Осуществляют ли гомеостаз нуклеиновые кислоты

Обновлено: 02.07.2024

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – полимер, состоит из нуклеотидов.

Нуклеотид ДНК состоит из

  • азотистого основания (в ДНК 4 типа: аденин, тимин, цитозин, гуанин)
  • моносахара дезоксирибозы
  • фосфорной кислоты

Нуклеотиды соединяются между собой прочной ковалентной связью через сахар одного нуклеотида и фосфорную кислоту другого. Получается полинуклеотидная цепь.

Две полинуклеотидные цепи соединяются друг с другом слабыми водородными связями между азотистыми основаниями по правилу комплементарности: напротив аденина всегда стоит тимин, напротив цитозина – гуанин (они подходят друг другу по форме и числу водородных связей – между А и Т две связи, между Ц и Г – 3). Получается двойная цепь ДНК, она скручивается в двойную спираль.

Функция ДНК

ДНК входит в состав хромосом, хранит наследственную информацию (о признаках организма, о первичной структуре белков).

ДНК способна к самоудвоению (репликации, редупликации). Самоудвоение происходит в интерфазе перед делением. После удвоения каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые во время будущего деления превратятся в дочерние хромосомы. Благодаря самоудвоению каждая из будущих дочерних клеток получит одинаковую наследственную информацию.

Отличия РНК от ДНК по строению

  • рибоза вместо дезоксирибозы
  • нет тимина, вместо него урацил
  • одноцепочечная

Виды РНК

  • информационная (матричная) РНК
    • переносит информацию о строении белка из ядра (от ДНК) в цитоплазму (к рибосоме);
    • меньше всего в клетке;
    • переносит аминокислоты к рибосоме;
    • самая маленькая, имеет форму клеверного листа;
    • входит в состав рибосом;
    • самая большая по размерам и количеству

    Задачи на правило комплементарности

    Тимина в ДНК столько же, сколько аденина, остальное (до 100%) приходится на цитозин и гуанин, их тоже поровну. Например: если гуанина 15%, значит цитозина тоже 15%, итого 30%, значит, на аденин и тимин приходится 100-30=70%, следовательно аденина 70/2=35% и тимина тоже 35%

    Еще можно почитать

    Задания части 1

    Выберите один, наиболее правильный вариант. Благодаря какому процессу в ходе митоза образуются дочерние клетки с набором хромосом, равным материнскому
    1) образования хроматид
    2) спирализации хромосом
    3) растворения ядерной оболочки
    4) деления цитоплазмы

    Выберите один, наиболее правильный вариант. Связь, возникающая между азотистыми основаниями двух комплементарных цепей ДНК
    1) ионная
    2) пептидная
    3) водородная
    4) ковалентная полярная

    Выберите один, наиболее правильный вариант. К биологическим полимерам относят молекулу
    1) рибозы
    2) глюкозы
    3) аминокислоты
    4) ДНК

    Выберите один, наиболее правильный вариант. Соединение двух цепей в молекуле ДНК происходит за счет
    1) гидрофобных взаимодействий нуклеотидов
    2) пептидных связей между азотистыми основаниями
    3) взаимодействий комплементарных азотистых оснований
    4) ионных взаимодействий нуклеотидов

    Выберите один, наиболее правильный вариант. Копией одного или группы генов, несущих информацию о структуре белков, выполняющих одну функцию, является молекула
    1) ДНК
    2) тРНК
    3) АТФ
    4) иРНК

    ДНК
    Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Выберите особенности строения молекулы ДНК.
    1) одноцепочная молекула
    2) содержит урациловый нуклеотид
    3) двуцепочная молекула
    4) спиралевидная молекула
    5) содержит рибозу
    6) цепи удерживаются водородными связями

    ДНК УДВОЕНИЕ
    Установите, в какой последовательности происходит процесс репликации ДНК. Запишите соответствующую последовательность цифр.
    1) образование двух молекул ДНК из одной
    2) присоединение к каждой цепи ДНК комплементарных нуклеотидов
    3) воздействие фермента ДНК-полимеразы на нуклеотиды
    4) раскручивание молекулы ДНК

    ДНК - РНК
    1. Установите соответствие между характеристикой и нуклеиновой кислотой: 1) ДНК, 2) РНК. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) транспортирует активированные молекулы аминокислот к месту синтеза белка
    Б) является составной частью рибосом
    В) не способна к репликации
    Г) в прокариотических клетках представлена в виде кольцевой молекулы
    Д) является главным хранителем генетической информации клетки
    Е) содержит азотистое основание - тимин

