НУКЛЕОТИДИ. НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ

Всі живі організми містять в якості обов'язкових компонентів нуклеїнові кислоти, які зберігають інформацію про амінокислотної послідовності набору білкових молекул, властивих даному організму. Нуклеїнові кислоти - один з основних ознак життя і індивідуальності біологічної особини.

Вперше ДНК була виділена з клітинних ядер лейкоцитів, і тому носить назву «нуклеїнова» (від лат. «Nucleus» - ядро). У 1868 р швейцарський біолог Мішер виявив речовину, що володіє кислими властивостями, в екстракті з ядер клітин гною (лейкоцитів) і назвав його нуклєїнах. Є два класи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнової (ДНК) і РНК (РНК).

Зміст ДНК і РНК-різному в різних органах і клітинних структурах.

У розрахунку на суху речовину вміст нуклеїнових кислот в організмі обчислюється кількома відсотками. Найбільший інтерес представляє зіставлення кількості ДНК і РНК на одну клітину організму, а також оцінка того, в яких субклітинних структурах локалізовані ДНК і різні види РНК.

З'ясовано, що зміст ДНК в клітинах одного і того ж організму відрізняється високою постійністю. Наприклад, в клітинах різних тканин щура виявлені наступні кількості ДНК (пикограмм (10 ¹² г) на клітину):

У той же час в клітинах різних організмів кількість ДНК сильно розрізняється. Нижче наведено кілька прикладів (пикограмм (10 ¹² г) на клітину):

Локалізована ДНК в основному в ядрі клітини. Однак кілька відсотків загальної клітинної ДНК зосереджена в мітохондріях, хлоропластах і базальних тільцях джгутиків. Нещодавно показано, що ДНК мітохондрій і хлоропластів автономна і відрізняється від ядерної ДНК.

Зміст в клітинах РНК не відрізняється ні одноманітністю, ні стабільністю. Помічено, що в клітинах тих тканин, де йде інтенсивний синтез білка, зміст РНК в кілька разів вище, ніж ДНК. Так, наприклад, в печінці щура РНК в 4 рази більше, ніж ДНК, в підшлунковій залозі щура - в 2-4 рази. Але там, де інтенсивність синтезу білка мала, зміст РНК нижче, ніж ДНК. Наприклад, в легенях і кишечнику щура РНК в 2 рази менше, ніж ДНК.

Що стосується співвідношення в клітці різних видів РНК, то 85% припадає на частку рибосомной рРНК, приблизно 10% - на частку сРНК і всього 5% - на частку нРНК. рРНК зосереджена в рибосомах, сРНК - в гіалоплазме (безструктурної частини клітин), а нРНК - частково в ядрі, частково в цитоплазмі.

Важливим ключем до розгадки структури ДНК стало відкриття, зроблене в кінці 40-х рр. XX століття. Було встановлено, що молекули ДНК різних видів організмів містять тільки 4 види азотистих основ і що між підставами існує кількісний зв'язок.

Нуклеїнові кислоти є лінійними гетерополімера (див. Гл. 2), що складаються з мономерних одиниць - нуклеотидів. З хімічної точки зору нуклеїнові кислоти є полинуклеотидами.

Нуклеотиди складаються з азотистої основи, цукру і фосфорної кислоти. Кислотні властивості ДНК і РНК обумовлені наявністю в складі їх молекул фосфорної кислоти. Вуглеводний компонент (цукор) молекули ДНК - дсзоксірібоза. Присутність у складі молекули дезоксирибози і фосфорної кислоти визначило назву ДНК. У молекулі РНК вуглеводним компонентом є рибоза.

Таким чином, відмінностей між структурою мономерних компонентів ДНК (де- зоксірібонуклеотідов) і РНК (рибонуклеотидов) мало і обидва класи нуклеїнових кислот володіють багатьма загальними властивостями. Однак такі відмінності дуже значні для прояву функціональних особливостей цих полімерних молекул.

І ДНК і РНК побудовані з чотирьох різних нуклеотидів. Нуклеїнові кислоти відрізняються числом мономірних компонентів, кількістю кожного з чотирьох нуклеотидів і їх послідовністю.

ДНК входить до складу хромосом, відповідає за зберігання, передачу, трансформацію і реалізацію спадкової (генетичної) інформації. Прямий доказ того, що ДНК - носій генетичної інформації, отримано в 1943 р вченими Рокфеллерівського інституту Евері, Мак-Леода і Мак-Карті.

