Нуклеиновые кислоты Мономерами НК являются нуклеотиды состоящие

Нуклеиновые кислоты

Мономерами НК являются нуклеотиды, состоящие из: 1. азотистого основания 2. углевода пентозы 3. остатка фосфорной кислоты 1 3 2

Азотистые основания – состоят из атомов углерода и азота, формирующих циклическую структуру. Различают два класса азотистых оснований:

Функции нуклеотидов 1) Нуклеотиды обеспечивают аккумуляцию, передачу и использование энергии во всех процессах. Аденозиндифосфат: в результате присоединения еще одного остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование) превращается в АТФ. АДФ + Ф ATФ + Н 2 О Для осуществления этой реакции затрачивается 40 к. Дж/моль, следовательно, при разрыве этой связи также выделится столько же энергии.

2) являются мономерами нуклеиновых кислот, которые связываются между собой за счет формирования ковалентных связей между пентозой первого нуклеотида и остатком фосфорной кислоты второго нуклеотида и т. д.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота Под первичной структурой ДНК подразумевают последовательность нуклеотидов в каждой из двух нитей молекулы. ДНК включает четыре азотистых основания: 1) пуриновых – аденин и гуанин и 2) пиримидиновых – цитозин и тимин 1 2

Соединение нуклеотидов в макромолекулу нуклеиновой кислоты происходит путем взаимодействия фосфата одного нуклеотида с гидроксилом другого так, что между ними устанавливается фосфодиэфирная связь.

Первичная структура. Сборка полинуклеотидной цепи осуществляется при участии фермента полимеразы, который обеспечивает присоединение фосфатной группы следующего нуклеотида к гидроксильной группе, стоящей в положении 3', предыдущего нуклеотида. Благодаря отмеченной специфике, наращивание полинуклеотидной цепи происходит только на одном конце: там, где находится свободный гидроксил в положении 3'. Начало цепи всегда несет фосфатную группу в положении 5'. Это позволяет выделить в ней 5' и 3 '-концы.

Вторичная структура ДНК возникает за счет того, что две цепи объединяются в единую молекулу водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями, входящими в состав нуклеотидов, образующих разные цепи.

Пространственная конфигурация азотистых оснований различна и количество связей между разными азотистыми основаниями неодинаково. Вследствие этого они могут соединяться только попарно (Э. Чаргафф, 1953):

При соблюдении правила комплементарности (А-Т, Г-Ц) две полинуклеотидные цепи ДНК располагаются максимально близко друг к другу и водородные связи обеспечивают наибольшую стабильность системе. При других комбинациях расстояние между полинуклеотидными цепочками возрастает из-за более крупных размеров пуриновых оснований и прочность связей снижается. Другой важной особенностью объединения двух полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК является их антипараллельность: 5'-конец одной цепи соединяется с З‘- концом другой, и наоборот. NА. str.

Модель Д. Уотсона и Ф. Крика Рентгеноструктурный анализ показал, что молекула ДНК, состоящая из двух цепей, образует спираль. Один виток образован 10 парами нуклеотидов и имеет протяженность 3, 4 нм. Диаметр спирали составляет 2 нм, при этом азотистые основания занимают центральное положение, а на поверхности спирали расположены пентоза и фосфатные группы. Вода взаимодействует с пентозофосфатным каркасом и не проникает внутрь, что могло бы привести к ослаблению водородных связей между азотистыми основаниями и дестабилизации вторичной структуры.

Третичная структура ядерной ДНК формируется при ее взаимодействии с белками гистонами. Нуклеосомная нить. Этот уровень организации хроматина обеспечивается четырьмя видами нуклеосомных белков гистонов: Н 2 А, Н 2 В, НЗ, Н 4. Они образуют, напоминающие по форме шайбу белковые тела — коры, Молекула ДНК комплексируется с белковыми корами, спирально накручиваясь на них (почти 2 полных оборота или 146 пар нуклеотидов). Свободные от контакта с белковыми телами участки ДНК называют связующими или линкерными. Они включают, в среднем, 60 п. н. в зависимости от типа клетки. Отрезок молекулы ДНК длиной около 200 п. н. вместе с белковым кором составляет нуклеосому. Вдоль нуклеосомной нити, напоминающей цепочку бус, имеются области ДНК, свободные от белковых тел. Эти области играют важную роль в дальнейшей упаковке хроматина, так как содержат нуклеотидные последовательности, специфически узнаваемые различными негистоновыми белками.

Хроматиновая фибрилла. Дальнейшая компактизация нуклеосомной нити обеспечивается гистоном Н 1, который, соединяясь с линкерной ДНК и двумя соседними белковыми телами, сближает их друг с другом. В результате образуется более компактная структура, построенная по типу соленоида, имеющая диаметр 20 -30 нм.

Интерфазная хромонема. Следующий уровень структурной организации ДНК обусловлен укладкой хроматиновой фибриллы в петли. В их образовании, по-видимому, принимают участие негистоновые белки, которые способны узнавать специфические нуклеотидные последовательности во вненуклеосомной ДНК, отдаленные друг от друга на расстояние в несколько тысяч пар нуклеотидов. Эти белки сближают указанные участки с образованием петель из расположенных между ними фрагментов хроматиновой фибриллы. Участок ДНК, соответствующий одной петле, содержит от 20 000 до 80 000 п. н. Возможно, каждая петля является функциональной единицей генома. В результате такой упаковки хроматиновая фибрилла диаметром 20— 30 нм преобразуется в структуру диаметром 100— 200 нм, называемую интерфазной хромонемой. Отдельные участки интерфазной хромонемы подвергаются дальнейшей компактизации, образуя структурные блоки, объединяющие соседние петли с одинаковой организацией

Метафазная хромосома. Вступление клетки из интерфазы в митоз сопровождается суперкомпактизацией (суперспирализацией) хроматина. Отдельные хромосомы становятся хорошо различимы. Суперкомпактизация облегчает распределение хромосом к полюсам митотического веретена в анафазе митоза. A. h.

У прокариот основная часть генетического материала заключена в единственной кольцевой молекуле ДНК длиной около 1 мм (E. coli), причем у них отсутствуют гистоны, обеспечивающие нуклеосомную организацию хроматина. Однако кольцевой молекуле ДНК прокариот также присуща укладка в виде петель. ДНК прокариот комплексируется с некоторыми негистоновыми белками, образуя нуклеоид, который гораздо менее устойчив по сравнению с хроматином эукариот.

Третичной структурой называют распределение в пространстве всех атомов белковой молекулы. При этом не учитывают взаимодействие этой глобулы с соседними глобулами или субъединицами. Третичная структура – основа функционирования белка, которая требует точной пространственной организации больших ансамблей, построенных из множества аминокислотных остатков и их боковых групп. Такие ансамбли формируют активные центры ферментов, зоны связывания других молекул и т. д. , поэтому нарушение третичной структуры белка (денатурация) приводит к утрате ими способности функционировать. Первичная структура Вторичная структура Третичная структура

a) сложные белки b) Четвертичная структура. Гемоглобин

Можно добавить материал на 15 мин