Современные представления о структуре и функциях нуклеиновых кислот. Первичная и вторичная структуры днк. Строение мономеров нуклеиновых кислот. Нуклеопротеины. Методы исследования днк (пцр).

Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соединения со строго определенной линейной последовательностью мономеров. В живом организме присутствует 2 типа нуклеиновых кислот: РНК и ДНК, которые состоят из мономерных единиц – нуклеотидов. Каждый нуклеотид содержит 3 компонента: гетероциклическое азотистое основание, пентозу и остаток фосфорной кислоты. В зависимости от числа остатков фосфорной кислоты выделяют нуклеозид(моно/ди/три)фосфаты: НМФ, НДФ, НТФ.

В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания 2х типов:

Пуриновые – Аденин, Гуанин;

Пиримидиновые – Цитозин, Тимин, Урацил.

Пентозы в нуклеотидах: рибоза/ дезоксирибоза. Пентозу соединяет с основанием N-гликозидная связь. Остов нуклеиновой кислоты составляет чередование групп пентоза-фосфат-пентоза. Вариабельны азотистые основания, так в молекулы РНК входят А,У,Г,Ц. В ДНК – А,Т,Г,Ц.

Первичная структура ДНК.

- порядок чередования дезоксирибонуклеозидмонофосфатов (дНМФ) в полинуклеотидной цепи, связь между мономерами обозначают 3,5-фосфодиэфирной. Линейная последовательность дезоксирибонуклеотидов записывают однобуквенным кодом от 5` к 3` концу.

Вторичная структура ДНК.

ДНК имеет форму двойной правозакрученной спирали, полинуклеотидные цепи в ней антипараллельны. Все основания цепей ДНК расположены внутри двойной спирали, а пентозофосфатный остов – снаружи. Полинуклеотидные цепи удерживаются относительно друг друга за счёт водородных связей между комплементарными пуриновыми и пиримидиновыми основаниями (A=Т, Г≡Ц). При этом число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых. Между основаниями двухцепочечной молекулы возникают гидрофобные взаимодействия, стабилизирующие её.

Нуклеопротеины

- это сложные белки, небелковая часть которых представлена нуклеиновыми кислотами.

Нуклеопротеины делятся на: Рибонуклеопротеины и дезоксирибонуклеопротеины. Их белковая часть содержит простые белки – протамины и гистоны.

Полимеразная цепная реакция.

Позволяет подвергать специфичной Амплификации в условиях in vitro участки ДНК, используя в качестве матрицы любые образцы ДНК. Необходимое условие – знать нуклеотидную последовательность амплифицированной области. Один цикл полимеризации включает 3 этапа:

Плавление: реакционную смесь нагревают до 90-97ºС. Исследуемая двуцепочечная ДНК денатурирует и переходит в однонитевую форму.

Отжиг ДНК с праймерами: В результате снижения темперратуры до 50-60ºС происходит комплементарное связывание праймеров с цепями матричной ДНК и образование двуцепочечного участка на каждой из нитей ДНК.

Элонгация: Удлинение нитей ДНК, комплементарных матричной под действием Tag-полимеразы от 5` к 3` концу.

Этот процесс проводят в термоциклере или амплификаторе. С помощью ЦПР можно получить достаточное количество копий участков ДНК, в которых предполагаются присутствие мутаций, полиморфизм сайтов; можно проводить ДНК-диагностику инфицированности пациентов.

 

Хромопротеины. Строение и функции гемоглобина. Типы гемоглобина. Миоглобин.

Хромопротеины – это сложные белки, простетическая часть которых представлена окрашенным компонентом. К ним относятся биологически важные белки: гемоглобин, миоглобин и некоторые ферменты: каталаза, пероксидаза, цитохромы.

Гемоглобин.

Имеет четвертичную структуру М=66-68 тыс.Да. Он представлен соединением гема с белком глобином. Это олигомерный белок состоящий из 4х субъединиц. Субъединицы узнают друг друга благодаря комплементарным участкам на их поверхности. Каждая из субъединиц обозначается буквами, их 4: у взрослого (HbA) – содержит 2 альфа и 2 бета цепи. Комплексообразователем протомеров является Fe2+, который связан с 6 лигандами: 4 лиганда – пирольные кольца протопорфина, 1 – с белком глобином через гистидин, 1- для связывания с О2, СО2, СО. Основная функция гемоглобина – перенос кислорода из легких к периферическим тканям. Первая молекула кислорода изменяет конформацию протомера→ изменяется конформация и сродство других протомеров – это явление называется кооперативностью изменения конформации протомеров. Это приводит к тому, что сродство ко 2,3 и 4ой молекуле кислорода увеличивается. При соединении с СО образуется карбоксигемоглобин, при этом гемоглобин имеет большее сродство к угарному газу, нежели к кислороду. Присоединение СО2 приводит к образованию карбгемоглобина.

Типы гемоглобинов

Физиологические типы:

· Примитивный HbP - появляется на самых ранних стадиях развития эмбриона – тетрамер (2α,2ε).

· Фетальный HbF – главный тип гемоглобина плода (2α,2γ)

· Гемоглобин Взрослого НbA(2α,2β), HbA2(2α,2σ), HbA3 – появляется в на более поздних стадиях развития плода, у взрослого составляет около 95%

Аномальные типы:

· Серповидно-клеточный HbS обнаруживается при серповидно-клеточной анемии, когда глутаминовая кислота в β-субъединицах заменяется валином. После отдачи кислорода в ткани гемоглобин начинает выпадать в осадок, что деформирует клетку и приводит к гемолизу. Эритроциты при этом, в условиях низкого парциального давления принимают форму серпа.

 

Миоглобин.

Также относится к хромопротеинам, это белок имеющий третичную структуру. Функции миоглобина и гемоглобина схожи т.е. оба участвуют в транспорте О2. Миоглобин присоединяет О2, доставленный гемоглобином и служит промежуточным звеном в транспорте О2 к митохондриям и запасает О2 в тканях, создавая кислородный резерв. В условиях интенсивной мышечной работы О2 освобождается и используется в митохондриях клеток для получения энергии необходимой для работы мышц.