Биология. Комплексный справочник - подготовка к ЗНО и ДПА

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ

 

Нуклеиновые кислоты

 

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро) — биополимеры, выявленные в 1869 г. в ядре клеток. Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды — соединения, состоят из остатков трех веществ: моносахарида (дезоксирибози в молекуле ДНК, рибози в молекуле РНК), нітрогеновмісної основания и фосфатной кислоты. Нитрогеносодержащие основы являются производными пурина (аденин и гуанин) и пиримидина (цитозин, урацил, тимин).

Нуклеотиды условно обозначают большими буквами в соответствии с названий нітрогеновмісних основ: нуклеотид с аденіном — А (аденіловий), с гуанином (гуаніловий) — Г, с цитозином (цитйдиловий) — Ц, с урацилом (уридиловий) — В, с тимином (тимідиловий) — Т.

В полимерных цепях нуклеотиды соединены между собой фосфодіефірними связями между фосфатной группой одного нуклеотида и З’-гідроксигрупою моносахарида другого нуклеотида. Благодаря этому на одном конце полинуклеотидной цепи находится остаток фосфорной кислоты, присоединенный к 5’-гідроксигрупи моносахарида, на другом — С’-гідроксигрупа моносахарида.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) образована сочетанием четырех видов нуклеотидов: аденілового, гуанілового, тимідилового и цитидилового.

В 1950 г. американский ученый Е. Чаргафф обнаружил с помощью рентгеноструктурного анализа такие закономерности количественного содержания остатков нітрогеновмісних оснований в молекуле ДНК: количество адениловых остатков в молекуле равна количеству тимідилових (А = Т), а количество гуанілових остатков равна количеству цитидилових = Ц). Также равны между собой суммы: А + Г = Т + Ц.

В 1953 г. Джеймс Уотсон (американский биохимик) и Френсис Крик (английский физик) предложили модель пространственной структуры ДНК. Согласно этой модели, молекула ДНК представляет собой закрученную вправо спираль диаметром 2 нм, состоящий из двух антипаралельних полинуклеотидных цепей, соединенных водородными связями по принципу комплементарносте (от лат. соmгlеmеntum — дополнения): пуринова основа сочетается только с піримідиновою, и наоборот, то есть аденин сочетается с тимином (две связи), а гуанин — с цитозином (три связи). Благодаря этому последовательность основ одного полинуклеотидной цепи четко определяет их последовательность во втором цепи. Эта свойство лежит в основе образования новых молекул ДНК в процессе репликации.

Установление пространственной структуры ДНК позволило объяснить механизм записи генетической информации в молекулах ДНК. За открытие молекулярной структуры ДНК Д. Уотсон, Ф. Крик, М. Уилкинс были удостоены Нобелевской премии (1962 г.).

ДНК хранит наследственную информацию в организме и обеспечивает ее передачу дочерним клеткам во время деления материнской.

В еукаріотичних клетках ДНК размещенная в ядре, митохондриях и хлоропластах.

Рибонуклеиновая кислота (РИК) — одноланцюговий полінуклеотид, молекулы которого имеют уридиловий нуклеотид вместо тимідилового. СНК размещена в ядре, рибосомах, митохондриях, хлоропластах и цитоплазме. В клетках есть три основные виды РНК:

— матричная (или информационная) РНК (мРНК или ІРНК) — это полінуклеотид, что представляет собой матрицу, которую используют рибосомы при переводе генетической информации с ДНК в виде последовательности нуклеотидов в амінокислотну последовательность белков. Каждая мРНК кодирует один или несколько полипептидных цепей;

— транспортная РНК (тРНК) — это полінуклеотид со специфической конфигурацией. Каждой из аминокислот соответствует одна или несколько тРНК, которые связывают эту аминокислоту, переносят в рибосомы и есть «адаптером» при переводе закодированной в мРНК генетической информации в амінокислотну последовательность белков;

— рибосомні РИК (рРНК) участвуют в структурной организации рибосом (наряду с белками является основным компонентом), а также в исполнении рибосомами біосинтетичної функции.

РНК участвует в процессе трансляции. Трансляция — синтез полипептидных цепей. В этом процессе молекула іРНК движется между двумя субъединицами рибосом, и к ней последовательно присоединяются молекулы тРНК с аминокислотами. При этом по принципу комплементарности кодоны ІРНК вступают в связь с антикодонами тРНК. Последовательность расположения аминокислот при этом определяется порядком чередования триплетов в молекуле ІРНК.