ДНК І РНК - ЗБЕРІГАННЯ ТА РЕАЛІЗАЦІЯ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ

Дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК) - полінуклеотіди, що представляють собою послідовність (ланцюг) мономерних ланок - нуклеотидів, що складаються з азотистої основи, вуглеводного компонента (цукру) - пентози і залишку фосфорної кислоти. Будова нуклеотиду можна уявити як фосфат - цукор - підстава. ДНК і РНК присутні в клітинах всіх живих організмів і виконують найважливіші функції зі зберігання, передачі і реалізації спадкової інформації.

БУДОВА І ФУНКЦІЇ ДНК І РНК

У нуклеотидах існує тільки два типи вуглеводних компонентів (цукрів) - рибоза і дезоксирибоза, тому є лише два види нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнової (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК).

Обидві пентози представлені в нуклеотидах в Р-фуранозной формі. Хімічні структури пентоз, що входять до складу ДНК і РНК, виглядають наступним чином:

ДНК була відкрита швейцарським біологом Іоганном Фрідріхом Мішер в витяжці з ядер лейкоцитів (гної) в 1869 р Спочатку нова речовина назвали нуклеін (від лат. Nucleus - ядро), а пізніше, коли

Мішер визначив, що ця речовина володіє кислотними властивостями, воно отримало назву нуклеїнова кислота. Кислотні властивості ДНК і РНК обумовлені наявністю в їх складі залишку ортофосфорної кислоти.

У 1953 р Джеймсом Уотсоном і Френсісом Криком була постульовано гіпотеза подвійної спіралі ДНК, яка пояснила структуру молекули ДНК і показала, яким чином молекула може реплицироваться. Дана гіпотеза привела до визначення трьох головних етапів в обробці генетичної інформації:

  • реплікації - т. Е. Копіюванню батьківської ДНК з утворенням дочірніх молекул ДНК, нуклеотидная послідовність яких комплементарна нуклеотидноїпослідовності батьківської ДНК і однозначно визначається нею;
  • транскрипції - процесу, в ході якого частина генетичної інформації переписується в формі рибонуклеїнової кислоти (РНК);
  • трансляції - процесу, в якому генетична інформація, записана за допомогою чотирибуквене коду в РНК, перекладається в рибосомах на 12-буквений код білкової структури.

Функції ДНК: входить до складу хромосом, відповідає за зберігання, передачу, трансформацію і реалізацію спадкової інформації. Ген - це ділянка ДНК, що кодує інформацію про конкретний білку. Прямий доказ того, що ДНК - носій генетичної інформації, було отримано в 1943 р вченими Рокфеллерівського інституту О. Т. Евері, К. Мак-Леода і М. Мак-Карті.

Функції РНК: зчитування інформації з ДНК (транскрипція), матриця для біосинтезу білка (така РНК називається матричної - мРНК), транспорт амінокислот з цитоплазми до місця біосинтезу білка (транспортна РНК - тРНК). Рибосомальна РНК (рРНК) входить до складу рибосом і має більший варіабельний склад, ніж матрична або транспортна, контролює біосинтез білка.

Завдяки спільним зусиллям трьох наук: генетики, молекулярної фізики та біохімії була висунута концепція кодування генетичної інформації.

ДНК - хранитель спадкової інформації про структуру білків організму, яка зашифрована в послідовності нуклеотидів. Будь-які зміни цієї послідовності ведуть до порушення структури білка в процесі його біосинтезу (первинної структури), що порушує ферментативні функції білка і впливає на життєдіяльність організму в цілому.

Інформація, що міститься в ДНК генетична інформація закодована лінійної послідовністю ключових слів, які називаються кодонами, кожен з яких представляє собою специфічну послідовність трьох нуклеотидів (три пари нуклеотидів в двухцепочечной ДНК), що відповідає одному амінокислотним залишком в білку.

Кількість інформації, закладеної в ДНК, можна проілюструвати таким чином: нуклеотидная послідовність ДНК маленького вірусу фХ174 містить 5386 пар основ; нуклеотидних послідовність єдиною хромосоми Е. coli містить вже 4 млн пар основ, а нуклеотидних послідовність ДНК 46 хромосом людини майже в мільйон разів перевищує число пар основ, що містяться в ДНК вірусу фХ174. Просте знання нуклеотидної послідовності в молекулах ДНК марно без знання принципів кодування та програмування, що лежать в основі процесів транскрипції, трансляції і регуляції експресії генів.

Найважливішим ключем до розгадки структури ДНК стало відкриття, зроблене в кінці 1940-х років, коли було встановлено, що молекули ДНК різних видів організмів містять тільки чотири види азотистих основ і що між підставами існує якась кількісна зв'язок.

Методом рентгеноструктурного аналізу фізиками була встановлена молекулярна структура ДНК, биохимиками визначено хімічний склад ДНК і знайдений принцип спарювання комплементарних основ.

В результаті досліджень структури ДНК були сформульовані наступні висновки:

  • 1) препарати ДНК, виділені з різних тканин одного і того ж організму, мають однаковий нуклеотідний складу;
  • 2) нуклеотідний складу ДНК різних видів різний;
  • 3) нуклеотідний складу ДНК у даного виду не змінюється з віком організму, не залежить від його харчування і змін навколишнього середовища;
  • 4) число аденінових залишків в будь-який ДНК незалежно від виду організму дорівнює числу тимінових залишків, а число гуаніно- вих залишків дорівнює числу цитозинових. Таким чином, число пуринових залишків дорівнює числу піримідинових.
 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >