3-06

нуклеиновые кислоты. атф название, нуклеиновые кислоты происходит от латинского слова нуклеус, т. е. ядро. они впервые были обнаружены и выделены из ядер клеток. существуют два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые кислоты сокращенно днк и рибонуклеиновые кислоты рнк. днк содержится преимущественно в ядре клетки, а также в небольших количествах в митохондриях и хлоропластах. рнк находится и в ядре, и в цитоплазме. содержание днк в ядрах строго постоянно, содержание рнк значительно колеблется. биологическое значение нуклеиновых кислот очень велико. они играют центральную роль в синтезе белков клетки. любая клетка возникает в результате деления материнской клетки. при этом дочерние клетки наследуют свойства и признаки материнской. свойства и признаки клетки определяются главным образом ес белками. днк и рнк, как это будет показано дальше, обеспечивают синтез белков той же структуры и того же состава, которые имеются у материнской клетки. днк. по структуре днк представляет своеобразное, непохожее ни на одно известное в химии соединение. на рисунке 47 видно, что молекула днк состоит из двух спирально закрученных одна вокруг другой цепей. ширина такой двойной спирали днк всего 20а, зато длина ес исключительно велика. она может достигать нескольких десятков и даже сотен микрометров, 125. а длина самой крупной белковой молекулы в развернутом состоянии не превышает 0, 1 мкм. таким образом, длина молекулы днк в сотни и тысячи раз больше самой крупной белковой молекулы. молекулярная масса днк гигантски велика: она составляет десятки и даже сотни миллионов. эти цифры относятся к двойной спирали. на каждую цепь приходится половина массы. с химической стороны каждая цепь днк полимер, мономерами которого являются нуклеотиды. для того чтобы представить себе, что такое нуклеотид, обратимся к схеме рис. 48, из которой видно, что нуклеотид продукт химического соединения трсх разных веществ: азотистого основания, углевода дезоксирибоза и фосфорной кислоты. в состав днк входят четыре разных типа нуклеотидов. они различаются между собой только по структуре азотистого основания, остальная часть молекулы у всех нуклеотидов одинакова. нуклеотиды поэтому обозначают по содержащемуся в них азотистому основанию. углевод, содержащийся во всех нуклеотидах днк, называют дезоксирибозой. азотистое название обозна - основание нуклеотида чение аденин адепиловый а гуанин тимип гуапиловый тимид иловый г т цитозин цитидиловый ц сцепление нуклеотидов между собой, когда они соединяются в цепь днк, происходит через фосфорную кислоту и дезоксирибозу. за счст гид - роксила фосфорной кислоты одного нуклеотида и гидрок - сила дезоксирибозы соседнего нуклеотида выделяется молекула воды и остатки нуклеотидов соединяются прочной ковалентной связью рис. 49. из двух нуклеотидов получается динук - леотид, из трсх нуклеотидов тринуклеотид, из многих полинуклеотид. каждая цепь днк представляет собой полинуклеотид, т. е. длинную цепь, в которой в строго определенном и для.
азотистое основание аденин, или гуанин, или цитозин, или тим ин рис. 48. схема строения нуклеотида. каждой днк всегда в постоянном порядке следуют нуклеоти - ды. достаточно переставить хотя бы один нуклеотид и возникает новая структура, с новыми свойствами. произведем несложный подсчет. молекулярная масса одного нуклеотида в среднем равна 345. молекулярную массу одной цепи днк примем равной 10 эмэлэн. отсюда следует, что такая цепь состоит почти из 30 000 нуклеотидов. хотя в строении днк участвуют всего 4 нуклеотида, но при таком огромном их числе, входящем в каждую цепь днк, нетрудно представить себе, какое гигантское число изомеров днк может существовать. рассмотрим, как располагаются относительно друг друга цепи днк, когда образуется спираль, и какие силы удерживают цепи между собой. на рисунке 50 изображен небольшой участок двойной спирали днк. азотистые основания одной цепи располагаются точно против азотистых оснований другой. в рас -.
положении противолежащих нуклео - тидов имеется важная закономерность: против а одной цепи оказывается всегда т на другой цепи, а против г только ц. никаких других вариантов не бывает. объясняется это тем, что в а и т, так же как в г и ц, края молекул азотистых оснований соответствуют друг другу геометрически как две половинки разбитого стекла, поэтому они могут тесно сблизиться друг с другом и образовать между собой водородные связи. при этом между г и ц образуются три водородные связи, а между а и т только две. связь г ц, таким образом, более прочная, чем а т. понятно теперь, почему говорят, что в паре а т, а также в паре г ц один нуклеотид дополняет другой. слово дополнение на латинском языке комплемент. принято поэтому говорить, что г является комплементарным нуклеотидом к ц, а ц комплементарен к г, а комплементарен к т и, наоборот, т комплементарен к а. если на каком - нибудь участке цепи днк следуют один за рис. 50. участок структуры днк - комплементарное расположение нуклеотидов.

другим нуклеотиды а, г, г, ц, т, а, ц, ц, то на противолежащем участке другой цепи окажутся комплементарные к ним нуклеотиды т, ц, ц, г, а, т, г, г. таким образом, если известен порядок следования нуклеотидов в одной цепи, то по принципу комплементарности сразу же выясняется порядок следования нуклеотидов в другой цепи. слабые связи, повторенные многократно, дают прочные соединения. двойная спираль днк, прошитая многочисленными слабыми водородными связями, образует структуру достаточно устойчивую, но и подвижную: она легко раскручивается и легко восстанавливает свою двутяжевую структуру. почти вся днк содержится - в ядре клетки. содержание днк в ядрах отличается постоянством. в ядре любой клетки человека кроме половых содержится 6, 6х10' гднк, в ядрах половых. клеток днк ровно вдвое меньше, 8, 3х10 г. редупликация днк. принцип комплементарности, лежащий в основе структуры днк, позволяет понять, как синтезируются новые молекулы днк незадолго перед делением клетки. этот синтез обусловлен замечательной способностью молекулы днк к удвоению и определяет передачу наследственных свойств от материнской клетки к дочерним. как происходит удвоение днк, показано на рисунке 51. спиральная двутяжевая цепь днк начинает с одного конца раскручиваться, и на каждой цепи из находящихся в окружающей среде свободных нуклеотидов собирается новая цепь. сборка новой цепи идст в точном соответствии с принципом комплементарности. против каждого а встает т, против г ц и т. д. в результате вместо одной молекулы днк возникают две молекулы такого же точно нуклеотидного состава, как и первоначальная. этот процесс называют редупликацией, т. е. удвоением. одна цепь в каждой вновь образовавшейся молекуле днк происходит из первоначальной молекулы, а другая синтезируется вновь. синтез днк представляет собой ферментативный процесс. днк только задаст порядок расположения нуклеотидов, а процесс редупли - кации осуществляет белок фермент. предполагают, что фермент как бы ползет вдоль длинной двутяжевой молекулы днк от одного конца до другого и позади себя оставляет раздвоенный хвост рис.

Закладка в соц.сетях