    2. Установите соответствие между характеристикой и нуклеиновой кислотой: 1) ДНК, 2) РНК. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) состоит из одной полинуклеотидной цепи
    Б) образуется в результате обратной транскрипции
    В) участвует в трансляции
    Г) способна к репликации
    Д) содержит углевод рибозу
    Е) содержит азотистое основание урацил

    3. Установите соответствие между признаками и видами нуклеиновых кислот: 1) ДНК, 2) РНК. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) цепи молекулы антипараллельны
    Б) входит в состав рибосом
    В) содержит нуклеотид с урацилом
    Г) может транспортировать аминокислоты
    Д) хранит наследственную информацию в клетке
    Е) способна к репликации

    ДНК - тРНК
    Установите соответствие между характеристикой молекулы нуклеиновой кислоты и ее видом: 1) тРНК, 2) ДНК. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
    А) состоит из одной полинуклеотидной цепи
    Б) транспортирует аминокислоту к рибосоме
    В) состоит из 70-80 остатков нуклеотидов
    Г) хранит наследственную информацию
    Д) способна к репликации
    Е) представляет собой спираль

    ДНК - иРНК ОТЛИЧИЯ
    Выберите три варианта. Чем молекула ДНК отличается от молекулы иРНК?
    1) способна самоудваиваться
    2) не может самоудваиваться
    3) участвует в реакциях матричного типа
    4) не может служить матрицей для синтеза других молекул
    5) состоит из двух полинуклеотидных нитей, закрученных в спираль
    6) является составной частью хромосом

    ДНК - иРНК - тРНК
    Установите соответствие между характеристиками и видами нуклеиновых кислот: 1) тРНК, 2) иРНК, 3) ДНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
    А) репликация
    Б) антикодон
    В) тимин
    Г) образование полисомы
    Д) дезоксирибоза

    иРНК - тРНК
    Установите соответствие между признаком нуклеиновой кислоты и ее видом: 1) и-РНК, 2) т-РНК. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
    А) имеет форму клеверного листа
    Б) доставляет аминокислоты к рибосоме
    В) имеет самые маленькие размеры из нуклеиновых кислот
    Г) служит матрицей для синтеза белков
    Д) передает наследственную информацию из ядра к рибосоме

    иРНК - рРНК - тРНК
    1. Установите соответствие между характеристиками и органическими веществами клетки: 1) иРНК, 2) тРНК, 3) рРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
    А) доставляет аминокислоты для трансляции
    Б) содержит информацию о первичной структуре полипептида
    В) входит в состав рибосом
    Г) служит матрицей для трансляции
    Д) активизирует аминокислоту

    2. Установите соответствие между характеристиками нуклеиновых кислот и их видами: 1) иРНК, 2) тРНК, 3) рРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
    А) синтезируется в ядрышке
    Б) кодирует последовательность аминокислот
    В) формирует каркас рибосомы
    Г) переносит аминокислоты к месту синтеза
    Д) присоединяет к себе аминокислоту

    3. Установите соответствие между функциями и видами РНК: 1) иРНК, 2) тРНК, 3) рРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
    А) присоединяет к себе аминокислоту
    Б) является копией кодирующей части гена
    В) служит матрицей для синтеза полипептида
    Г) входит в состав субъединиц рибосомы
    Д) связывается с кодоном
    Е) катализирует образование пептидной связи

    6) выполняют сигнальную функцию

    НУКЛЕОТИД ИЗ ДРУГОЙ ПАРЫ ПРОЦЕНТЫ
    1. В ДНК на долю нуклеотидов с тимином приходится 23%. Определите процентное содержание нуклеотидов с гуанином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите соответствующее число.

    2. В ДНК на долю нуклеотидов с цитозином приходится 13%. Определите процентное содержание нуклеотидов с аденином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    3. В ДНК на долю нуклеотидов с аденином приходится 18%. Определите процентное содержание нуклеотидов с цитозином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    4. В ДНК на долю нуклеотидов с тимином приходится 36%. Определите процентное содержание нуклеотидов с гуанином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    5. В ДНК на долю нуклеотидов с тимином приходится 28%. Определите процентное содержание нуклеотидов с гуанином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    НУКЛЕОТИД ИЗ ДРУГОЙ ПАРЫ ШТУКИ
    1. Участок двойной цепочки ДНК бактериофага лямбда содержит 23 нуклеотида с тимином, сколько нуклеотидов с цитозином в этом участке, если его протяженность 100 нуклеотидов? В ответ запишите только количество нуклеотидов.

