Kokias funkcijas atlieka nukleino rūgštys ląstelėje? Nukleino rūgščių sandara ir funkcijos.

Molekulinis paveldimumo ir kintamumo pagrindas

1. Nukleino rūgštys, jų sandara, funkcijos ir genezė

2. Pagrindiniai baltymų biosintezės etapai. Genetinis kodas, pagrindinės jo savybės

3. Genų raiškos reguliavimas

Nukleino rūgštys, jų sandara ir funkcijos

Nukleino rūgštys yra linijiniai nešakotieji heteropolimerai, kurių monomerai yra nukleotidai susijęs fosfodiesterio jungtys.

Nukleotidai- Tai organinės medžiagos, kurių molekulės susideda iš pentozės liekanos (ribozės arba dezoksiribozės), prie kurios kovalentiškai prisijungia fosforo rūgšties liekana ir azoto bazė. Nukleotiduose esančios azoto bazės skirstomos į dvi grupes: purino(adeninas ir guaninas) ir pirimidino(citozinas, timinas ir uracilas). Dezoksiribonukleotidaiįtraukti į jų dezoksiribozė adeninas(A), guaninas(G), timinas(T), citozinas(C). Ribonukleotidaiįtraukti į jų ribozė ir viena iš azoto bazių: adeninas(A), guaninas(G), uracilas(U) citozinas(C).

Daugeliu atvejų ląstelėse taip pat randama įvairių išvardintų azotinių bazių darinių – mažųjų bazių, kurios yra mažųjų nukleotidų dalis.

Laisvieji nukleotidai ir į juos panašios medžiagos vaidina svarbų vaidmenį metabolizme. Pavyzdžiui, NAD (nikotinamido adenino dinukleotidas) ir NADP (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas) yra elektronų ir protonų nešikliai.

Laisvieji nukleotidai gali pridėti dar 1...2 fosforo grupes, susidarant makroerginiai junginiai. Universalus energijos šaltinis ląstelėje yra ATP – adenozino trifosforo rūgštis, susidedanti iš adenino, ribozės ir trijų fosforo (pirofosforo) rūgšties likučių. Hidrolizuojant vieną galinį pirofosfatinį ryšį išsiskiria apie 30,6 kJ/mol (arba 8,4 kcal/mol) laisvos energijos, kurią gali panaudoti ląstelė. Ši pirofosfatinė jungtis vadinama makroerginis(aukšta energija).

Be ATP, nukleotidų pagrindu yra ir kitų didelės energijos junginių: GTP (sudėtyje yra guanino; dalyvauja baltymų, gliukozės biosintezėje), UTP (turi uracilo; dalyvauja polisacharidų sintezėje).

Nukleotidai gali susidaryti ciklinės formos pvz., cAMP, cCMP, cGMP. Cikliniai nukleotidai veikia kaip įvairių fiziologinių procesų reguliatoriai.

Nukleino rūgštys

Yra dviejų tipų nukleino rūgštys: DNR ( Deoksiribonukleorūgštis) ir RNR ( ribonukleino rūgštis). Nukleino rūgštys užtikrina genetinės (paveldimos) informacijos saugojimą, atkūrimą ir įgyvendinimą. Ši informacija atsispindi (užkoduota) nukleotidų sekų pavidalu. Visų pirma, nukleotidų seka atspindi pirminę baltymų struktūrą (žr. toliau). Aminorūgščių ir jas koduojančių nukleotidų sekų atitikimas vadinamas genetinis kodas . vienetas genetinis kodas DNR ir RNR yra trynukas- trijų nukleotidų seka.

Nukleino rūgštys yra chemiškai aktyvios medžiagos. Jie sudaro įvairius junginius su baltymais - nukleoproteinai, arba nukleoproteinai.

Dezoksiribonukleorūgštis (DNR) yra nukleorūgštis, kurios monomerai yra dezoksiribonukleotidai. DNR yra pagrindinė paveldimos informacijos nešėja. Tai reiškia, kad visa informacija apie atskirų ląstelių ir viso organizmo sandarą, funkcionavimą ir vystymąsi įrašoma DNR nukleotidų sekų pavidalu.

Nukleino rūgštis Miescher atrado 1868 m. Tačiau tik 1924 m. Fölgenas įrodė, kad DNR yra esminė chromosomų sudedamoji dalis. 1944 m. Avery, McLeod ir McCarthy nustatė, kad DNR vaidina lemiamą vaidmenį saugant, perduodant ir įgyvendinant paveldimą informaciją.

