Реферати українською » Химия » Біохімія нуклеїнових кислот


Реферат Біохімія нуклеїнових кислот

>Біохіміянуклеїнових кислот


План

>Вступ. 3

І.Нуклеїновікислоти. 4

1.1 Складнуклеїнових кислот. 4

1.2Значеннянуклеїнових кислот. 6

ІІ. ДНК.. 8

2.1 Склад ДНК.. 8

2.2Макромолекулярна структура ДНК.. 9

ІІІ. РНК.. 12

3.1 Склад РНК.. 12

3.2Макромолекулярна структура РНК.. 12

Списоквикористаноїлітератури. 15


>Вступ

Минароджуємося,дорослішаємо, миз'являютьсядіти й онуки. Мижодніживіістоти наційпланеті,навколо насщомитьвідбуваєтьсязародження нового життя.Цей процес неуриваєтьсяніколи.

>Нашісусіди попланеті –цемільярдиживихістот:рослини,тваринні,мікроорганізми,віруси. Насрадуєквітучийвишневий сад йшерехжовтіючого,відмираючоголистя под ногами,утихомирюєвиплигуючі із водидельфіни йстрибаючабілка – летяга.Всі миколи-небудьхворіли нагрип,краснухою йціхворобивикликанізнаходженням в нашомуорганізміхвороботворнихмікробів йвірусів, ацетежживіорганізми. якрідко мизамислюємося,звідки такарізноманітність життя, іїї форм, не таких схожих одного одного! А тім годиною усіживіорганізмискладаються із одних й тихий жхімічнихелементів,об'єднаних вмакромолекули,такі якбілки.Тільки урізнихживихістотбілкирізні посвоїйструктурі. Алічомукліткипевногоорганізмусинтезують лишевластивіїмбілки? яквідбуваєтьсямеханізмпередачіспадковоїінформації, аголовне – де воназберігається?


І.Нуклеїновікислоти

 

1.1 Складнуклеїнових кислот

>Нуклеїновікислоти -цебіополімери,макромолекули якіскладаються ізланок, що багаторазівповторюються, -нуклеотидів. Тому їхніназиваютьтакожполінуклеотидами.Найважливішоюхарактеристикоюнуклеїнових кислотє їхнінуклеотидний склад. До складунуклеотіда -структурної ланкинуклеїнових кислот -входять трискладовічастини:

>азотна основа -пірімідінове чипурінове. Унуклеїнових кислотахмістятьсяпідстави 4-хрізнихвидів: два із нихвідносяться до класупуринів й два – до класупірімідінів. Азот, щоміститься вкільцях,додає молекуламосновнівластивості.

>моносахарид -рібоза чи2-дезоксирібоза.Цукор, що входити у складнуклеотиду,міститьп'ятьвуглецевихатомів,тобтоєпентозу.Залежно від видупентози,присутньої внуклеотиді,розрізняють двавидинуклеїнових кислот –рібонуклєїновікислоти (РНК), котрімістятьрібозу, йдезоксирибонуклеїновікислоти (ДНК), щомістятьдезоксирібозу.

>залишокфосфорноїкислоти.



>Нуклеїновікислотиє кислотами бо в їхнього молекулахміститьсяфосфорна кислота.

>Нуклеотід -фосфорнийефірнуклеозіда. До складунуклеозідавходять двакомпоненти:моносахарид (>рібоза чидезоксирібоза) йазотна основа.


Укінці 40-х - початку 50-х років, колиз'явилисятакіметодидослідження, якхроматографія напапері йУФ-СПЕКТРОСЬКОПІЯ, булипроведенічисленнідослідження нуклеотидного складу НК (Чаргафф, О.Н.Белозерській).Одержанідані дозволилирішучевідкинутистаріуявлення пронуклеїновікислоти, як прополімери, щомістятьтетрануклеотидніпослідовності (так кликанатетрануклеотиднатеоріябудови ПК,пануюча 30-40-і рокта), щоповторюються, йпідготували грунт дляствореннясучаснихуявлень не лише пропервинну структуру спіралі ДНК й РНК, але й й про їхньогомакромолекулярну структуру йфункції.

