Нуклеїнові кислоти – ДНК і РНК.

Будова гена. Гени структурні, регуляторні, синтезу т-РНК, і р- РНК.

Трансляція.

Транскрипція, процесинг, сплайсинг.

Генетичний код, його основні принципи властивості.

Підтримування генетичної стабільності клітин: самокорекція і репарація ДНК.

Реплікація ДНК.

Нуклеїнові кислоти: ДНК і РНК, просторова організація, видова специфічність, роль у зберіганні та перенесенні спадкової інформації.

План лекції.

ЛЕКЦІЯ № 2

Тема: „ Молекулярні основи спадковості. Реалізація спадкової інформації.”

8. Екзонно-інтронна організація генів (геному еукаріотів).

Вперше нуклеїнові кислоти були виявлені Ф. Мішером у 1869 р.

Будова молекули ДНК. Макромолекула ДНК – це два довгі полімерні ланцюги, що складаються з мономерів дезоксирибонуклеотидів, тісно з’єднаних між собою. Нитки ДНК з’єднуються водневими зв’язками між азотистими основами двох ланцюгів і утворюють подвійну спіраль ДНК. Таку модель будови ДНК запропонували в 1953 р. Дж. Уотсон і Ф. Крік.

Пуринові та піримідинові основи взаємодіють одна з одною. Аденін одного ланцюга двома водневими зв’язками з’єднуються з тиміном іншого ланцюга, а гуанін – трьома водневими зв’язками з цитозином. Два ланцюга ДНК антипаралельні. Тобто 5' – кінець одного ланцюга з’єднаний із 3' – кінцем іншого, і навпаки. Генетична інформація записана послідовностю нуклеотидів у напрямку від 5' – кінця до 3' – кінця. Така нитка називається „змістовною”, саме тут розташовані гени (матричний ланцюг). Другий ланцюг у напрямку 3'-5' вважається „антизмістовим”. Він необхідний як „еталон” збереження генетичної інформації і набуває значення у процесах реплікації та репарації.

Два антипаралельні ланцюги міцно з’єднані між собою водневими зв’язками. В результаті цього утворюється подвійна спіраль, закручена навколо центральної осі.

Діаметр подвійної спіралі складає 2 нм, відстань між двома витками 3,4 нм. У кожний виток входить 10 пар нуклеотидів. Відстань між сусідніми основами складає 0,34 нм.

Нуклеотиди. ДНК – це полімерна молекула, мономерами в якій є нуклеотиди.

Нуклеотид складається з: 1) азотистої основи ; 2) моносахариду дезоксирибози (в РНК – рибози); 3) залишку фосфорної кислоти.

Азотисті основи бувають двох типів: пуринові – аденін (А) і гуанін (Г) і піримідинові – тимін (Т) і цитозін (Ц). Сполучення нуклеотидів у молекулі ДНК відбувається в результаті утворення фосфодиефірних зв’язків. Скелет ланцюга складається з молекул фосфату і пентоз, що чергуються. Синтез полінуклеотидного ланцюга відбувається за участю ферменту ДНК- полімерази.

Комплементарність пар основ. Два ланцюги ДНК не є ідентичними, але вони комплементарні один одному. Відстань між двома ланцюгами ДНК 2 нм, що дозволяє вмістити тільки одну пару А-Т або Г-Ц, які відповідають цим розмірам.

Концепція специфічного зв’язування пар основ свідчить, що аденін в одному ланцюгу повінен відповідати тиміну в іншому, а гуанін повінен мати напроти себе цитозин в іншому ланцюгу. Таким чином, два ланцюги ДНК комплементарні один одному.

Правила Е. Чаргаффа. Вивчаючи хімічний склад ДНК в 1950 р., Ервін Чаргафф сформулював важливі положення щодо структури ДНК:

1. Молярна частка пурінів дорівнює молярній частці піримідинів:

А + Г = Ц + Т , або А + Г/ Ц + Т = 1

2. Кількість аденіну і цитозіну дорівнює кількості гуаніну і тиміну:

А + Ц = Г + Т , або А + Ц / Г + Т = 1

3. Кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, а кількість гуаніну дорівнює кількості цитозіну:

А = Т, або А / Т = 1, Г = Ц , або Г / Ц = 1

4. Відношення суми молярних концентрацій Г + Ц до суми молярних концентрацій А + Т у різних видів значно змінюється: Г +Ц / А + Т названо коефіцієнтом специфічності. Для бактерій він дорівнює 0,45 – 2,8, для вищих рослин, тварин і людини – 0,45 – 0,94.

Видова специфічність ДНК. За співвідношенням (А+Т) і (Г+Ц) представники різних видів різняться між собою, причому у тварин переважає пара (А+Т), а у мікроорганізмів співвідношення (А+Т) і (Г+Ц) однакове. Ці явіща використовують як один із генетичних критеріїв визначення виду. У цьому полягає індивідуальна специфічность ДНК.

Просторова організація ДНК. Молекула ДНК може існувати в різній конфігурації залежно від навколишніх умов. Відомо декалька форм ДНК:

а) В-форма – має стандартну структуру відповідно до моделі молекули Уотсона і Кріка в нормальних фізіологічних умовах; б) А-форма виявлена у зневодненому середовищі, при високому вмісті калію і натрію. Така форма має змінену спіралізацію; в) С-форма – має меньше основ на один виток, а значить інші фізичні характеристики; г) Ζ-форма – на відміну від інших форм, закручена влево. Деякі форми при зміні умов можуть переходити одна в одну, що додатково регулює роботу генів.

Рибонуклеїнові кислоти (РНК). Спадкова інформація зберігається в молекулі ДНК. Проте ДНК не бере участі в життедіяльності клітин. Роль посредників у передачі спадкової інформації від ДНК у цитоплазму відиграють рибонуклеїнові кислоти.

РНК мають вигляд довгих нерозгалужених полімерних молекул, що складаються з одного ланцюга.

Молекули РНК мають богато спільного зі структурою ДНК, але відрізняються нізкою ознак: а) вуглеводом РНК є рибоза, б) РНК не містить тиміну, його місце в молекулі займає урацил, в) РНК одноланцюгова молекула, г) правила Чаргаффа не виконуються.

Типи РНК. На основі розміру, структури, функції молекул розрізняють три типи РНК, характерних для еукаріотів і прокаріотів.

Інформаційна РНК (і-РНК). Ії молекули утворюються на певних ділянках ДНК, мають назву структурних генів. Вони становлять 0,5-3,0% маси всіх РНК. Інформаційна РНК є матрицею для синтезу білків, тому ії називають також матричною. Матрична РНК є шаблоном, на якому будуються поліпептиди відповідно до закладеної генетичної інформації. Інформаційна РНК містить інформацію про порядок розташування амінокислот у синтезованому білку.

Транспортна РНК (т-РНК). Молекули т-РНК утворюються на спеціальних генах. Від загальної маси РНК на т-РНК припадає близько 10-15%. Молекули т-РНК переносять до місць синтезу білків тільки відповідні їм амінокислоти з цитоплазми. Кожній амінокислоті відповідає своя т-РНК.

Рибосомальна РНК (р-РНК). Утворюється на спеціальних генах ДНК в ядерці. Із загальної маси РНК на ії частку припадає до 90%. Рибосомальна РНК забеспечує зв’язування і-РНК з рибосомами за допомогою певних послідовностей нуклеотидів. Таким чином встановлюється початок і рамка зчитування інформації з і-РНК.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Класифікація та характеристика пам’яті ПК	\|	Реплікація ДНК.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.