Yra keletas DNR tipų: A, B, Z, T formos. Iš jų dažniausiai ląstelėse randama B forma – dviguba dešinioji spiralė, susidedanti iš dviejų siūlų (arba grandinių), tarpusavyje sujungtų vandeniliniais ryšiais. Kiekvieną grandinę vaizduoja kintančios dezoksiribozės ir fosforo rūgšties liekanos, be to, prie dezoksiribozės kovalentiškai prijungta azoto bazė. Šiuo atveju dviejų DNR grandžių azotinės bazės yra nukreiptos viena į kitą ir dėl vandenilinių ryšių formavimosi. papildančios poros: A=T (dvi vandenilio ryšiai) ir G≡C (trys vandenilio ryšiai). Todėl šių grandinių nukleotidų sekos viena kitą viena kitą atitinka. Dvigubos spiralės ritės ilgis yra 3,4 nm, atstumas tarp gretimų azoto bazių porų yra 0,34 nm, o dvigubos spiralės skersmuo yra 1,8 nm.

Eukariotinėse ląstelėse DNR egzistuoja nukleoproteinų kompleksų, apimančių histono baltymus, pavidalu.

DNR ilgis matuojamas nukleotidų porų skaičiumi (sutrumpintai - Pirm, arba b). Vienos DNR molekulės ilgis svyruoja nuo kelių tūkstančių Pirm(sutrumpintai - tbn, arba kb) iki kelių mln Pirm (mpn, arba Mb).

skyriusV. NULEORŪGŠTYS

§ 13. NULEORŪGŠTYS:

FUNKCIJOS IR SUDĖTIS

Bendrosios idėjos apie nukleino rūgštis

Nukleino rūgštys yra svarbiausi biopolimerai, kurių santykinė molekulinė masė siekia 5·10 9 . Jie yra visuose gyvuose organizmuose be išimties ir yra ne tik genetinės informacijos saugotojas ir šaltinis, bet ir atlieka daugybę kitų gyvybiškai svarbių funkcijų. Nukleorūgštys yra polimerai, kurių monomeriniai vienetai yra nukleotidai.

Yra du skirtingi nukleorūgščių tipai – dezoksiribonukleino rūgštys(DNR) ir ribonukleino rūgštys(RNR). DNR yra daugumos organizmų genetinė medžiaga. Prokariotinėse ląstelėse, be pagrindinės chromosominės DNR, dažnai randama ir ekstrachromosominė DNR, plazmidės. Eukariotinėse ląstelėse didžioji DNR dalis yra ląstelės branduolyje, kur ji yra susijusi su chromosomų baltymais. Eukariotų ląstelėse taip pat yra DNR mitochondrijose ir chloroplastuose.

Įdomu žinoti! DNR molekulės yra didžiausios molekulės. DNR molekulėE. colisusideda iš maždaug 4 000 000 bazinių porų, jo santykinė masė yra 26 000 000 000, o ilgis yra 1,4 mm, o tai 700 kartų didesnis už ląstelės dydį. Eukariotų DNR molekulės gali siekti ir didesnius dydžius, jų ilgis gali siekti kelis cm, o santykinė masė – 10 10 -10 11 . Žmogaus DNR nukleotidų sekai užrašyti prireiktų apie 1 000 000 puslapių.

Kalbant apie RNR, pagal jų atliekamas funkcijas jie išskiria:

1. informacinės RNR (mRNR) – juose yra informacija apie pirminę baltymo struktūrą;

2. ribosominė RNR (rRNR) – yra ribosomų dalis;

3. transportavimo RNR (tRNR) – užtikrina aminorūgščių pristatymą į baltymų sintezės vietą.

Kaip genetinė medžiaga, RNR yra daugelio virusų dalis. Pavyzdžiui, virusai, kurie sukelia pavojingų ligų, kaip ir gripas ir AIDS, yra RNR.

