Proprietățile fizico-chimice ale ADN-ului
Diferiți factori care încalcă legăturile de hidrogen (creșterea temperaturii peste 80 ° C, modificarea pH-ului și a intensității ionice, acțiunea ureei etc.) determină denaturarea ADN-ului, adică modificarea aranjamentului spațial al lanțurilor ADN fără ruperea legăturilor covalente. Dubla helix a ADN-ului sub denaturare este complet sau parțial împărțită în lanțurile constituente. Denaturarea ADN-ului este însoțită de o creștere a absorbției optice în regiunea UV a bazelor purinice și pirimidinei. Acest fenomen se numește efect hiperchromic. În timpul denaturării, vâscozitatea ridicată inerentă soluțiilor native de ADN scade, de asemenea. Când structura originală a ADN-ului dublu catenar este restabilită, ca urmare a renaturației, absorbția la 260 nm cu baze azotate scade datorită "screening-ului" lor. Acest fenomen se numește efectul hipocrom.
Funcțiile ADN-ului. În secvența nucleotidică a moleculelor ADN, se codifică informațiile genetice. Principalele funcții ale ADN-ului sunt, în primul rând, asigurarea reproducerii ei înșiși într-o serie de generații de celule și generații de organisme și, în al doilea rând, asigurarea sintezei proteinelor. Aceste funcții se datorează faptului că moleculele ADN servesc ca matrice în primul caz pentru replicare, adică copierea informațiilor în moleculele ADN-ului fiică, în al doilea - pentru transcripție, adică pentru transcodarea informațiilor în structura ARN.
Fig. 5 Curbă de topire (denaturare ADN)
Lanțurile complementare ale ADN-ului, separate prin denaturare, în anumite condiții se pot re-conecta la o dublă helix. Acest proces se numește RENATURARE. Dacă denaturarea nu a avut loc complet și cel puțin câteva motive nu au pierdut interacțiunea cu legăturile de hidrogen, renaturarea se realizează foarte rapid.
ARN-ul conținut în celulă diferă în funcție de compoziție, dimensiune, funcție și locație.
În citoplasma celulelor sunt conținute trei tipuri funcționale principale de ARN. Acest ARN matrice - mRNAs operează sinteza matricei funcției de proteine, ARN ribozomal - ARNr, în calitate de componente structurale ale ribozomului și transportul ARN - ARNt implicate în traducere (traducere) informații ARNm într-o secvență de aminoacizi din proteină.
Tabelul 2 prezintă diferențele de ADN din ARN în structura, localizarea celulelor și funcții.
Tabelul 2 Diferențe între ADN din ARN
Funcții Codifică o secvență de aminoacizi din proteină, adică stochează informații genetice
Funcții - mARN servește drept matrice, adică transmite informații ADN la proteina m-ARN; - tRNA transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor; - ARN p, ca parte a ribozomilor, este de 65% din specia lor, îndeplinește funcția structurală
În nucleul celulelor, se găsește un ARN nuclear, care este de 4 până la 10% din ARN-ul celular total. Cea mai mare parte a ARN-ului nuclear este reprezentată de precursori moleculare înalte ale ARN-ului ribozomal și de transport. Precursorii de ARN mRNA molecular (28S, 18S și 5S) sunt localizați în principal în nucleol. De la 2 la 10% din ARN-ul nuclear total este o fracție specială de ARN nucleic heterogen (g-ARN), ale cărui molecule sunt precursori ai ARNm.
RNAs important tip funcțional nucleare sunt ARN nuclear mic (snRNA), care conține de la 90 la 300 nucleotide cu o secvență de nucleotide unică complementară secvenței siturilor splicing. Datorită acestui fapt, miARN reglează maturarea (prelucrarea) gnRNA în ARNm matur.
ARN este principalul material genetic al unor virusuri animale și plante (ARN-uri genomice). Pentru majoritatea virusurilor ARN, este caracteristică transcripția inversă a genomului lor de ARN, dirijată prin revers transcriptază.
Toți acizii ribonucleici sunt polimeri ai ribonucleotidelor legate, ca într-o moleculă de ADN, la legăturile 3 ', 5' - fosfodiester. Spre deosebire de ADN-ul, care are o structură dublu catenară, ARN reprezintă molecule polimerice liniare cu un singur lanț.
Până în prezent, a fost posibil să se determine structura primară a majorității tARN, rRNA, ARNm și miARN din diferite specii de organisme vii și să se evidențieze principalele regularități ale organizării lor structurale.
ARNm-urile au o structură secundară complexă care asigură că ele efectuează o funcție de matrice în timpul traducerii. Se demonstrează că, în general, se formează mai multe fire de păr dublu-elicoidale în molecula liniară a mARN, la capetele cărora există "semne" de inițiere și terminare a translației la capetele mRNA.
Organizarea structurală a tARN. ARN-urile de transport acționează ca intermediari (adaptori) în timpul traducerii mRNA. Fiecare din cei 20 de aminoacizi proteogeni are propriul tARN. Pentru unii aminoacizi codificați de doi sau mai mulți codoni, există mai multe tRNAs. TRNAs sunt molecule relativ mici, monocatenare, formate din 70-93 nucleotide. Greutatea lor moleculară este (2,4-3,1) # 8729; 10 4 kDa. Fracția de tRNA reprezintă aproximativ 15% din ARN-ul celular total.
