Наука и техника Наука и техника - Дезоксирибонуклеиновые кислоты
  21.10.2018 г.  
Главная arrow Живое arrow Белковые структуры arrow Дезоксирибонуклеиновые кислоты
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Дезоксирибонуклеиновые кислоты
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
29.07.2010 г.
Наиболее сложные формы информации передаются по наследству и сохраняются внутри организма, будучи записанными на макромолекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Как мы отмечали выше, молекулярный вес этого полимера особенно велик и достигает многих миллионов. С ДНК прежде всего связана передача наследственных свойств. Это уникальное вещество поэтому привлекает пристальное внимание исследователей и в известной мере окружено некоторой таинственностью с примесью мистики.
Действительно, биологическая роль ДНК, ее сложное молекулярное строение, связанное с этой ролью, уникальны и неповторимы. Тем не менее они поддаются точному научному исследованию, позволяющему глубоко проникнуть в тайны жизни.
Рентгеноструктурный анализ показывает, что нуклеотидные остатки, связанные между собой через остатки фосфорной кислоты, присоединенной к третьему атому дезоксирибозы одного нуклеотидного остатка и к пятому атому дезоксирибозы другого нуклеотидного остатка, образуют двойную спираль, находящуюся в определенной структурной организации. Плоскости молекул пуриновых и пиримидиновых оснований расположены перпендикулярно к продольной оси молекулы ДНК и соединены между собой так называемыми водородными связями3. Эти связи менее прочны, чем ковалентные, образованы аминными группами одних оснований и гидроксильными группами других, причем благодаря определенному сродству две такие связи возникают между аденином и тимином и три связи - между гуанином и цитозином. Вторая спираль, таким образом, является комплементарной к первой. В ней, как в зеркальном отра-жении, остатки тимина заменены аденинами, а остатки гуанина - цитозинами, и наоборот. Благодаря этому она содержит столько же тиминовых остатков, сколько в первой адениновых, столько гуаниновых, сколько в первой цитозиновых и т. п. Будучи обусловлен определенной молекулярной структурой, состав ДНК подчиняется так называемым «правилам Чаргаффа», а именно, число пуриновых остатков равно числу пиримидиновых, число адениновых равно числу тиминовых и число гуаниновых равно числу цитозиновых остатков. Наконец сумма оснований со свободной а минной группой в 6-м положении (аденин и цитозин) равна сумме оснований со свободной гидрофильной группой в том же положении (гуанин и тимин). Лишь один коэффициент изменчив в разных молекулах ДНК - это отношение суммы молекул гуанина и цитозин а к сумме молекул аденина и тимина (Коэффициент специфичности д : т). A -J- 1
Две спирали ДНК являются антипараллелыными, т. е. направленными в разные стороны. Если в одной спирали фосфорная кислота присоединена от 5-го атома углерода остатка дезоксирибозы одного нуклеотида к 3-му углеродному атому остатка соседнего нуклеотида, то во второй, спаренной с нею «антипараллельной» спирали направление будет противоположным, от 3-го углеродного атома дезоксирибозы к 5-му.
В двойной спирали ДНК плоскости соседних оснований распо¬ложены на расстоянии 3,4 А друг от друга. Полный щиток спирали образуется 10 нуклеотидными остатками на расстоянии 34 А по продольной оси молекулы. Спирали молекулы ДНК способны развертываться. Такое развертывание происходит в процессе редупликации (удвоения) ДНК, когда на каждой спирали строится комплементарная к ней спираль. Опыты показывают, что редупликация ДНК происходит именно таким «полуконсервативным» способом. В каждой новой молекуле ДНК остается одна спираль от старой, а комплементарная, ангипараллельная спираль строится заново в процессе ферментативного синтеза. В некоторых бактериях, вирусах, мельчайших бактериофагах, например в фаге ФХ174, имеется односпиральная ДНК, замкнутая в виде кольца. В бактериях циркулярная, замкнутая в цикл, двуспиральчатая ДНК играет роль бактериальной хромосомы.
Участки огромной молекулы ДНК несут в себе информацию для синтеза разных белков, представляя собой гены. Генетический анализ, приносящий огромную пользу для выяснения молекулярных структур, позволяет расположить эти гены в определенном порядке, в виде так называемой генетической карты. Интересно, что гены, обусловливающие синтез ферментов одной последовательности реакций, например ферментов биосинтеза данной аминокислоты, часто бывают расположены в молекуле ДНК - хромосоме в непосредственной близости друг от друга, причем в той же последовательности, в которой протекают осуществляемые этими ферментами реакции.
Функция этих генов, выражение их активности происходит при помощи транскрипции записанной в них информации, сначала на особые молекулы так называемой информационной рибонуклеиновой кислоты, а затем перевода этой информации - трансляции ее на молекулы белков, обладающих уже ферментативной функцией е обмене веществ.