    2. Фрагмент двуцепочечной молекулы ДНК содержит 60 нуклеотидов. Из них 12 нуклеотидов приходится на тимин. Сколько гуаниновых нуклеотидов содержится в этом фрагменте? В ответе запишите только число.

    3. Двуцепочечный фрагмент молекулы ДНК содержит 340 нуклеотидов, из которых 87 в качестве азотистого основания имеют тимин. Определите количество нуклеотидов с гуанином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    НУКЛЕОТИД ИЗ ЭТОЙ ЖЕ ПАРЫ (СЛИШКОМ ПРОСТО)
    1. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов с гуанином приходится 28%. Определите процентное содержание нуклеотидов с цитозином, входящих в состав этой молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    2. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов с аденином приходится 37%. Определите процентное содержание нуклеотидов с тимином, входящих в состав этой молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    НУКЛЕОТИД - СУММА ОДНОЙ ПАРЫ
    1. Какое процентное содержание нуклеотидов с аденином и тимином в сумме содержит молекула ДНК, если доля ее нуклеотидов с цитозином составляет 26% от общего числа? В ответе запишите только соответствующее число.

    2. В ДНК на долю нуклеотидов с цитозином приходится 15%. Определите процентное содержание нуклеотидов с тимином и аденином в сумме, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    3. Какую долю нуклеотидов с гуанином и цитозином в сумме содержит молекула ДНК, если доля нуклеотидов с тимином составляет 14%? В ответе запишите только соответствующее число.

    СУММА ОДНОЙ ПАРЫ - НУКЛЕОТИД
    1. Какой процент составляют нуклеотиды с аденином в молекуле ДНК, если нуклеотиды с гуанином и цитозином вместе составляют 18%? В ответе запишите только соответствующее число.

    2. В ДНК на долю нуклеотидов с гуанином и цитозином приходится 36%. Определите процентное содержание нуклеотидов с аденином, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    3. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов с аденином и тимином в сумме приходится 26%. Определите процентное содержание нуклеотидов с гуанином, входящих в состав этой молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    4. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов с цитозином и гуанином в сумме приходится 42%. Определите процентное содержание нуклеотидов с аденином, входящих в состав этой молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    5. В некоторой молекуле ДНК на долю нуклеотидов с аденином и тимином в сумме приходится 54%. Определите процентное содержание нуклеотидов с цитозином, входящих в состав этой молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    СУММА РАЗНЫХ ПАР
    1. Фрагмент молекулы ДНК содержит 10% тимина. Сколько аденина и гуанина в сумме в этом фрагменте ДНК? В ответ запишите только количество аденина и гуанина в сумме.

    2. В ДНК на долю нуклеотидов с тимином приходится 35%. Определите процентное содержание нуклеотидов с цитозином и аденином в сумме, входящих в состав молекулы. В ответе запишите только соответствующее число.

    ВСЁ СРАЗУ (УСЛОЖНЯЕМ)
    1. Фрагмент молекулы ДНК содержит 15% аденина. Сколько тимина и сколько цитозина в этом фрагменте ДНК? Запишите два числа (количество процентов) в порядке, указанном в задании, без разделителей (пробелов, запятых и т.п.).

    МАТЕМАТИКААА
    Сколько нуклеотидов с цитозином содержит молекула ДНК, если количество нуклеотидов с тимином 120, что составляет 15% от общего числа? В ответе запишите соответствующее число.

    В РНК на долю нуклеотидов с урацилом и аденином приходится по 10%. Определите процентное содержание нуклеотидов с тимином входящих в состав комплементарной, двуспиральной цепи ДНК. В ответе запишите только соответствующее число.

    В молекуле и-РНК содержится 200 нуклеотидов с урацилом, что составляет 10% от общего числа нуклеотидов. Сколько нуклеотидов (в %) с аденином содержит одна из цепей молекулы ДНК? В ответе запишите соответствующее число.

    Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Сколько нуклеотидов содержится в двух цепях ДНК? Ответ запишите в виде числа.

    1. Сколько нуклеотидов включает фрагмент двуцепочечной молекулы ДНК, содержащий 14 нуклеотидов с аденином и 20 нуклеотидов с гуанином? В ответе запишите только соответствующее число.

    2. Сколько нуклеотидов включает в себя фрагмент двуцепочечной молекулы ДНК, если в нём содержится 16 нуклеотидов с тимином и 16 нуклеотидов с цитозином? В ответе запишите только соответствующее число.

