Інові кислоти (ДНК, РНК) біологічна роль, загальна характеристика, гідроліз
Біологічна функція ДНК у живій клітині пов'язана з регулюванням складу білка при його синтезі, передачею спадкових ознак.
Мономірною одиницею ДНК є дезоксирибонуклеотиди. Як вуглеводний компонент вони містять 2-дезокси-D-рибозу в β-фуранозній формі:
Як агликони в переважній більшості нуклеотидів ДНК присутні 4 універсально поширених гетероциклічних основи: похідні пурину (аденін і гуанін) і похідні піримідину (цитозин, тімін):
О
Сполуки, побудовані з залишків А, Г, Ц, Т і дезоксирибози, називаються дезоксирибонуклеозидами або дезоксирибозидами (аденіловий, гуаніловий дезоксирибонуклетид і т.д.)
У всіх випадках зв'язок між дезоксирибонуклеотидними залишками в ланцюзі головних валентностей ДНК здійснюється за рахунок утворення фосфатного містка між третім і п'ятим гідроксилами дезоксирибозних компонентів двох сусідніх дезоксирибонуклеотидних залишків. Розгалужень у ланцюзі ДНК немає.
Всі природні ДНК є частинками з дуже великою молекулярною масою і складаються з десятків тисяч, а іноді й мільйонів нуклеотидів.
Гідроліз ДНК:Н3РО4(фосфорна кислота)+дезоксирибоза+азотисті основи (аденін, гуанін-пуринові основи; цитозин, урацил-піримідинові основи)
Біологічна функція різних РНК у живій клітині безпосередньо пов'язана із синтезом білків.
Мономірною одиницею РНК є рибонуклеотид. Всі природні РНК мають як вуглеводний компонент рибонуклеотидів D-рибозу в β-фуранозній формі:
Азотистіоснванія: Пуринові (Аденін, гуанін), піримідинові (цитозин, урацил)
О
Встановлено існування функціонально різних РНК усередині кожної клітини –рибосомальна РНК (р-РНК); розчинна («транспортна») т-РНК; інформаційна -і-РНК.Головну масу (80-85%) становить р-РНК
При гідролізі РНК утворюються:Н3РО4(фосфорна кислота)+рибоза+азотисті основи (аденін,гуанін-пуринові основи;цитозин,тимін-піримідинові основи)
Нуклеїнові кислоти- це високомолекулярні органічні полімери (полінуклеотиди), що забезпечують зберігання та передачу генетичної інформації. Були відкриті 1870 р. німецьким вченим Мішером. Нуклеїнові кислоти були відкриті в ядрі клітини у вигляді сполук з білком, звідси і термін (від лат. Nucleus - ядро).
Залежно від хімічної будови та біологічних функцій нуклеїнові кислоти ділять на 2 великі групи;
рибонуклеїнові кислоти (РНК);
дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК).
У клітині існує 3 основних типи РНК:
рибосомна РНК – рРНК;
матрична РНК – мРНК;
транспортна РНК - ТРНК.
Кожна з цих видів РНК виконує свою специфічну роль процесі біосинтезу білка.
Згідно з цією моделлю, молекула ДНК складається з 2-х ланцюгів, закручених в спіраль навколо однієї і тієї ж осі. Азотисті основи знаходяться всередині, а фосфорні та вуглеводні компоненти – зовні.
Діаметр спіралі 18 нм. Основи утворюють прямий кут із віссю спіралі, відстань між сусідніми основами – о,34 нм. Крок спіралі 3,4 нм і містить 10 пар основ. Полінуклеотидні ланцюги орієнтовані в протилежному напрямку (антипаралельні). На одному кінці спіралі один ланцюг має 5/- кінець, інший 3/-кінець.
Азотисті основи в молекулі ДНК розташовані строго специфічно, за принципом комплементарності: А взаємодіє тільки з Т, Г з Ц, тобто. навпроти аденіну завжди розташований тимін, навпроти гуаніну – цитозин. А-Т і Г-Ц називаютькомплементарними парамиоснов.
Вторинна структура ДНК стабілізується водневими зв'язками та гідрофобними взаємодіями.
Водневі зв'язки виникають між комплементарними основами: між А і Т утворюються 2 водневі зв'язки, між Г і Ц - 3 водневі зв'язки (див. робочий зошит с.). Водневі зв'язки утворюються між аміно- та кетогрупами комплементарних основ, а також між атомами N та NH у положенні 1 та 3 пуринових та піримідинових основ відповідно. У цьому полягає комплементарність.
Гідрофобні взаємодії виникають між сусідніми основами одного і того ж ланцюга, що сприяє своєрідному укладання ланцюга у вигляді стопок.
Нині виявлено понад десять змін подвійний спіралі ДНК. Залежно від рівня її гідратації розрізняють: А-, В-, С-форми, Д-форма і т.д. з різним числом нуклеотидів на виток та структурою.
В-форма– відповідає моделі Вотсона та Крику та спостерігається при вологості 92%. У формі ДНК знаходиться, коли виконує роль матриці для синтезу ДНК (процес реплікації).
При відносній вологості 70% В-форма перетворюється наА-форму. Число основ на виток у ній становить 11, основи нахилені під кутом 20˚ до осі спіралі, спіраль коротше на 25%. В А-формі ДНК знаходиться, коли виконує роль матриці синтезу РНК (процес транскрипції).
При вологості 66% ДНК набуваєС-форму.У С-формі ДНК знаходиться в хроматині,комплекс з білками. У ньому на виток припадає 9,3 нуклеотиду.
Д-форма ДНК містить 12 нуклеотидів на 1 виток у вигляді лівої спіралі. виконує регуляторну функцію, контролюючи експресію генів.
Т.о. вторинна структура ДНК динамічна та здатна до конформаційних переходів.
Первинна структура одного ланцюга визначає нуклеотидну послідовність втричі ланцюга.