Властивості та функції ДНК

Тема: НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ

Всі живі істоти здатні зберігати спадкову інформацію і передавати її нащадкам при розмноженні. Цю функцію завдяки особливостям своєї будови виконують нуклеїнові кислоти.

Вперше ДНК була виділена в 1869 році Фрідріхом Мишером в ядрі клітин (звідки й назва цих сполук: від лат. «нуклеус» – ядро), але в той час цій речовині не було надано належного значення. Тільки через майже 70 років учені Евері і Мак Карті довели, що ця сполука є матеріальним носієм спадковості. До речі, згодом нуклеїнові кислоти виявили і в інших частинах клітини.

Нуклеїнові кислоти — природні високомолекулярні органічні сполуки, що забезпечують збереження і передавання спадкової інформації в організмі. Це – складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Число нуклеотидів у складі однієї молекули нуклеїнової кислоти може становити від 200 до 200 млн.

Кожний нуклеотид – хімічна сполука, що складається з азотистої основи, вуглевода (пентози) і залишку фосфорної кислоти.

В залежності від того, який вуглевод входить до складу нуклеотиду, розрізнюють ДНК (дезоксирибонуклеїнову кислоту) і РНК (рибонуклеїнову кислоту). До складу ДНК входить дезоксирибоза, а до складу РНК - рибоза.

В обох типах нуклеїнових кислот містяться азотисті основи чотирьох різних видів: аденін (А), гуанін (Г), цитозин (Ц) і тимін (Т), а в РНК замість тиміну – урацил.

ДНК

Молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, звитих разом навколо однієї поздовжньої осі, в результаті чого утворюється подвійна спіраль. Товщина її дорівнює 2 нм; на один виток спіралі доводиться 10,5 пар нуклеотидів. Два ланцюги ДНК з’єднані в одну молекулу азотистими основами. При цьому аденін з’єднується тільки з тиміном, а гуанін – з цитозином. Виходить, що послідовність нуклеотидів в одному ланцюжку жорстко визначає їх послідовність в іншому. Такий принцип з’єдняння отримав назву «принцип комплементарності». Ланцюжки ДНК йдуть в протилежних напрямках, тобто "догори ногами" щодо один одного – антипараллельно. Знаючи порядок нуклеотидів одного ланцюжка ДНК, легко визначити їх порядок в іншому ланцюжку. У кожного організму число аденілових нуклеотидів дорівнює числу тимидилових, а число гуанілових – числу цитидилових.

Наприклад: фрагмент одного ланцюга ДНК має наступний склад: А – А – Г – Г – Ц – Ц –Ц – Т – Т. Використовуючи принцип комплементарності, легко добудувати другий ланцюг: Т-Т-Ц-Ц-Г-Г-А-А

Властивості та функції ДНК.

1) Здатність до самоподвоєння. Це явище ще називають реплікацією.

2) Так само як і молекули білків, молекули ДНК здатні до денатурації та ренатурації, а також деструкції. За певних умов (дія кислот, лугів, високої температури тощо) водневі зв’язки між комплементарними азотистими основами різних ланцюгів молекули ДНК розриваються. Після припинення дії негативних чинників структура молекули може відновлюватися завдяки поновленню водневих зв’язків між комплементарними нуклеотидами.

Основна функція ДНК – це кодування, збереження та реалізація спадкової інформації, передача її дочірнім клітинам при розмноженні. Зокрема, окремі ланцюги молекули ДНК слугують матрицею для синтезу різних типів молекул РНК. Цей процес називається транскрипцією.

РНК

Молекули РНК – одноланцюгові, проте в деяких місцях РНК згортаються й утворюють фрагменти, пара-

лельні один одному. У таких місцях азотисті основи з'єднуються і РНК набуває форму подвійної спіралі. Принцип комплементарності діє і тут, але аденін утворює пару з урацилом. Молекули РНК менше ніж ДНК, можуть містити від 75 до 10 000 нуклеотидів.

Існує три типи РНК, які розрізняються за розмірами і функціями: Інформаційна РНК є копією певної ділянки молекули ДНК. Вона переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу молекули білка і бере безпосередню участь у її збиранні. Молекула іРНК відносно нестабільна, вона швидко розпадається на нуклеотиди. Наприклад, у мікроорганізмів іРНК існує усього декілька хвилин, а в клітинах еукаріотів - декілька годин або днів.

Транспортна РНК має менші розміри, її частка становить до 20% загальної кількості РНК у клітині. Вона приєднує до себе амінокислоти і переносить їх до місця синтезу білкової молекули.

Рибосомна РНК (80% загальної кількості РНК у клітині). Входить до складу особливих органел клітин— рибосом (детальніше про їхню будову та функції ви дізнаєтеся згодом). Взаємодіючи з білками, рРНК виконує структурну функцію і бере участь у процесах синтезу білків. Але в передачі спадкової інформації вона участі не бере.