Лекция 15 Химический состав НК

В нуклеопротеидах НК связаны водородными связями и солевыми мостиками с белком. Вирусы, вызывающие заболевания растений, человека и животных состоят в основном из нуклеопротеидов. Именно РНК определяет инфекционность вируса. Хорошо изучен вирус табачной мозаики. РНК, выделенная из этого вируса, будучи введена в здоровый лист табака, не только сама вновь синтезируется, нои вызывает синтез белка, входящего в состав вируса.

РИСУНОК

Молекулы некоторых участков тРНК заспирализованы с участием водородных связей. Это вторичная структура РНК аналогична вторичной структуре белковой молекулы. Например, транспортная РНК (т-РНК) имеет форму клеверного листка

В 1965 г. Холи с сотр. расшифровали первичную структуру тРНК, выделенную из дрожжей после частичного гидролиза нуклеазами с образованием олигонуклеотидов.

РНК имеет и третичную структуру, которая представляет собой строго определенную упаковку молекулы в пространстве. А.С. Спирин оказал, что в зависимости от ионной силы раствора, температуры и других факторов молекулы РНК могут существовать в различных формах: развернутой нити, компактного стержня, клубка и т.д.

3. Информационная (матричная), и-РНК (м-РНК) – синтезируется в ядре на матрице – одной из цепи ДНК. Это копия гена одной из цепей ДНК с молекулярной массой 30 тыс-2 млн,

ДНК расплетается на определенном участке и при участии фермента РНК – полимеразы осуществляется биосинтез м-РНК путем полимеризации нуклеотидов. Комплементарные основания взаимодействуют между собой через водородные связи. Для аденина комплементарным является урацил. И- РНК прикрепляется к рибосоме, где осуществляется синтез белка.

м-РНК считывает информацию с ДНК в виде триплетных кодонов и несет ее в рибосомы для передачи в синтезе белка;

и информационная или матричная РНК(мРНК). Они являются одноцепочечными молекулами различной длины, различаются по локализации, свойствам, строении., функциям. В большинстве клеток содержание РНК в 5-10 раз превышает содержание ДНК. Основная часть РНК клетки–70-80% приходится на долю рРНК, которая содержится в рибосомах-внутриклеточных частицах, принимающих участие в биосинтезе белка рРНК образует каркас, к которому прикрепляются белки, образуя плотноупакованный рибонуклеопротеин. Нуклеотидный состав рРНК из разных источников сходен.

Существование матричной или информативной РНК (РНК-посредника передачи информации от ДНК в белоксинтезирующий аппарат клетки) было предсказано в 1957г., а выделена мРНК в 1962г. Содержание матричной РНК в клетке от 3% до 7% от общей суммы содержания РНК. Строение матричной РНК несколько специфично. В ее составе есть информативные участки, т.е. работающие как матрицы в процессе биосинтеза белка и неинформативные зоны. Предполагается, что неинформативные участки являются акцепторными при взаимодействии матричной РНК с рибосомой или отдельными белковыми факторами.

На 5^/-конце молекулы РНК имеется участок, содержащий минорные нуклеотиды. Это часть так же неинформативна и называется «шапочка» или «кэп». Предполагают, что «кэп» защищает мРНК от разрушительного действия ферментов экзонуклеаз. На 3^/-конце мРНК находится участок, содержащий от 50 до 400 остатков аденозинмонофосфата. Предполагают, что полиадениловый участок определяет время жизни мРНК, а так же участвует в процессе созревания и переноса м РНК из ядра в цитоплазму.

Название матричной РНК связано с функцией, которую она выполняет. Она служит матрицей, на которой синтезируется полипептидная цепь в рибосоме. Так же ее называют информационной так как она содержит информацию о том, какие аминокислоты и в какой последовательности, располагаются в белке. Эта информация представляет тройной нуклеотид, который называется кодоном. Каждый последовательно присоединенный набор из трех нуклеотидов (кодон) обеспечивает информацию для последовательного (упорядоченного) присоединения аминокислот при биосинтезе полипептида. Например, АИА-изолейцина, GAU-аспарагиновой кислоты и т.д. Последовательность UUUAUAGAU (читается по три нуклеотида UUU-AUA-GAU) определяет фрагмент трипептида фен-им-асп. В клетках синтезируются тысячи различных белков, поэтому существуют тысячи матричных РНК по структуре своей комплементарных отдельным участкам ДНК.

Содержание транспортной РНК 10% от общего содержания РНК, это самые малые по размеру молекулы РНК. Транспортная РНК не связана с клеточными структурами и находится в клетке в растворенном виде. Ее функция состоит в переносе, транспорте аминокислот к месту белкового синтеза – в рибосомы. Каждая тРНК переносит определенную аминокислоту. тРНК богаты минорными нуклеотидами.

Характерную вторичную структуру имеет транспортная РНК. Она имеет 4 спирализованные участка, и на плоскости эта структура напоминает фигуру клеверного листа. Кроме этого, имеется участок, содержащий нуклеотид комплементарный кодону матричной РНК, он называется антикодоном. С его помощью транспортная РНК прикрепляется к кодону матричной РНК. Имеется конец, который содержит остаток аденозинмонофосфата, к которому присоединяется соответствующая аминокислота. Третичная структура всех транспортных РНК схожа. Это позволяет всем им взаимодействовать с рибосомой. Незначительные отличия в пространственной структуре позволяет им взаимодействовать со специфическими ферментами тРНК синтезами, участвующими в биосинтезе белка. Третичная структура других видов РНК пока точно не установлена.

Нуклеиновые к-ты (НК)

НК являются природными высокомолекулярными соединениями. Молекулярная масса НК колеблется от 200 тысяч до 20 миллионов. Они играют важную роль в передаче наследственных признаков и осуществляют контроль за синтезом специфических белков в организме.

Химический состав НК

К 40-м годам нашего столетия работами А. Тодда было показано, что в молекулах НК содержатся фосфорная к-та, пентозы и азотистые основания.

Пентозы в НК представлены рибозой и 2-дезоксирибозой в b-фуранозной форме:

b- Рибоза

2- Дезоксирибоза

Именно по характеру углеводного компонента–пентозы – все НК делятся на две большие группы:

1) рибонуклеиновые к-ты (РНК), содержащие рибозу,

2) дезоксирибонуклеиновые к-ты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.

Азотистыми основаниями в НК являются производственные пурина и пиримидина.Из пуриновых оснований наиболее часто встречаются в составе НК аденин и гуанин:

Аденин, 6-аминопурин

Гуанин, 2-амино-6-гидроксипурин

Из производных пиримидина чаще всего обнаруживаются цитозин, урацил, тимин, которые входят в состав НК в лактамной форме:

Цитозин, 2- гидроксо-4-амино- пиримидин

Урацил, 2,4- дигидроксо- пиримидин

Тимин, 5- метилурацил, 2,4- дигидроксо- 5- метилпиримидин

НК отличаются по составу азотистых оснований. Аденин, гуанин и цитозин входят в состав РНК и ДНК. Урацил содержится только в РНК, а тимин – в ДНК. При написании названия азотистых оснований их часто обозначают первыми заглавными буквами: А- аденин, Ц- цитозин и т.д.