Структура ДНК

У еукаріотів ДНК локалізована переважно в ядрах клітини, хоча дослідження останніх десятиліть виявили ДНК і в інших органелах цитоплазми, в таких як мітохондрії і пластиди.

Молекула ДНК має лінійну структуру. Для полегшення вивчення структури молекули її розділили на первинну вторинну і третинну структури (останні дві ще називають просторовими).

Первинна структура ДНК є полімерним ланцюгом (аналогічно до структури молекули білка), який складається з сотень тисяч мономерів-нуклеотидів [5].

Вторинна структура ДНК є спіраль. Але на відміну від білків, подвійна дволанцюгова спіраль, яка створюється за рахунок взаємодії сусідніх у полінуклеотидному ланцюгу мономерних ланок; а такою взаємодією нуклеотидних комплементах залишків обох ланцюгів.

Третинна структура ДНК організовується за рахунок взаємодії нуклеотидних залишків, які належать різним елементам їх вторинної структури.

Дані про дифракційну картину ДНК, одержану М.Уілкінсоном і Р.Франкліном при обробці їх рентгенівським випроміненням, зробили висновок, що ДНК являє собою правильну спіраль, утворену двома полінуклеотидними ланцюгами, закрученими одним відносно одного навколо загальної осі.

Молекули ДНК пластид і мітохондрій кільцеподібні, так як і в прокаріотів: багатьох видів вірусів, бактеріальних спадкових структур та плазмід.

3.3. Властивості ДНК

Важливою властивістю ДНК є її здатність до денатурації. Під цим терміном розуміють процес розділення двох комплементарно з’єднаних водневими зв’язками ланцюгів, які утворюють подвійну спіраль ДНК. Цей процес відбувається під впливом високих температур (у межах 86 – 97⁰С) або деяких хімічних реактивів. Так, при нагріванні розчині ДНК між пуринами і пиримідинами руйнуються водневі зв’язки, а за наступного швидкого охолодження дволанцюгові молекули ДНК розділяються на одно ланцюгові. Однак зясувалося, що подвійна спіраль ДНК може відтворитися з окремих комплементарних одно ланцюгових полінуклеотидів. Отже, денатурована ДНК здатна до ренатурації. А це дозволило розробити методи гібридизації фрагментів різного походження. Наприклад, гібридизація денатурованого ДНК людини з ДНК мишей і щурів показала, що в цих перших майже 27% ДНК має однакові нуклеотидні послідовності з ДНК людини, а в других лише 16% ДНК, тим часом як для ДНК мишей і щурів така однаковість становить майже 64%. Таким чином, було з’ясовано, що чим більше однакових нуклеотидних послідовностей в ДНК різних організмів, тим ближча їхня філогенетична спорідненість [11].

Ще однією не менш цікавою властивістю є поліморфізм ДНК. Це здатність подвійної спіралі набувати різних конфігурацій. Гентиноструктурні дослідження виявили три основні типи структур –А, -В, і 2 – форми. В-ДНК – це стандартна Уотсонкріковська структура, в якій площа пар основ перпендикулярна до осі подвійної спіралі. У А – ДНК площина пар основ повернута на 20С. На виток спіралі припадає 11 пар основ. 2-ДНК – це ліва спіраль з 12 парами основ на витку. Буква 2 свідчить про зигзагоподібну форму цукрофосфатного кістяка ДНК у цій формі.

РНК

Будова РНК аналогічна будові молекули ДНК, але деякі відмінності існують:

I. В молекулі РНК мономером полінуклеотидного ланцюга є рибонуклеотид.

II. Молекула РНК складається з одного полінуклеотидного ланцюга, тоді як молекула ДНК – з двох.

III. Існує відмінність і в наборі азотистих основ. Ця відмінність виявляється зміною пуринової основи тиміну на урацил.

Наведені відмінності є лише відмінностями в будові. Але на них засновується і різна роль цих нуклеїнових кислот в клітині. Так, ДНК зберігає і передає спадкову інформацію від покоління до покоління, а РНК- здійснює реалізацію контролю ДНК над процесами метаболізму клітини. Крім цього, в загальній масі РНК, що знаходиться в клітині, є свої підвиди, які здійснюють різні функції [4]:

- інформаційна

- транспортна

- рибосомна

Всі три види РНК синтезують в ядрі клітини.

