Научный альманах: информация в днк

Содержание

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – своеобразный чертеж жизни, сложный код, в котором заключены данные о наследственной информации. Эта сложная макромолекула способна хранить и передавать наследственную генетическую информацию из поколения в поколение.

ДНК определяет такие свойства любого живого организма как наследственность и изменчивость. Закодированная в ней информация задает всю программу развития любого живого организма. Генетически заложенные факторы предопределяют весь ход жизни человека.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.

В клетках эукариот (животных, растений и грибов) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами.

ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков — нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы.

Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы (фосфодиэфирные связи).

В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей.

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух параллельных неразветвленных полинуклеотидных цепей, закрученных в противоположные стороны вокруг общей оси.

Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы – снаружи.

Две спирали удерживаются вместе водородными связями между парами азотистых оснований. Водородные связи образуются между определенными основаниями: тимин (Т) образует водородные связи только с аденином (А), а цитозин (Ц) – только с гуанином (Г). В первой паре азотистых оснований две водородные связи, а во второй – три.

Такие пары оснований называются комплементарными парами. А такое пространственное соответствие молекул, способствующее их сближению и образованию водородных связей, называется комплементарностью. Комплементарность обусловливает спиралевидную модель ДНК.

Две спирали в молекуле ДНК комплементарны друг другу. Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей определяет последовательность нуклеотидов в другой.

В каждой паре оснований, связанных водородными связями, одно из оснований – пуриновое, а другое пиримидиновое. Общее число остатков пуриновых оснований в молекуле ДНК равно числу остатков пиримидиновых оснований.

Таким образом,

  • ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),
  • ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой главной функции ДНК – хранения и передачи наследственных признаков.

Репликация ДНК

Двухспиральная структура ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения (репликации) этой молекулы.

Перед удвоением водородные связи разрываются, и две цепи раскручиваются и расходятся. Каждая цепь затем служит матрицей для образования на ней комплементарной цепи.

После разделения цепей происходит саморепликация, т.е. образование новой двойной спирали, идентичной исходной.

После репликации образуются две дочерние молекулы ДНК, в каждой из которых одна спираль взята из родительской ДНК, а другая (комплементарная) синтезирована заново.

Таким образом, сохраняется и передается новому поколению исходная структура ДНК.

Длина полинуклеотидных цепей ДНК практически неограничена. Число пар оснований в двойной спирали может меняться от нескольких тысяч у простейших вирусов до сотен миллионов у человека.

Видеофильм «ДНК. Код Жизни»

Рубрики: Нуклеиновые кислоты

Может ли изменяться строение нуклеотида

К слову скажем, что дезоксирибонуклеиновая кислота — это очень консервативная структура клеточного ядра. Этому есть логическое объяснение: хранящаяся в хроматине ядра, должна быть неизменной и копироваться без искажений. Ну а клеточный геном постоянно находится «под прицелом» факторов внешней среды. Например, таких агрессивных химических соединений, как алкоголь, лекарственное средство, радиоактивное излучение. Все они являются так называемыми мутагенами, под воздействием которых любой мономер ДНК может изменить свое химическое строение. Такое искажение в биохимии называют точковой мутацией. Частота возникновения их в геноме клетки достаточно высока. Мутации исправляются хорошо отлаженной работой клеточной репарационной системы, включающей в себя набор ферментов.

Одни из них, например рестриктазы, «вырезают» поврежденные нуклеотиды, полимеразы обеспечивают синтез нормальных мономеров, лигазы «сшивают» восстановленные участки гена. Если же вышеописанный механизм по какой-то причине в клетке не срабатывает и дефектный мономер ДНК остается в её молекуле, мутация подхватывается процессами матричного синтеза и фенотипически проявляется в виде белков с нарушенными свойствами, неспособных выполнять необходимые функции, присущие им в клеточном обмене веществ. Это является серьёзным негативным фактором, снижающим жизнеспособность клетки и сокращающим продолжительность её жизни.

