Главная » генетика

Строение молекул ДНК и РНК

12 марта 2010 Просмотров: 19,718 Комментариев нет

Тема данной страницы - Строение молекул ДНК и РНК




Строение молекул ДНК и РНК

Молекула нуклеиновой кислоты представляет собой полимер (полинуклеотид), состоящий из последовательно соединенных друг с другом мономеров (нуклеотидов). В свою очередь, каждый нуклеотид представляет собой соединение, в котором присутствуют три различные молекулы: остаток фосфорной кислоты (фосфат), углевод (пентоза) и азотистое основание (пуриновое либо пиримидиновое). Принципиальная схема строения нуклеотида приводится на рис. 1.1.

Следует отметить, что нуклеотиды молекул ДНК (дезоксирибонуклеотиды) содержат углевод дезоксирибозу и одно из четырех азотистых оснований — аденин (сокращенно обозначается символом А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц), первые два из которых являются производными пурина, а два последних — производными пиримидина.

В состав нуклеотидов РНК (рибонуклеотидов) входит другая пентоза (рибоза) и также одно из четырех азотистых оснований — аденин, гуанин, урацил (У) и цитозин (вместо тимина здесь включается пиримидиновое основание урацил). Поскольку в составе молекулы пентозы имеется 5 атомов углерода, то каждый из них можно пронумеровать индексом от Г до 5' (см. рис. 1.1). В каждом нуклеотиде присоединение азотистого основания происходит к первому углеродному атому (Г) пентозы с помощью TV-гликозидной связи. Соединение, состоящее из углевода (пентозы) и азотистого основания, называется нуклеозидом (рис. 1.2).

Формирование линейной полинуклеотидной цепочки (первичной структуры молекулы нуклеиновой кислоты) происходит при соединении пентозы одного нуклеотида с фосфатом другого нуклеотида путем образования фосфодиэфирной связи (рис. 1.3). При этом в зависимости от порядкового номера углеродного атома (3'либо 5') концевой молекулы пентозы, участвующего в образовании фосфодиэфирной связи с фосфатом, такая цепочка имеет маркированный 3'-конец и 5'-конец.

B3035p7-1

Рис. 1.1. Два варианта схематического изображения строения нуклеотида: 1' 5' атомы углерода в молекуле углеводорода (пентозы)

7

B3035p8-1

Рис. 1.2. Строение нуклеозида

Расшифровка генетической информации, содержащейся в молекулах ДНК, оказалась возможной лишь после установления структурных особенностей этих молекул в работах Дж. Уотсона и Ф. Крика (I. Watson, F. Crick, 1953). Предпосылкой для создания их модели молекулы ДНК послужили результаты биохимических исследований Э.Чаргаффа (Е. Chargaff, 1950), а также данные рентгеноструктурного анализа. При изучении препаратов ДНК, полученных из клеток организмов разных видов, Э.Чаргафф установил правило эквивалентности, согласно которому почти в любом образце ДНК молярное содержание аденина практически равно молярному содержанию тимина, а содержание гуанина равно содержанию цитозина, т. е. А = Т и Г = Ц. Вместе с тем, соотношение пар А—Т и Г —Ц (показатель (А + Т)/(Г + Ц)) имело значительные колебания при сравнении образцов ДНК из организмов разных видов. Согласно модели Уотсона—Крика молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек (нитей, тяжей), соединенных друг с другом с помощью поперечных водородных связей между азотистыми основаниями по комплементарному принципу (аденин одной цепочки соединен двумя водородными связями с тимином противоположной цепочки, а гуанин и цитозин разных цепочек соединены друг с другом тремя водородными связями). При этом две полинуклеотидные цепочки одной молекулы являются антипараллельными, т. е.

B3035p8-2

Рис. 1.3. Образование полинуклеотида

8

B3035p9-1

Рис. 1.4. Схематическое изображение первичной структуры фрагмента двух-цепочечной молекулы ДНК: А аденин; Г гуанин; Т тимин; Ц цитозин

B3035p9-2

Рис. 1.5. Модель вторичной структуры ДНК Уотсона Крика

B3035p9-3

Рис. 1.6. Пространственные модели Z-формы и 5-формы ДНК

Таблица 1.1 Свойства различных форм двойных спиралей ДНК

Свойства Формы спиралей
А B С Z
Направление скрученности Направо Направо Направо Налево
Расстояние между соседними парами оснований (нм) 0,23 0,34 0,30 0,38
Число пар оснований в одном витке спирали 10,7 10,0 9,3 12,0
Диаметр спирали (нм) 2,3 2,0 1,9 1,8
Угол наклона оснований к оси спирали (градусы) + 19 -1,2 -6 -9

напротив 3'-конца одной цепочки находится 5'-конец другой цепочки и наоборот (рис. 1.4). Следует, однако, иметь в виду современные данные о том, что генетический материал некоторых вирусов представлен одноцепочечными (однонитевыми) молекулами ДНК.

На основании данных рештеноструктурного анализа ДНК Дж. Уотсон и Ф. Крик сделали также заключение о том, что ее двухцепочечная молекула имеет вторичную структуру в форме спирали, закрученной в направлении слева-направо, которая в дальнейшем получила название 5-формы (рис. 1.5). К настоящему времени накопились сведения о том, что помимо наиболее часто встречающейся 5-формы можно обнаружить участки ДНК, имеющие иную конфигурацию, — как правоза-крученную (формы А, С), так и закрученную справа-налево (левозакрученную, или Z-форму).

B3035p10-1

Рис. 1.7. Структура фениланиновой тРНК дрожжей

Как видно из табл. 1.1, между этими формами вторичной структуры ДНК имеются определенные различия. Так, например, расстояние между двумя соседними парами азотистых оснований в двухцепочечной спирали, выраженное в нанометрах (нм), для 5-формы и Z-формы характеризуется разными величинами (0,34 и 0,38 соответственно). На рис. 1.6 приведены современные объемные модели «левозакрученнои» и «правозакрученной» форм ДНК.

Молекулы РНК в зависимости от их структурно-функциональных особенностей подразделяют на несколько типов: информационные (матричные) РНК (иРНК, или мРНК), рибосомные РНК (рРНК), транспортные РНК (тРНК), малые ядерные РНК (мяРНК) и др. В отличие от ДНК молекулы РНК всегда являются одноцепочечными (однонитевыми). Однако они могут формировать более сложные (вторичные) конфигурации за счет комплементарного соединения отдельных участков такой цепочки на основе взаимодействия комплементарных азотистых оснований (А—У и Г—Ц). В качестве примера можно рассмотреть такую конфигурацию, имеющую форму «листа клевера», для молекулы фенилаланиновой транспортной РНК (рис. 1.7).

Базисные термины и понятия: азотистое основание; водородная связь; вторичная структура ДНК; генетический материал; гликозидная связь; дезоксирибонуклеотид; ДНК; комплементарность; нуклеиновые кислоты; нуклеозид; нуклеотид; первичная структура ДНК; полинуклеотид; правило эквивалентности (правило Чаргаффа); рибонуклеотид; РНК; трансформация бактерий; фосфодиэфирная связь; В-форма ДНК; Z-форма ДНК.

 Строение молекул ДНК и РНК. Как лечить болезнь?
 Строение молекул ДНК и РНК. Народные способы лечения и исцеления.
Уникальные исцеляющие видео-сеансы.



1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Цитировать

Оставить комментарий или два

Добавьте свой комментарий или трэкбэк . Вы также можете подписаться на комментарии по RSS.



Добавьте страницу в закладки:

Спонсоры