Nukleorūgštys gali būti linijinės ir apskritos (kovalentiškai uždarytos). Jie gali būti sudaryti iš vienos arba dviejų grandinių. Žemiau yra diagrama, rodanti įvairių tipų nukleorūgščių egzistavimą gamtoje:

Nukleino rūgščių funkcijos

Nukleino rūgštys atlieka tris svarbias funkcijas: genetinės informacijos saugojimą, perdavimą ir įgyvendinimą. Be šių, jie atlieka ir kitas funkcijas, pavyzdžiui, dalyvauja kai kurių katalizėje cheminės reakcijos, reguliuoti genetinės informacijos įgyvendinimą, atlikti struktūrines funkcijas ir kt.. Genetinės informacijos saugotojo vaidmenį daugumoje organizmų (eukariotų, prokariotų, kai kurių virusų) atlieka dvigrandė DNR. Tik kai kuriuose virusuose genetinės informacijos saugotoja yra viengrandė DNR arba viengrandė, taip pat dvigrandė RNR. Genetinė informacija yra saugoma genai. Genas pagal savo prigimtį yra nukleino rūgšties dalis. Jie koduoja pirminę baltymų struktūrą. Genai taip pat gali nešti informaciją apie tam tikrų tipų RNR, tokių kaip tRNR ir rRNR, struktūrą.

Genetinė informacija perduodama iš tėvų palikuonims. Šis procesas yra susijęs su nukleino rūgšties (DNR arba RNR), kuri atlieka genetinės informacijos saugotojos, padvigubėjimu ir vėlesniu jos perdavimu palikuonims. Pavyzdžiui, dėl dalijimosi dukterinės ląstelės iš motinos gauna identiškas DNR molekules, taigi ir identišką genetinę informaciją (38 pav.). Dauginimosi metu virusai taip pat perduodami savo dukterinėms virusų dalelėms. tikslios kopijos nukleino rūgštis. Lytinio dauginimosi metu palikuonys genetinę informaciją gauna iš abiejų tėvų. Štai kodėl vaikai paveldi savybes iš abiejų tėvų.

Ryžiai. 38. DNR pasiskirstymas ląstelių dalijimosi metu

Dėl genetinės informacijos įgyvendinimo vyksta baltymų, užkoduotų DNR genų pavidalu (arba, kai kuriems virusams, RNR), sintezė. Šiame procese informacija apie pirminę baltymo struktūrą nukopijuojama iš DNR molekulės į mRNR, o po to dekoduojama ribosomose, dalyvaujant tRNR. Dėl to susidaro baltymas:

DNR RNR baltymas.

Nukleino rūgščių sudėtis

Nukleorūgštys yra polimerai, sudaryti iš nukleotidų, sujungtų fosfodiesterio jungtimis. Kiekvienas nukleotidas susideda iš azoto bazės, pentozės ir fosforo rūgšties liekanų.

Išskirti pirimidino Ir purino pagrindai, dar vadinami atitinkamai pirimidinai Ir purinai. Pirimidino bazės yra pirimidino dariniai:

purino bazės – dariniai purinas:

Pirimidinai apima uracilą, timiną ir citoziną; purinai apima adeniną ir guaniną:

DNR yra timino, citozino, adenino ir guanino, o RNR yra tos pačios bazės, tik vietoj timino yra uracilas. Nukleino rūgštyse, be azotinių bazių, yra pentozės: DNR – D-dezoksiribozė ir RNR – D-ribozė. Angliavandeniai yra furanozės formos b-anomero pavidalu:

Azoto bazė jungiasi su angliavandeniais glikozidinio hidroksilo sąskaita. Susidaro nukleozidas. Schematiškai nukleozido susidarymą galima pavaizduoti taip:

Nukleino rūgščių sudėtis apima 8 nukleozidus, 4 - RNR ir 4 - DNR (39 pav.).

Nukleozidai, sudarantys RNR:

Nukleozidai, sudarantys DNR:

Ryžiai. 39. Nukleozidai

Nukleozidas, prijungtas prie fosforo rūgšties liekanos, vadinamas nukleotidu:

Šiuo atveju fosforo rūgšties liekana gali būti susieta su 3’ arba 5’ anglies atomu:

Adenozino 5'-monofosfatas sutrumpintas kaip AMP. Jei nukleotidą sudaro deoksoribozė, adeninas ir viena fosforo rūgšties liekana, tada jis bus vadinamas deoksiadenozino monofosfatu arba sutrumpintai dAMP. 5 lentelėje parodyta nukleotidų nomenklatūra.

5 lentelė

Nukleotidų, sudarančių DNR ir RNR, nomenklatūra

azotinis bazė	Nukleozidas	Nukleotidas
		pilnas pavadinimas	santrumpa
	adenozino Deoksiadenozinas	Adenozino monofosfatas Deoksiadenozino monofosfatas
	Guanozinas Deoksiguanozinas	Guanozino monofosfatas Deoksiguanozino monofosfatas
	Deoksicitidinas	Citidino monofosfatas Deoksicitidino monofosfatas
		Uridino monofosfatas
	Deoksitimidinas	Deoksitimidino monofosfatas

Nukleozidų monofosfatus (NMP) ir deoksinukleozidų monofosfatus (dNMP) gali sujungti dar 1 arba 2 fosforo rūgšties liekanos. Taip susidaro nukleozidų difosfatai (NDP), deoksinukleoziddifosfatai (dNDP) arba nukleozidų trifosfatai (NTP) ir deoksinukleozidų trifosfatai (dNTP).

