Строение ДНК
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Администрация
Механический Электроника
биологии ботаника
география
дом в саду
история
литература
маркетинг
математике
медицина
музыка
образование
психология
разное
художественная культура
экономика





















































Строение ДНК

биологии



Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 1145



дтхзйе дплхнеофщ

Клітинна імунна відповідь. Імунологічна толерантність. Регуляція імунної відповіді.
Пострансляционная модификация белка (фолдинг белков)
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ГОРМОНОВ
Клетка – единая система сопряженных функциональных единиц
Окислительное фосфорилирование у бактерий
Цитология эукариотических водорослей
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ОПЫТ, НАУЧЕНИЕ, РАЗВИТИЕ ПОВЕДЕНИЯ В ОНТОГЕНЕЗЕ
Электронная микроскопия
Импорт кариофильных белков
 

Строение ДНК

Двойная спираль ДНК (модель Уотсона и Крика)

В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили структуру двойной спирали ДНК.

Предпосылки для создания модели:

1.                          В 1928 году Фредрик Грифид впервые показал, что экстракт убитых нагреванием болезнетворных бактерий может передавать признак патогенности живым бактериям. Исследование трансформации бактерий привело к очистке трансформирующего агента, которым оказалось ДНК, а не белок.

2.                          ДНК представляет собой полимер, состоящий из нуклеотидов, соединё 242i81bc нных 3/-5/ фосфодиэфирными связями.

3.                          Правило Чаргаффа (1950 г.): в любой ДНК содержание пуриновых нуклеотидов (А+Г) всегда равно содержанию пиримидиновых нуклеотидов (Ц+Т), число остатков аденина равно числу остатков тимина, а число остатков гуанина – числу остатков цитозина.



4.                          Рентгенограммы волокон ДНК, которые впервые получили Морис Уилкинс и Гозалинда Франклин. Эти рентгенограммы указывают на то, что молекула ДНК обладает спиральной структурой и содержит более одной полинуклеотидной цепи.

На основании этих данных Уотсон и Крик предложили трёхмерную модель ДНК. Согласно этой модели молекула ДНК представляет собой комплекс антипараллельных полинуклеотидных цепей, закрученных вправо относительно общей оси так, что углеродфосфатные цепи (остоф), находятся снаружи, а гетероциклические основания направлены внутрь. Диаметр спирали 2 нм. Позже такую пространственную структуру назовут В-формой ДНК. В-форма ДНК имеет шаг спирали 3,4 нм, на 1 виток приходится 10 пар нуклеотидов, цепи антипараллельны, т.е. напротив 3/-конца одной цепи находится 5/-конец другой. Цепи неодинаковы по своему составу, но комплиментарны.

Комплементарность цепей ДНК

Комплиментарность цепей ДНК выражается в том, что аденин комплиментарен тимину, а гуанин – цитозину. Комплиментарное спаривание осуществляется за счёт водородных связей: между А и Т образуются 2 водородные связи, а между Г и Ц – три водородные связи.

Специфическая макроструктура ДНК определяется не только водородными связями между комплиментарными основаниями, но и вертикальным межплоскостным взаимодействием оснований, расположенных друг на друге (взаимодействие в стопке – стекинг-взаимодействие). При взаимодействии стопок оснований во взаимодействие вступают функциональные группы одного основания и π-электронные системы соседнего с ним по вертикали.

Комплиментарность цепи ДНК составляет химическую основу важнейших функций, а именно хранение и передачу генетической информации, одна цепь при этом является кодирующей (+), а другая – некодирующей (-).

Большое число фосфатных остатков делает молекулу ДНК сильной многоосновной кислотой – полианионом, так как в тканях она присутствует в виде солей. Наличие пуриновых и пиримидиновых оснований обуславливает интенсивное поглощение ДНК в области 260 нм. При нагревании раствора ДНК связь между парой оснований ослабевает, разрушаются водородные связи и при некоторой температуре, характерной для каждого вида ДНК 2 полинуклеотидные цепи отделяются друг от друга (плавление или денатурация ДНК).

ДНК в В-форме имеет малую и большую бороздки.