Până în prezent, a fost stabilită o secvență de nucleotide pentru aproape 300 ARNm izolat din diferite specii de organisme și având specificități diferite de aminoacizi. În ciuda diferențelor din secvența de nucleotide, toate tARN-urile au multe asemănări. În toate tARN-urile, 8 sau mai multe nucleotide conțin diferite baze modificate minore (în total aproximativ 60), dintre care multe sunt baze purinice sau pirimidine metilate. Componentele minore obligatorii pentru toate tARN-urile sunt dihidrouridina și pseudouridina. In cele mai multe ARNt la 5 „- capătul guanilic rest de acid este pe 3“ - capătul acceptor ARNt numit, legarea este trinucleotide - CCA (3 „). Unele nucleozide modificate în tARN sunt prezentate mai jos.
Structura secundară a ARNm se formează datorită formării numărului maxim de legături de hidrogen între perechi complementare intramoleculare de baze azotate. Ca urmare a formării acestor legături, lanțul polinucleotidic al ARNm este răsucite cu formarea ramurilor spirale care se termină cu bucle de nucleotide nepereche. Imaginea spațială a structurilor secundare ale tuturor ARN-urilor are forma unei frunze de trifoi (Figura 6).
În "cloverleaf" se disting 4 ramuri obligatorii, tRNA mai lungi, în plus, conțin o buclă scurtă (o ramură suplimentară).
Funcția adaptivă a ARNm este asigurată de ramura actorului, la capătul 3 'al căruia este atașat un rest de aminoacid la legătura eterică, și ramura anticodonă opusă ramificației acceptorului. la vârful căruia este o buclă care conține un anticodon. Anticodonul este un triplet specific de nucleotide care este complementar în direcția antiparallelă a codonului ARNm care codifică aminoacidul corespunzător.
Ramura T, purtând o buclă de pseudouridină, asigură interacțiunea tRNA cu ribozomii. Ramura D care transportă bucla dehidrouridină este cel mai probabil să asigure interacțiunea tARN cu aminoacil-tRNA sintetaza corespunzătoare. Funcțiile celei de-a cincea ramuri adiționale au fost până în prezent foarte puțin investigate, cel mai probabil egalizează lungimea diferitelor molecule ale tARN.
Fig. Structura secundară a tARN
Structura terțiară a ARNt și compact este format prin convergența ramurilor individuale CLOVERLEAF prin legături de hidrogen suplimentare și stivuire vzaimodenystvy pentru a forma o formă de L „cot“ al structurii (Fig. 7).
Fig. 7 Structura terțiară a tARN
În acest caz, brațul acceptor care leagă aminoacidul este localizat la un capăt al moleculei, iar anticodonul pe cealaltă. Structurile terțiare ale tuturor tARN-urilor sunt atât de asemănătoare încât un amestec de cristale de forme tARN diferite. În același timp, diferențele minore în structura spațială asigură recunoașterea specifică a ARNm cu sintetazele aminoacil-tRNA corespunzătoare.
Structura ARN ribozomal și ribozomi. ARN-urile ribozomale formează baza cu care se leagă proteinele specifice atunci când formează ribozomi. Ribozomii sunt organele nucleoproteinice care asigură sinteza proteinelor pe șablonul mRNA. Numărul de ribozomi din celulă este foarte mare: de la 10 4 în prokaryotes la 10 6 în eucariote. Ribozomi localizați, în principal în citoplasmă, în eucariote, în plus, în nucleol, în matricea mitocondriilor și stroma cloroplastelor. Ribosomii sunt formate din două subtiluri: mari și mici. În ceea ce privește mărimea și greutatea moleculară, ribozomii sunt împărțiți în 3 grupe - ribozomi procarioti 70S. constând dintr-o dimensiune mică de 30 S și o mare parte 50 S, 80 S din ribozomul eucariot. format din substraturi mari de 40 S și 60 S mari și ribozomi de mitocondrii și cloroplaste. care aparțin în general clasei 70 S, dar diferă în coeficienții de sedimentare ai diferitelor grupuri eucariote. subunități mici și mari de molecule pro- și eucariote ribozomale formate ARNr și proteine (vezi. fig. 17).
Structura secundară a ARNm este formată din segmentele scurte de două catene ale moleculei - părul de păr. Aproximativ 2/3 din ARNm este organizat în țepi de păr, 1/3 - este reprezentat de secțiuni monocatenare, bogate în nucleotide purinice, cu care se leagă în mod preponderent proteinele. Proteinele de ribozomi posedă caracterul de bază, îndeplinesc atât rolul structural, cât și cel enzimatic.
Studii recente au aratat ca ARN-ul ribozomal nu sunt numai componente structurale ale ribozomi, dar, de asemenea, să asigure legarea corectă a unei secvențe de nucleotide specifică a ARNm, stabilindu-se astfel începutul și cadrul de citire în formarea lanțului polipeptidic. Mai mult, ARNr implicat în furnizarea de interacțiune cu ribozomale ARNt.
Teste pentru modulul 1 "Acizi nucleici"
1. Acizi nucleici au fost izolați mai întâi
a) F. Crick și D. Watson
b) dl Nirenberg și colegii săi.
2. Rolul genetic al ADN-ului a fost demonstrat pentru prima data
a) F. Sanger și colab.
b. E. Chargaff și colab.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: