Структура ДНК

Досліджуючи склад ДНК, виявили такі закономірності кількісного вмісту залишків азотистих основ у її молекулі: число аденінових залишків у будь-якій молекулі ДНК дорівнює числу тимінових (А=Т), а гуанінових – числу цитозинових (Г=Ц). У свою чергу, сума аденінових і гуанінових залишків дорівнювала сумі тимінових і цитозинових (А+Г=Т+Ц).

Модель просторової структури ДНК: молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, сполучених між собою водневими зв’язками. Ці зв’язки виникають між двома нуклеотидами, які ніби доповнюють один одного за розмірами. Оскільки розміри А і Г дещо більші, ніж Т і Ц, то А завжди сполучається з Т, а Г – із Ц. Чітку відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах ДНК назвали компліментарністю. Згідно із запропонованою моделлю, два полінуклеотидні ланцюги ДНК обвивають один одного, утворюючи закручену праворуч спіраль (вторинна структура ДНК). Відстань між сусідніми азотистими основами становить 0,34 нм, крок спіралі дорівнює 3,4 нм і містить десять пар основ, а її діаметр – близько 2 нм.

Самоподвоєння ДНК

Принцип компліментарності лежить в основі здатності молекули ДНК до самоподвоєння (реплікації). Послідовність нуклеотидів у новоствореному ланцюзі визначається їхньою послідовністю у ланцюзі первинної молекули ДНК, яка слугує формую (матрицею). В дочірніх молекулах ДНК один ланцюг успадковується від материнської молекули, а другий – синтезується заново, вони є точною копією материнської ДНК.

За певних умов (дія кислот, нагрівання) відбувається процес денатурації ДНК – розрив водневих зв’язків між комплементарними азотистими основами. При цьому двоспіральна ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги і втрачає біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії вказаних чинників може відновити двоспіральну будову завдяки встановленню водневих зв’язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

Лінійна ДНК має форму видовженої, компактно скрученої молекули. Дволанцюгова спіраль ДНК зазнає подальшого просторового ущільнення, формуючи третинну структуру – суперспіраль. Така будова характерна для ДНК хромосом еукаріот і зумовлена взаємодією між ДНК і ядерними білками. У більшості прокаріот, деяких вірусів, а також у мітохондріях і хлоропластах еукаріот ДНК не сполучається з білками і має кільцеву структуру.

Функції ДНК

Одиницею спадковості є ген – ділянка молекули ДНК. Ген містить інформацію про послідовність амінокислотних залишків поліпептидів, молекул транспортної або рибосомної РНК. Він є елементарним носієм спадкової інформації. Таким чином, ДНК зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу дочірнім клітинам під час поділу материнської.

Рибонуклеїнові кислоти (РНК)

Рибонуклеїнові кислоти (РНК) - полімери. Переважно більшість молекул РНК складається з одного ланцюга, закрученого у спіраль.

Існують три основні типи РНК, які відрізняються за місцем локалізації в клітині, нуклеотидним складом, розмірами та функціональними властивостями. Це інформаційна, або матрична РНК (іРНК або мРНК), транспортна (тРНК) та рибосомна (рРНК).

Інформаційна РНК становить собою копію певної ділянки молекули ДНК і переносить генетичну інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга, а також бере безпосередньо участь у його збиранні. Молекула іРНК складається з 300 – 30000 нуклеотидів відповідно до довжини ділянки ДНК, яку вона копіює. Відомі вторинна та третинна структури іРНК, які формуються за допомогою водневих зв’язків, гідрофобних та електростатичних взаємодій. Молекула іРНК відносно не стабільна, у мікроорганізмів термін її життя становить декілька хвилин.

Транспортна РНК містить 70 -90 нуклеотидів і становить до 10% загальної кількості РНК. Вона приєднує амінокислоти, транспортує їх до місця синтезу білкових молекул, «впізнає» ділянку іРНК, яка відповідає амінокислоті, що транспортується, та визначає місце розташування амінокислоти на рибосомі. Кожна з амінокислот транспортується до місця синтезу білка своєю тРНК.

Рибосомна РНК становить близько 85% загальної кількості РНК клітини і 60% маси рибосоми. Її молекули складаються з 3000 – 5000 нуклеотидів. Взаємодіючи з рибосом ними білками, вона забезпечує певне просторове розташування іРНК й тРНК на рибосомі, виконуючи структурну функцію. Рибосомна РНК не бере участі у передачі спадкової інформації. У клітинах еукаріот рРНК синтезується в ядерці.

У клітині РНК синтезується на молекулі ДНК за участю ферментів РНК- полімераз. Вона комплементарна ділянці однієї з ниточок ДНК, на який синтезована, тобто послідовність нуклеотидів ділянки молекули ДНК визначає порядок розташування нуклекотидів у молекулі РНК.

Лекція № 19

Тема: Вітаміни та ферменти.

Мета: Вивчити властивості вітамінів та ферментів, їх застосування та роль в житті людини.

План:

1. Класифікація вітамінів та ферментів.

2. Будова та властивості вітамінів та ферментів.

3. Окремі представники вітамінів.

4. Знаходження в природі.

5. Роль ферментів в житті людини.