Вопросы Молекулярная организация и функционирование биосистем

12. Ренатурация ДНК про- и эукариот.

13. Вторичная структура рРНК.

14. Вторичная структура тРНК.

15. Третичная структура ДНК .

16. Сверхспирализация. ДНК–топоизомеразы.

В реакции ренатурации можно выделить две отдельные стадии. Первая стадия – нуклеация - заключается в образовании водородных связей между несколькими, принадлежащими двум разным цепям комплементарными основаниями; остальные взаимно комплементарные основания выстраиваются друг против друга. На данной стадии происходит образование связи между двумя разными одноцепочечными молекулами. Это реакция второго порядка, ее скорость пропорциональна квадрату концентрации ДНК. Вторая стадия - реакция «застегивания молнии», при которой устанавливаются водородные связи между выстроенными друг против друга комплементарными нуклеотидами. Эта стадия представляет собой мономолекулярную реакцию; скорость образования водородных связей пропорциональна концентрации ДНК, т. е. кинетически является реакцией первого порядка.

Структура рибосомных РНК и рибосом. Рибосомные РНК формируют ту основу, с которой связываются специфические белки при образовании рибосом. Рибосомы – это нуклеопротеиновые органеллы, обеспечивающие синтез белка на мРНК-матрице. Число рибосом в клетке очень велико: от 104 у прокариот до 106 у эукариот. Локализуются рибосомы, главным образом, в цитоплазме, у эукариот, кроме того, в ядрышке, в матриксе митохондрий и строме хлоропластов. Рибосомы состоят из двух субчастиц: большой и малой. По размерам и молекулярной массе рибосомы делят на 3 группы – 70 S рибосомы прокариот, состоящие из малой 30 S и большой 50 S субчастиц, 80 S рибосомы эукариот, состоящие из 40 S малой и 60 S большой субчастиц, и рибосомы митохондрий и хлоропластов, которые в общем относят к классу 70 S, однако они различаются по коэффициентам седиментации у разных групп эукариот.

Структурная организация тРНК. Транспортные РНК выполняют функции посредников (адапторов) в ходе трансляции мРНК. Каждой из 20 протеиногенных аминокислот соответствует своя тРНК. Для некоторых аминокислот, кодируемых двуямя и более кодонами, существует несколько тРНК.тРНК представляют собой сравнительно небольшие одноцепочечные молекулы, состоящие из 70-93 нуклеотидов. Их молекулярная масса составляет (2,4-3,1) ∙ 104 кДа. На долю тРНК приходится примерно 15% суммарной клеточной РНК.

К настоящему времени установлена нуклеотидная последовательность почти для 300 тРНК, выделенных из разных видов организмов и обладающих разной аминокислотной специфичностью. Несмотря на различия нуклеотидной последовательности все тРНК имеют много общих черт. Во всех тРНК 8 или более нуклеотидов содержат различные минорные модифицированные основания (всего около 60), многие из которых представляют собой метилированные пуриновые или пиримидиновые основания.

15. Третичная структура ДНК.

Третичная структура ДНК определяет, как ДНК хранится в замкнутом пространстве с образованием хромосом. Зависит от того, прокариот или эукариоторганизмы: упрокариот ДНК складывают как супер-спирали, как правило, в круглой форме, и связана с небольшим количеством белка. То же самое происходит в клеточных органеллах, таких, как митохондрии и хлоропласты. У эукариот количество ДНК в каждой хромосоме очень большое, и упаковка должна быть более сложной и компактной, это требует присутствия белков, таких как гистонов и других белков негистоновой природы. ДНК имеют формы: линейная, кольцевая, 2-х и 1- цепочечная.

Двуцепочечные ДНК с «липкими» концами имеют возможность образовывать колечко, которое дальше ковалентно сшивается по сахарофосфатной цепи прибегая к услугам днк-лигазы.

Сверхспирализация ДНК — явление пере- или недоскручивания топологически замкнутых цепей ДНК, в результате которого ось двойной спирали ДНК сама закручивается в спираль более высокого порядка. Под «топологически замкнутыми» понимают молекулы, свободное вращение концов которых затруднено (кольцевые молекулы ДНК либо линейные молекулы, концы которых зафиксированы белковыми структурами). Образующаяся в результате сверхспирализации ДНК иногда называется суперскрученной.

Сверхспирализация важна во множестве биологических процессов, таких как, например, компактизация ДНК. Определённые ферменты, в частности топоизомеразы, обладают способностью изменять топологию ДНК, например для репликации ДНК или транскрипции. Сверхспирализация описывается математическими выражениями, которые сравнивают суперскрученную спираль ДНК с её «расслабленной» формой.