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 согласно 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 соединением четырех видов нуклеотидов: аденілового, гуанілового,
тимідилового и цитидилового.
В 1950 г. американский ученый Э.
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 (Г = 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 спираль справа
диаметром 2 нм, состоящий из двух антипаралельних полинуклеотидных цепей,
соединенных водородными связями по принципу комплементарносте
(от лат. соmрlеmеntum - дополнение): пуринова основа сочетается только с
піримідиновою, и наоборот, то есть аденин соединяется с тимином (две связи), а
гуанин - с цитозином (три связи). Благодаря этому последовательность оснований одной
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
размещена в ядре, митохондриях и хлоропластах.
Рибонуклеиновая кислота (РИК) -
одноланцюговий полінуклеотид, молекулы которого имеют уридиловий нуклеотид вместо тимідилового. РНК 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 (вместе 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
дежурство триплетов в молекуле ІРНК.