В разделе на вопрос что является мономерами днк и рнк? заданный автором АЛЁНА VIP
лучший ответ это ДНК состоит из четырех типов мономеров — нуклеотидов.РНК — рибонуклеиновая кислота — похожа на ДНК и тоже построена из мономерных нуклеотидов 4 типов. ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.Урацил характерен для мономеров РНК, а тимин — для мономеров ДНК, и это второе различие РНК и ДНК. Мономеры — рибонуклеотиды РНК или дезоксирибонуклеотиды ДНК — образуют полимерную цепь

Ответ от Екатерина Борисова
Лена…), всё правильно спасибоБОЛЬШОЕ!

Ответ от Лена…)
Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований. 3 азотистых основания — аденин, гуанин и цитозин — такие же как и у ДНК, а четвертое — урацил.В состав молекулы ДНК входят четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин или тимин. Они определяют названия соответствующих нуклеотидов: А — адениловых, Г- гуаниловых, Ц — цитидиловых и Т — тимидиловых. Каждая цепь ДНК представляет поленуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов. Пары нуклеотидов аденин и тимин, а так же гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными или комплементарными. Вот все, что я знаю.

Ответ от Lali Lali
Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. РНК (рибонуклеиновая кислота) , так же как ДНК, представляет собой полимер мономерами которого служат нуклеотиды.

Второе из классических доказательств генетической роли ДНК

Первый мы уже описали – это опыты Эвери — МакЛеод — М. МакКарти.

Классика биологии – еще два опыта как прямые доказательства генетической роли ДНК. Описание сократим до сути.

Американский генетик Альфред Херши получил Нобелевскую премию (1969) за эти опыты. Интересна и серия опытов Херши и Марты Чейз, проведенная в 1952 году в Университете Вашингтона в Сент-Луисе с бактериями и бактериофагами, меченными радиоактивным фосфором и серой. Их выводы о том, что именно ДНК бактериофага проникает в бактерии и дает начало новым бактериофагам, – классика доказательства генетической роли ДНК.

Немного истории

Швейцарский биолог Ф. Мишер в 1869 году увидел в ядрах клеток гноя (лейкоцитах) цепочки, которые назвал нуклеиновыми кислотами.

Немец А. Кассель как биохимик вычислил их состав: сахар, фосфорная кислота и пять разновидностей азотистых оснований. Он же в 1891 году доказал, что нуклеиновых кислот две – ДНК и РНК. В период от этих открытий до 1953 года велись исследования химического состава и структурной организации нуклеиновых кислот. Известные фамилии этого периода – Ф. Левен, А. Тодд, Э. Чаргафф. Опыты, начатые Ф. Гриффитом (1928) и продолженные О. Эвери, К. МакЛеодом и М. МакКарти (1944), представили доказательства роли ДНК в передаче генетической информации, о чем подробнее позже. В 1953 году американцы Дж. Уотсон и Ф.Крик предложили известную даже школьнику модель структуры ДНК в виде двойной закрученной спирали. Все, молекулярная биология родилась!

См. Также [ править ]

  • G-квадруплекс
  • Кристаллография
  • Кристаллические решетки
  • База данных свойств динуклеотидов ( DiProDB ), предназначенная для сбора и анализа термодинамических, структурных и других характеристик динуклеотидов.
  • Рентгеновская микроскопия
  • Рассеяние рентгеновских лучей
  • Рассеяние нейтронов
  • Последовательность нуклеиновой кислоты
  • Вибрационный круговой дихроизм (VCD)
  • Рамановская спектроскопия — микроскопия и когерентная антистоксовая рамановская спектроскопия (КАРС)
  • Сэр Лоуренс Брэгг , FRS
  • Сравнение программного обеспечения для моделирования нуклеиновых кислот
  • ЯНТАРЬ
  • ОЧАРОВАНИЕ
  • Морское ушко (молекулярная механика)
  • Программное обеспечение для визуализации Sirius
  • QMC @ Home
  • ЯМР-спектроскопия (FT-NMR)
  • ЯМР- микроскопия
  • Микроволновая спектроскопия
  • FT- инфракрасный (ИК)
  • FT- ближняя инфракрасная спектроскопия (NIR)
  • Спектральная визуализация , гиперспектральная визуализация , химическая визуализация
  • Флуоресцентная корреляционная спектроскопия
  • Флуоресцентная кросс-корреляционная спектроскопия и резонансный перенос энергии Ферстера (FRET)
  • Конфокальная микроскопия

