Учебное пособие Якупов Т. Р. Молекулярная биотехнология Биоинженерия Казань 2016

2. ДНК – носитель генетической информации
Эволюционно нуклеиновые кислоты формировались как носители генетической информации. Однако роль нуклеиновых кислот как носителей наследственности была установлена сравнительно недавно, а точнее в 1869г., после того как Фридрих Мишер из лейкоцитов крови человека выделил «нуклеин» - вещество с кислотными свойствами. Следующий крупный шаг в определении материального носителя наследственности был сделан Гриффисом (1928 г.), который открыл явление бактериальной трансформации. В опытах Гриффиса было показано, что пневмококки бескапсульные (R-формы) приобретают вирулентность, если их смешивать с убитыми нагреванием вирулентными (S-формами) штаммами пневмококков.
Нуклеиновая кислота – высокомолекулярное соединение или биологический полимер, построенный из мононуклеотидов.
Различают два вида нуклеиновых кислот: 1) дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и 2) рибонуклеиновая кислота (РНК).
Биологическая функция нуклеиновых кислот заключается в хранении, передаче и реализации генетической информации, обеспечивая тем самым жизнедеятельность и индивидуальность живого организма.
Основные отличия между ДНК и РНК
1. ДНК имеет двухцепочечную структуру, РНК - одноцепочечна. ДНК локализована в основном в ядре клетки, РНК – в цитоплазме. РНК бывает 3-х основных видов: иРНК, тРНК и рРНК.
2. Отличие в нуклеотидном составе: ДНК построена из АМФ, ГМФ, ЦМФ, ТМФ; РНК – из АМФ, ГМФ, ЦМФ и УМФ. Таким образом, в ДНК никогда не встречается УМФ, а в РНК – ТМФ.
3. Отличие в строении нуклеотидов: в нуклеотидах ДНК вторым, углеводистым компонентом является дезоксирибоза, в нуклеотидах РНК – рибоза.
Огромную роль в разгадке особенностей строения, в расшифровке структуры молекулы ДНК сыграло учение американского биохимика Эрвина Чаргаффа. Основные положения его учения известны как правила Чаргаффа.
Структурными единицами нуклеиновых кислот являются – мононуклеотиды. Следовательно, нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды, где мононуклеотиды связываются между собой сложноэфирной связью. Ковалентный остов молекулы нуклеиновой кислоты составляют монотонно чередующиеся остатки фосфорной кислоты и пентозы, а азотистые основания как боковые группы стоят на равных расстояниях друг от друга связанные пентозами.

| | |
азотистое азотистое азотистое
основание основание основание
Рис. 1. Схема строения цепи нуклеиновой кислоты.
Остаток фосфорной кислоты с одного конца цепи связывается с 5, с другого – с 3 углеродом пентозы. В зависимости от этого различают -5^/ конец и -3^/ конец полинуклеотидной цепи.
Две цепи ДНК всегда обращены друг другу своими азотистыми основаниями. В такой структуре оказываются точно пригнанными друг другу только определенные пары азотистых оснований. Таковыми являются А-Т и Г-Ц пары. Они дополняют друг друга, они связаны между собой водородными связями, они – комплиментарны. В этом суть принципа комплиментарности.
Принцип комплиментарности азотистых оснований является основным «биологическим законом» обеспечивающим хранение, передачу и реализацию генетической информации, обуславливая тем самым жизнедеятельность и индивидуальность живых организмов.
Рибонуклеиновые кислоты (РНК) принимают участие в процессе реализации наследственной информации - в биосинтезе белков. Различают несколько видов РНК - информационную, рибосомальную и транспортную и др. Рибонуклеиновые кислоты также могут исполнять роль носителя генетической информации, например, у РНК-содержащих вирусов.