NTP ir dNTP yra atitinkamai RNR ir DNR sintezės substratai.

Nukleino rūgštys.

Nukleino rūgštys- natūralūs didelės molekulinės masės biopolimerai, užtikrinantys paveldimos (genetinės) informacijos saugojimą ir perdavimą gyvuose organizmuose.

Nukleino rūgščių makromolekulę, kurios molekulinė masė nuo 10 000 daltonų iki kelių milijonų, 1869 metais šveicarų chemikas F. Miescheris atrado pūlius sudarančių leukocitų branduoliuose, iš čia ir kilo pavadinimas (branduolys – branduolys).

Nukleorūgštys yra polimerai, kurių monomerai yra nukleotidai . Kiekvienas nukleotidas susideda iš azoto bazės, pentozės cukraus ir fosforo rūgšties liekanos. Ilgos molekulės yra sudarytos iš nukleotidų. polinukleotidai .

Fosfatas

azotinis

bazė

Ryšys tarp

fosfatas ir cukrus

Ryžiai. Nukleotido sandara.

Cukrus, kuris yra nukleotido dalis, turi penkis anglies atomus, tai yra pentozė . Priklausomai nuo nukleotide esančios pentozės tipo, yra dviejų tipų nukleorūgštys – ribonukleino rūgštys (RNR), kuriose yra ribozė , ir dezoksiribonukleino rūgščių (DNR), kurių sudėtyje yra dezoksiribozė (C5H10O4).

Pamatai, abiejų tipų nukleino rūgštyse yra keturios skirtingi tipai: du iš jų priklauso klasei purinai ir du – į klasę pirimidinai . Purinai yra adeninas (A) ir guaninas (D) ir pirimidinų skaičiui - citizinas (C) ir timinas (T) arba uracilas (Y) (atitinkamai DNR arba RNR).

Nukleino rūgštys yra rūgštys, nes jose yra fosforo rūgštis.

Nukleotidų vaidmuo organizme neapsiriboja tarnavimu kaip nukleorūgščių statybinė medžiaga; kai kurių svarbių kofermentų taip pat yra pelėdos nukleotiduose. Tai, pavyzdžiui, adenozino trifosfatas (ATP), nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD), nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas (NADP) ir flavino adenino dinukleotidas (FAD).

Nukleino rūgštys

DNRRNA

branduolinės citoplazminės mRNR tRNR rRNR

Šiuo metu žinoma didelis skaičius DNR ir RNR atmainos, viena nuo kitos skiriasi struktūra ir reikšme metabolizmui.

Pavyzdys: Escherichia coli ląstelėse esančiose bakterijose yra apie 1000 skirtingų nukleino rūgščių, o gyvūnuose ir augaluose – dar daugiau.

Kiekvienas organizmo tipas turi savo, tik jam būdingą, šių rūgščių rinkinį. DNR daugiausia lokalizuota ląstelės branduolio chromosomose (99% visos ląstelės DNR), taip pat mitochondrijose ir chloroplastuose. RNR yra branduolio, mitochondrijų ribosomų, plastidų ir citoplazmos dalis.

DNR molekulė yra universalus genetinės informacijos nešėjas ląstelėse. Būtent šios molekulės sandaros ir funkcijų dėka paveldimi ženklai – nuo ​​tėvų iki palikuonių, t.y. realizuojasi visuotinė gyvųjų savybė – paveldimumas. DNR molekulės yra didžiausi biopolimerai.

DNR struktūra.

DNR molekulių struktūrą 1953 metais iššifravo J. Watsonas ir F. Crickas. Už šį atradimą jie gavo Nobelio premiją.

Pagal Watson-Crick DNR modeliai, DNR molekulė susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, susuktų į dešinę aplink tą pačią kirvius , formuojantis dviguba spiralė . Grandinės išdėstytos antilygiagrečiai, t.y. vienas kito atžvilgiu. Dvi polinukleotidų grandinės sujungiamos į vieną DNR molekulę, naudojant vandenilio ryšius, atsirandančius tarp skirtingų grandinių nukleotidų azoto bazės. Polinukleotidų grandinėje gretimi nukleotidai yra tarpusavyje sujungti kovalentiniais ryšiais, kurie susidaro tarp vieno nukleotido dezoksiribozės (ir ribozės RNR) ir kito nukleotido fosforo rūgšties liekanos.