Роль нуклеотидов в генетическом коде

Для осуществления реакции биосинтеза белка, происходящей в рибосомах, существует механизм перевода информации об аминокислотном составе пептида из последовательности нуклеотидов иРНК в последовательность аминокислот. Оказалось, что три рядом расположенных мономера несут в себе информацию об одной из 20 возможных аминокислот. Это явление получило название генетический код. В решении задач по молекулярной биологии его применяют для определения как аминокислотного состава пептида, так и для выяснения вопроса: какие мономеры образуют молекулу ДНК, иными словами, каков состав соответствующего гена. Например, триплет (кодон) ААА в гене кодирует аминокислоту фенилаланин в молекуле белка, а в генетическом коде ей будет соответствовать триплет UUU в цепи иРНК.

Какую функцию выполняет клеточный центр

Центросома (клеточный центр) выполняет важнейшие функции в клетке:

  1. У простейших организмов формирует органоиды, которые предоставляют возможность передвигаться по водной среде. Эти органоиды называются жгутиками.
  2. У эукариотических клеток отвечает за образование ресничек, которые делают возможной кожную рецепцию — то есть восприятие внешних раздражителей кожными покровами.
  3. Играет важную роль в митотическом делении клеток за счет того, что формирует нити веретена и способствует равному распределению информации ДНК между дочерними клетками.
  4. Органеллы, составляющие центросомы, то есть центриоли, участвуют в образовании микротрубочек, которые являются важными элементами опорно-сократительного аппарата.
  5. Клеточный центр и его особенности важны для медицины: так, увеличение количества центросом в клетке свидетельствуют о наличии злокачественной опухоли.

Поведение центросомы в митозе

Особый интерес представляет функции центросомы при митозе.

Митоз — непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических клеток.

Перед митозом клеточный центр дублирует сам себя. Во время этого процесса материнские центриоли отходят друг от друга и распределяются по разным полюсам клетки.

То есть нужно помнить, что во время митоза клетка обладает двойным набором центросом. Одновременно же протекает «сборка» микротрубочек.

Затем начинается расхождение центросом друг от друга. В это же время микротрубочки отсоединяются друг от друга с минус-конца, укорачиваются и, следовательно, тянут хромосому к тому или иному полюсу клетки.

В итоге новая клетка получает набор хромосом и одну центросому.

Строение ДНК

ДНК – это линейный органический полимер. Его мономерные звенья – нуклеотиды, которые, в свою очередь, состоят из:

  • азотистого основания;
  • пятиуглеродного сахара (пентозы);
  • фосфатной группы (рисунок 1).

При этом,  фосфатная группа присоединена к 5′-атому углерода моносахаридного остатка,  а  органическое основание — к 1′-атому.

Основания в ДНК бывают двух типов:

  • Пуриновые: аденин ( А ) и гуанин (G);
  • Пиримидиновые: цитозин (С) и тимин (Т);(рисунок 2),

Строение нуклеотидов в молекуле ДНК

В ДНК моносахарид представлен  2′-дезоксирибозой, содержащей только 1 гидроксильную группу (ОН),  а  в РНК — рибозой, имеющей 2 гидроксильные группы (OH).