    Общая масса всех молекул ДНК в одной соматической клетке человека составляет около 6х10 -12 г. В состав организма человека входит примерно 40 триллионов клеток. Оцените примерную массу человеческой ДНК в организме человека. В ответ запишите только количество граммов.

    В организме здорового человека живет примерно 60 триллионов бактерий (в основном – в толстом кишечнике). Длина ДНК одной бактерии составляет около 1,2 мм. Какова общая длина всей бактериальной ДНК в организме человека? В ответ запишите только длину в километрах.

    Таблица


    1. Проанализируйте таблицу. Наполните пустые ячейки таблицы, используя понятия и термины, приведенные и списке. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
    1) урацил
    2) построение тела рибосомы
    3) перенос информации о первичной структуре белка
    4) рРНК
    5) ДНК
    6) тимин

    Таблица


    2. Проанализируйте таблицу. Для каждой ячейки, обозначенной буквами, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
    1) рРНК
    2) образование в комплексе с белками тела рибосомы
    3) хранение и передача наследственной информации
    4) урацил
    5) тРНК
    6) аминокислота
    7) ДНК
    8) синтез иРНК

    ДНК


    Рассмотрите рисунок с изображением фрагмента молекулы биополимера. Определите, (А) что служит ее мономером, (Б) в результате какого процесса увеличивается число этих молекул в клетке, (В) какой принцип лежит в основе ее копирования. Для каждой буквы выберите соответствующий термин из предложенного списка.
    1) комплементарность
    2) репликация
    3) нуклеотид
    4) денатурация
    5) углевод
    6) трансляция
    7) транскрипция

    nHYR


    Рассмотрите рисунок с изображением молекулы органического вещества и определите (А) класс органического вещества, (Б) мономеры этого вещества и (В) функцию, выполняемую этим веществом. Для каждой ячейки, обозначенной буквой, выберите соответствующий термин из предложенного списка.
    1) транспортная
    2) энергетическая
    3) белки
    4) нуклеотиды
    5) нуклеиновые кислоты
    6) моносахариды
    7) аминокислоты
    8) хранение наследственной информации

    Новые исследования последних 10–15 лет установили тенденцию взаимосвязь ко­личества и динамики содержания внеклеточных нуклеиновых кислот (вкнк) с раз­витием ряда патологических процессов. Ядерный материал, представленный днк и рнк и обнаруживаемый в кровотоке, дифференцируется по происхождению, типам и концентрации. Изучение динамических изменений показателей вкнк может при­вести к более глубокому пониманию механизмов развития онкопатологии, тяжелых хронических заболеваний, нарушений регуляции гемостаза, аспектов врожденного и приобретенного иммунитета. Ключевые слова: внеклеточные нуклеиновые кислоты, происхождение, функции.


    Присутствие в крови внеклеточных или циркулирующих нуклеиновых кислот (вкНК) было открыто в 1948 г. Mandel и Metais [6]. Позднее вкНК были обнаружены в плазме, сыворотке крови и моче. В крови здоровых лиц вкНК обнаруживаются в свободном виде, а также сорбированными на форменных элементах [1, 2].

    Циркулирующие нуклеиновые кислоты представлены как ДНК, так и РНК. Многочисленными исследованиями, выполненными в различных научных центрах, было показано, что определение уровня вкДНК позволяет диагностировать различные формы опухолевого процесса, оценить степень его выраженности или риск метастазирования [7,8,9]. Открытие внеклеточной фетальной ДНК, а позже и вкРНК в крови беременных женщин способствовало разработке новых подходов для определения пола плода и его RhD-статуса. Предложены новые способы пренатальной диагностики хромосомных болезней, а также осложнений течения беременности 12.

    РНК, циркулирующие в крови здоровых людей, являются частью открытой недавно сети некодирующих регуляторных РНК, основная функция которых быть посредниками между ДНК и белками. A. Chajut et al. [13] показано присутствие микроРНК, относящихся к семейству малых некодирующих регуляторных РНК, в крови здоровых лиц и больных колоректальным раком. Проанализировано 350 микроРНК, и 22 из них предложено использовать в качестве потенциальных биомаркеров для раннего выявления колоректального рака. Определение микроРНК представляет интерес для диагностики лимфомы и метастазирующей карциномы простаты [14].

    В настоящее время установлено, что содержание циркулирующих нуклеиновых кислот меняется при диабете, инфаркте миокарда, системной красной волчанке, ревматоидном артрите, гломерулонефрите, гепатите и других патологических состояниях [8,15,16]. Предложено использование определения вкДНК плазмы крови как прогностического маркера у пациентов с различными травмами [17]. Отмечено появление вкРНК из миоцитов в результате их повреждения [18].

