Нуклеиновые кислотыНуклеиновые кислоты ии нуклеопротеинынуклеопротеины

Сложные белки – это Сложные белки – это функционально активныефункционально активные комплексы комплексы белков с небелковыми компонентами.белков с небелковыми компонентами.

В зависимости от химической природы В зависимости от химической природы небелкового небелкового компонентакомпонента сложные белки подразделяются на: сложные белки подразделяются на: хромопротеины хромопротеины (содержат окрашенный небелковый (содержат окрашенный небелковый компонент), компонент), гликопротеины гликопротеины (содержат углеводы и (содержат углеводы и их производные), их производные), липопротеины липопротеины (содержат (содержат липиды), липиды), фосфопротеины фосфопротеины (содержат фосфорную (содержат фосфорную кислоту), кислоту), металлопротеины металлопротеины (содержат различные (содержат различные атомы металлов)атомы металлов), ,

и и нуклеопротеинынуклеопротеины ((комплексы белков и комплексы белков и нуклеиновых кислотнуклеиновых кислот))..

Сложные белки – это Сложные белки – это функционально активныефункционально активные комплексы комплексы белков с небелковыми компонентами.белков с небелковыми компонентами.

В зависимости от химической природы В зависимости от химической природы небелкового небелкового компонентакомпонента сложные белки подразделяются на: сложные белки подразделяются на: хромопротеины хромопротеины (содержат окрашенный небелковый (содержат окрашенный небелковый компонент), компонент), гликопротеины гликопротеины (содержат углеводы и (содержат углеводы и их производные), их производные), липопротеины липопротеины (содержат (содержат липиды), липиды), фосфопротеины фосфопротеины (содержат фосфорную (содержат фосфорную кислоту), кислоту), металлопротеины металлопротеины (содержат различные (содержат различные атомы металлов)атомы металлов), ,

и и нуклеопротеинынуклеопротеины ((комплексы белков и комплексы белков и нуклеиновых кислотнуклеиновых кислот))..

Многообразие и сложность функций, выполняемых белками, в ряде случаем требует наличия, кроме остатков аминокислот, и других компонентов.

Многообразие и сложность функций, выполняемых белками, в ряде случаем требует наличия, кроме остатков аминокислот, и других компонентов.

Нуклеиновые кислоты в составе нуклеопротеинов обеспечивают хранение, реализацию и передачу наследственной

информации.

В 1868 г. швейцарский химик Ф.Мишер впервые из ядер лейкоцитов человека выделил соединения нового типа до этого времени не известные и назвал их нуклеинами (от лат. nucleus – ядро). Затем нуклеины были получены из ядерного материала многих организмов. Позднее Ф.Мишер установил, что нуклеин является сложным соединением, состоящим из кислого компонента, содержащего около 10% фосфора, который назвали нуклеиновой кислотой, и белкового компонента. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков – нуклеопротеины.

В 1868 г. швейцарский химик Ф.Мишер впервые из ядер лейкоцитов человека выделил соединения нового типа до этого времени не известные и назвал их нуклеинами (от лат. nucleus – ядро). Затем нуклеины были получены из ядерного материала многих организмов. Позднее Ф.Мишер установил, что нуклеин является сложным соединением, состоящим из кислого компонента, содержащего около 10% фосфора, который назвали нуклеиновой кислотой, и белкового компонента. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков – нуклеопротеины.

К середине 80-х годов XIX в. нуклеины были найдены в составе хромосом, в связи с чем сформировалось первое представление об их важной роли в передаче наследственных свойств. Однако эти представления не получили дальнейшего развития, так как передачу генетических свойств связывали с белками. И только в 50-х годах XX в. были получены убедительные экспериментальные доказательства важнейшей роли нуклеиновых кислот (ДНК) в передаче наследственности. Так было доказано, что нуклеиновые кислоты содержатся во всех клетках организмов и являются материальными носителями генетической информации.

Нуклеиновые кислоты – это линейные направленные

гетеробиополимеры, мономерными звеньями которых

являются нуклеотиды.

• Нуклеотид - сложное соединение, состоящее из азотистого основания, углеводного компонента и остатка фосфорной кислоты.

Цитозин Урацил (в РНК)

Тимин (в ДНК)

Пурин

Пиримидин

1

2

34

5

61

23 4

56 7

89

1. Азотистые основания (смысловой компонент) – четыре из пяти гетероциклических соединений, являющихся производными пурина или пиримидина.

СОСТАВ НУКЛЕОТИДОВ

2. Углевод (функция – придание гидрофильности): одна из двух пентоз – рибоза (в РНК) или дезоксирибоза (в ДНК)

СОСТАВ НУКЛЕОТИДОВ

3. Остаток фосфорной кислоты Н3РО4 (функции – шарнир, соединяющий циклические структуры; придание равномерного отрицательного заряда)

цитидин

аденозин

N-гликозидная

связь

N-гликозидная

связь

Нуклеозид=азотистое основание+углевод

Пуриновые основания через 9 атом азота, а пиримидиновые – через 1‑й – образуют N-гликозидную связь с рибозой или 2'-дезоксирибозой. При этом

образуется -гликозидная связь.

В зависимости от природы пентозы нуклеозиды делятся на рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды. Названия нуклеозидов строят

из тривиального названия соответствующего азотистого основания прибавлением суффикса идин у пиримидиновых, озин – у пуриновых

нуклеозидов:Название нулеозида = название основания + -ОЗИН (пурины)

-ИДИН (пиримидины)

Нуклеотиды - фосфорные эфиры нуклеозидов.