Нуклеотиды соединены друг с другом фосфодиэфирными связями, при этом фосфатная группа 5′-углеродного атома одного нуклеотида связана с З’-ОН-группой дезоксирибозы соседнего нуклеотида (рисунок 1). На одном конце полинуклеотидной цепи находится З’-ОН-группа (З’-конец),  а  на другом — 5′-фосфатная группа (5′-конец).

Уровни структуры ДНК

Принято выделять 3 уровня структуры ДНК:

  • первичную;
  • вторичную;
  • третичную.

Первичная структура  ДНК – это последовательность расположения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК.

Вторичная структура ДНК стабилизируется  водородными связями между комплементарными парами оснований и представляет собой двойную спираль из двух антипараллелных цепочек,  закрученных вправо вокруг одной оси.

Общий виток спирали- 3,4нм, расстояние между цепочками 2нм.

Третичная структура ДНК – суперсперализация ДНК. Двойная спираль ДНК на некоторых участках может подвергаться дальнейшей спирализации с образованием суперспирали или открытой кольцевой формы, что часто вызвано ковалентным соединением их открытых концов. Суперспиральная структура ДНК обеспечивает экономную упаковку очень длинной молекулы ДНК в хромосоме. Так, в вытянутой форме длина молекулы ДНК составляет  8 см,  а в форме суперспирали укладывается в 5 нм.

 Правило Чаргаффа

Правило Э. Чаргаффа – это закономерность количественного содержания азотистых оснований в молекуле ДНК:

  1. У ДНК молярные доли пуриновых и пиримидиновых оснований равны: А+ G = C + Т  или (А + G)/(C + Т)=1.
  2. В ДНК количество оснований с аминогруппами (А +C) равно количеству оснований с кетогруппами (G + Т):  А +C= G + Т или (А +C)/(G + Т)= 1
  3. Правило эквивалентности, то есть : А=Т, Г=Ц; А/Т = 1;  Г/Ц=1.
  4. Нуклеотидный состав ДНК у организмов различных групп специфичен и характеризуется коэффициентом специфичности: (Г+Ц)/(А+Т). У высших растений и животных коэффициент специфичности меньше 1, и колеблется незначительно: от 0,54 до 0,98, у микроорганизмов он больше 1.

Перспективы

Треть заболеваний человека имеют наследственную природу. Считается, что вызывают их повреждения функций хранилищ наследственной информации. Ожидается, что будут изучены причины повреждений и найдены способы их восстановления, что позволит распознавать болезни на ранней стадии и добиваться их полного излечения.
Уже более 20-ти лет существует международный проект «Геном человека». Ученые и исследователи всего мира выясняют последовательность соединения нуклеотидов в ДНК. Развитие новейших технологий позволит решить эту задачу в ближайшем будущем.
Человечество лишь слегка приоткрыло занавес тайны мироздания. Какая еще информация зашифрована в сочленениях ДНК и РНК. К чему могут привести нас эти знания. Даруют ли они нам сверхспособности или же уничтожат нас?

Особенно ДНК, достаточно хорошо известны в науке. Объясняется это тем, что они являются веществами клетки, от которых зависит хранение и передача её наследственной информации. ДНК, открытое еще в 1868 году Ф. Мишером, представляет собой молекулы с ярко выраженными кислотными свойствами. Ученый выделил её из ядер лейкоцитов — клеток иммунной системы. В течение последующих 50 лет исследования нуклеиновых кислот проводились эпизодически, так как большинство ученых биохимиков считали главными органическими веществами, отвечающими в том числе и за наследственные признаки, белки.

С момента расшифровки проведенной Уотсоном и Криком в 1953 году, начинаются серьёзные исследования, выяснившие что, дезоксирибонуклеиновая кислота — это полимер, а мономерами ДНК служат нуклеотиды. Их виды и строение будут изучены нами в данной работе.

