содержания ионов Мg2+ в организме.
Слайд 22цАМФ
В структуре цАМФ один остаток фосфорной кислоты соединён одновременно и с третьим(С3),
![цАМФ В структуре цАМФ один остаток фосфорной кислоты соединён одновременно и с](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-21.jpg)
и с пятым (С5) атомами углерода рибозы сложноэфирными связями.
Иногда в качестве коферментов выступают не мононуклеотиды, а их димеры. Типичным примером такого димера является НАД Н2/НАД+ -никотинамиддинуклеотид:
Слайд 24Первичная структура НК
В процессе образования полинуклеотида 2 мононуклеотида соединяются друг с другом
![Первичная структура НК В процессе образования полинуклеотида 2 мононуклеотида соединяются друг с](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-23.jpg)
за счёт взаимодействия остатка фосфорной кислоты одного мононуклеотида у С5 с гидроксильной группой у С3 –рибозы (или дезоксирибозы)
второго мононуклеотида:
Слайд 26Первичная структура НК
После выделения молекулы воды 2 мононуклеотида оказываются соединёнными сложноэфирной связью
![Первичная структура НК После выделения молекулы воды 2 мононуклеотида оказываются соединёнными сложноэфирной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-25.jpg)
между остатком фосфорной кислоты одного мононуклеотида и С3-рибозы другого. Такая связь часто называется фосфодиэфирной связью, поскольку остаток фосфорной кислоты образует 2 сложноэфирные связи-с остатком углевода своего мононуклеотида и остатком пентозы другого.
Слайд 27Первичная структура НК
Образовавшийся нуклеотид имеет на одном конце остаток фосфорной кислоты, а
![Первичная структура НК Образовавшийся нуклеотид имеет на одном конце остаток фосфорной кислоты,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-26.jpg)
на другом - свободный гидроксил у С3- рибозы.
За счёт их может идти присоединение следующих мононуклеотидов, т.е. существует принципиальная основа для образования полимера – полинуклеотида.
Слайд 28Первичная структура НК
Количество мономерных звеньев в полимерной цепи может достигать 108 -109
![Первичная структура НК Количество мономерных звеньев в полимерной цепи может достигать 108](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-27.jpg)
единиц.
Мононуклеотиды связаны в полинуклеотид последовательно так, что разветвлённых структур не образуется.
Последовательность соединения мононуклеотидов в полинуклеотид носит название первичной структуры НК.
Слайд 29Первичная структура НК
Полинуклеотидная цепь имеет начало и окончание.
Началом считается тот конец
![Первичная структура НК Полинуклеотидная цепь имеет начало и окончание. Началом считается тот](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-28.jpg)
полинуклеотида, на котором находится или свободная гидроксильная группа С5-рибозы, или же остаток фосфорной кислоты, связанный с этим гидроксилом.
Слайд 30Первичная структура НК
Окончанием полинуклеотида считается его конец, содержащий или свободный гидроксил у
![Первичная структура НК Окончанием полинуклеотида считается его конец, содержащий или свободный гидроксил](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-29.jpg)
С3- пентозы или же остаток фосфорной кислоты, связанный с этим гидроксилом.
5, 3,- прямое направление
3, 5, - обратное направление.
Слайд 31Первичная структура НК
Полинуклеотидную цепь принято изображать в виде последовательности сокращённых названий азотистых
![Первичная структура НК Полинуклеотидную цепь принято изображать в виде последовательности сокращённых названий](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-30.jpg)
оснований, входящих в её состав нуклеотидов:
рГ – А- А – Г – Ц –Т –А – Ц ОН
5, 3,
Слайд 32Изучение нуклеотидного состава ДНК показало, что:
- количество пиримидинов в молекуле эквивалентно количеству
![Изучение нуклеотидного состава ДНК показало, что: - количество пиримидинов в молекуле эквивалентно](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-31.jpg)
пуринов
( Т+Ц=А+Г );
- А = Т;
- Г = Ц ;
- А + Ц = Г + Т.
Слайд 33Тем не менее ДНК каждого отдельного вида животного, растения или микроорганизма обладает
![Тем не менее ДНК каждого отдельного вида животного, растения или микроорганизма обладает](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-32.jpg)
характерным для данного вида составом, который не зависит от возраста, условий роста, различных факторов развития и т.д.
В то же время ДНК, выделенная из различных клеток или органов животного, имеет одинаковый состав, характерный для данного вида.
Слайд 34Вторичная структура ДНК
Согласно современным представлениям молекула ДНК представляет собой не одиночную, а
![Вторичная структура ДНК Согласно современным представлениям молекула ДНК представляет собой не одиночную,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-33.jpg)
двойную полинуклеотидную цепь, спиралеобразно скрученную в пространстве. Углеводно-фосфатные основы цепей расположены по периферии структуры, а азотистые основания упакованы внутри неё.
Слайд 36Вторичная структура ДНК
Спираль имеет правую закрутку и на каждый виток спирали приходится
![Вторичная структура ДНК Спираль имеет правую закрутку и на каждый виток спирали](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-35.jpg)
10 пар нуклеотидов, расстояние между которыми составляет 0,34 нм.
Таким образом, один виток спирали занимает по длине 3,4 нм, диаметр спирали составляет 2,0 нм.