    Deligezer и соавт. [19] указывают на присутствие фрагментированной нуклеосомной ДНК в крови больных лимфомой и множественной миеломой. Об увеличении уровня нуклеосом, которые высвобождаются в кровь из умирающих клеток при разных патологических состояниях, сообщается в других исследованиях [20, 21]. Определение нуклеосом в циркулирующей крови предложено использовать для диагностики, определения стадии и мониторинга лечения рака [19].

    Остается открытым вопрос о происхождении вкНК в крови как в условиях нормы, так при патологии. Так, Зайцев В.Г., Скворцов В.В. обсуждают три основные процессы, которые могут приводить к появлению внДНК в крови: некроз, апоптоз и высвобождение из неповрежденных клеток. Нормальные клетки могут выделять синтезированные ДНК в виде нукеопротеинов или в форме гетеродуплексов ДНК-РНК [3].

    Впервые выделение ДНК из активированных лимфоцитов показано Rogers JC and colleagues [22], которые продемонстрировали, что культивированные лимфоциты в присутствии фитогемоагглютинина или антигена выделяют ДНК в окружающую среду. В обзоре Н.О. Туаевой и З.И. Абрамовой приведено достаточно подробное описание экспериментов, подтверждающих возможность эвакуации ядерного материала из лимфоцитов [4]. Циркулирующие ДНК могут иметь и гемопоэтическое происхождение, поступая в кровоток по завершению дифференцировки эритробластов [23]. Попадание фрагментов ДНК в кровь может быть следствием вступления в апоптоз достаточно большого числа клеток, что приводит к нарушению процессов элиминации апоптотических телец. Результатом апоптоза опухолевых клеток объясняют увеличение вкДНК в крови больных [24].

    В то же время имеются фактические данные, которые не подтверждают данное предположение. Например, радиотерапия, химиотерапия опухолей увеличивают клеточную смерть путем апоптоза. Но при этом количество циркулирующей ДНК в крови снижается [24, 25]. Maniesh van der Vaart и Piet J. Pretorius также высказывают сомнение в апоптотическом происхождении вкДНК. Апоптотические клетки быстро поглощаются фагоцитами или соседними клетками, при этом ДНК апоптотических клеток полностью расщепляется ДНК-зой II в лизосомах. Это означает, что фрагменты ДНК удаляются и не могут попадать в кровоток [26].

    Vishnu Swarup, M.R. Rajeswari выводят происхождение вкНК крови здоровых людей как результат апоптоза лимфоцитов и других ядросодержащих клеток. При раке апоптоз, как источник вкНК маловероятен, так как опухолевые клетки проявляют устойчивость к этому виду клеточной смерти. Низкий уровень вкНК в крови здоровых людей поддерживается высокой активностью ДНК-з, но у больных с онкопатологией наблюдается снижение активности этих ферментов [27]. За счет апоптоза объясняется и появление вкРНК в крови. A. I. Scovassia et al. [28] показано, что при апоптозе помимо фрагментации ДНК в ядре происходит реорганизация рибонуклеопротеинового (РНП) комплекса, участвующего в транскрипции и процессинге. В результате образуются агрегаты, которые авторы называют гетерогенные эктопические РНП-производные структуры. Эти структуры затем движутся в цитоплазму и обнаруживаются в апоптотических тельцах.

    Tamkovich S.N. и соавт. [29] указывают, что вкДНК могут происходить из нескольких источников: в результате клеточной смерти, в процессе созревания эритроцитов и тромбоцитов, а также в результате активной секреции нуклеиновых кислот во внеклеточное пространство. Эритроциты в процессе созревания эвакуируют ДНК во время миграции из костного мозга через стенку сосуда в кровь. Хотя ядра эритроцитов быстро фагоцитируются стромальными макрофагами, часть ДНК может избежать фагоцитоза и оказаться в циркуляции. Также в крови может присутствовать и НК возбудителей. В крови беременных женщин источниками фетальной ДНК являются апоптоз клеток трофобласта, плаценты и гемопоэтические клетки [1, 25].

    M.Weil et al., считают, что вкНК появляются в крови на финальных стадиях дифференциации эритроцитов, кератиноцитов, которые сопровождается распадом хроматина и эвакуацией ядерного материала из клеток [30]. Maniesh van der Vaart и Piet Pretorius указывают, что вкДНК, выделенная из крови здоровых людей, отличается по своим характеристикам от ДНК из апоптотических клеток и других мертвых клеток. Они полагают, что живые клетки поддерживают небольшую равновесную концентрацию вкДНК путем секреции последней в кровь. Эта ДНК удаляется из системы циркуляции, возможно, путем захвата другими клетками с последующей инкорпорацией в геном клеток-реципиентов. В условиях патологии скорость клеточной гибели превышает способность фагоцитов поглощать и разрушать ДНК, что и повышает уровень последней в системе циркуляции. В случае рака дополнительные порции ДНК секретируются в кровь живыми опухолевыми клетками [26].