Геномные и биотехнологические приложения молекулярного моделирования ДНК


Молекулярные модели полезны при проектировании структур для нанотехнологий ДНК . Здесь отдельные плитки ДНК (модель слева) самоорганизуются в высокоупорядоченную 2D-наносетку ДНК ( изображение АСМ справа).

Существуют различные применения молекулярного моделирования ДНК в исследовательских приложениях в области геномики и биотехнологии, от восстановления ДНК до ПЦР и наноструктур ДНК . Двумерные массивы соединений ДНК были визуализированы с помощью атомно-силовой микроскопии .

Молекулярное моделирование ДНК находит широкое применение в геномике и биотехнологии , от репарации ДНК до ПЦР и наноструктур ДНК. К ним относятся компьютерные молекулярные модели таких разнообразных молекул, как РНК-полимераза, E. coli, матрица бактериальной ДНК-примазы, предполагающая очень сложную динамику на границах раздела между ферментами и матрицей ДНК, а также молекулярные модели мутагенного, химического взаимодействия мощных молекул канцерогенов. с ДНК. Все они представлены в галерее ниже.

Технологические приложения включают биочип ДНК и наноструктуры ДНК, предназначенные для вычислений ДНК и других динамических приложений нанотехнологии ДНК . Изображение справа — это самособирающиеся наноструктуры ДНК. Структура «плитки» ДНК на этом изображении состоит из четырех разветвленных стыков, ориентированных под углом 90 °. Каждая плитка состоит из девяти олигонуклеотидов ДНК, как показано; такие плитки служат в качестве основного «строительного блока» для сборки наночастиц ДНК, показанных на микрофотографии АСМ.

Что такое РНК?

РНК

РНК – это рибонуклеиновая кислота, содержащая в себе азотистые основания и остатки фосфорных кислот.

Существует гипотеза, что она является первой молекулой, получившей способность к самовоспроизводству. Причем случилось это в эпоху формирования нашей планеты – в добиологических системах.

Рибонуклеиновая кислота состоит из 4-х нуклеотидов, но вместо двойной спирали ее цепочки соединяются одинарной кривой. В нуклеотидах содержится рибоза, принимающая активное участие в обмене веществ. В зависимости от способности кодировать белок РНК делятся на матричную и некодирующие.

Первая выступает своего рода посредником в передаче закодированной информации рибосомам. Вторые не могут кодировать белки, но обладают другими возможностями – трансляцией и лигированием молекул.

Презентация на тему: » Строение состав и значение ДНК. Определение ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – биополимер, мономером которого является нуклеотид.» — Транскрипт:

1

Строение состав и значение ДНК

2

Определение ДНК Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – биополимер, мономером которого является нуклеотид.

3

Функции ДНК Хранение наследственной информации Передача наследственной информации Реализация наследственной информации

4

История открытия Фридрих Мишер г. Фридрих Мишер обнаружил НК и дал им название («нуклеус»-ядро). Эдвин Чаргафф г. Эдвин Чаргафф изучил нуклеотидный состав НК. Розалинда Франклин г. Розалинда Франклин установила, двухцепочечность ДНК. Дж. УотсонФ.Крик г. американские биохимики Дж. Уотсон и Ф.Крик установили расположение частей молекулы ДНК Эдвин Чаргафф Розалинда Франклин Дж.Уотсон Ф. Крик

5

Местонахождение ДНК в клетке Ядро Ядро Митохондрии Митохондрии Пластиды Пластиды Хлоропласт Митохондрия Ядро

6

Строение нуклеотида Азотистые Азотистые основания: основания: — Аденин; — Гуанин; — Цитазин — Тимин Строение нуклеотида Углевод: Углевод: — Дезоксирибоза Остаток фосфорной кислоты (ФК)

7

Табличное значение Нуклеотиды: 1.Расстояние между парами 0,34 нм 2.Длина одного оборота 0,34 нм 3.Диаметр спирали 2 нм 4. В одном обороте спирали 10 пар нуклеотидов

8

Первичная структура ДНК Первичная структура ДНК – последовательность нуклеотидов соединяемых ковалентными 3, 5 фосфодиэфирными связями

9

Вторичная структура ДНК Вторичная структура ДНК — 2 полинуклеотидной цепи, комплементарные друг к другу, антинаправленные, соединенные водородными связями (Н…Н), закрученные в спираль относительно друг друга и воображаемой оси

10

Комплементарность Комплементарность — это принцип взаимного соответствия парных нуклеотидов.

