Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК): будова, властивості, функції. Принцип комплементарності нуклеотидів у ДНК

1. У клітині міститься один вид ДНК.

2. Кількість ДНК протягом життя клітини залишається сталою.

3. ДНК міститься в ядрі клітини, мітохондріях, пластидах зелених рослин.

4. «Будівельними блоками», з яких побудована молекула ДНК, є нуклеотиди. Кожний нуклеотид складається з пуринової або піримідинової основи, з’єднаної з вуглеводом дезоксирибозою, яка з’єднана із залишком фосфатної кислоти. Пуринові основи — аденін і гуанін; піримідинові основи — цитозин і тимін.

5. Молекули ДНК мають два полінуклеотидні ланцюги, об’єднані в один подвійний. Основи розміщені парами одна навпроти іншої і з’єднані водневими зв’язками. До утворення пар здатні тільки комплементарні основи: аденін і тимін з’єднуються між собою двома, а гуанін і цитозин — трьома водневими зв’язками. Два ланцюги розташовуються так, що 5'-кінець одного ланцюга лежить навпроти 3'-кінця іншого ланцюга. Ланцюги комплементарні за основами: наприклад, послідовності 5' — А-Г-Ц-Ц-Т-3' протистоїть у другому ланцюгу послідовність 3'-Т-Ц-Г-Г-А — 5'. Унаслідок комплементарності основ у кожному подвійному ланцюгу кількість А дорівнює кількості Т, а кількість Г — кількості Ц. Проте співвідношення основ

— видоспецифічне.

У вірусів ланцюг ДНК теж подвійний, тільки в деяких фагів (віруси бактерій) є одноланцюва ДНК.

6. Геометрія подвійної спіралі така, що сусідні пари основ розміщуються одна від одної на відстані 0,34 нм і повернуті на 36° навколо осі спіралі. Отже, на один виток спіралі припадає 10 пар основ

а крок спіралі дорівнює 3,4 нм. Діаметр подвійної спіралі ДНК становить приблизно 20 нм.

7. Молекула ДНК містить інформативні ділянки. У них послідовність основ (первинна структура) є матеріальним еквівалентом генетичної інформації. Кожне повідомлення закодоване специфічною послідовністю із чотирьох знаків — А, Г, Ц, Т.

У хромосомах подвійні спіралі з’єднані з білками (переважно йонними зв’язками) й утворюють разом з ними третинну структуру (суперспіраль у нуклеосомах, а також структури більш високого порядку).

8. Структуру подвійної спіралі ДНК (або РНК), укріплену водневими зв’язками, можна зруйнувати нагріванням. Оскільки спарені ланцюги не зв’язані між собою ковалентно, після розриву всіх водневих зв’язків два полінуклеотидні ланцюги ДНК повністю розділяються.

Процес розділення ланцюгів називають денатурацією, або плавленням. Денатурація відбувається у вузькому інтервалі температур і відображається в кардинальній зміні багатьох фізичних властивостей ДНК.

Надзвичайно важлива властивість денатурації ДНК — зворотність процесу. За певних умов два розділені комплементарні ланцюги можуть відновити подвійну спіраль. Це явище називають ренатурацією.

9. У 1950 році Е. Чаргафф і його співробітники, досліджуючи склад ДНК методом хроматографії, уперше встановили основні закономірності кількісного складу азотистих основ у ДНК:

• а) сума пуринових основ (А + Г) дорівнює сумі піримідинових (Т + Ц);
• б) кількість основ з аміногрупами (А + Ц) дорівнює кількості основ з кетогрупами (Г + Т);
• в) молярні відношення пуринів до піримідинів близькі до 1 (А = Т і Г - Ц), тобто містяться в еквімолярних кількостях.

ДНК містить нуклеотидні послідовності, які детермінують ініціацію і термінацію процесів синтезу ДНК (реплікація), синтезу РНК (транскрипція), синтезу білка (трансляція). Є нуклеотидні послідовності, які слугують для зв’язування специфічних активуючих молекул, що виконують роль інгибітора, а також нуклеотидні послідовності, що не несуть певної інформації.

10. Передумовою для збереження наявної спадкової інформації в низці поколінь клітин і організмів є ідентичне подвоєння, або реплікація генетичного матеріалу. Реплікація ДНК відбувається перед кожним нормальним поділом структур, що містять ДНК (ядер, пластид і мітохондрій) в еукаріот, перед кожним діленням бактеріальних клітин і під час розмноження ДНК вірусів.

Матрицею для синтезу ДНК слугує наявна видоспецифічна дволанцюгова молекула ДНК. До обох ланцюгів прибудовуються комплементарні нуклеозидтрифосфати за принципом спарювання основ.