Полиморфизм двойной спирали

Правые спирали ДНК образуют 2 семейства:

1)      А-семейство (конформация сахара С 3/-эндо)

2)      В-семейство (конформация сахара 2/-эндо)

Структуры в пределах каждого семейства в зависимости от условий (концентрации солей, температуры) могут иметь разное количество пар оснований, приходящихся на 1 виток, разный наклон пар оснований.




А-форма менее гидратирована, имеет более компактную структуру, плоскость остатков оснований наклонена относительно оси спирали, на 1 виток приходится 11 пар нуклеотидов.

В-семейство ДНК более разнообразно. К В-семейству относятся В, С и D-формы ДНК. На 1 виток В-формы приходится 10 пар нуклеотидов, С-формы – 9,3 пар нуклеотидов. У С-формы наибольший угол поворота оснований вокруг оси спирали.

Считают, что А-форма ДНК участвует в транскрипции, т.к. легко образует гибриды ДНК, РНК.

В-форма ДНК участвует в репликации, С-форма – наиболее подходящая для упаковки ДНК в составе надмолекулярных структур хромосом.

Структура ДНК в клетке может быть представлена также левой спиралью Z-формой. Z-форма обнаруживается в солевых растворах, а также хромосомах всех типов клеток. Предполагают, что Z-форма играет важную роль в регуляции экспрессии генов, т.к. переход В-формы в Z-форму обратим и появление Z-формы разрушает структуру нуклеосом. С Z-формой ДНК специфически связываются некоторые белки. На 1 виток Z-формы приходится 12 пар нуклеотидов, а конформация углеводов чередуется С 2/-эндо и С 3/-эндо. Это приводит к зиграгообразной структуре спирали.

Сверхспирализованная ДНК топоизомеразы

Любой процесс, связанный с передачей генетической информации, протекающей на репликативной вилке (разошедшейся в молекуле ДНК) связан с появлением сверхспирализации при перемещении репликативной вилки или с появлением узлов, если ДНК – кольцевая. Более того, кольцевая молекула ДНК, не содержащая разрыв ни в одной цепи, может существовать в различных топологических формах, которые характеризуются количеством оборотов одной цепи относительно другой цепи. Такие формы называются топоизомеразами. Некоторые формы имеют низкую энергию и называются релаксированным состоянием. Сверхспирализованная ДНК обладает значительным запасом энергии по сравнению с релаксированной формой, поэтому локальное расплетение двойной спирали ДНК может приводить к сбору напряжения. Часто сверхспирализация стимулирует переход ДНК из правой В-формы в левую Z-форму, что облегчает связывание белков с ДНК и раскручивание двойной спирали. В клетке существуют ферменты, снимающие напряжение сверхспиральной ДНК. Эти ферменты называются топоизомеразы. Существует несколько типов топоизомераз: І и ІІ. ДНК топоизомеразы І делают разрыв одной цепи ДНК и тем самым релаксируют ДНК в сверхспиральной структуре. ДНК топоизомеразы ІІ осуществляют разрыв обеих цепей ДНК и в образовавшуюся щель проходит дочерняя кольцевая молекула ДНК, что приводит к изменению числа витков в суперспиральных структурах при репликации.

В нитевой ДНК (линейной) при разрыве двух нитей ДНК происходит перенос двойной нити с внешней стороны на внутреннюю, после чего скрепляются оба разрыва.

Разнообразие форм ДНК

В эукариотических клетках ДНК представлено в виде линейной двухцепочечной молекулы. Прокариоты могут содержать кольцевую ДНК. Не все ДНК являются двухцепочечными, некоторые малые вирусы (примерно 6000 пар нуклеотидов) содержат ковалентно замкнутые одноцепочечные молекулы ДНК. Митохондрии и хлоропласты также содержат ДНК. У вирусов ДНК упаковано в белковые оболочки. ДНК прокариот структурировано в виде хромосом и кольцевых элементов плазмид. Хромосомы прокариот отличаются по строению от эукариотического хроматина и содержат другие белки-упаковщики. ДНК эукариот находятся в клеточном ядре в виде ДНК – протеидов (главным образом с белками гистонами).