Нуклеиновые кислоты. История открытия

1. Нуклеиновые кислоты

История открытия
Строение
Функции
Свойства

2. История открытия

1868 год: швейцарский биохимик И.Ф.Мишер выделил
из лейкоцитов (гноя) вещество, содержащее азот. Дал
название веществу «нуклеин».
1879 год: немецкий химик К.А.Коссель открыл в
нуклеине соединение жёлтого цвета — гуанин.
Впоследствии Коссель выделил из клеток тимуса
(вилочковая железа): тимин; цитозин; аденин.
Русский химик Ф.Левен установил, что кроме тетрады
нуклеин содержит фосфорную кислоту и сахар
дезоксирибозу.
1889 год: Р.Вагнер определил, что в состав нуклеина
входит нуклеиновая кислота ибелок. Предложен термин
«нуклеиновые кислоты»

3. Локализация ДНК

Ядерная ДНК - в ядре клеток; макромолекулы ДНК,
«одетые» белками-гистонами, образуют хромосомы;
Внеядерная ДНК:
* В митохондриях — митохондриальная ДНК;
* В хлоропластах;
* В вирусах (ДНК-содержащие вирусы).
Локализация РНК
В ядре (синтез и-РНК);
В цитоплазме клетки: т-РНК, рибосомальная РНК;
В вирусах (РНК-содержащщие вирусы);
В матриксе митохондрий и хлоропластов: т-РНК, р-РНК.

4. Типы нуклеиновых кислот и их строение

Нуклеиновые кислоты — природные
высокомолекулярные органические соединения.
В природе существуют нуклеиновые кислоты 2-х
типов:
- ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота);
- РНК (рибонуклеиновая кислота).
Полимерная молекула ДНК состоит из миллиона
мономеров — дезоксирибонуклеотидов:

5. Вопрос. Что является мономером нуклеиновой кислоты?

Нуклеотид -химическое соединение
остатков трех веществ: азотистого
основания, углевода, фосфорной
кислоты.

6. Молекула РНК — полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды:

7. Полимер РНК представляет собой одноцепочечную молекулу.

Полимерная молекула ДНК состоит из 2-х спиралей:

8. Молекулярная структура ДНК и типы химической связи в молекуле

Первичная — последовательность нуклеотидов в каждой из двух нитей
молекулы. Соединены ковалентной ХС — фосфодиэфирные мостики
между остатком фосфорной кислоты и дезоксирибозой.
Вторичная — две спирально закрученные полинуклеотидные цепочки,
соединённые друг с другом за счёт водородной ХС по принцыпу
комплементарности между азотистыми основаниями: * Т = А; * Г ≡ Ц .
Азотистые основания занимают центральное положение в спирали,
уложены стопками, обладают гидрофобными свойствами. На
повехности — пентоза и фосфатные группы. Молекулы воды не
проникают внутрь спирали, не могут ослабить водородные ХС и
дестабилизировать вторичную структуру ДНК. Всё это повышает
устойчивость молекулы ДНК.

9. Первичная и вторичная структуры ДНК

10.

Третичная структура молеккул ядерной ДНК — формируется при
взаимодействии её с белками-гистонами, аминокислотными остатками,
катионами 2-х валентных металлов, фосфатными группами, в результате
образуется хроматин. Молекула ДНК уменьшается в длине и в объёме.
Существенно возрастает устойчивость ДНК.

11. Структура внеядерной ДНК

Первичная структура внеядерной ДНК аналогична ядерной.
Вторичная (пространственная) структура имеет кольцевую
форму. В структуре этого вида отсутствуют белки и не
формируется хроматин.

12. Функции ДНК. 1. Хранение наследственной информации

Порядок расположения нуклеотидов в молекуле ДНК
определяет порядок расположения аминокислот в
молекулах белковых молекул.
Участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру
полипептидной цепи, называют геном.

