История открытия. Происхождение названий
В 1868 швейцарский биохимик И. Ф. Мишер впервые выделил из клеток гноя (лейкоцитов) вещество, названное им нуклеином (от лат. «нукс» — ядро ореха, а окончание «ин» означало, что оно содержит азот, подобно белкам, или протеинам). В 1879 немецкий химик К. А. Коссель открыл в нуклеине соединение желтого цвета, которое оказалось гуанином, ранее выделенным из перуанского гуано — помета птиц, ценного азотного удобрения. Впоследствии он же выделил тимин из клеток вилочковой железы, или тимуса, быка (отсюда название), цитозин (от греч. cytos — клетка) и аденин (от греч. aden — железа). Русский химик Ф. Левен установил, что, кроме тетрады аденин, гуанин, тимин и цитозин, нуклеин содержит еще и фосфорную кислоту и сахар дезоксирибозу. Термин «нуклеиновые кислоты» был предложен в 1889.Нуклеиновыми они были названы потому, что впервые были открыты в ядрах клеток, а кислотами — из-за наличия в их составе остатков фосфорной кислоты. Позже было показано, что нуклеиновые кислоты построены из большого числа нуклеотидов (от нескольких десятков до сотен миллионов). В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, углевод (пентоза) и фосфорная кислота.
Химическая структура. Нуклеотиды и фосфатные связи
В зависимости от химической структуры углеводного компонента нуклеиновые кислоты делят на два типа:
1. дезоксирибонуклеиновые
2. рибонуклеиновые;
первые содержат дезоксирибозу, а вторые — рибозу
|
|
|
Нуклеиновым кислотам, как и белкам, принадлежит ведущая роль в обмене веществ и молекулярной организации живой субстанции. С ними связан синтез белка, рост и деление клетки, образование клеточных структур, а, следовательно, формообразование и наследственность организма.
Нуклеиновые кислоты (см. приложение № 29) это биологические полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Молекулы нуклеиновых кислот, как правило, больше молекул белков.
Структурное строение нуклеиновых кислот стало известно после величайшего открытия, сделанного в 1953 году Уотсоном и Криком.
В клетке встречаются две разновидности нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Каждая из них образована многократным повторением нуклеотидов четырех типов.
Каждый нуклеотид состоит из трех частей:
· Азотистое основание.
· Пятиуглеродный сахар.
· Фосфат.
В нуклеотидах ДНК встречаются четыре типа азотистых основания, по названию которых даются названия нуклеотидам:
· адениновое основание - встречается в аденине (А)
· тиминовое основание - в тимине (Т)
· цитозиновое - в цитозине (Ц)
· гуаниновое - в гуанине (Г)
Эти азотистые основания обладают уникальным свойством: они способны образовывать комплиментарные связи, то есть связи строго соответствия одного основания другому. Так, например, адениновое основание может связаться только с тиминовым, а цитозиновое - с гуаниновым. Химически комплиментарные связи являются водородными.
|
|
|
В молекулах РНК также встречаются четыре типа азотистых оснований, но тимин заменен урацилом.
В нуклеотидах бывают две разновидности пятиуглеродного сахара: в ДНК – дезоксирибоза, в РНК - рибоза. Эти сахара совместно с фосфатами обеспечивают ковалентные связи нуклеотидов в цепочке нуклеиновой кислоты.
Таким образом, ДНК отличается от РНК по составу.
В ДНК встречается дезоксирибоза и есть тимин. В РНК тимин заменен урацилом. а вместо дезоксирибозы встречается рибоза.
Отличия между нуклеиновыми кислотами заключаются также и в структуре молекул.
Так РНК представляют собой одинарную цепочку нуклеотидов, то ДНК образована двойной цепочкой из двух полимерных нитей, спирально скрученных друг относительно друга направо. Обе нити являются комплиментарными друг другу; то есть напротив Тимина одной нити находится Аденин другой нити, а напротив Гуанина одной нити лежит Цитозин другой: Т – А Г - Ц
|
|
|
Водородные связи между комплиментарными нуклеотидами довольно слабы, но повторенные многократно по всей длине молекулы ДНК, они обеспечивают достаточно прочную связь между обеими нитями.
По ходу спирали в макромолекуле образуется два желобка - один малый расположенный между двумя полинуклеотидными цепями, другой большой представляет проем между витками. Расстояние между парами оснований по оси молекулы ДНК составляет 3. 4 А. В один ход спирали укладывается 10 пар нуклеотидов, соответственно протяженность одного витка равна 3,4 А. Диаметр поперечного сечения спирали равен 20 А.
Молекулы ДНК в клетках находятся в постоянной связи со специальными белками, защищающими ДНК от мутаций, а также обеспечивающими ее удвоение и другие реакции.
ДНК может существовать в одном из двух состояний:
· в виде хроматина - тонких невидимых в световой микроскоп нитей.
· в виде хромосом - толстых укороченных, хорошо различимых в световой микроскоп образований.
Каждая хромосома образуется в результате специальной укладки, скручивания одной из хроматиновой нити.
Все хромосомы клетки имеют утолщенные участки - теломеры и тонкие перехваты между ними - центромеры.
Превращение хроматина в хромосомы происходит только в период деления клетки. В это время хорошо заметно, что хромосомы отличаются друг от друга деталями строения: длиной, размерами теломер. Различающиеся внешним строением хромосомы, отличаются и более существенными свойствами: они несут в себе совершенно различные гены. Такие хромосомы, не имеющие общих генов, называются хромосомами разного сорта или негомологичными хромосомами, центромерателомеры.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 176; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!