Методвизначення складу ПКзаснований нааналізігидролізатів, щоутворюються при їхніферментативному чихімічномурозщеплюванні.Звичайновикористовуються триспособихімічногорозщеплювання НК.Кислотнийгідроліз вжорсткихумовах (70% ->вахлорна кислота,100°С,1ч чи 100% ->вамурашина кислота, 175 °З, 2 год),вживаний дляаналізу як ДНК, то й РНК,призводить дорозриву всіхN-гликозиднихзв'язків йутвореннясумішіпурінових йпірімідінових основ. Придослідженні РНКможутьвикористовуватися якм'якийкислотнийгідроліз (1 зв.соляна кислота,1OO°C, 1 год), врезультатіякогоутворюютьсяпуріновіпідстави йпірамідіповінуклеозід-2'(3') -фосфати, то йлужнийгідроліз (0,3 зв.їдкийнатрій, 37 °>С,20 год), щодаєсумішнуклеозід - 2' (3') -фосфатів.

Ос-кільки в НК числонуклеотидів шкірноговиглядурівно числувідповідних основ, длявстановлення нуклеотидного складуданої НКдостатньовизначитикількіснеспіввідношення основ. Дляцієї мети ізгидролізатів задопомогоюхроматографії напапері чиелектрофореза (коли врезультатігідролізуодержуютьнуклеотиди)виділяютьіндивідуальніз'єднання. Кожна основанезалежно від того,зв'язане воно та ізвуглеводним фрагментом чи ані,володієхарактерним максимумомпоглинання у СФ,інтенсивністьякогозалежить відконцентрації. Зцієї заподій,виходячи ізУФ-СПЕКТРІВвиділенихз'єднань, можнавизначитикількіснеспіввідношення основ, аотже, йнуклеотидний складпочаткової НК.

Прикількісномувизначеннімінорнихнуклеотидів, особливо такихнестійких, якдігидроуриділова кислота,користуютьсяферментативними методамигідролізу (>ФДЕзміїноїотрути йселезінки).

>Використовуванняописанихвищеаналітичнихприйомів показало, що НКрізногопоходженняполягають зарідкіснимвиключенням ізчотирьохосновнихнуклеотидів й щозмістмінорнихнуклеотидівможемінятися взначнихмежах.

як якщо показано далі, прививченні нуклеотидного складу ДНК булиодержанідані, котрідопомогливстановитиїїпросторову структуру.

 

1.2Значеннянуклеїнових кислот

>Значеннянуклеїнових кислотдужевелике.Особливості їхньогохімічноїбудовизабезпечуютьможливістьзберігання,перенесення в цитоплазму йпередачі поспадкудочірнімкліткамінформації про структурубілкових молекул, котрісинтезуються вкожнійклітці.Білкиобумовлюютьбільшістьвластивостей йознаккліток.Зрозуміло бостабільністьструктуринуклеїнових кислот -найважливішаумованормальноїжиттєдіяльностікліток йорганізму вцілому.Будь-якізмінибудовинуклеїнових кислотспричиняють за собоюзміниструктурикліток чиактивностіфізіологічнихпроцесів у яких,впливаючи таким, нажиттєздатність.

>Існує дватипинуклеїнових кислот: ДНК й РНК.

РНК (>рібонуклєїнова кислота), так саме як ДНК,єполімероммономерамиякогослужатьнуклеотиди.Азотніпідстави тих ж сам, щовходять у склад ДНК (>аденін,гуанін,цетозін);четверте -урацил -присутній вмолекулі РНКзамістьтіміна.Нуклеотіди РНКмістятьзамістьдізоксирібозиіншупентозу -рібозу.


