Принцип организации двухцепочечной молекулы ДНК.

Краткий обзор:

Молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) состоит их двух (смысловой и антисмысловой) спирально закрученных полинуклеотидных цепей. Полинуклеотидная цепь представляет собой биополимер, состоящий из нуклеотидов.

Основная часть:

Нуклеотид образует остаток фосфорной кислоты, присоединённый по 5’- положению к сахару дезоксирибозе, который через гликозидную связь (C-N) по 1’- положению связан одним из четырех азотистых оснований.

· Нуклеотиды – фосфатные эфиры нуклеозидов. Нуклеотиды существуют в виде моно-, ди- и трифосфатов. Монофосфатный эфир (нуклеозидмонофосфат) входит в состав полинуклетидной цепи. Трифосфатные эфиры (нуклеозидтрифосфаты) участвуют в биосинтезе ДНК.

· Нуклеозиды - N гликозильные производные (N- гликозиды) разных азотистых оснований (пурины, пиримидины), содержащих дезоксирибозу в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты или рибозу в молекуле рибонуклеиновой кислоты. Нуклеозиды- дезоксиаденизон, дезоксицитидин, дезокситимидин, уридин (в молекуле РНК).

· Пуриновые основания - аденин (А) и гуанин (G).

· Пиримидиновые основания - цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U), присутствующие только в молекуле РНК.

· Полинуклеотидная цепь - при помощи фосфодиэфирных связей нуклетиды образуют полнуклеотидную цепь, при этом ковалентные фосфодиэфирные связи соединяют 5’ атом углерода присоединяющегося нуклеотида с 3’ атомом углерода нуклеотида растущей цепи.

· Двойная спираль ДНК. Две антипараллельные (5’- конец одной цепи располагается напротив 3’- конца другой) комплементарные цепи полинуклеотидов, соединенной водородными связями в парах А-Т и G-C, образуют двухцепочечную молекулу ДНК. Молекула ДНК спирально закручена вокруг своей оси. На один виток ДНК приходится приблизительно 10 пар оснований.

· Смысловая цепь ДНК. Последовательность нуклеотидов в цепи кодирует наследственную информацию.

· Антисмысловая цепь по сути является копией смысловой цепи ДНК. Служит матрицей для синтеза мРНК (информацию о первичной структуре белка), тРНК, рРНК, регуляторной РНК.

Хранение и реализация генетической информации (транскрипция à процессинг à трансляция à посттрансляционная модификация), а также ряд других функции ядра происходит при участии ядерной ДНК и разных видов РНК. Ядерная РНК содержит гены- специфические последовательности нуклеотидов, несущие информацию о белках и РНК. Гены человека занимают всего 3% от все ДНК; более 90% ДНК выполняет регуляторную функцию. Количество генов, обнаруженных в геноме человека, составляет примерно 24000.

 

37. Принцип организации двухцепочечной молекулы ДНК.

Кратко:

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота: состоит из нуклеотидов (азотистое основание + сахар дезоксирибоза + остаток фосфорной кислоты).

Биспираль – двухцепочечная молекула ДНК или «двойная спираль».

Комплементарность -взаимное соответствие молекул биополимеров или их фрагментов, обеспечивающее образование связей между пространственно взаимодополняющими (комплементарными) фрагментами молекул или их структурных фрагментов.

Полный ответ:

Генетическая (биологическая) информация записана по длине молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в виде последовательности нуклеотидов, тогда как способность передавать эту информацию от клетки к клетке, а также использовать для обеспечения клеточной жизнедеятельности определяется надмолекулярной организацией ДНК в виде двойной спирали, в которой осуществляется принцип комплементарности. Осуществление этого принципа, делая возможным матричный синтез, составляет молекулярно-биологический базис обеих главных функций ДНК – использование информации в целях организации клеточных функций (через механизмы транскрипции и трансляции) и передача информации в ряду клеточных поколений (через механизмы репликации ДНК и митоза). На макромолекулярном уровне в связи с первой функцией речь идет об образовании молекул информационных (матричных) РНК и рибосомном цикле биосинтеза белка, со второй – о копировании и распределении между дочерними клетками биспиралей ДНК.

