Нуклеотиди

Зупинимося докладніше на нуклеотидах. Відомо, що нуклеотиди називаються аденін, гуанін, тимін, цитозин і урацил - азотисті основи, вони представлені на малюнку нижче.

Нуклеотиди - Це мономери нуклеїнових кислот. Нуклеїнові кислоти в еукаріотичних клітинах знаходяться в ядрі. Вони є у всіх живих організмів (у тих, у кого немає ядра, нуклеїнові кислоти все одно є - вони перебувають у центрі клітини у бактерій і утворюють Нуклеоїд). Мономери, з яких потім будуються нуклеїнові кислоти, складаються з азотистої підстави, залишку цукру (дезоксирибоза або рибоза) і фосфату. Сахара разом з азотистих основ називаються нуклеозиду (аденозин, гуанозін, тимідину, цітідін). Якщо до них приєднані 1 -, 2 -, або 3-фосфорних залишку, то вся ця структура називається Відповідно, нуклеотізід монофосфату, діфосфатом або трифосфату або нуклеотидів (аденін, гуанін, тимін, цитозин).

Ось так модель АТФ виглядає в просторі. Азотистих основ, що входить до складу ДНК ділиться на дві групи - піримідинові і пуринових. До складу ДНК входить аденін, тимін, цитозин і гуанін, в РНК замість тиміну урацил. Як відомо, ДНК - Це великий архів, в якому зберігається інформація, а РНК - це молекула, яка переносить інформацію з ядра в цитоплазму для синтезу білків. З розходженням у функціях пов'язані відмінності в будові. РНК більш хімічно активно через те, що її цукор - рибоза - має у своєму складі гідроксильну групу, а в дезоксирибози кисню немає. Через відсутність кисню ДНК більш інертно, що важливо для її функції зберігання інформації, щоб вона не вступала ні в які реакції.

Нуклеотиди здатні взаємодіяти один з одним, при цьому «викидається» два фосфору, і між сусідніми нуклеотидами утворюється зв'язок. У молекулі Фуранози молекули вуглецю пронумеровані. З перших пов'язано азотистих основ. Коли утворюється ланцюжок нуклеотидів, зв'язок здійснюється між п'ятим вуглецем однієї і третій вуглецем інший фосфорної кислоти. Тому в ланцюжку нуклеїнових кислот виділяють різні нерівнозначні кінці, щодо яких молекула не симетрична.

Комплементарні один одному одноланцюжкові молекули нуклеїнової кислоти здатні утворювати двуцепочечную структуру. Всередині цієї спіралі аденін утворює пару з тиміном, а гуанін - з цитозином. Зустрічається твердження, що нуклеотиди підходять один одному як осколки розбитого скла, тому вони й утворюють пари. Але це твердження невірне. Нуклеотиди здатні утворювати пари як завгодно. Єдина причина, з якої вони з'єднуються так, і ніяк інакше, полягає в тому, що кут між «хвостиками», які йдуть до цукру, збігається тільки в цих парах, і, крім того, співпадають їх розміри. Ніяка інша пара не утворює такій конфігурації. А оскільки вони співпадають, то їх через цукрово-фосфатний остов можна пов'язати один з одним. Структуру подвійний спіралі відкрили в 1953 році Джеймс Уотсон і Френсіс Крік.

При з'єднання один з одним проти 5'-кінці однієї нитки знаходиться 3'-кінець інший нитки. Тобто нитки йдуть в протилежних напрямках - кажуть, що нитки в ДНК антипаралельних.

На малюнку видно модель ДНК, видно, що аденін з'єднується з тиміном двома водневими зв'язками, а гуанін з'єднується з цитозином потрійний водневої зв'язком. Якщо молекулу ДНК підігрівати, то ясно, що дві зв'язку легше розірвати, ніж три, це істотно для властивостей ДНК.

В силу просторового розташування цукрово-фосфатного остову і нуклеотидів, коли нуклеотиди накладають один на інший і «зшивають» через цукрово-фосфатний кістяк, ланцюжок починає завертатися, тим самим утворюючи знамениту подвійну спіраль.

На малюнках представлені кулькові моделі ДНК, де кожен атом позначений кулькою. Всередині спіралі є борозенки: маленька й велика. Через ці борозенки з ДНК взаємодіють білки і розпізнають там послідовність нуклеотидів.

При нагріванні ДНК водневі зв'язки розриваються і нитки в подвійної спіралі розплітає. Процес нагрівання називається плавленням ДНК, при цьому руйнуються зв'язки між парами А-Т і Г-Ц. Чим більше в ДНК пар А-Т, тим менше міцно нитки один з одним пов'язані, тим легше ДНК розплавити. Перехід з двухспіральной ДНК в одно-спіральну вимірюється на спектрофотометрі по поглинання світла при 260 нм. Температура плавлення ДНК залежить від А-Т/Г-Ц складу і розміру фрагмента молекули. Ясно, що якщо фрагмент складається з кількох десятків нуклеотидів, то його набагато легше розплавити, чим більш довгі фрагменти.

У людини в гаплоїдном геномі, тобто одиничному наборі хромосом, 3 млрд. пар нуклеотидів, і їх довжина становить 1,7 м, а клітка набагато менше, як ви здогадуєтеся. Для того, щоб ДНК змогла в ній поміститися, вона досить щільно згорнута, і в еукаріотичної клітці згорнутися їй допомагають білки -- гістони. Гістони мають позитивний заряд, а так як ДНК заряджена негативно, то гістони мають спорідненість з ДНК. Упакована за допомогою гістонів ДНК має вигляд намистин, званих Нуклеосома. 200 пар нуклеотидів йде на одну нуклеосому, 146 пар накручуються на гістони, а решта 54 висять в вигляді лінкерних (зв'язують нуклеосоми) ДНК. Це перший рівень компактизації ДНК. У хромосомах ДНК згорнута ще кілька разів для того, щоб утворилися компактні структури.

До нуклеїнових кислот крім ДНК відноситься також РНК. У клітці присутні різні типи РНК: Рибосомна, матричні, транспортні. Існують і інші види РНК, про які ми будемо говорити пізніше. РНК синтезується у вигляді одно-цепочечной молекули, але окремі її ділянки входять до складу двуцепочечних спіралей. Для РНК також говорять про первинну структурі (послідовності нуклеотидів) і вторинної структури (освіта двуспіральних ділянок).

Ліпіди

В склад ліпідів входять жирні кислоти, що мають довгі углероводородние ланцюга. Жирні кислоти гідрофобні, тобто не розчинні у воді.

Ліпіди являють собою сполуки жирних кислот з гліцерином (ефіри). Наприклад, на малюнку зображено лецитин.

В клітці важливу роль відіграють ліпіди, у яких до гліцерину приєднаний залишок фосфорної кислоти і 2 жирних кислоти. Вони називаються фосфоліпідами. Молекули фосфоліпідів мають полярну (тобто гідрофільну, добре розчинну) групу на одному кінці молекули і довгий гідрофобний хвіст. До фосфоліпідів відноситься фосфатидилхолін.

В водному розчині фосфоліпіди утворюють міцели, в яких молекули звернені полярними "головами" назовні, в сторону води, а гідрофобні "хвости" опиняються всередині міцели, захованими від води. Клітинну мембрану також ліпіди з полярними "головами", які звернені назовні по обидва боки мембрани, а гідрофобні "хвости" знаходяться всередині ліпідного бішару.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.fizteh.ru