Нуклеиновые кислоты. Строение и функции

превратило молекулярную генетику в одну из самых главных наук нашего

времени.

наследственнойнаследственной информации, а также непосредствен-ное участие в механизмах реализации этой

информации путем програм-мирования синтеза всех клеточных белков.

элементов:
1)гетероциклические азотистые основания;
2) пятичленный углевод: рибоза или дезоксирибоза;
3) фосфорная кислота.

Кислотами ДНК и РНК являются из-за остатков фосфорной кислоты.

= 2,3
рКв= 1,3

Ura
(2,4-диоксопиримидин)
Тимин Thy
(5-метил-2,4-диоксопиримидин, 5-метилурацил
Цитозин Cyt
(4-амино-2-оксопиримидин)

Ade
(6-аминопурин)
Гуанин Gua
(2-амино-6-оксопурин)

молекул пиримидина и пурина

D-2-дезоксирибоза

наиболее важных биологически активных молекул, вовлеченных в энергетическую систему клетки.

для всех биологических процессов, которые идут с затратой энергии. АТФ

сравнивают с универсальной валютой – т.к. расходуется она счетно – гидролиз одной молекулы АТФ в сопряженном процессе обеспечивает энергией химическое превращение одной молекулы любого вещества.

Нобелевская премия 1971 года за «за открытие ключевой роли циклической

аденозинмонофосфорной кислоты (цАМФ) в передаче гормонального сигнала».

Одним из первооткрываелей роли цАМФ был русский врач –
проф. Казанского университета Андрей Дмитриевич Адо (1953 г.)

внутриклеточного посредника (вторичного мессенджера) в осуществлении многообразных функций гормонов, медиаторов

(передатчиков) нервного возбуждения, например, ацетилхолина.
Участвуют также в регуляции обмена углеводов и липидов, клеточного роста, мембранного транспорта.
В клетках высших организмов цАМФ и цГМФ активируют фермент протеинкиназу , который катализирует перенос остатка фосфорной к-ты с АТФ на белок. Протеинкиназа может катализировать фосфорилирование некоторых ферментов, а также ряда регуляторных и структурных белков (до 30 %), что приводит к изменению их свойств.

Роль циклических нуклеотидов

путем фосфори-лирования остатков аминокис-лот, имеющих гидроксильные группы (серин, треонин и

тирозин) или гетероцикли-ческой аминогруппы гистидина.

-АДФ
Протеинкиназа

АТФ

-АДФ

Протеинкиназа
АТФ

-АДФ

Серин

Треонин

Тироксин

Крига,,
англичанина Мориса Уилкинса и Джеймса Уотсона.

5/ атоме дезоксирибофу-ранозы, на другом – дезоксирибофура-ноза со свободным гидроксилом

у 3/ атома.
Так что принято говорить о 5/- и 3/-кон-цах молекулы, причем 5/-конец считается началом цепочки ДНК или РНК, а 3/- окончание полинуклеотидной цепи.

(комплементарные пары оснований) тимин-аденин, цитозин-гуанин

нерегулярно присоединены азотистые основания. Азотистые основания в связывании нуклеотидов одной

цепи участия не принимают.
Антипараллельность
Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, ориентированных антипараллельно. 3'-конец одной расположен напротив 5'-конца другой.
Комплементарность (дополнительность)
Каждому азотистому основанию одной цепи соответствует строго определенное азотистое основание антипараллельной цепи. Соответствие определяется химическим строением оснований. Пурины и пиримидины в парах образуют водородные связи. Паре A-Т соответствуют две водородные связи, паре Г-Ц - три.
Наличие регулярной вторичной структуры
Молекула ДНК имеет вторичную структуру в виде двойной спирали с общей осью. Разные азотистые основания ориентированы в большую и малую борозды, в которых структурные группы азотистых оснований доступны для модификации.

структуры ДНК (соавторы Джеймс Уитсон и Морис Уилкинс).
Нобелевская премия по

физиологии и медицине 1967 г.

двойной спирали – 2 нм, длина волны света – сотни

нм). ДНК можно увидеть только в электронном микроскопе, где вместо световых волн используется поток электронов, ведущих себя как волны с гораздо меньшей длиной. И максимум, что можно увидеть таким образом – это вот такая бесструктурная ниточка (это фотография бактериальной плазмиды – короткой кольцевой ДНК):

по другой, за счет того, что цепи однозначно комплиментарны.

 

строчку в определенном порядке записаны буквы четырехбуквенного алфавита.
Через ДНК

можно передать очень много информации почти любого содержания. В русском алфавите 33 буквы, в английском 28, компьютер пользуется двухбуквенным или двоичным кодом, и при этом компьютер способен воспроизвести любое сообщение на русском и английском языке. То есть для передачи любого сообщения достаточно двух букв.
Чем больше букв в алфавите, тем короче будет длина сообщения, но тем больше времени нужно на обучение, и более тонкие программы нужны для распознавания (например, китайская грамота, 1 иероглиф несет в себе целое сообщение, но обучиться этому языку очень сложно, трудно распознавать иероглифы).
Жизнь остановилась на четырех буквах – большее их количество, видимо, потребовало бы гораздо более сложных молекул и, соответственно, более громоздкого носителя.