    Некроз может быть причиной появления внеклеточной ДНК в плазме крови, хотя маловероятно, что некротические клетки обеспечивали значительную часть ДНК в плазме у здоровых людей.

    В исследованиях in vivo и in vitro с использованием клеточной культуры Jurkat показано, что скорость высвобождения НК из апоптотических или некротических клеток значительно меняется в присутствии макрофагов, при действии гормонов, некоторых химических препаратов, а также в условиях воспаления 36. Ning Jiang и соавт. высказали предположение, что интенсивная гибель клеток индуцирует апоптоз макрофагов, который ведет к высвобождению ядерного материала как поглощенных, но не до конца переваренных клеток, так и самих макрофагов. Именно этим, по мнению авторов, объясняется появление в кровотоке как вкДНК, так и нуклеосом [31].

    Не ясен механизм удаления вкНК из крови. Считается, что вкНК разрушаются ДНК-зами или поглощаются клетками печени или другими клетками. Получены свидетельства о возможности интеграции вкНК в геном клеток-реципиентов. Этот феномен требует изучения и объяснения, хотя высказано предположение, что вкДНК участвует в гомологичной рекомбинации с геномной ДНК. Этот процесс может корректировать мутации, для чего внешние фрагменты ДНК используются как референс-молекулы [37].

    В этом аспекте хотелось бы остановиться на обсуждении представлений о роли вкНК. D. S. Pisetsky высказано мнение, что ДНК, присутствующая во внеклеточном пространстве, может обладать иммунологической активностью, причем как самостоятельно, так и в составе иммунных комплексов и влиять на врожденный иммунитет [38]. Исследованиями Fischer S. et al. [39] показано, что вкРНК in vivo и in vitro индуцирует усиление проницаемости, действуя через сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF). Исследования проводились на различных клеточных культурах. РНК, но не ДНК, запускала сигнальный каскад, связывая VEGF с нейрофилином-1 с последующим фосфорилированием рецептора VEGF, активацией фосфолипазы С и высвобождением внутриклеточного кальция.

    Вызывают несомненный интерес результаты исследования, показавшие участие вкРНК в работе системы коагуляции. В качестве прокоагулянтного кофактора РНК запускает контактную фазу активации коагуляции и вносит вклад в образование тромба. У мышей с моделью артериального тромбоза вкРНК ассоциирована с образованием тромба, богатого фибрином. Обработка РНК-зами задерживала возникновение окклюзивного тромбоза [40].

    Высказано предположение о влиянии вкНК на биомеханику потока крови [5], хотя данная гипотеза не имеет серьезной аргументации.

    Таким образом, обобщая результаты данных исследований, можно сказать, что новый вектор научных поисков, позволит расширить наши представления о механизмах развития и прогрессирования многих тяжелых хронических заболеваний, раскрыть новые аспекты механизмов гемостаза, репарации клеток и тканей при коагулопатических расстройствах и травмах. Это позволит оптимизировать подходы к диагностике, прогнозу и терапии патологических состояний.

    Биологическая роль ДНК и РНК

    ДНК – самая важная молекула для всех живых существ, даже растений. Она определяет наследование, кодирования белков и содержит инструкции для развития и размножения всего организма и каждой его клетки в отдельности. Достижения генетики позволили раскрыть информацию, содержащуюся в ДНК, и использовать ее с пользой для людей. Теперь каждый может сделать конфиденциальный ДНК-тест, чтобы получить ответы на самые сложные вопросы. Давайте узнаем больше, как работает и какова биологическая роль ДНК.

    Какие функции выполняет ДНК в организме

    ДНК несет ответственность за рост и поддержание жизни, что выражается в выполнении этой молекулой трех функций.

    Таким образом, на что влияет ДНК в организме? Размеры ее влияния огромны – эта молекула содержит инструкции, необходимые организму для развития, жизни и размножения. Эти инструкции находятся внутри каждой клетки и передаются от обоих родителей их детям.

    ДНК помогает синтезу РНК

    Матричная РНК, или мРНК, – это одноцепочечная промежуточная молекула, которая переносит генетическую информацию от ДНК в ядре к цитоплазме, где она служит шаблоном в образовании полипептидов. мРНК синтезируется в ядре с использованием нуклеотидной последовательности ДНК в качестве матрицы.