13. Генетический код

Наследственная информация записана в
молекулах НК в виде последовательности
нуклеотидов. Определенные участки молекулы
ДНК и РНК (у вирусов и фагов) содержат
информацию о первичной структуре одного
белка и называются генами.
1 ген = 1 молекула белка
Поэтому наследственную информацию, которую
содержат ДНК называют генетической.

14. Свойства генетического кода

Универсальность
Дискретность (кодовые триплеты
считываются с молекулы РНК целиком)
Специфичность (кодон кодирует только
АК)
Избыточность кода (несколько)

15.

• Одна аминокислота
закодирована тремя
нуклеотидами (один
кодон).
АЦТ
АГЦ
ГАТ
Триплет, кодон
ген
• Пример: АК триптофан
закодирована в РНК УГГ,
в ДНК - АЦЦ.
АК1
АК2
белок
АК3

16.

• Имеется 64 кодона:
А
Т
Ц
Г
43
• 61 кодон кодирует 20 (21)
аминокислот, три кодона
являются знаками
препинания: кодонытерминаторы УАА, УАГ,
УГА (в РНК).

17. Комплементарность

Комплементарность пространственная
взаимодополняемость молекул или
их частей, приводящая к
образованию водородных связей.
В ДНК человека 30% А, 30% Т, 20%
Г, 20% Ц.
(А+Т)+(Г+Ц)=100%
Закономерность соотношения
количества аденина и тимина (А-Т)
и гуанина и цитозина (Г-Ц) получило
название правила Чаргаффа.
Напротив основания А одной цепи
всегда стоит Т, а напротив Г-Ц.
Цепи удерживаются за счет
водородных связей.

18. Виды РНК

Информационная РНК (и-РНК) или матричная РНК.
Синтезируется в ядре.

19.

Транспортная РНК (т-РНК). Молекулы состоят из 80100 нуклеотидов. Вторичная структура —
двуспиральные стебли. Локализация — в цитоплазме
клеток, матриксе хлоропластов и митохондрий.

20.

Рибосомальная РНК (р-РНК). Состоят из 3-5 тыс.
нуклеотидов. Структура третичная. Комплекс с рибосомными
белками. Локализация - цитоплазма клеток, матриксе
хлоропластов и митохондрий.

21. Функции РНК

и-РНК:
*переносе информации о структуре белка от ДНК к месту
синтеза белка в цитоплазме на рибосомах;
*определение аминокислотной последовательности
первичной структуры белковой молекулы.
т-РНК: транспорт аминокислот на рибосомы для синтеза
белка (в клетке имеется около 40 видов т-РНК).
р-РНК:
* необходимый структурный компонент рибосом,
обеспечивая их функционирование: взаимодействие
рибосомы и т-РНК, связывание рибосомы и и-РНК;
* синтез белковых молекул.

22. Физико-химические свойства ДНК

Не растворяется в концентрированных растворах NaCl.
Практически не растворима в органических растворителях.
В воде образует вязкие растворы:
При нагревании данных растворов до 60º С или при действии
щелочей двойная спираль распадается на две составляющие
цепи, которые вновь могут объединиться, если вернуться к
исходным условиям.

23.

Молекула ДНК с высокой молекулярной массой способна
фрагментироваться под действием механических сил, например при
перемешивании раствора.
Не расщепляется при щелочных значениях рН.
Чувствительна к повышенной радиации.

24.

Обладает свойством самоудвоения — репликацией.

25. Физико-химические свойства РНК

Молекула РНК и рибонуклеотиды
хорошо растворяются в разбавленном
(0,15М) растворе хлорида натрия.
Практически не растворима в органических
растворителях.
т-РНК взаимодействует с аминокислотами и
и-РНК.
Матричная — и-РНК - взаимодействует с
рибосомами.
Подвергается гидролизу:

26. Сравнительная характеристика ДНК с РНК

Признаки
РНК
ДНК
1.Нахождение в
клетке
2.Нахождение в
ядре
3.Состав
нуклеотида
26

27. Сравнительная характеристика ДНК с РНК.

Признаки
РНК
ДНК
5. Свойства
6. Функции
27