Первичная структура ДНК

Первичная структура ДНК представляет собой последовательное соединение мононуклеотидов при помощи фосфодиэфирной связи. Эта связь образуется за счет гидроксильных групп, одна из которых принадлежит фосфорной кислоте, соединенной с 5-м (с пятым) углеродным атомом дезоксирибозы одного нуклеотида, а другая – 3-му (третьему) углеродному атому пентозы другого нуклеотида.

 

 

 

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух антипараллельных полинуклеотидных цепей, в которой углеводно-фосфорные группы расположены снаружи, а азотистые основания, соединяясь водородными связями, образуют специфичные пары: А=Т, Г=Ц. Специфичность спаривания азотистых оснований обусловлена комплементарностью, то есть дополнительностью цепей ДНК друг другу.

Третичная структура ДНК: плотно упакованная сложная структура. Может существовать в нескольких формах:

 

1) Прокариоты:

ДНК вирусов, бактериофагов, плазмид и митохондрий представлена кольцевой ДНК - линейные двухцепочечные молекулы, на концах которых расположены одноцепочечные участки полностью комплементарные друг другу (липкие концы). Эти участки соединяются друг с другом за счет комплементарного спаривания оснований, и линейная молекула превращается в кольцевую.

 

2) Эукариоты:

В клетках эукариот ДНК находится в комплексе с белками в суперспирализованном виде. Почти вся ДНК эукариот находится в хромосомах ядра, и лишь небольшая часть содержится в митохондриях.

 

Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому. В диплоидных клетках человека содержится 46 хромосом. Общая длина ДНК всех хромосом клетки составляет 1,74 м, но она упакована в ядре, диаметр которого в миллионы раз меньше. Чтобы расположить ДНК в ядре клетки, должна быть сформирована очень компактная структура.

Компактизация и суперспирализация ДНК осуществляются с помощью разнообразных белков, взаимодействующих с определёнными последовательностями в структуре ДНК. Все связывающиеся с ДНК эукариотов белки можно разделить на 2 группы: гистоновые и негистоновые белки. Комплекс белков с ядерной ДНК клеток называют хроматином.

 

Гистоны - белки с молекулярной массой 11-21 кДа (килодальтон), содержащие много остатков аргинина и лизина. Благодаря положительному заряду гистоны образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами, расположенными на внешней стороне двойной спирали ДНК. Гистоны составляют 50% хроматина. Молекула гистона состоит из одной полипептидной цепи, которая спирализована и скручена в глобулу.

 

Существует 5 типов гистонов. Четыре гистона Н2А, Н2В, НЗ и Н4 образуют октамерный белковый комплекс (Н2А, Н2В, НЗ, Н4)2, который называют "нуклеосомный кор" (от англ. nucleosome core). Молекула ДНК "накручивается" на поверхность гистонового октамера, совершая 1,75 оборота (около 146 пар нуклеоти-дов). Такой комплекс гистоновых белков с ДНК служит основной структурной единицей хроматина, её называют "нуклеосома". ДНК, связывающую нуклеосомные частицы, называют линкерной ДНК. В среднем линкерная ДНК составляет 60 пар нуклеотидных остатков. Молекулы гистона H1 связываются с ДНК в межнуклеосомных участках (линкерных последовательностях) и защищают эти участки от действия нуклеаз (фермент).

 

 

Нуклеосомы соединены в цепочку образуя - нуклеосомные нити. Они скручиваются в спираль, образуя толстые фибриллы - соленоиды. В результате такой упаковки обеспечивается уменьшение линейных размеров ДНК в 50 раз. Соленоиды, в свою очередь, образуют петли, дополнительно упаковываясь еще в 200 раз. Подобная суперспирализация ДНК и составляет третичную ее структуру, обеспечивающую плотную упаковку ДНК в ядре клетки.

 

 

 

Локализация ДНК в клетке:

ü в эукариотических клетках:

· в ядре, в хромасомах

· в митохондриях

· пластидах

ü в прокариотических клетках:

· в нуклеоиде – одна кольцевая молекула

· в цитоплазме – плазмиды (маленькие кольцевые молекулы ДНК)

Свойства ДНК:

· Высокая кислотность,

· Большая вязкость

· Способность к денатурации. Под действием высокой t или других факторов молекула ДНК денатурирует, что проявляется ее раскручиванием на две цепи.

· Способность к репликации – самоудвоению

· Способность к репарации – самовоспроизведению (исправление ошибок)

 

Функции ДНК:

· хранение наследственной информации о структуре специфических для организма белков

· передача наследственной информации дочрним клеткам

· участие в реализации генетической информации, т.е. в процессе синтеза полипептидов.

 

РНК