Обычно в нуклеозидах этерифицируется гидроксильная группа у С-5' или у С-3' пентозного остатка. В зависимости от строения пентозы

различают рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.

Нуклеотиды можно рассматривать, с одной стороны, как сложные эфиры нуклеозидов (фосфаты), а с другой – как кислоты, в связи с

наличием в их составе остатка фосфорной кислоты.

Аденозинмонофосфат (АМФ), адениловая кислота

Тимидинмонофосфат (ТМФ), тимидиловая кислота

Название нуклеотида = название нуклеозида + количество фосфатов

При образовании полинуклеотидной цепи нуклеотиды

соединяются путем образования

3’-5’-фосфодиэфирны

х связей

Фосфодиэфирная связь

Фрагмент цепи ДНК

Типы нуклеиновых кислот

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – функция хранения и передачи наследственной информации

Рибонуклеиновая кислота (РНК) – функция реализации наследственной информации

Отличия ДНК от РНК

1.1. В азотистых основаниях: в РНК – урацил, в ДНК – тимин.

• Эволюционная замена урацила на тимин исключает ошибки, связанные с окислительным дезаминированием цитозина

1. По составу:

Отличия ДНК от РНК

1.2. В углеводном компоненте: в РНК – рибоза, в ДНК – дезоксирибоза.

•Эволюционная замена рибозы на дезоксирибозу исключает образование, кроме 3’-5’, 2’-5’ фосфодиэфирных связей

1.По составу:

Отличия ДНК от РНК

2. По строению: большинство молекул РНК – одноцепочечные, ДНК- всегда двуцепочечные

Двуцепочечность ДНК увеличивает надежность хранения информации, но приводит к необходимости существования РНК для ее реализации.

Отличия ДНК от РНК

3. По локализации в клетке: большинство ДНК сосредоточено в ядре, большинство РНК – в цитоплазме.

ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК)

Правила Чаргаффа (1949 г.):

[A] = [T]; [C] = [G];

[A] + [G]=[T]+[C] ([пурины] = [пиримидины]).

[A] + [G]=[T]+[C] [аминогруппы] = [оксогруппы].

В 1953 г. Дж.Уотсон и Ф.Крик, обобщив работы многих ученых (М.Уилкинс, Ф.Фраклин, Э.Чаргафф, А.Тодд,

Р.Гослинг, Л.Полинг и др.), описали вторичную структуру ДНК, представив ее в виде

двойной спирали.

Специфическое спаривание азотистых оснований Специфическое спаривание азотистых оснований

обусловливает обусловливает комплементарностькомплементарность, , т.е. дополнительность и взаимозависимость цепей ДНК друг т.е. дополнительность и взаимозависимость цепей ДНК друг другу. другу.

ППоследовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной оследовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной цепи автоматически определяет последовательность цепи автоматически определяет последовательность нуклеотидов в другой, комплементарной цепи. нуклеотидов в другой, комплементарной цепи.

Цепи ДНК направлены

антипараллельно- противоположно друг к другу: в одной цепи направление 51→ 31, в другой – 31→ 51.

Между плоскостями этих пар оснований, расположенных друг над другом – гидрофобные

стэкинг-взаимодействия (от англ. stacking – укладывание в стопки).

Спираль ДНК – обычно правозакрученная

Суммарный материал хромосом – хроматин – содержит ДНК, гистоновые и негистоновые белки, небольшое количество РНК и ионы металлов.

Белковые компоненты нуклеопротеинов1. Структурные белки – положительно

заряженные, богатые диаминокислотами

1.1. Гистоны: крупные (масса 15-20 тыс) Классы : Н1- богатые лизином,

Н2А - богатые аргинином и лизином,

Н2В – умеренно богатые аргинином и лизином,

Н3 – богатые аргинином Н4 – богатые аргинином и

глицином.

Функции: гистоны Н2А-Н4 образуют гистоновый октамер, на который накручивается ДНК, формируя нуклеосому;Гистон Н1 соединяет отдельные нуклеосомы вместе

Белковые компоненты нуклеопротеинов1.2 Протамины – маленькие (М 4-12

тыс) белки, в которых до 80% аминокислот составляет аргинин.

Функция – входят в состав нуклеосом, заполняя пространство между гистонами

2. Регулятроные белки – отрицательно заряженные, богатые дикарбоновыми аминокислотами – кислые негистоновые белки –

белковые факторы транскрипции и трансляции (инициации, элонгации, терминации)

РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)

Рибосомальные РНК - самые крупные – структурный и функциональный компонент

рибосом

РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)

Транспортная РНКТранспортная РНК (тРНК). (тРНК). ССамые низкомолекулярные молекулы амые низкомолекулярные молекулы РНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидовРНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидов..

ФФункция тРНК состоит в том, что они ункция тРНК состоит в том, что они транспортируюттранспортируют -аминокислоты -аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в

определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.

Транспортная РНКТранспортная РНК (тРНК). (тРНК). ССамые низкомолекулярные молекулы амые низкомолекулярные молекулы РНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидовРНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидов..

ФФункция тРНК состоит в том, что они ункция тРНК состоит в том, что они транспортируюттранспортируют -аминокислоты -аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в

определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.

.

Необычные основания в составе тРНК

. РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)

Матричная РНК (мРНК) – комплементарная копия определенного участка ДНК, несущего информацию об

определенном белке