11

Принцип комплементарности В 1905 г. Эдвин Чаргафф обнаружил: 1.Число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых оснований. 2.Число «А» = «Т», число «Г» = «Ц». 3.(А + Т) + (Г + Ц) = 100% А Г ЦТТА ТЦГААТ

13

Свойство «репликации» Репликация ДНК Репликация ДНК – это процесс копирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в процессе деления клетки. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и делится между дочерними клетками.

14

Репликация Принципы: 1.Матричность 2.Комплементарность 3.Антиполярность 4.Полуконсервативность 5.Униполярность Условия: 1.ДНК матрица 2.Ферменты 3.Нуклеотиды(трифосфаты) 4.Энергия(АТФ) 5.Оптимальная среда(рН, Мg²)

15

Свойство «репарации» Репарация – способность молекулы ДНК исправлять возникающие в её цепях изменения. В восстановлении исходной структуры ДНК участвует не менее 20 белков: 1.Узнают изменённые участки ДНК; 2.Удаляют их из цепи; 3.Восстанавливают правильную последовательность нуклеотидов; 4.Сшивают восстановленный фрагмент с остальной молекулой ДНК

Расшифровка ДНК

Расшифровка ДНК клетки это большое и дорогостоящее исследование всех известных человеческих генов. А после завершения исследовательского проекта «Геном человека» это порядка 25 тысяч генов. И хоть расшифровка значительно подешевела, и за прошедший десяток лет упала со ста тысяч долларов до двух тысяч на одного человека, далеко не каждому это покажется приемлемой ценой.

Для удешевления медицинских и генетических исследований всю расшифровку генома разделили тематически. Так стали появляться различные тестирования, по этому принципу они и планируются – выборка генов отвечающих за интересующие тематику исследования процессы.

Структура ДНК

Ранее ученые представляли, что модель строения ДНК периодическая, где повторяются одинаковые группы нуклеотидов (комбинаций молекул фосфата и сахара). Определенная комбинация последовательности нуклеотидов предоставляет возможность «кодировать» информацию. Благодаря исследованиям выяснилось, что у разных организмов структура различается.

Особенно известны в изучении вопроса, что такое ДНК американские ученые Александер Рич, Дэйвид Дэйвис и Гэри Фелзенфелд. Они в 1957 году представили описание нуклеиновой кислоты из трех спиралей. Спустя 28 лет, ученый Максим Давидович Франк-Каменицкий продемонстрировал, как дезоксирибонуклеиновая кислота, которая состоит из двух спиралей, складывается Н-образной формой из 3 нитей.

Структура у дезоксирибонуклеиновой кислоты двухцепочечная. В ней нуклеотиды попарно соединены в длинные полинуклеотидные цепи. Эти цепочки при помощи водородных связей делают возможным образование двойной спирали. Исключение – вирусы, у которых одноцепочечный геном. Существуют линейные ДНК (некоторые вирусы, бактерии) и кольцевые (митохондрии, хлоропласты).

От белка к ДНК

На тот момент времени нуклеиновые кислоты представлялись странным материалом в ядре клетки. Для чего нужны эти образования, не знали, и тем более не искали доказательства генетической роли нуклеиновых кислот. Уже были открыты белки, состоящие из аминокислот и имеющие более сложную химическую структуру. Именно белки считали носителями наследственной информации.

В материале, который несет наследственную информацию, первым усомнился английский бактериолог Ф. Гриффит в 1928 году. И хотя он не смог представить убедительных доказательств генетической роли ДНК, его опыты заслуживают внимания.

