44 :: 45 :: 46 :: Содержание

2.8.4. Нуклеиновые кислоты

Дезоксирибонуклеиновая кислота была впервые выделена Фридрихом Мишером из лейкоцитов и спермы лосося в 1869 г. В течение последующих десятилетий был установлен химический состав ДНК и получены данные, свидетельствующие о том, что она имеет прямое отношение к механизмам наследственности. В настоящее время общеизвестно, что ДНК входит в состав хромосом и заключает в последовательности одной из двух своих субъединиц закодированную информацию, которая передается от каждой клетки к ее дочерним клеткам и от одного поколения организмов к другому. Она и есть вещество менделевских "факторов" (генов).

Позже была открыта вторая группа нуклеиновых кислот -рибонуклеиновые кислоты (РНК); теперь мы

Рис. 2.42.

Молекулярная структура гемоглобина, состоящего из двух α- и двух β-цепей. А. α- и β-цепи, соединенные между собой дисулъфидными мостиками. (Dowben,1971) Б. Кристаллографическая реконструкция молекулы. Диски-гемогруппы, которые связывают кислород. (The Hemoglobin Molecule, by M. F. Perutz. © 1964 by Scientific American, Inc.)

44

Рис. 2.43. Структурные формулы обычных пуриновых и пиримидиновых оснований.

знаем, что они, в частности, служат инструментом трансляции (перевода) закодированного в ДНК сообщения на язык аминокислотной последовательности в процессе синтеза белковых молекул.

Нуклеиновые кислоты образуются в результате полимеризации мономерных звеньев, называемых нуклеотидами, которые состоят из

пиримидинового или пуринового основания (рис. 2-43), сахара из группы пентоз

и остатка фосфорной кислоты (рис. 2-44). Существует пять основных нуклеотидов: в ДНК обнаружены аденин, тимин, гуанин и цитозин, а в РНК место тимина занимает урацил. Остов поли-нуклеотидной цепи (рис. 2-45) состоит из сахарных остатков нуклеотидов, соединенных друг с другом фосфодиэфирными связями посредством фосфатных групп, которые образуют мостик между 3'-угле-родом одного пентозного цикла и 5'-углеродом следующего. Пуриновые и пиримидиновые основания выступают из сахарофосфатного остова и не участвуют в формировании его структуры, имеющей монотонный характер. Последовательность же оснований вдоль этой цепи кодирует генетическую информацию. Цепь ДНК закручена в виде спирали, напоминая винтовую лестницу, и соединена с комплементарной цепью с помощью водородных связей, образующихся между аденином и тимином, а также гуанином и цитозином (рис. 2-46). Конформация остова и размеры основавши таковы, что

Рис. 2.44. Структура нуклеотида.

Рис. 2.46. Транскрипция - синтез мРНК, комплементарной одной из цепей ДНК.

другие пары оснований не образуются. В результате любая из цепей ДНК после их разделения может служить матрицей для синтеза комплементарной цепи. По тому же принципу одна из цепей ДНК служит матрицей для синтеза

информационной, или матричной, РНК (мРНК), как показано на рис. 2-46.

После образования в ядре клетки комплементарной последовательности оснований мРНК на ДНК-матрице цепь мРНК, которая содержит, таким образом, необходимую информацию для построения аминокислотной последовательности полипептидной цепи, покидает ядро и переходит в цитоплазму, где она "считывается" рибосомой. В этом процессе, называемом трансляцией, определенные последовательности из трех основании в ДНК и мРНК кодируют определенные аминокислоты. Например, GGT(U), GGC, GGA и GGG кодируют аминокислоту глицин, a GCT(U), GCC, GCA и GCG-аланин. Таким образом, генетический код построен на алфавите из четырех букв (A, G, С, Т или U), которые складываются в трехбуквенные слова.

Как только образуется первичная структура (т. е. аминокислотная последовательность), новосинтезированная полипептидная цепь сворачивается и складывается самопроизвольно или с участием других специфических

полипептидных цепей, в результате чего формируются характерные для данной молекулы белка вторичная и третичная структуры.

Более подробное описание механизмов, связывающих синтез белка с нуклеиновыми кислотами, можно найти в пособиях, указанных в конце главы.

46

44 :: 45 :: 46 :: Содержание