молекулой ДНК. В самой большой хромосоме человека находится 2,5 миллиона

нуклеотидов, а сама молекула достигает в длину около 10 см.
Для реализации информации происходит три важнейших процесса с участием нуклеиновых кислот: репликация, транскрипция и трансляция. Это означает – копирование, переписывание и перевод.

Все эти процессы являются вариантами матричного биосинтеза – синтеза сложных нерегулярных полимеров по некоей матрице.

она переписывается в форму мРНК.
Информационная, или матричная РНК (ее обозначают

мРНК) считывает и переносит генетическую информацию от ДНК, содержащейся в хромосомах, к рибосомам, где происходит синтез белка со строго определенной последовательностью аминокислот.

рибосомам, где они соединяются пептидными связями в определенной последовательности, которую

задает мРНК.
4. Рибосамная РНК (рРНК) непосредственно участвует в синтезе белков в рибосомах.
Рибосомы — это сложные надмолекулярные структуры, которые состоят из четырех рРНК и нескольких десятков белков.

(разного цвета) образуют отдельные блоки укладки. D. Трехмерная структура рРНК большой

субъединицы. В процессе укладки (фолдинга) домены сильно переплетаются друг с другом.

двойной цепочки ДНК и построение по одной из цепочек комплементарной

цепочки РНК. Транскрипция идет в том же направлении, что и репликация – от 5’ к 3’. Все это делает сложный фермент РНК-полимераза. При этом цепочка РНК по мере своего построения сходит с ДНК, обе цепочки которой снова образуют двойную спираль –ренатурируют. Ниже приведена грубая схема транскрипции:

и происходит в рибосомах. Рибосома –, состоящий из нескольких десятков

специальных белков и нескольких специальных РНК. Рибосома – сложный молекулярный агрегат - это целый конвейер, который состоит из двух частей (так называемых субъединиц). Перед началом трансляции матричная РНК должна встретиться с рибосомой. У бактерий рибосомы находятся поблизости от РНК. На рисунке показано, как прямо на синтезируемую цепь м-РНК нанизываются многие рибосомы, в которых синтезируется белок.  

РНК, или тРНК. Они транспортируют аминокислоты в рибосомы. Это короткие

молекулы РНК, включающие одноцепочечные участки и участки, комплементарные друг другу, которые сворачиваются в 4 отрезка двойной спирали, образуемые той же самой цепочкой (напоминает клеверный лист).

код является триплетным.
.

триплетами

по физиологии и медицине присуждена в 1968 году. Расшифровка генетического кода.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1968 г. (Холл, Ниренберг, Корана) Френсис Криг ( скончался в июле 2007 г.) За 2 месяца до этого ему были вручены 2 сидерома с записью его персональной ДНК.

окружающей среды

окружающей среды

в организме с образованием низкомолекулярных метаболитов СО2, NH3, H2O.
Структура

пурина не разрушается, продукты окисления пурина могут накапливаться в организме, приводя к заболеваниям (подагра, мочекаменная болезнь).
Нарушения пуринового обмена называют метаболическим синдромом, ухудшающим течение многих заболеваний.

которая служит посредником действия гормонов адреналина и норадреналина. Мочевая кислота

пролонгирует (продлевает) действие этих гормонов на ЦНС.
Обладает антиоксидантными свойствами - способна взаимодействовать со свободными радикалами.
Уровень мочевой кислоты в организме контролируется на генетическом уровне. Для людей с высоким уровнем мочевой кислоты характерен повышенный жизненный тонус.
Однако повышенное содержание мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) небезопасно. Сама мочевая кислота и, особенно, ее соли ураты (натриевые соли мочевой кислоты) плохо растворимы в воде. Даже при незначительном повышении концентрации они выпадают в осадок, образуя камни.
Кристаллы воспринимаются организмом как чужеродный объект. В суставах они фагоцитируются макрофагами, сами клетки при этом разрушаются, из них освобождаются гидролитические ферменты. Это приводит к воспалительной реакции, сопровождающейся сильнейшими болями в суставах. Такое заболевание называется подагра.
Другое заболевание, при котором кристаллы уратов откладываются в почечной лоханке или в мочевом пузыре, известно как мочекаменная болезнь.

идентичны им; тем самым они нарушают синтез нуклеиновых кислот.

Известные антагонисты пурина – 6- меркаптопурин (леупурин, пуринетол); антагонисты пиримидина - фторурацил (флуороурацил), фторафур (тегафур), цитарабин (цитозар).

модификации с целью получения соединений, широко применяющихся в химиотерапии.