Чем ДНК отличается от РНК?

По своему химическому составу кислоты очень схожи друг с другом. Обе относятся к линейным полимерам и являют собой N-гликозид, созданный из остатков пятеуглеродного сахара.

Но разница в том, что сахарный остаток РНК – это рибоза, моносахарид из группы пентоз, легко растворяющийся в воде. Сахарный остаток ДНК – это дезоксирибоза, или производная рибозы, имеющая несколько иную структуру.

Но в отличие от рибозы, формирующей кольцо из 4 атомов углерода и 1 атома кислорода, в дезоксирибозе второй атом углерода замещается водородом.

Еще одно отличие между ДНК и РНК заключается в их размерах – первая молекула более крупная. Кроме этого, среди четырех нуклеотидов, входящих в ДНК, один представляет собой азотистое основание под названием тимин. Но в РНК вместо тимина присутствует его разновидность – урацил.

Определение структуры ДНК с использованием молекулярного моделирования и рентгенограмм ДНК

Слева показаны основные этапы определения структуры ДНК с помощью рентгеновской кристаллографии, показывающие важную роль, которую играют молекулярные модели структуры ДНК в этом повторяющемся процессе. Справа, изображение реальных рентгеновских паттернов A- и B-ДНК, полученных с ориентированных и гидратированных волокон ДНК (любезно предоставлено доктором Гербертом Р. Уилсоном, Федеральная резервная система — см. Список ссылок).

После того, как ДНК была отделена и очищена стандартными биохимическими методами, образец находится в сосуде, как на рисунке в верхней части этой статьи. Ниже приведены основные этапы генерации структурной информации на основе рентгеноструктурных исследований ориентированных волокон ДНК, взятых из гидратированного образца ДНК с помощью молекулярных моделей ДНК, которые сочетаются с кристаллографическим и математическим анализом рентгенограмм. .

Мономеры

Мономерами нуклеиновых кислот являются три составные, как упоминалось ранее, – это моносахарид, обладатели гетероциклических свойств – азотистые основания и кислотный остаток HPO3. Составные виды мономеров нуклеиновых кислот – это пуринопроизводные вещества аденины (А) и гуанины (Г) и компоненты пиримидиновой природы: цитозины (Ц), тимины (Т) и урацил (У). Стоит также знать о существовании нетипичных оснований, представителями которых являются псевдоуридины и дигидроуридины.

Мономерами нуклеиновых кислот являются ответственные за жизненно важные функции вещества, присущие и прокариотическим организмам, и эукариотическим. Нуклеиновые кислоты классифицируют в соответствии с тем, каким моносахаридом представлена сама кислота. Рибозные к-ты представляются рибозой, а нуклеиновые к-ты, представленные дезоксирибозой, называют дезоксирибозными. Доминирующее отличие между цепями РНК и ДНК заключено в наличии либо тимина, либо урацила в цепи молекулы. ДНК несет в себе пиримидиновый тимин, а РНК – урацил. Эти два нуклеотида заменяются в данных кислотах и становятся комплементарными аденину.

Мономерами нуклеиновых кислот являются соединения, в основу которых заложена химическая связь – 3.5-фосфодиэфирная, которая образует линейные структуры, а целью ее является связывание пентозы в нуклеотиде. Данная конструкция нуклеиновых кислот позволяет на одном цепочном конце образовать свободную 3-OH группу и на противоположном окончании цепи расположиться группе 5-OH.

РНК и ДНК являются универсальными и уникальными для всех организмов. Это обусловлено их способностью к передаче и сохранению разнообразной информации, несущей в себе генетическую наследственность. Практически каждый живой организм несет в себе одновременно обе кислоты, базирующиеся как на моносахариде рибозе, так и на дезоксирибозе, и только вирусы – представители неклеточной жизненной формы — содержат в себе только одну форму нуклеиновой кислоты.