У ДНК міститься інформація, необхідна для синтезу всього набору білків, властивого даному організму. Амінокислотна послідовність білків записана в ДНК за допомогою спеціального коду. Ген - це ділянка ДНК, що кодує інформацію про конкретний ознаці.

Кількість інформації, яка закладена в ДНК, визначається довжиною нуклеотидноїпослідовності ланцюга ДНК.

Однак ДНК не бере безпосередньої участі в управлінні освітою нових поліпептидних ланцюгів. Цю роль виконує РНК.

Біологічною функцією РНК є зчитування інформації з ДНК для подальшого біосинтезу білка. Така РНК називається матричної. Транспортна РНК здійснює транспорт амінокислот з цитоплазми до рибосоми - місця біосинтезу білка. Рибосомальна РНК входить до складу рибосом і контролює біосинтез білка.

Утворення нових ефірних зв'язків і приєднання нуклеотиду до зростаючої полімерного ланцюга нуклеїнової кислоти супроводжується збільшенням енергії Гіббса системи. Відповідно біосинтез біополімерів повинен забезпечуватися енергією. Отримання і споживання енергії базується на ряді хімічних перетворень і є однією з головних задач метаболізму.

1. Окислювальне декарбоксилювання пірувату (ОДП) - біохімія
   Піруват, що утворився в цитоплазмі клітини, надходить в мітохондрії, де він перетворюється в ацетил-КоА і С0 2 , при дії сложноорганізованного мультиферментного піруватдегідрогеназного комплексу (ПД-комп лскс). До складу ПД-комплексу (табл. 19.1) входять три складних ферменту, ко ферменти
2. Окислення жирних кислот - біохімія частина 2.
   Окислювальне розщеплення жирних кислот - універсальний біохімічний процес, що протікає у всіх видах живих організмів. У ссавців цей процес відбувається в багатьох тканинах, в першу чергу в печінці, нирках, серцевому та скелетних м'язах. У клітці окислення жирних кислот локалізовано в матриксі
3. Одноклітинні зелені водорості - генетика в 2 Ч. Частина 1
   У одноклітинних зелених водоростей як мікробіологічного об'єкта відомий дуже вузьке коло харчових потреб - ауксотрофності по аргініну і за деякими вітамінів. Те ж характерно і для всіх зелених рослин. Причини такого явища ще не встановлені. Водорості є зручний об'єкт для вивчення генетики
4. Оборотні у напрямку фізичні процеси (фазові переходи), хімічний потенціал - біохімія людини
   Оборотні у напрямку фізичні процеси (фазові переходи) застосовні не тільки до хімічних, а й до фізичних процесів. До оборотним у напрямку фізичним процесам ставляться розчинення, випаровування і плавлення речовин, а також осадження, конденсація і кристалізація речовин - процеси, їм зворотні
5. Обмін води і мінеральних речовин, питання і завдання для самоконтролю - вікова анатомія і фізіологія. Т.2 опорно-рухова і вісцеральні системи
   Вода і мінеральні солі не є джерелами енергії, але їх нормальне надходження і виведення з організму є умовою його нормальної життєдіяльності. Вони створюють внутрішнє середовище організму, будучи основною складовою частиною плазми крові, лімфи і тканинної рідини. Всі перетворення речовин в
6. Обмін ліпідів, перетравлювання і всмоктування ліпідів їжі, переварювання триацилгліцеролів - біохімія частина 2.
   Ліпіди є важливою складовою частиною харчових речовин. Залежно від віку, фізичного навантаження, кліматичних умов потреба в них становить від 70 до 100 г на добу. Значення жирів для нормального функціонування організму визначається нс тільки їх високу енергетичну цінність. Як зазначалося раніше
7. Облом інструменту в кореневому каналі зуба - стоматологія. Ендодонтія
   Причини облому ендодонтичного інструменту обумовлені надлишковою силою при роботі, нерозкритих порожнини зуба для забезпечення прямолінійною роботи в каналі, недотриманням кута повороту інструменту. Поворот К-РИМЕРА роблять на 180 °, К-файлу - на 90 °, у вузьких і кривих каналах рекомендують
8. Нуклеїнові кислоти - нервова система: анатомія, фізіологія, Нейрофармакологія
   Нуклеїновими кислотами називаються високомолекулярні полімерні сполуки, мономерами яких є нуклеотиди. Нуклеїнові кислоти - найбільші з молекул, утворених живими організмами. Нуклеїнові кислоти забезпечують в живій природі зберігання, тиражування і передачу спадкової інформації. Нуклеїнові