Лекция № 1. Строение и функции нуклеиновых кислот АТФ.

Лекция № 1.
Строение и функции нуклеиновых кислот АТФ
К нуклеиновым кислотам относят высокополимерные соединения,
распадающиеся при гидролизе на пуриновые и пиримидиновые основания,
пентозу и фосфорную кислоту. Нуклеиновые кислоты содержат углерод,
водород, фосфор, кислород и азот. Различают два класса нуклеиновых
кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые
кислоты (ДНК).
Строение и функции ДНК
ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды.
Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали
была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком (для построения этой
модели они использовали работы М. Уилкинса, Р. Франклин, Э. Чаргаффа).
Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально
закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е.
представляет собой двойную спираль (исключение — некоторые ДНКсодержащие вирусы имеют одноцепочечную ДНК). Диаметр двойной
спирали ДНК — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами — 0,34
нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина
молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес —
десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека —
около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками и
имеет специфическую пространственную конформацию.
Мономер ДНК — нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) — состоит из остатков
трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида
(пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания нуклеиновых кислот
относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания
ДНК (имеют в составе своей молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин.
Пуриновые основания (имеют два кольца) — аденин и гуанин.
Моносахарид нуклеотида ДНК представлен дезоксирибозой.
Название нуклеотида является производным от названия соответствующего
основания. Нуклеотиды и азотистые основания обозначаются заглавными
буквами.
Аденин комплементарен Тимину. Цитозин – Гуанину.
Рибонуклеиновая кислота
Рибонуклеи́ новая кислота́ (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две
другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых
организмов.
Так же, как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), РНК состоит из длинной
цепи, в которой каждое звено называется нуклеотидом. Каждый нуклеотид
состоит из азотистого основания, сахара рибозы и фосфатной группы.
Последовательность нуклеотидов позволяет РНК кодировать генетическую
информацию. Все клеточные организмы используют РНК (мРНК) для
программирования синтеза белков.
Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией,
то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными
ферментами — РНК-полимеразами. Затем матричные РНК (мРНК)
принимают участие в процессе, называемом трансляцией. Трансляция — это
синтез белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после
транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после
образования вторичной и третичной структур выполняют функции,
зависящие от типа РНК.
Для одноцепочечных РНК характерны разнообразные пространственные
структуры, в которых часть нуклеотидов одной и той же цепи спарены между
собой. Некоторые высокоструктурированные РНК принимают участие в
синтезе белка клетки, например, транспортные РНК служат для узнавания
кодонов и доставки соответствующих аминокислот к месту синтеза белка, а
рибосомные РНК служат структурной и каталитической основой рибосом.
Однако функции РНК в современных клетках не ограничиваются их ролью в
трансляции. Так, малые ядерные РНК принимают участие в сплайсинге
эукариотических матричных РНК и других процессах.
Помимо того, что молекулы РНК входят в состав некоторых ферментов
(например, теломеразы), у отдельных РНК обнаружена собственная
ферментативная активность: способность вносить разрывы в другие
молекулы РНК или, наоборот, «склеивать» два РНК-фрагмента. Такие РНК
называются рибозимами.
Геномы ряда вирусов состоят из РНК, то есть у них она играет роль, которую
у высших организмов выполняет ДНК. На основании разнообразия функций
РНК в клетке была выдвинута гипотеза, согласно которой РНК — первая
молекула, которая была способна к самовоспроизведению в
добиологических системах.
Азотистые основания в РНК: Аденин – Урацил. Гуанин – Цитозин
Рассмотрите рисунок «Сравнение РНК и ДНК». См . ниже