Нуклеиновые кислоты Выполнила: ученица 10 «А» класса МОУ СОШ 41 Старожук Ирина 2007 год, Калининград

Состав нуклеиновых кислот ДНК и РНК – это природные биополимеры, построенные остатками нуклеотидов, т.е. полинуклеотиды. Важнейшей характеристикой нуклеиновых кислот является их нуклеотидный состав. В состав нуклеотида - структурного звена нуклеиновых кислот - входят три составные части: моносахарид - рибоза или 2-дезоксирибоза. Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т.е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два вида нуклеиновых кислот – рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дизоксирибозу, остаток фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекулах содержится фосфорная кислота.

Нуклеотид - фосфорный эфир нуклеозида. В состав нуклеозида входят два компонента: моносахарид (рибоза или дезоксирибоза) и азотистое основание.

Закономерности 1. Все ДНК содержат одинаковое число пуриновых и пиримидиновых оснований. 2. Любая ДНК всегда содержит в равных количествах попарно А=Т и G=C. Из этих закономерностей вытекает третья. 3. Количество оснований, содержащих цитозин и аденин, равно количеству оснований, содержащих гуанин и тимин, т. е. A+C=G+T. Было установлено, что для каждого типа ДНК суммарное содержание гуанина и цитозина не равно суммарному содержанию аденина и тимина, т. е. что (G+C)/(A+T), как правило, отличается от единицы (может быть как больше, так и меньше ее). По этому признаку различают два основных типа ДНК: А Т- тип с преимущественным содержанием аденина и тимина и G C- тип с преимущественным содержанием гуанина и цитозина. Каждая ДНК имеет характерный коэффициент специфичности, который может изменяться в пределах от 0,3 до 2,8. При подсчете коэффициента специфичности учитывается содержание минорных Оснований, а также замены основных оснований их производными.

Теория Первые сведения о нуклеотидном составе РНК относились к препаратам, представляющим собой смеси клеточных РНК (рибосомных, информационных и транспортных) и называемым обычно суммарной фракцией РНК. Правила в этом случае не соблюдаются, хотя определенное соответствие между содержанием гуанина и цитозина, а также аденина и урацила все же имеет, место. Данные, полученные в последние годы при анализе индивидуальных РНК, показывают, что и на них правила не распространяются. Однако различия в содержании аденина и урацила, а также гуанина и цитозина для большинства РНК невелики и что, следовательно, тенденция к выполнению указанных правил все же наблюдается. Этот факт объясняется особенностями макроструктуры РНК. Характерными структурными элементами некоторых РНК являются минорные основания. Соответствующие им нуклеотидные остатки обычно входят в состав транспортных и некоторых других РНК в очень небольших количествах, поэтому определение полного нуклеотидного состава таких РНК представляет собой иногда весьма сложную задачу.

Макромолекулярная структура ДНК В 1953 г. Уотсон и Крик, опираясь на известные данные о конформаци нуклеотидных остатков, о характере межнуклеотидной связи в ДНК и закономерности нуклеотидного состава ДНК, расшифровали рентгенограммы паракристаллической формы ДНК. Согласно их модели, молекула ДНК представляет собой правильную спираль, образованную двумя полидезоксирибонуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси. Диаметр спирали практически постоянен вдоль всей ее длины и равен 1,8 нм. Таким образом, последовательность нуклеотидов в одной цепи молекулы ДНК предопределяет нуклеотидную последовательность другой цепи. Этот принцип является главным следствием модели Уотсона и Крика, поскольку он в удивительно простых химических терминах объясняет основное функциональное назначение ДНК быть хранителем генетической информации. Остается добавить, что соседние пары остатков оснований в ДНК, находящейся в В-форме, повернуты друг относительно друга на 36°.

Свойства Химический гидролиз ДНК оказался практически непригодным. ДНК не расщепляется при щелочных значениях рН, что хорошо согласуется с предположением о фосфодиэфирной природе межнуклеотидной связи. При обработке кислотой даже в мягких условиях ДНК расщепляется как по фосфодиэфирным, так и по N-гликозидным связям. Вследствие этого расщепление полимера протекает неоднозначно. Наличие этих соединений в продуктах деградации ДНК указывает на участие обеих гидроксильных групп в образовании межнуклеотидной связи. Более специфическим оказалось ферментативное расщепление ДНК. При обработке препаратов ДНК змеиного яда полимер практически полностью гидролизуется. Таким образом, было убедительно доказано, что в ДНК межнуклеотидная связь осуществляется за счет фосфатной группы, а также гидроксильных групп нуклеотидных остатков.

Межнуклеотидная связь в ДНК и РНК Более сложным оказался вопрос о природе межнуклеотидной связи в РНК. Уже на первых этапах изучения строения РНК был установлен факт чрезвычайной неустойчивости се при щелочном гидролизе. Основными продуктами щелочного гидролиза РНК являются рибонуклсозид-2'- и рибонуклеозид-З'-фосфаты, образующиеся практически в равных количествах. Рибонуклеотид-5'-фосфаты при этом не образуются. Эти данные не укладывались в представления о фосфодиэфирной природе межнуклеотидной связи в РНК и требовали всестороннего изучения. Данные щелочного гидролиза ограничили количество возможных для РНК типов межнуклеотидных связей. Более точные сведения о типе межнуклеотидной связи в РНК, как и в случае ДНК, были получены с помощью ферментативного гидролиза. Гидролиз РНК с использованием змеиного яда подтвердил предположение об участии 5'-гидроксильных групп в образовании фосфодиэфирной связи между мономерными звеньями.

Значение нуклеиновых кислот Значение нуклеиновых кислот очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность ранения, переноса в цитоплазму и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые синтезируются в каждой клетке. Белки обусловливают большинство свойств и признаков клеток. Понятно поэтому, что стабильность структуры нуклеиновых кислот - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и организма в целом. Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой изменения структуры клеток или активности физиологических процессов в них, влияя таким образом на жизнеспособность.