Особенности нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды. Нуклеотиды построены из трех компонентов: пиримидинового или пуринового основания, пентозы и фосфорной кислоты. Нуклеотиды связаны между собой в цепь фосфодиэфирной связью. Она образуется за счет этерификации ОН - группы С-З’ пентозы одного нуклеотида и ОН - группы фосфатного остатка другого нуклеотида. В результате один из концов полинуклеотидной цепи заканчивается свободным фосфатом (Р-конец или 5’-конец). На другом конце цепи имеется неэтерифицированная ОН - группа у С-З’ пентозы (З’ - конец).

Первичная структура

Вторичная структура

Молекула ДНК представляет собой правозакрученную спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей с антипараллельным ходом. Это означает, что 3’-концу одной цепи соответствует 5’-конец другой цепи и наоборот.

Остатки оснований направлены внутрь спирали. На один виток спирали приходится 10 пар оснований. Цепи ДНК не идентичны, так как нуклеотидный состав их различен, однако первичная структура одной цепи предопределяет нуклеотидную последовательность другой цепи, то есть они комплементарны друг другу. Это связано с существованием комплементарных пар оснований.

Функции нуклеиновых кислот заключаются

- в хранении,

- реализации

- и передаче генетической информации.

Ядерная ДНК

В препарате хроматина на долю ДНК приходится обычно 30-40%. Эта ДНК представляет собой двухцепочечную спиральную молекулу.

ДНК эукариотических хромосом представляет собой линейные молекулы, состоящие из тандемно (друг за другом) расположенных репликонов разного размера. Средний размер репликона около 30 мкм. Тем самым в составе генома человека должно встречаться более 50 000 репликонов, участков ДНК, которые синтезируются как независимые единицы. Эти репликоны имеют начальную и терминальную точки синтеза ДНК.

ДНК эукариотических клеток гетерогенна по составу, содержит несколько классов последовательностей нуклеотидов:

· часто повторяющиеся последовательности (>10⁶ раз), входящие во фракцию сателитной ДНК и не транскрибирующиеся;

· фракция умеренно повторяющихся последовательностей (10² -10⁵), представляющих блоки истинных генов, а также короткие последовательности, разбросанные по всему геному;

· фракция уникальных последовательностей, несущая информацию для большинства белков клетки.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) — ДНК, локализованная (в отличие от ядерной ДНК) в митохондриях. У большинства многоклеточных организмов митохондриальный геном наследуется по материнской линии и состоит из кольцевой ДНК размером 16600 нуклеотидов. Геном митохондрий человека кодирует следующие белки и РНК:

Многие митохондриальные белки кодируются генами ядерного генома, синтезируются в цитоплазме и затем транспортируются в митохондрии.

Рибосомальная ДНК

Фракция умеренно повторяющихся (от 10² до 10⁵ раз) последовательностей принадлежит к большому классу участков ДНК, играющих важную роль в обменных процессах. В эту фракцию входят гены рибосомных ДНК, многократно повторенные участки для синтеза всех тРНК.

Сателитная ДНК

На долю повторяющихся последовательностей приходится более половины генома человека. Этипоследовательности ДНК чаще всего состоят из участков длиной 5-500 пар, расположенных один за другим (тандемно), обычно не транскрибируются и часто располагаются в центромерах хромосом. Такие последовательности обозначаются как спутниковая или сателитная ДНК.Сателлитная ДНК, или фракция ДНК с часто повторяющимися последовательностями, может участвовать в узнавании гомологичных районов хромосом при мейозе. По другим предположениям, эти участки играют роль разделителей (спейсеров) между различными функциональными единицами хромосомной ДНК.

ДНК вирусов и фагов

Геном вирусов содержит ДНК либо РНК. ДНК вирусов может быть двуцепочечная (двунитевая) или одноцепочечная (однонитевая), с последующим увеличением до двуцепочечной в клетках хозяина. ДНК имеет линейную форму или кольцевую.

Спустя 25 лет после открытия вируса, канадский ученый Феликс Д'Эрел открыл новую группу вирусов, поражающих бактерии. Они так и были названы бактериофагами (или просто фагами).

Жизненный цикл бактериофагов.

1. Фаг приближается к бактерии, и хвостовые нити связываются с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки.

2. Хвостовые нити изгибаются и "заякоривают" шипы и базальную пластинку на поверхность клетки; хвостовой чехол сокращается, зачтавляя полый стержень входить в клетку; этому способствует фермент - лизоцим, который находится в базальной пластинке; таким образом ДНК вводится внутрь клетки.

3. ДНК фага кодирует синтез ферментов фага, используя для этого белоксинтезирующий аппарат (рибосомы и т.п.) хозяина.

4.Фаг тем или иным способом инактивирует ДНК хозяина, а фермент фага совсем расщепляет ее; ДНК фага починяет себе клеточный аппарат

5. ДНК фага реплицируется и кодирует синтез новых белков.

6. Новые частицы фага, образующиеся в результате спонтанной самосборки белковой оболочки вокруг фаговой ДНК; под контролем ДНК фагов синтезируется лизоцим.

7. Лизис клетки, т.е. клетка лопается под воздействием лизоцима; высвобождается около 200-1000 новых фагов; фаги индуцируют другие клетки.

Жизненный цикл фага составляет 30 минут.