мононуклеотиди
Мононуклеотид складається з одного азотистого підстави - пуринового (аденін - А, гуанін - Г) або піримідинового (цитозин - Ц, тимін - Т, урацил - У), цукру-пентози (рибоза або дезоксирибоза) і 1-3 залишків фосфорної кислоти.
Залежно від числа фосфатних груп розрізняють моно-, ді-і трифосфати нуклеотидів, наприклад аденозинмонофосфат - АМФ, гуанозиндифосфат - ГДФ, урідінтріфосфат - УТФ, тімідінтріфосфат - ТТФ і т.д.
- будівельна (структурна) - найбільш важлива роль нуклеотидів полягає в тому, що вони служать будівельними блоками для зборки полинуклеотидов: ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) і РНК (рибонуклеїнова кислота);
- енергетична - АТФ є універсальним переносником і хранителем енергії в клітині, бере участь як джерело енергії майже у всіх внутрішньоклітинних реакціях;
- транспортна - похідні нуклеотидів служать переносниками деяких хімічних груп, наприклад НАД (никотинамидадениндинуклеотида) і ФАД (флавінаденіндінуклеотід) - переносники атомів водню.
Полінуклеотиди (нуклеїнові кислоти)
Це полімери, мономерами яких є нуклеотиди. Існують два типи нуклеїнові кислот: ДНК і РНК. До складу нуклеотидів ДНК і РНК входять наступні компоненти:
- азотистих основ (в ДНК: аденін, гуанін, цитозин і тимін; в РНК: аденін, гуанін, цитозин і урацил);
- цукор-пентоза (в ДНК - дезоксирибоза, в РНК - рибоза);
- залишок фосфорної кислоти.
ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) - лінійний полімер, що складається з чотирьох типів мономерів: нуклеотидів А, Т, Г і Ц, пов'язаних один з одним ковалентним зв'язком через залишки фосфорної кислоти. Молекула ДНК складається з двох спірально закручених ланцюгів (подвійна спіраль). При цьому між аденином і тиміном утворюються дві водневі зв'язку, а між гуаніном і цитозином - три. Ці пари азотистих основ називають комплементарними. У молекулі ДНК вони завжди розташовані один проти одного. Ланцюги в молекулі ДНК протилежно спрямовані. Просторова структура молекули ДНК була встановлена в 1953 р Д. Уотсоном і Ф. Криком.
Зв'язуючись з білками, молекула ДНК утворює хромосому. Хромосома - комплекс однієї молекули ДНК з білками. Молекули ДНК еукаріотичних організмів (грибів, рослин і тварин) лінійні, незамкнені, пов'язані з білками, утворюють хромосоми. У прокаріот (бактерій) ДНК замкнута в кільце, не пов'язана з білками, не утворює лінійну хромосому.
- зберігання, передача і відтворення в ряду поколінь генетичної інформації;
- ДНК визначає, які білки і в яких кількостях необхідно синтезувати.
РНК (рибонуклеїнова кислота) на відміну від ДНК замість дезоксирибози містить рибозу, а замість тиміну - урацил. РНК, як правило, мають лише одну ланцюг, коротшу, ніж ланцюги ДНК. Двуцепочечние РНК зустрічаються у деяких вірусів.
Існують різні види РНК:
- інформаційна (матрична) РНК - іРНК (мРНК). Має незамкнуту ланцюг. Служить в якості матриць для синтезу білків, переносячи інформацію про їх структуру з молекули ДНК до рибосом в цитоплазму;
- транспортна РНК - тРНК. Доставляє амінокислоти до синтезованої молекулі білка. Молекула тРНК складається з 70-90 нуклеотидів і завдяки внутріцепочечним комплементарних взаємодій набуває характерну вторинну структуру у вигляді «конюшини»;
- рибосомальная РНК - рРНК. У комплексі з рибосомні білками утворює рибосоми - органели, на яких відбувається синтез білка.
У клітці на частку мРНК припадає близько 5%, тРНК - близько 10%, і рРНК - близько 85% всієї клітинної РНК.
Функції РНК. участь в біосинтезі білків.
самоудвоение ДНК
Молекули ДНК мають здатність, непритаманною жодної іншої молекули - здатністю до подвоєння. Процес подвоєння молекул ДНК називається реплікацією. В основі реплікації лежить принцип комплементарності - утворення водневих зв'язків між нуклеотидами А і Т, Г і Ц.
Цей процес здійснюють ферменти ДНК-полімерази. Під їх впливом ланцюга молекули ДНК поділяються на невеликому відрізку молекули. На ланцюга материнської молекули добудовуються дочірні ланцюга. Потім розплітається новий відрізок, і цикл реплікації повторюється. В результаті утворюються дочірні молекули ДНК, які нічим не відрізняються один від одного і від материнської молекули. У процесі поділу клітини дочірні молекули ДНК розподіляються між утворюються клітинами. Так здійснюється передача інформації з покоління в покоління.
Під дією різних факторів зовнішнього середовища (ультрафіолетового випромінювання, різних хімічних речовин) молекула ДНК може пошкоджуватися. Відбуваються розриви ланцюгів, помилкові заміни азотистих основ нуклеотидів і ін. Крім того, зміни в ДНК можуть відбуватися мимовільно, наприклад, в результаті рекомбінації - обміну фрагментами ДНК. Зміни, що відбулися в спадкової інформації також передаються потомству.
У деяких випадках молекули ДНК здатні «виправляти» виникають в її ланцюгах зміни. Ця здатність називається репарацією. У відновленні вихідної структури ДНК беруть участь білки, які дізнаються змінені ділянки ДНК і видаляють їх з ланцюга, тим самим відновлюючи правильну послідовність нуклеотидів, зшиваючи відновлений фрагмент з іншою молекулою ДНК.
Порівняльна характеристика ДНК і РНК приведена в таблиці:
Порівняльна характеристика ДНК і РНК