Dvigubos spiralės grandinės vienas kitą papildantis vienas su kitu, nes bazių poravimas vyksta griežtai laikantis: adeninas jungiasi su timinu, o guaninas su citozinu.

Dėl to kiekviename organizme Fig. Nukleotidų poravimas.

numerį adenilas nukleotidų yra lygus skaičiui timidilas, ir numerį guanilas- numeris citidilas.Šis modelis vadinamas „Chargaffo taisykle“.

Tai vadinama griežta nukleotidų, esančių porinėse antilygiagrečiose DNR grandinėse, atitikimas papildomumo. Ši savybė yra naujų DNR molekulių susidarymo pagrindas, remiantis pradine molekule.

Taigi dvigubą spiralę stabilizuoja daugybė vandenilio savybių (dvi susidaro tarp A ir T, o trys susidaro tarp G ir C) ir hidrofobinės sąveikos.

Išilgai molekulės ašies gretimos bazių poros yra viena nuo kitos 0,34 nm atstumu. Visas spiralės apsisukimas patenka ant 3,4 nm, ty 10 bazinių porų (vienas apsisukimas). Sraigės skersmuo yra 2 nm. Atstumas tarp dviejų suporuotų nukleotidų angliavandenių komponentų yra 1,1 nm. Nukleino rūgšties molekulės ilgis siekia šimtus tūkstančių nanometrų. Tai daug didesnė už didžiausią baltymo makromolekulę, kuri išsiskleidusi pasiekia ne didesnį kaip 100–200 nm ilgį. DNR molekulės masė yra 6 * 10 -12 g.

DNR molekulės dubliavimo procesas vadinamas replikacija . Replikacija vyksta taip. Veikiant specialiems fermentams (helikazei), nutrūksta vandenilio ryšiai tarp dviejų grandinių nukleotidų. Spiralė išsivynioja. Pagal komplementarumo principą atitinkami DNR nukleotidai prijungiami prie atsipalaidavusių jungčių, dalyvaujant fermentui DNR polimerazei. Šis kaupimas gali vykti tik kryptimi 5" → 3". Tai reiškia nuolatinę galimybę kopijuoti tik vieną DNR grandinę (paveikslo viršuje). Šis procesas vadinamas nuolatinis replikavimas. Kitos grandinės kopijavimas kiekvieną kartą turi prasidėti iš naujo, todėl grandinėje atsiranda pertraukų. Jiems pašalinti reikalingas fermentas – DNR ligazė. Ši replikacija vadinama su pertrūkiais.

Šis DNR replikacijos metodas, kurį pasiūlė Watson ir Crick, yra žinomas kaip pusiau konservatyvi replikacija .

Todėl nukleotidų tvarka „senojoje“ DNR grandinėje lemia nukleotidų eiliškumą „naujojoje“, t.y. „Senoji“ DNR grandinė yra tarsi matrica „naujosios“ sintezei. Tokios reakcijos vadinamos reakcijos matricos sintezė ; jie būdingi tik gyviems daiktams.

Replikacija (reduplikacija) leidžia išlaikyti DNR struktūros pastovumą. Susintetinta DNR molekulė yra visiškai identiška pradinei nukleotidų seka. Jei veikiant įvairiems veiksniams replikacijos procese DNR molekulėje pasikeičia nukleotidų skaičius ir seka, tada atsiranda mutacijų. DNR molekulių gebėjimas koreguoti atsirandančius pokyčius ir atkurti originalą vadinamas kompensacijas .

DNR funkcijos:

1) Paveldimos informacijos saugojimas.

DNR saugo informaciją nukleotidų sekos pavidalu.

2) Genetinės informacijos dauginimas ir perdavimas.

Galimybę perduoti informaciją į dukterines ląsteles suteikia chromosomų gebėjimas atsiskirti į chromatides su vėlesniu DNR molekulių dubliavimu. Jis koduoja genetinę informaciją apie aminorūgščių seką baltymo molekulėje. DNR dalis, kurioje yra informacija apie vieną polipeptidinę grandinę, vadinama genu.

3) Struktūrinis.

DNR yra chromosomose kaip konstrukcinis komponentas, t.y. yra chromosomų genetinės medžiagos (geno) cheminis pagrindas.

