Химический состав живых организмов

Согласно модели, предложенной Дж. Уотсоном и Ф.Криком ( 1953 г .), молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных нитей вокруг общей оси. Азотистое основание одной нити связано водородными связями с комплементарным азотистым основанием другой нити. Аденин комплементарен тимину, а гуанин - цитозину. Между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином – три (Рис.11).

Рис. 11 Связь между полинуклеотидными  цепями ( http://www.easycom.com.ua/data/ittech/82251225/?lang=ukr )

Основная функция  ДНК - хранение и передача наследственной информации, заключенной в последовательности нуклеотидов, образующих ее молекулу, дочерним клеткам. Возможность передачи наследственной информации от клетки к клетке обеспечивается способностью хромосом к разделению на хроматиды с последующей редупликацией молекулы ДНК.

Свойства ДНК

1. Самоудвоение – редупликация, позволяющая сохранить постоянство структуры ДНК. Происходит в синтетический период интерфазы, под воздействием фермента ДНК – полимеразы. ДНК временно раскручивается. Поскольку каждое из оснований в нуклеотидах может присоединить другой нуклеотид только строго определенного строения, то происходит точное воспроизведение материнской молекулы.
2. Мутации - под воздействием различных факторов в процессе репликации в молекуле ДНК происходят изменения в числе, порядке нуклеотидов.
3. Репарация – восстановление структуры молекулы ДНК под воздействием ферментов, устраняющих повреждения, вызванные мутагенами.
4. Транскрипция – переписывание информации с ДНК на иРНК, под действием ферментов, ДНК – зависимых - РНК – полимераз.

Уровни организации молекулы ДНК

Первичная структура  – полинуклеотидная цепочка, которая  образуется за счет фосфодиэфирных связей.

Вторичная структура  – двойная спираль полинуклеотидных цепей, возникающая за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (Рис.12).

Рис. 12. Вторичная структура ДНК ( http://city.tomsk.net/~orgchem1/nucleic/nucleic.html )

Третичная структура - двойные спирали ДНК, соединенные  с белками – гистонами образуют комплекс дезоксирибонуклеопротеид или  хроматин (рис.13).

А

Рис. 13 А –  Нуклеосомный уровень. Б - Структура  фрагмента из 2-х нуклеосом ( http://www.bio.pu.ru/materials/molbio/ )

Рибонуклеиновая кислота (РНК)

Молекулы РНК представлены преимущественно одной цепочкой нуклеотидов, образуя одноцепочечный линейный нерегулярный биополимер, мономерами которого служат нуклеотиды (Рис.14.). Двухцепочечные РНК служат для хранения и передачи наследственной информации у некоторых вирусов.

Рис.14. Роль РНК в синтезе белков ( http://wsyachina.narod.ru/biology/life_genesis_12.html )

Нуклеотиды РНК  включают одно из азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин, урацил), углевод  — рибозу и остаток фосфорной  кислоты. В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и фосфатом другого (Рис.15).

Рис.15 РНК ( http://www.mathcell.ru/show_topic.php?file=rna )

Рибонуклеиновые кислоты  бывают нескольких видов: рибосомальная, транспортная и информационная РНК.

Рибосомальная РНК (р-РНК) в соединении с белком входит в состав субъединиц рибосом, участвующих в синтезе белка. Рибосомальная РНК составляет 80% от всех РНК в клетке. Количество нуклеотидов в р-РНК от 3 до 5 тыс. Этот вид РНК синтезируется особыми генами, находящимися в нескольких хромосомах в ядрышковом организаторе.

Информационная  РНК (и-РНК) переносит информацию о синтезе белка из ядра в цитоплазму и составляет от 1 до 10% от всех РНК в клетке. По строению и-РНК комплементарна участку молекулы ДНК, несущему информацию о синтезе определенного белка. Перед выходом из ядра происходит сплайсинг – преобразование первичного транскрипта (г/я РНК) в и-РНК.

Транспортная  РНК (т-РНК) участвует в доставке на рибосомы аминокислот. Составляет около 10 - 15% всей РНК. Она имеет короткую цепь нуклеотидов, состоящую из 80 нуклеотидов. т-РНК имеет форму «трилистника», на вершине которого находится триплет нуклеотидов - антикодон, обеспечивающий узнавание определенного кодона и-РНК, находящегося на рибосоме (Рис.16.).

Рис.16 тРНК ( http://wsyachina.narod.ru/biology/life_genesis_12/rna.html )