Направление полинуклеотидных цепей антипараллельно, т.е. одна цепь имеет направление 5 3, а другая 3 5.
Слайд 37Вторичная структура ДНК
Азотистые основания одной цепи взаимодействуют с азотистыми основаниями другой цепи
![Вторичная структура ДНК Азотистые основания одной цепи взаимодействуют с азотистыми основаниями другой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-36.jpg)
за счёт образования водородных связей между ними. Азотистое основание тимин одной цепи всегда взаимодействует с аденином другой, а цитозин одной цепи взаимодействует с гуанином в другой цепи.
Эти пары азотистых оснований называют комплементарными АО.
Слайд 38Вторичная структура ДНК
Долгое время считалось, что стабильность двойной спирали ДНК обусловлена только
![Вторичная структура ДНК Долгое время считалось, что стабильность двойной спирали ДНК обусловлена](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-37.jpg)
водородными связями между комплементарными азотистыми основаниями полинуклеотидных цепей. Однако, выяснено, что одних водородных связей для стабилизации недостаточно. В настоящее время обнаружен ещё один вид взаимодействия – стэкинг взаимодействие.
Слайд 39Стэкинг –взаимодействие -
-суть его состоит в том, что плоскости азотистых оснований молекулы
![Стэкинг –взаимодействие - -суть его состоит в том, что плоскости азотистых оснований](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-38.jpg)
ДНК, перпендикулярные длинной оси молекулы и параллельные друг другу, образуют внутри спирали что-то вроде монетного столбика. Каждое из азотистых оснований взаимодействует с выше и ниже лежащим азотистым основанием за счёт своих делокализованных систем пи-электронов.
Слайд 40Стэкинг –взаимодействие
В результата вся молекула оказывается «прошитой» по длине особым типом связей,
![Стэкинг –взаимодействие В результата вся молекула оказывается «прошитой» по длине особым типом](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-39.jpg)
которые получили название стекинг –взаимодействием.
Слайд 41Вторичная структура ДНК
Стэкинг -взаимодействие
![Вторичная структура ДНК Стэкинг -взаимодействие](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-40.jpg)
Слайд 42Вторичная структура ДНК
Поскольку все азотистые основания одной полинуклеотидной цепи ДНК комплементарны азотистым
![Вторичная структура ДНК Поскольку все азотистые основания одной полинуклеотидной цепи ДНК комплементарны](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-41.jpg)
основаниям её цепи, то и в целом одна полинуклеотидая цепь комплементарна другой цепи.
Слайд 43Вторичная структура ДНК
Регулярная пространственная структура, возникающая в результате взаимодействия двух антипараллельных комплементарных
![Вторичная структура ДНК Регулярная пространственная структура, возникающая в результате взаимодействия двух антипараллельных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-42.jpg)
полинуклеотидных цепей и представляющая собой двойную правозакрученную спираль, носит название вторичной структуры ДНК.
Слайд 44РНК
В отличие от ДНК молекулы РНК не имеют каких-либо выраженных закономерностей в
![РНК В отличие от ДНК молекулы РНК не имеют каких-либо выраженных закономерностей](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-43.jpg)
отношении количественного состава входящих в них азотистых оснований.
К тому же молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и выраженной вторичной структуры на всём протяжении молекулы РНК не имеют.
Слайд 45РНК
В качестве элементов вторичной структуры РНК обычно рассматривают так называемые «шпильки», представляющие
![РНК В качестве элементов вторичной структуры РНК обычно рассматривают так называемые «шпильки»,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-44.jpg)
собой участки одной и той же полинуклеотидной цепи, перегнутые в пространстве и закрученные сами на себя. Стабилизация таких структур осуществляется за счёт водородных связей между азотистыми основаниями восходящего и нисходящего участков полинуклеотидной цепи.
Слайд 46РНК
Полной комплементарности между восходящим и нисходящим участками в полинуклеотидной цепи в такой
![РНК Полной комплементарности между восходящим и нисходящим участками в полинуклеотидной цепи в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-45.jpg)
шпильке нет и структура её не так регулярна и прочна, как аналогичная структура ДНК, но тем не менее в некоторых классах молекул РНК в образовании такого рода элементов вторичной структуры может участвовать до 60% всех мононуклеотидных остатков.
Слайд 47РНК
В то время как состав и структура ДНК постоянны для клеток данного
![РНК В то время как состав и структура ДНК постоянны для клеток](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-46.jpg)
организма, молекулу РНК даже в пределах одной и той же клетки гетерогенны по структуре и составу. Кроме того, они выполняют различные функции в сложном процессе реализации генетической информации. По функциональному принципу клеточные РНК можно разделить на 4 класса:
Слайд 48РНК
Рибосомальная РНК – входит в состав рибосом, клеточных органелл, на которых происходит
![РНК Рибосомальная РНК – входит в состав рибосом, клеточных органелл, на которых](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/970118/slide-47.jpg)
сборка полипептидных цепей белков в процессе их биосинтеза. На долю рРНК приходится 60-65% всей клеточной РНК.
Информационная(матричная РНК).Функция этого класса РНК-перенос генетической информации из ядра к месту синтеза белка-рибосомам.Она составляет 5%от всей клеточной РНК.