    Молекулярные болезни и связь молекул ДНК

    Молекулярное, или генетическое, заболевание – это любое заболевание, вызванное сбоем на молекулярном уровне, то есть в молекуле ДНК. Генетическая аномалия может варьироваться от незначительной до крупной – от одной мутации в единственном основании в ДНК до грубой хромосомной аномалии, включающей изменение количества или набора хромосом. Мутации могут происходить либо случайно, либо из-за воздействия окружающей среды.

    Существует ряд различных типов генетических нарушений обмена, в том числе:

    • моногенные – изменения или мутации, происходящие в последовательности ДНК одного гена. Примеры заболеваний – кистозный фиброз, серповидноклеточная анемия, Синдром Марфана, болезнь Хантингтона и гемохроматоз;
    • многофакторные – вызваны сочетанием факторов окружающей среды и мутаций в нескольких генах. Например, различные гены, которые влияют на восприимчивость к раку молочной железы, были обнаружены в хромосомах 6, 11, 13, 14, 15, 17 и 22. Это также болезнь Альцгеймера, артрит, сахарный диабет, рак и ожирение.
    • хромосомные – поскольку хромосомы являются носителями генетического материала, отклонения в количестве или структуре хромосом могут привести к заболеванию. Аномалии в хромосомах обычно возникают из-за проблем в процессе деления клеток. Например, синдром Дауна, синдром Тернера, синдром Клайнфелтера, синдром кошачьего крика;
    • митохондриальные – вызываются мутациями в неядерной ДНК митохондрий. Этот ряд заболеваний включает наследственную атрофию зрительного нерва Лебера, заболевание глаз, миоклоническую эпилепсию с рваными мышечными волокнами (MERRF), а также митохондриальную энцефалопатию, лактоацидоз и инсультоподобные эпизоды (MELAS), редкие формы деменции.

    Однако далеко не все мутации в генах – это приговор. Гены могут включаться и выключаться при определенных условиях среды. Поэтому даже имея предрасположенность к тому или иному заболеванию, для предупреждения их развития человек может соблюдать назначенный врачом план питания и тренировок, отказываясь от вредных привычек.

    Строение и действие гена РНК

    Что общего между ДНК и РНК и в чем отличия

    ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, а РНК – рибонуклеиновая кислота. Хотя и ДНК, и РНК несут генетическую информацию и имеют связь между собой, между ними довольно много различий. Что общего между ДНК и РНК и в чем отличия?

    ДНК содержит дезоксирибозу, в то время как РНК содержит рибозу. Единственная разница между рибозой и дезоксирибозой состоит в том, что рибоза устроена несколько иначе – она имеет на одну группу -ОН больше, чем дезоксирибоза, которая имеет -Н, присоединенную ко второму углероду в кольце. ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, в то время как РНК представляет собой одноцепочечную молекулу. ДНК стабильна в щелочных условиях, а РНК нестабильна.

    Функции ДНК и РНК в организме разные. ДНК отвечает за хранение и передачу генетической информации, в то время как РНК непосредственно кодирует аминокислоты и выступает в качестве посредника между ДНК и рибосомами для производства белков.

    Преимущества проведения анализов в лаборатории Медикал Геномикс Украина

    Лаборатория Медикал Геномикс Украина – крупнейшая в стране английская лаборатория генетических исследований. Здесь вы можете пройти любой генетический тест, в том числе для установления родственных отношений, а также медицинские, генеалогические исследования.

    Мы работаем быстро и качественно, гарантируя конфиденциальность и высокую точность результата, поскольку используем передовое оборудование, а каждый тест проверяется двумя независимыми группами ученых.

    Позвоните нам, если у вас есть вопросы – наши консультанты ответят на них и помогут оформить заказ. Сдать биоматериалы можно в одном из наших 78 пунктов приема образцов по всей Украине или заказав набор для домашнего забора материала.


    Аминокислотами называются органические соединения, содержащие аминогруппу и карбоксильную группу. Например:

    form_73.tif

    Аминокислоты относятся к веществам со смешанными функциями. Кроме того, они являются азотсодержащими и кислородсодержащими одновременно. Некоторые природные аминокислоты содержат также серу, как, например, цистеин:

    form_74.wmf

    Наиболее характерным химическим свойством аминокислот является способность аминогруппы одной молекулы вступать в реакцию замещения с карбоксильной группой другой молекулы:

    form_75.tif

    В результате образуется новая аминокислота, но уже с пептидной связью, способная взаимодействовать со следующей молекулой аминокислоты и образовать ещё одну пептидную связь. Последовательное увеличение количества пептидных связей в одной молекуле приводит к образованию полимеров, которые называются полипептидами, важнейшими представителями которых являются белки.

