Нуклеиновые кислоты. Роль в воспроизведении и реализации наследственной информации

План лекции
1) Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот
2) Строение и формы ДНК
3) Виды и функции РНК
4) Функции нуклеотидов в клетке
5) Методы изучения нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты
(от лат. nucleus — ядро) — биологические полимеры, образованные остатками нуклеотидов. Два вида нуклеиновых кислот — ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют функции хранения, передачи и реализации наследственной информации
Открыты в 1869 г Фридрихом Мишером
Фридрих Мишер
(1844-1895)

Нуклеотид
рибонуклеотид
дезоксирибонуклеотид
N-гликозидная
связь

Азотистые основания
ПУРИНЫ
ПИРИМИДИНЫ
аденин
гуанин
цитозин
тимин
урацил

Азотистые основания,
не входящие в состав нуклеиновых кислот!
Кофеин
(1,3,7-триметилксантин )
Теобромин
Мочевая кислота
ксантин
Гипоксантин –
входит в состав тРНК
В форма инозина

ФОСФОДИЭФИРНАЯ СВЯЗЬ
http://biomoocnews.blogspot.ru
реакция
конденсации
фосфодиэфирная связь

ДНК
Тысячи и миллионы дезоксирибонуклеотидов
Азотистые основания: А,Г,Т,Ц
Правило Чаргаффа: A=T, Ц=Г, А+Г=Ц+Т

Модель Уотсона и Крика
1950 г. М. Уилкинс и Р. Франклин – рентгенограмма ДНК
Крестообразный рисунок – знак двойной спирали
Между последовательными нуклеотидами -0.34 нм
10 нуклеотидов на виток спирали
Диаметр 2 нм
Розалинд Франклин
(1920-1958)
Моррис Уилкинс
(1916-2004)

Модель Уотсона и Крика
Джймс Уотсон (род. 1928)
Френсис Крик (1916-2004)

Комплементарность азотистых оснований

Вторичная структура ДНК
1953 г. Уотсон и Крик – две цепи в молекуле ДНК закручены одна вокруг другой и вместе вокруг общей оси, составляя двойную спираль.
Сахарофосфатный остов- снаружи. Основания – внутри (0.34 нм и под
прямым углом к оси молекулы). Цепи удерживаются водородными
связями между основаниями. Пары АГ и ТЦ высокоспецифичны:
цепи комплементарны друг другу
http://en.wikipedia.org

Формы ДНК
А-форма B-форма Z-форма
Спираль правозакручена правозакручена левозакручена
пн на оборот 10,7 10,4 12
диаметр 25,5А 23,7А 18,4А
вращение/пн 33,6 35,9 60,2
наклон пн к оси +19 -1,2 -9
А, B и Z формы ДНК
http://en.wikipedia.org

Строение и разнообразие РНК
Рибонуклеотиды
Урацил вместо тимина
Одноцепочечные молекулы
Содержание варьирует

Виды РНК
Транспортная (т-РНК) 80-100 нуклеотидов
10% всей РНК клетки
Функция: перенос аминокислоты к месту синтеза белка
Фенилаланиновая тРНК дрожжей с сайта
http://en.wikipedia.org/

Виды РНК
Рибосомная РНК (рРНК)
3-5 тнп
90% всей РНК клетки
Функция: входят в состав рибосомы, синтез белка
рРНК малой
субъединицы рибосомы

ВИДЫ РНК
Информационная, или матричная РНК (мРНК)
1-100 тнп
0.5-1% всей РНК клетки
Функция: перенос информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка
мРНК

ВИДЫ РНК
Геномная РНК – некоторые вирусы имеют РНК геномы
Реовирус
http://www.microbiologybytes.com
ВИЧ

Микро РНК
Класс малых РНК (около 22 нуклеотидов) – регулируют прцессы экспрессии, трансляции и деградации мРНК.
Малые ядерные РНК (мя РНК) (100-300 пн)
участие в процессинге мРНК
Fazi, Nervi 2008 Cardiovasc Res (2008) 79 (4): 553-561.

АТФ
Универсальный источник энергии в клетке – отщепление каждого фосфата – 30 кДж/моль
Две макроэргические связи
Картинка из http://lib.znate.ru

Каталитическая функция РНК
Рибозимы — РНК с каталитическими функциями.
Пример:
рРНК в рибосомах — синтез белка;
1980 г Т.Чек и С. Олтман открыли автосплайсинг у тетрахимены
Томас Чек (Род.1947)
С. Олтман
(род. 1939)
Нобелевская премия по химии 1989 г

Способы изучения нуклеиновых кислот
Электрофорез
Рестрикционный анализ
Секвенирование