ІІ. ДНК

 

2.1 Склад ДНК

ДНК (>дезоксирибонуклеїнова кислота) -біологічнийполімер, щоскладається із двохполінуклеотиднихланцюгів,сполучених один із одним.Мономери, щостановлятькожний ізланцюгів ДНК,єскладнимиорганічнимисполуками, щовключають одна ізчотирьохазотних основ:аденін (А) читімін (Т),цитозін (Ц) чигуанін (Р);п'ятиатомнийцукорпентозу -дезоксирібозу, наім'яякої здобуланазва й сама ДНК, атакожзалишокфосфорноїкислоти.Ціз'єднанняносятьназвунуклеотидів. Укожномуланцюзінуклеотидиз'єднуються шляхомутворенняковалентнихзв'язківміждезоксирібозою одного йзалишкомфосфорноїкислотиподальшогонуклеотида.Об'єднуються дваланцюги до однієї молекулу задопомогоюводневихзв'язків, щовиникаютьміжазотнимипідставами, щовходять у складнуклеотидів,створюючихрізніланцюги.

>Досліджуючинуклеотидний склад ДНКрізногопоходження, Чаргаффзнайшовнаступнізакономірності.

1.Всі ДНКнезалежно від їхньогопоходженнямістятьоднакове числопурінових йпірімідінових основ. Отже, вбудь-якій ДНК накоженпуріновийнуклеотід доводитися одинпірімідіновий.

2.Будь-яка ДНКзавждимістить врівнихкількостях попарноаденін йтімін,гуанін йцитозін, щозвичайнопозначають якА=Т йG=C. Зцихзакономірностейвитікаєтретя.

3.Кількість основ, щомістятьаміногрупи вположенні 4пірімідінового ядра й 6пурінового (>цитозін йаденін),рівнакількості основ, щомістятьоксо-групу в тихий жположеннях (>гуанін йтімін),тобтоA+C=G+T.Цізакономірності здобулиназву правилЧаргаффа. разом ізцим було бвстановлено, що для шкірного типу ДНКсумарнийзмістгуаніна йцитозіна нерівнийсумарномузмістуаденіна йтіміна,тобто що (>G+C) /(>A+T), як правило,відрізняється відодиниці (>може бути як понад, то й менше занеї). Поційознацірозрізняють дваосновнітипи ДНК: АТ-тип ізпереважнимзмістомаденіна йтіміна й GC-тип ізпереважнимзмістомгуаніна йцитозіна.

Значимість ставленнязмістусумигуаніна йцитозіна досумизмістуаденіна йтіміна,характеризуючунуклеотидний складданого виду ДНК,прийнятоназиватикоефіцієнтомспецифічності. Кожна ДНКмаєхарактернийкоефіцієнтспецифічності,якийможезмінюватися вмежах від 0,3 до 2,8. Припідрахункукоефіцієнтаспецифічностівраховуєтьсязмістмінорних основ, атакожзаміниосновних основ їхньогопохідними.Наприклад, припідрахункукоефіцієнтаспецифічності дляЕДНКзародківпшениці, вякійміститься 6%5-метілцитозіна,останній укладати сумузмістугуаніна (22,7%) йцитозіна (16,8%).Значення правилЧаргаффа для ДНК сталозрозумілим послевстановленняїїпросторовоїструктури.

 

2.2Макромолекулярна структура ДНК

У 1953 р. Вотсон й Крік,спираючись навідомідані проконформаціїнуклеозиднихзалишків, про характермежнуклеотідного зв'язку в ДНК йзакономірності нуклеотидного складу ДНК (правилаЧаргаффа),розшифрувалирентгенограмипаракрісталічноїформи ДНК [такзваноїВ-форми, щоутворюється привогкостівище 80% й привисокійконцентраціїпротиіонів (>Li+) взразку].Згідно їхньогомоделі, молекула ДНКєправильноюспіраллю,утвореноюдвомаполідезоксирібонуклеотидниміланцюгами,закрученимищодо один одного йнавколозагальноїосі.Діаметрспіралі практично постійнауздовжвсієїнеїдовжини йрівний 1,8 нм (18 А).


>Макромолекулярна структура ДНК.