4) DNR yra RNR molekulių kūrimo šablonas.

RNR randama visose gyvose ląstelėse kaip vienos grandinės molekulės. Jis skiriasi nuo DNR tuo, kad jame yra pentozė ribozė (vietoj dezoksiribozės) ir kaip viena iš pirimidino bazių - uracilas (vietoj timino). Yra trys RNR tipai. Tai matricinė arba informacija, RNR (mRNR, mRNR), pernešimo RNR (tRNR) ir ribosomų RNR (rRNR). Visi trys yra sintetinami tiesiogiai iš DNR, o RNR kiekis kiekvienoje ląstelėje priklauso nuo tos ląstelės pagaminto baltymo kiekio.

RNR grandinėje nukleotidai yra susieti susidarant kovalentiniams ryšiams (fosfodiesterio ryšiams) tarp vieno nukleotido ribozės ir kito fosforo rūgšties liekanos.

Skirtingai nuo DNR, RNR molekulės yra vienos grandinės linijinis biopolimeras, susidedantis iš nukleotidų.

Dvigrandės RNR padeda saugoti ir atkurti kai kurių virusų paveldimą informaciją, t.y. jie atlieka chromosomų – ​​virusinės RNR – funkcijas.

Vienos RNR molekulės nukleotidai gali užmegzti papildomus ryšius su kitais tos pačios grandinės nukleotidais, nes susidaro antrinės ir tretinės RNR molekulių struktūros.

Ryžiai. Pernešimo RNR struktūra.

Ribisominė RNR(rRNR) sudaro 85% visos ląstelės RNR, ji sintetinama branduolyje, kartu su baltymu yra ribosomų, mitochondrijų (mitochondrijų RNR) ir plastidų (plastidinė RNR) dalis. Sudėtyje yra nuo 3 iki 5 tūkstančių nukleotidų. Baltymų sintezė vyksta ribosomose.

Funkcijos: rRNR atlieka struktūrinę funkciją (ribosomų dalis) ir dalyvauja formuojant aktyvųjį ribosomų centrą, kuriame baltymų biosintezės metu tarp aminorūgščių molekulių susidaro peptidiniai ryšiai.

Messenger RNR(mRNR) sudaro 5% visos ląstelėse esančios RNR. Jis sintetinamas transkripcijos metu tam tikra sritis DNR molekulės – genas. Pagal struktūrą mRNR papildo DNR molekulių sekciją, kuri neša informaciją apie konkretaus baltymo sintezę. MRNR ilgis priklauso nuo DNR sekcijos, iš kurios buvo nuskaityta informacija, ilgio (ji gali būti sudaryta iš 300-30000 nukleotidų)

Funkcijos: mRNR perduoda informaciją apie baltymų sintezę iš branduolio į citoplazmą į ribosomas ir tampa baltymų molekulių sintezės matrica.

Perkelkite RNR(tRNR) sudaro apie 10% visos RNR, yra sintetinamas branduolyje, turi trumpą nukleotidų grandinę ir yra citoplazmoje. Jis turi trefoil funkciją. Kiekviena aminorūgštis turi savo tRNR molekulių šeimą. Jie tiekia citoplazmoje esančias aminorūgštis į ribosomas.

Funkcijos: viename gale yra nukleotidų tripletas (antikodonas), kuris koduoja tam tikrą aminorūgštį. Kitame gale yra nukleotidų tripletas, prie kurio prijungta aminorūgštis. Kiekviena aminorūgštis turi savo tRNR.

Kaip ir baltymai, nukleorūgštys yra biopolimerai, o jų funkcija yra saugoti, įgyvendinti ir perduoti genetinę (paveldimą) informaciją gyvuose organizmuose.

Yra dviejų tipų nukleino rūgštys – dezoksiribonukleino (DNR) ir ribonukleino (RNR). Nukleino rūgščių monomerai yra nukleotidai. Kiekviename iš jų yra azoto bazė, penkių anglies cukrus (dezoksiribozė DNR, ribozė RNR) ir fosforo rūgšties liekanos.

DNR yra keturių tipų nukleotidai, kurių sudėtis skiriasi azoto baze - adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C) ir timinas (T). RNR molekulėje taip pat yra 4 tipų nukleotidai su viena iš azoto bazių – adeninu, guaninu, citozinu ir uracilu (U). Taigi, DNR ir RNR skiriasi tiek cukraus kiekiu nukleotiduose, tiek vienoje iš azoto bazių (1 lentelė).

