Полиморфизм двойной спирали днк

М одель ДНК Уотсона и Крика описывает структуру одной из нескольких форм двойной спирали. Эта основная форма ДНК, в которой большая часть ее молекул существует в клетке, была названа В-формой.

Р

В

А

Z

ис. 14. В- и А-формы ДНК (вид сбоку и сверху): объемные модели

Р

Z

ис. 15. Z-форма ДНК (вид сбоку): объемная модель и схематическое изображение. Показана зигзагообразная линия, соединяющая фосфатные группы в Z-ДНК. После остатков гуанина зигзагообразная линия идет вертикально, после остатков цитозина – горизонтально

При понижении влажности В-форма ДНК переходит в А-форму (рис. 14). Изменение конформации углеводного остатка приводит к уменьшению расстояния между нуклеотидными парами вдоль оси спирали (примерно до 25 нм при 11 нуклеотидных остатках на виток спирали). Диаметр спирали увеличивается, изменяется ширина бороздок, пары оснований смещаются к периферии спирали. Вследствие этого внутри спирали возникает полость диаметром около 0,40 нм. А- и В-формы ДНК – это правозакрученные спирали.

При высокой концентрации солей или добавлении спирта спираль В-типа переходит в левозакрученную Z-форму (рис. 15). Левая спираль была обнаружена у полинуклеотида с чередующейся последовательностью нуклеотидов гуанин-цитозин. Повторяющаяся единица в Z-форме состоит из двух пар нуклеотидов (Г-Ц), в результате линия, соединяющая фосфатные группы, через каждые две пары имеет излом и принимает зигзагообразный вид (отсюда название Z-формы).

Функции днк

1. ДНК является носителем генетической информации. Функция обеспечивается фактом существования генетического кода.

2. Воспроизведение и передача генетической информации в поколениях клеток и организмов. Функция обеспечивается процессом репликации.

3. Реализация генетической информации в виде белков, а также любых других соединений, образующихся с помощью белков-ферментов. Функция обеспечивается процессами транскрипции и трансляции.

Структура рнк

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) представляют собой линейные полинуклеотиды с общими для нуклеиновых кислот принципами организации:

• состоят из четырех видов нуклеотидов, каждый из которых включает азотистое основание (аденин, урацил, гуанин, цитозин), пентозу (рибозу) и фосфатный остаток;

• нуклеотиды связаны в цепь с помощью 3′5′-фосфодиэфирных связей;

• полинуклеотидные цепи полярны, т. е. имеют различимые 5′- и 3′-концы.

Таблица 1

Отличия рнк и днк

Нуклеиновая кислота Признак	РНК	ДНК
Сахар	Рибоза	Дезоксирибоза
Азотистые основания	А, У, Г, Ц	А, Т, Г, Ц
Количество цепей в молекуле	99,99% одноцепочечная, 0,01% двухцепочечная	99,99% двойная спираль, 0,01% одноцепочечная
Форма молекулы	Линейные молекулы	Большинство двухцепочечных – линейные, часть – кольцевые

Главное отличие РНК от ДНК состоит в том, что молекулы РНК являются не двух-, а одноцепочечными. Причиной этому служат следующие особенности первичной структуры РНК:

1. Пентоза в РНК – не дезоксирибоза, а рибоза, которая содержит дополнительную гидроксигруппу. Последняя делает двухцепочечную структуру менее устойчивой.

2. Среди четырех главных (мажорных) азотистых оснований вместо тимина содержится урацил, отличающийся от тимина лишь отсутствием метильной группы у 5-го атома углерода (рис. 12). Благодаря этому уменьшается сила гидрофобного взаимодействия в комплементарной паре А-У. Это снижает вероятность образования устойчивых двухцепочечных молекул.

3. В РНК высоко содержание так называемых минорных оснований. Среди них – дигидроуридин (в урациле нет одной двойной связи), псевдоуридин (урацил иначе, чем обычно, связан с рибозой), диметиладенин и диметилгуанин (в азотистых основаниях – по две дополнительных метильных группы) и многие другие. Почти все эти основания не могут участвовать в комплементарных взаимодействиях.

Перечисленные отличия строения РНК от ДНК имеют большое биологическое значение, так как свою функцию молекулы РНК способны выполнять только в одноцепочечном состоянии.

Общие черты вторичной структуры РНК

Молекулы большинства природных РНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Вместе с тем в некоторых участках цепь РНК может образовывать петли, или «шпильки», с двухцепочечной структурой (рис. 16А). Эта структура стабилизирована взаимодействием оснований в парах А-У, Г-Ц. Однако могут образовываться и «неправильные» пары (например, Г-У), а в некоторых участках «шпильки» вообще не происходит никакого взаимодействия. В составе таких петель может содержаться до 50% всех нуклеотидов.

Третичная структура РНК

Б

А

В физиологических условиях однотяжевые РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной структурой, которая возникает за счет взаимодействия элементов их вторичной структуры (рис. 16Б).

Р ис. 16. Структура РНК: А – участок вторичной структуры в цепи РНК; Б – схема третичной структуры тРНК