Последовательность нуклеотидов в рассматриваемой цепочке (первичная структура) может быть любой. ДНК присутствует в клетках в виде комплекса из двух комплементарных (взаимодополняющих) антипараллельных молекул – вторичная структура. Так как существование такой конструкции невозможно по стереохимическим соображениям, комплекс «закручен» в трехмерную двойную спираль – третичная структура. / ДОПОЛНЕНИЕ! Обычно бывает правозакрученная (по часовой стрелке) А и В – форма, но иногда встречается и левозакрученная Z - форма. /

Полимеры в биспирали удерживаются связями между пурином и пиримидином: «аденин-тимин» и «гуанин-цитозин». Эти особенности организации обеспечивают выполнение ДНК функций информационной макромолекулы. Независимая комбинация нуклеотидов по длине молекулы служит записи биологической информации, а двойная спираль из комплементарных полимеров решает задачу копирования этой информации.

38. Какой механизм обеспечивает постоянство числа и формы хромосом во всех клетках организма?

Краткий обзор:

Выделяют несколько механизмов:

1)Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом в соматических клетках и за счет него организм растет. 2)Мейоз образует гаметы с гаплоидным набором хромосом.

Постоянство числа и форм хромосом в соматических клетках организма обеспечивается благодаря митозу и за счет него организм растет.

Полный ответ:

Выделяют несколько механизмов:

Митоз, или непрямое деление, наиболее широко рас­пространен в природе. Митоз лежит в основе деления всех неполовых клеток (эпителиальных, мышечных, нервных, костных и др.).

Мейоз — это деление в зоне созревания половых клеток, сопровождающееся уменьшением числа хромосом вдвое. Он состоит из двух последовательно идущих деле­ний, имеющих те же фазы, что и митоз.

 

1)Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом в соматических клетках и за счет него организм растет. 2)Мейоз образует гаметы с гаплоидным набором хромосом.

Постоянство числа и форм хромосом в соматических клетках организма обеспечивается благодаря митозу и за счет него организм растет. При митозе в соматических клетках сохраняется диплоидный набор хромосом. Благодаря митозу обеспечивается постоянство числа хромосом в гаметах(гаплоидный набор)

 

Интерфаза 39

Краткий обзор

В клеточном цикле различают сравнительно короткую М-фазу (митоз) и более длительный период — интерфазу. М-Фаза состоит из профазы, прометафазы, метафазы, ана- фазы и телофазы. Интерфаза складывается из фаз G1, S и G2. В безопас- ной точке рестрикции клетка может выйти из клеточного цикла и всту- пить в фазу G0. Под действием митогенов клетки из фазы G0 могут вер- нуться в цикл. Checkpoint 1 (точка рестрикции) и Сheckpoint 2 — сверочные точки. Циклины А, B, E, D — регуляторные субъединицы цик- лин-зависимых протеинкиназ (Cdk).

В интерфазе последовательно различают периоды G1, S и G2

. • Пресинтетическая G1 фаза (от англ. gap — щель, интервал) — период высокой метаболической активности и роста клетки между телофазой митоза и репликацией (удвоением) ДНК. В эту фазу клетка синтезирует РНК и белки, завершается формирование ядрышка Продолжительность фазы — от нескольких часов до нескольких дней. У быстро делящихся клеток (эмбриональных и опухолевых) эта фаз а сокращена

G0 фаза — период пролиферативного покоя. В конце фазы G1 существует точка рестрикции (Сheckpoint 1) — безопасная точка клеточного цикла, в которой клетка может остановиться и выйти из цикла в фазу G0. В фазе G0 клетки начинают дифференцироваться, достигая терминальной (окончательной) дифференцировки (например, нейроны), или остаются в состоянии покоя (стволовые клетки). Стимулом для прохождения через точку рестрикции или возвращения клетки из фазы G0 в клеточный цикл является действие митогенов (например, фак- торов роста) — молекул, взаимодействующих со специфическими рецепторами в мембране клетки-мишени и инициирующих её пролиферацию.

• Синтетическая S фаза (от англ. synthetic) — период синтеза и реп- ликации ДНК; в хромосоме формируется вторая хроматида. Мито- хондриальная ДНК синтезируется незначительно, основная ее часть реплицицируется в постсинтетическом периоде интерфазы. В S фазу в клетке продолжается синтез белка, разделяются центриоли. В боль- шинстве клеток S фаза длится 8–12 часов.

•Постсинтетическая G2 фаза. В этот период завершается удвоение суммарной клеточной массы, дочерние центриоли достигают размеров дефинитивных органелл. В эту же фазу продолжается синтез РНК и белка (например, синтез тубулина для микротрубочек митотического веретена), накапливается АТФ для энергетического обеспечения последующего митоза. Эта фаза длится 2–4 часа.