1 lentelė

DNR ir RNR nukleotidų komponentai

DNR ir RNR molekulės labai skiriasi savo struktūra ir funkcijomis.

DNR molekulėje gali būti labai daug nukleotidų – nuo ​​kelių tūkstančių iki šimtų milijonų (elektroniniu mikroskopu galima „pamatyti“ tikrai milžiniškas DNR molekules). Struktūriškai tai yra dviguba spiralė polinukleotidų grandinės(1 pav.), sujungtų vandeniliniais ryšiais tarp nukleotidų azotinių bazių. Dėl šios priežasties polinukleotidų grandinės yra tvirtai laikomos viena šalia kitos.

Tiriant įvairias DNR (įvairių tipų organizmuose), buvo nustatyta, kad vienos grandinės adeninas gali jungtis tik su timinu, o guaninas – tik su kitos grandinės citozinu. Todėl nukleotidų tvarka vienoje grandinėje griežtai atitinka jų išdėstymo tvarką kitoje. Šis reiškinys buvo pavadintas papildomumo(t. y. papildymai), o priešingos polinukleotidinės grandinės vadinamos vienas kitą papildantis. Tai yra unikalumo priežastis tarp visų neorganinių ir organinės medžiagos DNR savybė gebėjimas daugintis arba padvigubinti(2 pav.). Tokiu atveju iš pradžių išsiskiria papildomos DNR molekulių grandinės (specialaus fermento įtakoje sunaikinami ryšiai tarp komplementarių dviejų grandinių nukleotidų). Tada kiekvienoje grandinėje prasideda naujos („trūkstamos“) papildomos grandinės sintezė dėl laisvųjų nukleotidų, kurių ląstelėje visada yra dideliais kiekiais. Dėl to vietoj vienos ("motinos") DNR molekulės susidaro dvi ("dukterinės") naujos, savo struktūra ir sudėtimi identiškos viena kitai, taip pat pradinei DNR molekulei. Šis procesas visada vyksta prieš ląstelių dalijimąsi ir užtikrina paveldimos informacijos perdavimą iš motininės ląstelės dukrai ir visoms vėlesnėms kartoms.

Ryžiai. 1. Dviguba DNR spiralė. Dvi grandinės yra apvyniotos viena aplink kitą. Kiekviena grandinė (pavaizduota kaip juostelė) susideda iš kintančių cukraus ir fosfatų grupių. Vandeniliniai ryšiai tarp azoto bazių (A, T, G ir C) laiko dvi grandines kartu

Ryžiai. 2.DNR replikacija. Dviguba spiralė yra „atsegta“.silpni vandenilio ryšiai, jungiantys vienas kitą dviejų grandinių pagrindai. Kiekviena iš senų grandinių tarnauja kaip matricanaujam susidarymui: nukleotidai su komplementariais pagrindai išsirikiuoja prieš seną grandinę ir susijungiakartu

RNR molekulės dažniausiai yra viengrandės (skirtingai nei DNR) ir turi daug mažesnį nukleotidų skaičių. Yra trys RNR tipai (2 lentelė), kurie skiriasi molekulių dydžiu ir atliekamomis funkcijomis – informacinė (mRNR), ribosominė (rRNR) ir transportinė (tRNR).

2 lentelė

TrysmalonusRNR

Messenger RNR (i-RNR) yra ląstelės branduolyje ir citoplazmoje, turi ilgiausią polinukleotidų grandinę tarp RNR ir atlieka paveldimos informacijos perdavimo iš branduolio į ląstelės citoplazmą funkciją.

Pernešimo RNR (t-RNR) taip pat yra ląstelės branduolyje ir citoplazmoje, jos grandinė yra sudėtingiausios struktūros, taip pat trumpiausia (75 nukleotidai). T-RNR tiekia aminorūgštis į ribosomas transliacijos – baltymų biosintezės metu.

Ribosominė RNR (r-RNR) randama ląstelės branduolyje ir ribosomose, turi vidutinio ilgio grandinę. Visų tipų RNR susidaro atitinkamų DNR genų transkripcijos metu.

Prisiminti!

Kodėl nukleorūgštys klasifikuojamos kaip heteropolimerai?

Jie susideda iš skirtingų monomerų – nukleotidų, tačiau patys nukleotidai skiriasi kai kuriomis struktūromis.

Kas yra nukleorūgšties monomeras?

Nukleotidai

Kokias nukleorūgščių funkcijas žinote?

Paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas. DNR yra informacijos apie pirminę visų organizmui reikalingų baltymų struktūrą. Ši informacija įrašoma tiesine nukleotidų seka. Kadangi baltymai atlieka pagrindinį vaidmenį organizmo gyvenime, dalyvauja struktūroje, vystymesi ir medžiagų apykaitoje, galima teigti, kad DNR saugo informaciją apie kūną. RNR kiekvienas jos tipas atlieka savo funkciją priklausomai nuo jos struktūros. mRNR yra DNR dalies kopija, kurioje yra informacijos apie aminorūgščių liekanų skaičių, sudėtį ir seką, lemiančią baltymo molekulės struktūrą ir funkcijas. Šioje RNR yra polipeptido molekulės konstravimo planas. tRNR – jos vaidmuo yra prijungti aminorūgšties molekulę ir pernešti ją į baltymų sintezės vietą. rRNR – jungiasi su baltymu ir sudaro specialias organeles – ribosomas, ant kurių bet kurio gyvo organizmo ląstelėje susirenka baltymų molekulės.

Kokias gyvų būtybių savybes tiesiogiai lemia nukleorūgščių struktūra ir funkcijos?

Paveldimumas, kintamumas, dauginimasis

Peržiūrėkite klausimus ir užduotis

1. Kas yra nukleorūgštys? Kodėl jie gavo tokį pavadinimą?

Nukleorūgštys yra biopolimerai, kurių monomerai yra nukleotidai. Nuo lat. „branduoliai“ – branduolys, kadangi šios rūgštys yra išsidėsčiusios arba sintezuojamos branduolyje, arba prokariotuose, branduolinės informacijos funkciją atlieka nukleoidas (DNR arba RNR).

2. Kokias nukleino rūgščių rūšis žinote?

DNR, RNR: i-RNR, t-RNR, r-RNR.

4. Įvardykite DNR funkcijas. Kaip DNR struktūra ir funkcijos yra susijusios?

Paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas – DNR yra griežtai branduolyje.

DNR molekulė gali savaime replikuotis padvigubindama. Veikiant fermentams, išsivynioja dviguba DNR spiralė, nutrūksta ryšiai tarp azoto bazių.

DNR yra informacijos apie pirminę visų organizmui reikalingų baltymų struktūrą. Ši informacija įrašoma tiesine nukleotidų seka.

Kadangi baltymai atlieka pagrindinį vaidmenį organizmo gyvenime, dalyvauja struktūroje, vystymesi ir medžiagų apykaitoje, galima teigti, kad DNR saugo informaciją apie kūną.

5. Kokie RNR tipai egzistuoja ląstelėje, kur jie sintetinami? Išvardykite jų funkcijas.

i-RNR, t-RNR, r-RNR.

i-RNR – susintetinta DNR šablone esančiame branduolyje, yra baltymų sintezės pagrindas.

tRNR – tai aminorūgščių pernešimas į baltymų sintezės vietą – į ribosomas.

rRNR – sintetinamas branduolio branduoliuose ir sudaro pačias ląstelės ribosomas.

Visų tipų RNR sintetinama DNR šablone.

6. Ar pakanka žinoti, kuris monosacharidas yra nukleotidų dalis, kad suprastume, apie kokią nukleorūgštį kalbame?

Taip, RNR yra ribozės.

DNR yra dezoksiribozės.

RNR tipų nebus įmanoma atpažinti pagal vieną monosacharidą.

7. Vienos DNR grandinės fragmentas turi tokią sudėtį: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Naudodami papildomumo principą, užbaikite antrąją kryptį.

A-G-C-G-C-C-C-T-A

T-C-G-C-G-G-G-A-T

Pagalvok! Prisiminti!

1. Kodėl ląstelėse yra trijų tipų RNR molekulės, o tik vieno tipo DNR?

DNR yra didžiausia molekulė, ji negali išeiti iš branduolio, poros per mažos. RNR yra mažos molekulės, kurių kiekviena atlieka savo funkciją, atlikdama įvairias funkcijas ląstelėje, dirbdama. DNR matricoje vienu metu gali būti sintetinama daugybė RNR tipų ir visi jie atlieka savo funkcijas.

3. Kokie RNR tipai bus vienodi visuose organizmuose? Kuris RNR tipas turi didžiausią kintamumą? Paaiškinkite savo požiūrį.

i-RNR ir t-RNR bus vienodos visiems organizmams, nes baltymų biosintezė vyksta pagal vieną mechanizmą, o t-RNR turi tas pačias 20 aminorūgščių. rRNR gali būti kitokia.