(а) - Модель Вотсона -Крику;

(6) - параметриспіралей У-, З - йТ-форм ДНК (>проекції перпендикулярноосіспіралі);

(в) -поперечнийрозрізспіралі ДНК уВ-форме (>заштрихованіпрямокутникизображають парі основ);

(р) -параметриспіралі ДНК вА-форме;

(буд) -поперечнийрозрізспіралі ДНК вА-форме.

>Довжина виткаспіралі,якийвідповідаєїїперіоду ідентичність,складає 3,37 нм (33,7 А). На один витокспіралі доводитися 10залишків основ в одномуланцюзі.Відстаньміжплощинами основрівна, таким чином,приблизно 0,34 нм (3,4 А).Площинизалишків основперпендикулярнідовгійосіспіралі.Площинивуглеводнихзалишківдекількавідхиляються відцієїосі (>спочатку Вотсон й. Крік припустили, що смердотіпаралеліїй).

Змалюнка видно, щовуглеводофосфатнийкістякмолекулиобернутийназовні.Спіраль закручена таким чином, що наїїповерхні можнавиділитидвірізні зарозмірамиборозенки (їхнього частоназиваютьтакожжолобками) -велику,шириноюприблизно 2,2 нм (22 А), й малу -ширінойблизько 1,2 нм (>12А).Спіраль -праворучвращаюча.Полідезоксирібонуклеотидніланцюги внійантіпаралельні:цеозначає, щоякщо мирухатимемосяуздовждовгоїосіспіралі від одногоїїкінця доіншого, то одномуланцюзі мипроходитимемофосфодіефірнізв'язки у напрямку3'5', аіншій - у напрямку5'3'.Іншими словами, накожному ізкінцівлінійноїмолекули ДНКрозташовані5'-конецоднієї й3'-конеціншоголанцюга.

>Регулярністьспіралівимагає,щобпротизалишкупуріновоїоснови в одномуланцюзі перебувавзалишокпірімідіновоїоснови віншомуланцюзі. як ужепідкреслювалося,цявимогареалізується увигляді принципуутвореннякомплементарних пар основ,тобтозалишкамаденіна йгуаніна в одномуланцюзівідповідаютьзалишкитіміна йцитозіна віншомуланцюзі (йнавпаки).

Таким чином,послідовністьнуклеотидіов в одномуланцюзімолекули ДНКзумовлюєнуклеотиднупослідовністьіншоголанцюга.

>Цей принципєголовнимслідствоммоделі Вотсона йКрику,оскількивін в чудовопростиххімічнихтермінахпояснюєосновнефункціональнепризначення ДНК - бути хранителемгенетичноїінформації.

>Закінчуючирозглядмоделі Вотсона йКрику,залишаєтьсядодати, щосусідні парізалишків основ в ДНК, щознаходиться уВ-форме,повернені одинщодо одного на 36° (кутміжпрямими, щосполучаютьатоми С1' всусідніхкомплементарних парах).


ІІІ. РНК

 

3.1 Склад РНК

>Першівідомості пронуклеотидний склад РНКвідносилися допрепаратів, щоєсумішамиклітинних РНК (>рибосомних,інформаційних йтранспортних) йзванимзвичносумарноюфракцією РНК. ПравилаЧаргаффа в цьомувипадку недотримуються,хочапевнавідповідністьміжзмістомгуаніна йцитозіна, атакожаденіна йурацила усе ж таки такимаємісце.

>Дані,одержаніостаннімироками прианалізііндивідуальних РНК,показують, що й ними правилаЧаргаффа нерозповсюджуються.Протевідмінності взмістіаденіна йурацила, атакожгуаніна йцитозіна длябільшості РНКневеликі й що,отже,тенденція до ж такиспостерігається.Цей фактпояснюєтьсяособливостямимакроструктури РНК.

>Характернимиструктурнимиелементамидеяких РНКємінорніпідстави.Відповідніїмнуклеотиднізалишкизвичайновходять у складтранспортних йдеякихінших РНК вдуже невеликихкількостях, томувизначенняповного нуклеотидного складу таких РНКєіноді вельмискладноюзадачею.

