Механизмы репликации ДНК. Рибонуклеиновая кислота

ДНК – носитель наследственной информации, которая записана в генах. Ген – это участок ДНК, несущий информацию о структуре белка. ДНК, удваиваясь во время деления клеток, передает генетическую информацию РНК. На основе этой информации синтезируется новая молекула белка.

Репликация ДНК. Удвоение молекулы ДНК называют репликацией, или редупликацией. Этот процесс происходит при подготовке к делению, с участием множества ферментов. Во время репликации часть молекулы «материнской» ДНК расплетается на две нити с помощью специального фермента, причем это достигается разрывом водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: аденином – тимином и гуанином – цитозином. Далее к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид. Таким образом, образуются две двухцепочечные молекулы ДНК, в состав каждой из которых входят одна цепочка «материнской» молекулы и одна новосинтезированная («дочерняя») цепочка. Эти две молекулы ДНК абсолютно идентичны. Значит, наследственная информация родителей передается в процессе редупликации.

В 1957 г. М. Месельсон и Ф. Сталь предложили гипотезу удвоения полу консервативным способом. Американский биохимик Артур Корнберг открыл фермент ДНК-полимеразу.

В 1968 г. японский ученый Р. Оказаки доказал синтезирование новой цепи ДНК.

Американские ученые Ричардсон и Вейс выяснили, что фермент «лигаза» соединяет отрезки молекул ДНК.

РНК, ее виды и характеристика РНК – это биополимер, одноцепочечная макромолекула.

В зависимости от выполняемых функций в клетке РНК подразделяется на 3 вида: информационная – и-РНК; транспортная – т-РНК; рибосомальная – р-РНК.

иРНК – переписывает и переносит информацию о структуре белковой молекулы с ДНК к месту синтеза белка (на рибосому), синтезируется в процессе транскрипции на определенном участке ДНК, содержит информацию о последовательности аминокислот в белке. И-РНК составляет 5% от общего количества РНК клетки.

тРНК – транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка (к рибосоме), составляет 10% от всей РНК в клетке. Цепочка молекулы тРНК состоит из 70-80 нуклеотидов, которые соединяясь водородными связями, образуют длинную цепь – первичную структуру. Несколько нуклеотидов молекулы тРНК, взаимодействуя между собой по принципу комплементарности, образуют вторичную структуру. Ее форма напоминает лист клевера. На вершине листочка три нуклеотида образуют антикодон, определяющий присоединение определенной аминокислоты на посадочную площадку.

рРНК – содержится в органоидах – рибосомах, составляет до 85% от всей РНК клетки, синтезируется в ядрышке. Каждый нуклеотид РНК состоит из одного из четырех азотистых оснований – А, Г, Ц, как и в молекуле ДНК, и урацила (У), который заменяет тимин, а также сахара, рибозы и остатка фосфорной кислоты. В комплексе с белками они входят в состав рибосом и осуществляют синтез пептидных связей между аминокислотными звеньями при биосинтезе белка. Образно говоря, рибосома – это молекулярная вычислительная машина, переводящая тексты с нуклеотидного языка ДНК и РНК на аминокислотный язык белков.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) – универсальный источник и основной аккумулятор энергии в живых клетках. АТФ содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ колеблется и в среднем составляет 0,04% (на сырую массу клетки). Наибольшее количество АТФ (0,2-0,5%) содержится в скелетных мышцах. АТФ представляет собой нуклеотид, состоящий из остатков азотистого основания (аденина), моносахарида (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты. Для большинства видов работ, происходящих в клетке, используется энергия гидролиза АТФ.

При этом отщепление концевого остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ, при отщеплении второго остатка фосфорной кислоты – в АМФ. Выход свободной энергии при отщеплении как концевого, так и второго остатка фосфорной кислоты составляет по 30,6 кДж. Отщепление третьей фосфатной группы сопровождается выделением только 13,8 кДж. Связи между концевым и вторым, вторым и первым остатками фосфорной кислоты называют макроэнергетическими.