Інформаційна РНК синтезується на матриксі ДНК шляхом процесу транскрипції. Ланцюг іРНК будується за рахунок комплементарності. Далі вона виходить в цитоплазму, з’єднується з рибосомою і контролює синтез білка: амінокислоти з’єднуються між собою у відповідності до генетичного коду.

Транспортна РНК має вигляд «листка конюшини». Її функція полягає в ідентифікації амінокислот, які у вільному стані знаходяться в цитоплазмі на момент початку синтезу білка, і транспортувати їх до місця синтезу білка – рибосоми.

Рибосомна РНК становить не менше половини сухої речовини рибосом них субодиниць. Зєднууючись з білком рРНК утворює рибосоми і функція рРНК полягає в тому, що вона є структурним елементом рибосоми.

4. МІТОЗ – МЕХАНІЗМ ПЕРЕДАЧІ СПАДКОВОЇ
ІНФОРМАЦІЇ МІЖ КЛІТИННИМИ ПОКОЛІННЯМИ

Поділ клітини –це складне явище, яке забезпечує рівномірний розподілцитоплазми та її органел між дочірніми клітинами. Функція відтворення властива живим клітинам. Універсальний спосіб поділу соматичних клітин є мітоз. Слово мітоз походить від грецького mitos –нитка, тканина. Тут поняття «нитка» обумовлене будовою веретена поділу клітини, яке складається з ниткоподібних структур [1].

Суть мітозу полягає в послідовних перетвореннях ядра, пов’язане з появою ниткоподібних структур, їх поздовжнім розщепленням, укороченням і потовщенням, тобто утворенням метафазних хромосом, поділом ядра і цитоплазми. Біологічне значення цих закономірностей полягає в точному розподілі речовини хромосом між між двома сестринськими клітинами. Мітоз забезпечує успадкування хромосом у клітинних поколіннях. Важливою особливістю мітозу є те, що з однієї материнської клітини утворюється дві дочірні, ядра яких є морфологічно і генетично ідентичними між собою і з ядрами материнської клітини (рис. 9).

Рис. 9. Поведінка хпромосом в процесі мітозу

4.1. Стадії мітотичного циклу

Процес мітотичного поділу клітин досить активний. Перехід від однієї стадії мітозу до наступної відбувається непомітно. Проте за морфологією мітотичних процесів, які спостерігаються на цитологічних препаратах, розрізняють чотири фази мітозу: профазу, метафазу, анафазу та телофазу. Префікси про-, мета-, ана- і тело походять від грецьких слів, які можна перекласти відповідно як перед-, після-, вгору-, кінець.

Профаза

Відчутно збільшуються розміри ядра клітини. Поступово зменшуються розміри ядерця, котре із закінченням профази повністю зникає. На початку профази в клітинах тварин розпочинається поділ хітинного центра на дві субодиниці, які протягом цієї стадії встигають розійтись до полюсів клітини. В процесі розходження названих субодиниць навколо кожної з них виникає промениста зона, яка дістала назву астросфери. Виникнення та формування астросфери супроводжується формуванням веретена поділу клітини. При забарвленні цієї структури її вигляд збоку нагадує контури веретена, яке використовується в текстильній промисловості. А оскільки дана структура формується і функціонує лише при рухах хромосом до полюсів клітини, яка перебуває в стані поділу, то вона й отримала назву веретена поділу клітини [13].

В клітинах вищих рослин центріолі відсутні. Тому вних астросфери не утворюються. Тут нитки веретена поділу формуються за рахунок функції хромосомних центром ер.

З початком профази розпочинається спіралізація хромонем. Кожна окрема хромонема, спіралізуючись, утворює хромосомну структуру. На стадії ранньої профази хромосоми починають проявлятись у вигляді тонких спіралей, які розміщуються вздовж перефирії об’єму ядра. Спостереження за процесами спіралізації показали, що хромонеми побудовані з двох поздовжніх укладених ниток, кожна з яких, спіралізуючись, утворює хроматиду. Обидві хроматиди кожної хромосоми тісно прилягають одна до одної. Спіралізуючись, вони не закручуються одна навколо одної, а утворюють так звану пара немічну спіраль, яка дозволяє сформованим хроматидам вільно відділятись одна від одної. Протягом всієї стадії профази хромосоми, спіралізуючись, продовжують скорочуватись. Тому наприкінці стадії довжина хромосом в 25р. менша від довжини, якою характеризувались дані хромосоми на початку цієї стадії. Закінчується стадія профази зникненням ядерної оболонки.

Дата добавления: 2015-07-10