У более сложных организмов, в том числе у высших животных и растений, молекулы ДНК в хромосомах организованы гораздо сложнее. Они образуют более сложные фибриллы, спирали которых переплетены друг с другом и содержат значительное количество белков. Главным белковым компонентом таких дезоксирибануклео-протеидов являются гистоны - белки основного характера, располагающиеся в пазах, образуемых двуспиральной молекулой ДНК.
Два основных типа гистонов - гистон, богатый аргинином, и гистон, богатый лизином, расположены соответственно в большом и малом пазу двойной спирали ДНК. Это существенное отличие организации молекул ДНК в хромосомах у низших и высших организмов не случайно. У высших организмов в данной клетке активна лишь небольшая часть генов. Другие прочно блокированы и несут лишь скрытую активность. По-видимому, гистоны осуществляют функцию блокирования активных генов и обусловливают функционирование определенных участков ДНК в хромосоме данной дифференцированной клетки.
При общем одинаковом плане первичной структуры, с той лишь разницей, что вместо тимина в молекуле РНК содержится урацил, а вместо дезоксирибозы - рибоза, макромолекулярная структура РНК отличается от структуры ДНК.
Молекула РНК обычно построена из одной полинуклеотидной цепочки. Однако благодаря водородным связям, возникающим между гуанином и цитозином, с одной стороны, и между аденином и урацилом, с другой, эта цепочка способна образовывать петли, дающие складки в молекуле РНК.
В зависимости от концентрации солей в растворе цепь полирибонуклеотида может принимать разные конфигурации или конформации. Ее вторичная и третичная структуры в высокой степени зависят от условий среды. Так, например, в разведенных растворах соли водородные связи ослабевают и молекулы находятся в виде вытянутых цепочек. При повышении концентрации солей они образуют ряд петель и общая длина молекулы укорачивается. При дальнейшем повышении концентрации до высокой ионной силы (1-2 М раствор хлористого натрия) молекула свертывается в клубок и выпадает в осадок.
В настоящее время можно различать по крайней мере три функционально различных типа РНК- 80-85% РНК в клетке находится в составе рибонуклеопротеидных гранул - рибосом, состоящих приблизительно из равных количеств белков и РНК. Рибосомная РНК представлена двумя компонентами с молекулярными весами около 1 200 000 и около 600 000. Такие молекулы рибосомной РНК входят в состав, соответственно, большой и малой субъединиц рибосомы. В составе рибосомы РНК находится в строго упорядоченной упаковке в соединении со структурными белками этих гранул. Однако функция рибосомной РНК, ее биологическая активность остаются до сих пор неясными и еще ждут своего разрешения.
Другой тип РНК имеет значительно более низкий молекулярный вес. Эта так называемая растворимая или транспортная РНК (S-PHK или Т-РНК) имеет молекулярный вес около 30 000 и содержит в молекуле 80- О нуклеотидных остатков. В настоящее время полностью выяснена первичная структура некоторых S-PHK- На одном конце молекулы всех S-PHK находятся два цитидиловых остатка, заканчивающихся остатком аденозина со свободной третьей гидроксильной группой рибозы, способной присоединять аминокислоту. С другого конца стоит остаток гуанозина. Молекулы S-PHK присоединяют к себе аминокислоты, образуя с ними комплексы, и в процессе биосинтеза белка переносят их к рибосомам. Для каждой аминокислоты имеются свои специфические молекулы S-PHK, иногда даже по две и более разных S-PHK для одной аминокислоты.
В процессе биосинтеза белка аминокислоты сначала активируются, образуя богатые энергией соединения - аминоациладенилаты, и затем переносятся при помощи специального фермента на соответствующие молекулы транспортной РНК, доставляющей эту аминокислоту к местам биосинтеза белков. Эти сравнительно небольшие молекулы РНК как бы выполняют роль переносчиков или вагонеток, подвозящих материал для построения молекулы специфического белка. Каждая такая вагонетка везет разные кирпичики к сложному аппарату, состоящему главным образом из рибосом, где происходит их сборка. Самое трудное - расположить эти кирпичики в определенном порядке и придать им законченный вид, соответствующий первоначальному плану.
Эту функцию выполняет третий тип рибонуклеиновой кислоты - РНК-посредник, или  информационная  РНК (m-РНК). Это те самые молекулы  рибонуклеиновых кислот, которые переписали на себя информационную запись с ДНК и далее передают ее белкам. Рибосома присоединяется  к молекуле информационной РНК и, передвигаясь вдоль нее, как бы считывает записанную на 1 информацию, образовывая по мере присоединения
на более длинную полипептидную цепочку из аминокислот, доставляемых нагруженными молекулами транс-этных РНК. Когда одна рибосома заканчивает это «списывание» с программирующей молекулы информационной РНК, за ней следуют другие, пользующиеся той же программой или «чертежом». Показано, что обычно сразу несколько или даже много рибосом соединено с одной молекулой РНК, образуя более сложные структуры - полирибосомы или полисомы.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam