Функциональная роль цепей ДНК

Тезисы лекции

Наличие нуклеиновых кислот было обнаружено Ф. Мишером в 1869г, при исследовании клеток гноя. В 1914г Щепотьев предположил, что нуклеиновые кислоты участвуют в переносе наследственной информации. Но только в 1914г Эвери и сотрудники, на основании опытов Грифитса по трансформации у бактерий, доказали роль ДНК в хранении и передаче наследственной информации.

Нуклеиновые кислоты - полимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов, включающих 3 компонента:

1) сахар (пентоза);

2) фосфат;

3) азотистое основание (пурин или пиримидин);

Пурины – аденин и гуанин.

Пиримидины – цитозин, тимин и урацил (в РНК).

Остов цепи образуется остатками пентозы – дезоксирибозы и фосфата. Соединение нуклеотидов цепи ДНК происходит фосфодиэфирной связью (фосфат одного нуклеотида и гидроксил другого нуклеотида), в результате образуется полинуклеотидная цепь.

Сборка цепи идет при участии фермента полимеразы. Начало цепи всегда несет фосфат в положении 5', а конец цепи свободный гидроксил (ОН) в положении 3'.

Особенностью структурной организации ДНК является то, что она состоит из двух полинуклеотидных цепей.

Согласно трехмерной модели ДНК, предложенной в 1953г американским биофизиком Дж. Уотсоном, английским генетиком Ф. Криком, цепи соединяются друг с другом водородными связями между их азотистыми основаниями по принципу комплементарности.

Аденин одной цепи соединяется с тимином другой цепи двумя водородными связями.

Другой важной особенностью объединения двух полинуклеотидных цепей ДНК является их антипараллельность:

5' конец одной цепи соединяется с 3' концом другой и наоборот.

5' → 3'

3' → 5'

Данные рентгеноструктурного анализа, показали, что молекула ДНК, состоящая из двух цепей, образует спираль, закрученную вокруг собственной оси. Диаметр спирали составляет 2 нм, длина шага- 3,4 нм, в каждый виток входит 10 пар нуклеотидов. Чаще двойные спирали являются правозакрученными – β – форма.

Таким образом в структурной организации молекулы ДНК выделяют 3 структуры:

1. Первичная структура – полинуклеотидная цепь;

2. Вторичная структура – две комплементарные друг другу и антипараллельные полинуклеотидные цепи, соединенными водородными связями;

3. Третичная структура – трехмерная спираль с приведенными выше пространственными характеристиками;

Общая длина всех 46 молекул ДНК ядра человеческой клетки составляет примерно 190 см, средняя длина одной молекулы – 4 см.

Две цепи молекулы ДНК в области гена отличаются по своей функциональной роли:

1. Одна из них является кодирующей, или смысловой;

2. Матричной.

В процессе транскрипции (считывания гена или синтеза пре-м-РНК) в качестве матрицы выступает одна матричная цепь.

А продукт транскрипции – пре-м РНК совпадет по последовательности нуклеотидов с кодирующей цепью ДНК (за исключением замены Тимина на урацил).

Т.о., с помощью матричной цепи ДНК при транскрипции воспроизводится в структуре РНК генетическая информация кодирующей цепи ДНК.

Смысловая цепь 5' ТТА-АГТ-ЦЦТ 3'

Матричная цепь 3' ААТ-ТЦА-ГГА 5'

транскрипция ↓

Матричная РНК 5' УУА-АГУ-ЦЦУ 3'

транслокация ↓

Пептидная цепь сер-вал-глу

Дата добавления: 2015-06-04