Нуклеиновые кислоты и наследственность

Наследственные признаки всякого живого организма определяются ДНК обоих родителей. Эти ДНК присутствуют соответственно в клетке спермы и в клетке яйца. Каждая ДНК вносит в комбинацию клеток родителей определенный набор генов.

Генетическая информация закодирована в последовательности оснований, располагающихся вдоль цепи ДНК. При каждом делении клетки эта информация копируется и переносится в дочернюю клетку. Далее на основе этой информации в клетках осуществляется синтез соответствующих белков. Каждый ген в молекуле ДНК содержит «инструкции», необходимые для синтеза одного белка.

Центральное положение молекулярной генетики заключается в том, что ДНК хранит генетическую информацию, РНК счмтывает эту информацию и использует ее в синтезе белков. При этом реализуются три основных процесса: репликация, транскрипция и трансляция.

репликация транскрипция трансляция

Репликация – процесс, в котором в ходе деления клетки воспроизводится идентичная копия (реплика) ДНК. Две дочерние клетки имеют, таким образом, одну и ту же ДНК.

Транскрипция – процесс, в ходе которого считываются генетические коды, содержащиеся в ДНК. Продуктами транскрипции являются рибонуклеиновые кислоты, которые переносят заложенную в ДНК информацию к месту синтеза белка.

Трансляция – процесс, в котором генетические коды, переносимые РНК, декодируются и используются в пептидном синтезе.

Репликация ДНК

Репликация ДНК начинается в ядре клетки с раскручивания спирали ДНК. По мере этого становятся доступными основания ДНК. К раскрученному фрагменту ДНК приближаются фрагменты группы ДНК-полимеразы и копируют соответствующий участок, используя при этом необходимые нуклеозидтрифосфаты. Один за другим нуклеозиды встраиваются в растущую цепь ДНК. Такое встраивание строго регулируется водородными связями. При этом только строго определенные пары могут взаимодействовать: A ↔ T, G ↔ C.

Поскольку каждая новая цепь комплементарна первоначальной (темплатной) цепи, в ходе репликации производятся две идентичные копии спирали ДНК. В каждой новой спирали ДНК одна цепь является, таким образом, темплатной, а другая – вновь синтезированной.

Как показано на схеме, ДНК-полимераза катализирует реакцию между 5΄-фосфатной группой встраиваемого нуклеозидтрифосфата и свободной 3΄-ОН-группой растущего полинуклеотида. Таким образом, темплатная цепь копируется в 3΄ 5΄-направлении, а новая ДНК цепь при этом растет в 5΄ 3΄- направлении.

Новая цепь, темплатная цепь

растущая 5΄ 3΄ О Основание Основание (первоначальная)

^5΄СН₂ О 3΄

_4΄

_{3΄ 2΄}

образующаяся ОН

связь ··

О О

О

^–О – Р – О – Р – О – Р

О^–

О^– О^– О 5΄

разрывающаяся ^5΄СН₂ О Основание Основание

связь

_4΄

^3΄

встраивающийся

нуклеозид- ОН

трифосфат