Нуклеиновые кислоты

Помимо этих азотистых оснований, в составе ДНК животных и человека открыто минорное пиримидиновое основание – 5-метилцитозин. Азотистые основания связаны с дезоксирибозой и фосфорной кислотой.

Различают 4 уровня структурной организации ДНК:

Первичная структура - это спирально изогнутая полинуклеотидная цепь с определенным качественным и количественным набором мононуклеотидов, которые связаны 3’5’-фосфодиэфирной связью:
O
P
O
HO
HO
HO
O
O
O
O
O
CH
2
2
2
3
H
N
N
N
N
N
HN
CH
H
HOCH
NH
1’
2’
3’
4’
5’
5’
1’
2’
3’
4’

Вторичная структура - это двуспиральная молекула, полинуклеотидные цепи которой антипаралельны и связаны водородными связями между комплементарными основаниями обоих цепей:
– водородная связь; – Ван–дер-Ваальсова сила; – ионные связи
Ф
5'
3'
ДР
Ф
ДР
ДР
Ф
ДР
Г
Ц
А
Т
Гистон
+
1
3
2
3'
5'
1
2
3

Третичная структура ДНК - это намотка ее цепей на гистоны, т.е. суперспирализация.
Четвертичная структура - это укладка нуклеосом в хромосому, так что молекула ДНК длиной в несколько см складывается до 5 нм. Хромосома состоит на 95% из простых белков (гистонов- 50 %, и негистоновых белков- альбуминов, глобулинов и ферментов- 45%) и 5% из ДНК.
Н2А
Н2В
Н3
Н4
Н2А
Н2В
Н3
Н4
Н4
Н4
Н2А
Н2А
Н2В
Н2В
Н3
Н3
Н1

ТЕЛОМЕРЫ И ТЕЛОМЕРАЗА
Теломеры представляют собой концы хромосом, которые у человека состоят из повторяющихся последовательностей 6 рядом стоящих мононуклеотидов ТТАГГГ. Эти последовательности складываются в форме ромашки. Теломеры не несут генетической информации, но они обеспечивают функциональную стабильность хромосом:

защищают хромосомы от расщепления и предотвращают от слияния. Делящиеся соматические клетки при каждом делении теряют около 50-200 пар нуклеотидов в каждом клеточном цикле,

При делении клетки длина теломер уменьшается и к старости теломер почти не остается.
В ряде клеток существует фермент, восстанавливающий длину теломер.

Данный фермент называется теломераза (ДНК-нуклеотидилтрансфераза, КФ 2,7,7,31), за его открытие Томас Чех получил в 1989 году Нобелевскую премию. Это РНП. Фермент функционирует как обратная транскриптаза – РНК-ДНК- белок.

Он достраивает свободные 3-концы хромосом короткими повторяющимися последовательностями. В соматических клетках теломераза отсутствует..
.

Активность этого фермента высока в зародышевых клетках, клетках опухолей. Чем выше активность теломеразы в опухолевых клетках, тем хуже прогноз и злокачественная опухоль

Разрабатывается лекарственные препараты, ингибирующие теломеразу. Эти препараты в перспективе можно использовать при лечении теломеразо-позитивных опухолей

Благодаря высокой активности теломеразы клетки опухоли быстро и вечно делятся. В связи с ролью теломеразы ученые пытаются решить и проблему старости и вечной жизни- найти препараты, активирующие теломеразу.

Но при этом имеется опасность развития рака различной локализации.
Роль ДНК заключается в хранении и передаче наследственной информации.

РНК, виды, строение и роль
РНК- это полинуклеотиды, но состоят только из одной цепи, их мол. масса меньше, чем у ДНК. Кроме этого РНК отличается от ДНК следующими признаками:

Количество РНК в клетке зависит от возраста, физического состояния, органной принадлежности клетки;
В мононуклеотидах РНК содержатся рибоза, вместо Тимина- урацил;

Для РНК не характерны правила Чаргоффа;
В РНК больше минорных оснований, чем в ДНК, при этом в т-РНК количество минорных оснований приближается к 50;

3) В зависимости от локализации в клетке, функции различают 4 вида РНК: м-РНК ( матричная или информационная), транспортная- т-РНК, рибосомальная- р-РНК, малая ядерная РНК (мя-РНК)

Свойства генетического кода:
Триплетность;
Неперекрещиваемость;
Непрерывность;
Универсальность;
Вырожденность;

триплетность:кодон (код) – это три рядом стоящие нуклеотида

из 4-х возможных мононуклеотидов м-РНК(УМФ, ГМФ,
АМФ, ЦМФ) можно построить по правилам перестановки 64 кодона. 61
кодон шифрует 20 аминокислот, а 3 кодона (УАА, УАГ, УГА) не кодируют
ни одной аминокислоты.

Они играют роль терминирующих (или «стоп
кодонов»), т.к. на них останавливается синтез п\п цепи. Полный кодовый
словарь представлен на таблице;

2) неперекрещиваемость- списывание информации идет только в одном
направлении;

3) непрерывность- код является непрерывным и равномерным.
4) универсальность, т.е. одна и та же аминокислота у всех живых организмов кодируется одинаковыми кодами.

5) вырожденность. Первые 2 буквы кодона определяют его специфичность, третья менее специфична. Известно 20 аминокисло, а кодонов 61, следовательно, большинство аминокислот кодируется несколькими кодонами(2-6)

р-РНК
На долю этого вида приходится более 80% от всей массы РНК клетки.
Она входит в состав рибосом. Рибосомы - это РНП, состоящие на 65% из р-РНК и на 35% из белка.

Рибосома состоит из 2-х субъединиц- большой и малой ( соотношение их
2:5:1). В рибосоме различают 2 участка- А ( аминокислотный, или участок
узнавания) и Р- пептидный, здесь присоединяется п\п цепь.
Роль р-РНК- обуславливает
количество синтезируемого белка.

Т-РНК
Этот вид РНК составляет 10% всей клеточной РНК. Содержится в
цитоплазме, мол. масса небольшая (20тыс. Da), состоит из 70-80
нуклеотидов.

Основная роль- транспорт и установка аминокислот на
комплементарном кодоне м-РНК. Т-РНК специфичны к аминокислотам,
что обеспечивается ферментом аминоацилРНКсинтетазой

Особенностью первичной структуры т-РНК является то, что содержат минорные, или модифицированные основания(7-метилгуанин, гипоксантин, дигидроурацил, псевдоурацил, 4-тиоурацил)

Минорные основания способны к неклассическому спариванию. Это ускоряет белковый синтез.

Вторичная структура т-РНК
АРС-аза
антикодон
рибосомальный участок
акцепторный стебель
ц
ц
А

Т.о., т-РНК «метит» аминокислоту, придавая ей специфичность и способствует установлению аминокислоты на определенный участок м-РНК.

мя-РНК
Составляет около 5% от всех РНК в клетке. Эти РНК функционирует в ядре и участвуют в сплайсинге, служат для образования ядерных белков, например, белка- репрессора.