 

3.2Макромолекулярна структура РНК

>Хімічно РНКдуже схожа на ДНК.Обидвіречовини -целінійніполімеринуклеотидів.Кожен мономер -нуклеотид -єфосфорилірованийN-глікозидом,побудованим ззалишкуп'ятивуглецевогоцукру -пентози,несучогофосфатнугрупу нагідроксильнійгрупіп'ятоговуглецевого атома (>складноефірнийзв'язок) йазотна основа припершомувуглецевомуатомі (>N-глікозиднийзв'язок).Головнахімічнавідмінністьміж ДНК й РНКполягає у боцукровийзалишок мономера РНК -церібоза, а мономера ДНК -дезоксирібоза, щоєпохіднимрібози, вякомувідсутнягідроксильна група при іншомувуглецевомуатомі (>мал.4).

>Рис.4.Хімічніформулизалишків одного ізрібонуклеотидів –уріділовоїкислоти (U) йгомологичногойомудезоксирібонуклеотидатіміділовоїкислоти (>dT)

>Азотних основ в РНКчотиривиди: двапурінових -аденін (А) йгуанін (G) - й двапірімідінових -цитозін (З) йурацил (U)

>Мономери -рібонуклеотиди РНК -утворюютьполімернийланцюг задопомогоюформуванняфосфодіефірнихмістківміжцукровимизалишками (>міжп'ятим йтретім атомамивуглецюпентози). Таким чином,полімернийланцюг РНКможе бути представлена яклінійнийсахаро-фосфатнийкістяк ізазотнимипідставами якбічнігрупи.

>Впершеспецифічнапросторова структура РНК бувпродемонстрована прирозшифровціатомноїструктуриоднієї ізт-РНК 1974-го р. (>мал.5).Згортанняполімерноголанцюгат-РНК, щоскладається із 76нуклеотиднихмономерів,призводить доформуваннядуже компактного глобулярного ядра, ізякого подпрямимкутомстирчать двавиступи.Вониє короткимиподвійнимиспіралями на кшталт ДНК, але йорганізовані зарахуноквзаємодіїділянок одного й того жланцюга РНК. Один ізвиступівє акцепторомамінокислоти йбере доля всинтезіполіпептідноголанцюгабілка нарібосомі, аіншийпризначений длякомплементарноївзаємодії ізкодуючимтриплетом (>кодоном)т-РНК втій жрібосоме.Тільки така структураздатнаспецифічновзаємодіяти ізбілком-ферментом, щонавішуєамінокислоту нат-РНК, й ізрібосомой впроцесітрансляції,тобтоспецифічно ">взнаватися" ними.

>Мал.5.Атомна (>зліва) йскелетна (справа)моделіфенілаланіновоїт-РНКдріжджів

>Вивченняізольованихрібосомних РНК далонаступнийразючий прикладформуваннякомпактнихспецифічних структур ізщедовшихлінійнихполімерів цого типу.Рібосомаскладається із двохнерівнихчастин -великої ймалоїрібосомнихсубчастинок (>субодиниць). Кожнасубчастинкапобудована ізоднієївисокополімерної РНК йцілого рядурізноманітнихрібосомнихбілків.Довжиналанцюгіврібосомних РНК вельмизначна: так, РНКмалоїсубчастинкибактерійноїрібосомимістить понад 1500нуклеотидів, а РНКвеликоїсубчастинки -близько 3000нуклеотидів.


Списоквикористаноїлітератури

1. М. Грін, У.Стаут, Д. Тейлор – Біологія.

2.З.А.Шабарова і А.А. Богданов – Хімія нуклеїнових кислот та його полімерів.

3. О.П.Пехов – Біологія і загальнагинетика.

4. А.Микельсон – Хіміянуклеозидов і нуклеотидів.

5. Гауптман, Ю.Грефе, Х.Ремане – Органічна хімія.

6.Опарин А.І. Виникнення життя Землі (3-тє вид).

7.Альтштейн А.Д. Походження генетичної системи: гіпотезапрогенов

8.Б.А. Павлов, О.П. Терентьєв "Курс органічної хімії".


Схожі реферати:

Навігація