Склад, будова та функції ДНК

Дезоксирибонуклеї́нова кислота́ (ДНК) — один із двох типів природних нуклеїнових кислот, який забезпечує зберігання, передачу з покоління в покоління і реалізацію генетичної програми розвитку і функціонування живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах — довготривале зберігання інформації про структуру РНК і білків.

З хімічної точки зору, ДНК — це довга полімерна молекула, що складається з послідовності мономерів — нуклеотидів. Кожний нуклеотид складається з азотистої основи, цукру (дезоксирибози) і фосфатної групи. Зв'язки між нуклеотидами в ланцюжку утворюються за рахунок дезоксирибози і фосфатної групи:

Нуклеотиди відрізняються своїми азотистими основами. До складу ДНК входить чотири типи: аденін (А), тимін (Т), гуанін (Г), цитозин (Ц). Тобто фактично до складу ДНК входять чотири типи нуклеотидів:

І.

ІІ.

ІІІ.

ІV.

У молекули ДНК нуклеотиди розташовуються не вздовж осі нуклеотида, а перпендикулярно до осі спіралі ДНК:

У переважній більшості випадків (окрім деяких вірусів, що містять одноланцюжкові ДНК) макромолекула ДНК складається з двох ланцюжків, орієнтованих азотистими основами один проти одного:

Тобто кожна молекула ДНК складається з двох антипаралельних полінуклеотидних ланцюгів, які утворюють подвійну спіраль. Два ланцюги скріплені водневими зв’язками, що утворюються між азотистими основами, які належать різним ланцюгам. Спарення азотистих основ високоспецифічне: аденін (А) з’єднується тільки з тиміном (Т), а гуанін (Г) – тільки з цитозином. Такий принцип з’єднання називається принципом комплементарності.

Принцип комплементарності відіграє важливу роль у процесі подвоєння молекул ДНК перед поділом клітини. Такий процес називають реплікацією ДНК. Подвійна спіраль ДНК перед поділом розплітається, і кожен окремий ланцюг служить основою (матрицею) для створення другого ланцюга. Синтез утворюється за принципом комплементарності. У результаті синтезуються дві ідентичні за будовою молекули ДНК. Кожна дочірня молекула містить один ланцюг з матричної молекули і один заново синтезований.

Усередині ядер ДНК утворює комплекс з білком. Утворена речовина називається хроматином. Під час поділу клітини хроматин утворює особливі тільця-хромосоми.

Нуклеїновим кислотам, як і білкам, притаманна первинна структура - певна послідовність розташування нуклеотидів, а також складніша вторинна і третинна структури, які формуються за допомогою водневих зв'язків, електростатичним та іншим взаємодіям. За певних умов (дія кислот, лугів, високої температури тощо) відбувається процес денатурації ДНК - розривання водневих зв'язків між комплементарними нітратними основами різних полінуклеотидних ланцюгів. При цьому ДНК повністю або частково розпадається на окремі ланцюги, через що втрачає свою біологічну активність. Денатурована ДНК після припинення дії факторів, які її спричиняють, може поновити свою структуру завдяки відновленню водневих зв'язків між комплементарними нуклеотидами (процес ренатурації ДНК).

Дата добавления: 2015-05-24