    Белки – важнейшая составная часть клеток живых организмов – представляют собой полипептиды, составленные взаимодействием различных α-аминокислот. Таким образом, белки можно рассматривать как полимеры, мономером которых являются α-аминокислоты. Молекулярные массы природных белков колеблются от нескольких десятков тысяч до нескольких сот тысяч а.е.м. Аминокислотные остатки, являющиеся звеньями полипептида называют аминокислотными звеньями. Последовательность аминокислотных звеньев в линейной полипептидной цепи называется первичной структурой белковой молекулы (рис. 2.6).

    _2_6.tif

    Рис. 2.6. Первичная структура белков.
    R1, R2, R3, R4 – радикалы остатков аминокислот

    Благодаря многочисленным водородным связям между группами –СО– и –NH– первичная структура белков свёртывается в спираль, которая называется вторичной структурой белковой молекулы (рис. 2.7).

    _2_7.tif

    Рис. 2.7. Вторичная структура белков

    В свою очередь, вторичная структура также способна свернуться, образовав третичную структуру (рис. 2.8).

    _2_8.wmf

    Рис. 2.8. Третичная структура белков

    Третичная структура поддерживается уже не только водородными связями, но также и ковалентными. В частности между атомами серы различных участков полипептида часто образуется дисульфидный мостик

    form_76.wmf

    Некоторые белковые макромолекулы могут соединяться друг с другом, образуя относительно крупные агрегаты. Подобные полимерные образования белков называются четвертичными структурами. Примером такого белка является гемоглобин, который представляет комплекс из четырёх макромолекул (рис. 2.9). Оказывается, что только при такой структуре гемоглобин способен присоединять и транспортировать кислород в организме.

    _2_9.wmf

    Рис. 2.9. Четвертичная структура белков

    Нуклеиновыми кислотами (полинуклеотидами) называют высокомолекулярные органические соединения, повторяющимся звеном которых являются нуклеотиды состоящие из

    1. Остатка фосфорной кислоты – НРО3 –

    2. Остатка рибозы или дезоксирибозы

    3. Радикалов азотистых оснований, а именно таких как: аденин, тимин, гуанин, цитозин, урацил.

    Например, если радикал урацила обозначить У, то молекулярную формулу одного из нуклеотидов можно представить следующим образом:

    form_79.wmf

    К нуклеиновым кислотам относятся рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Рибонуклеиновые кислоты – это полинуклеотиды, включающие в себя остаток рибозы, радикалы аденина, гуанина, цитозина и урацила. Поскольку различные нуклеотиды РНК отличаются только радикалами азотистых оснований, то нередко каждый нуклеотид обозначают прописной первой буквой названия этого нуклеотида. Поэтому фрагмент какой либо РНК можно представить так

    Первичная структура молекулы белка, синтезируемого на информационной (матричной) рибонуклеиновой кислоте (м-РНК) с помощью ферментов[31], определяется именно последовательностью нуклеотидов на этой РНК. Набору из трёх азотистых оснований, который называется триплет нуклеотидов или кодон, соответствует одна и только одна α-аминокислота. В настоящее время насчитывается 20 таких аминокислот (табл. х). Но одной аминокислоте может соответствовать несколько триплетов нуклеотида. Соответствие аминокислоты кодонам называется генетическим кодом. Реакции синтеза белка, у которого последовательность аминокислотных звеньев определяется последовательностью нуклеотидов м-РНК, называются реакциями матричного синтеза.

    Последовательность нуклеотидов и-РНК в свою очередь определяется последовательностью азотистых оснований в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), на которой и происходит синтез м-РНК

    Дезоксирибонуклеиновые кислоты – это кислоты, состоящие из двух полинуклеотидных цепей, включающих в себя остаток дезоксирибозы, радикалы аденина, гуанина, цитозина, тимина и соединённых между собой по принципу комплементарности (совместимости) водородными связями. То есть, вместо радикала урацила, нуклеотиды ДНК содержат тимил, вместо остатка рибозы, остаток дезоксирибозы,

    form_80.tif

    образующей замкнутый цикл соединением альдегидной группы с гидроксогруппой четвёртого атома углерода.

    При этом А комплементарен Т, Г комплементарен Ц. То есть, фрагмент первичной структуры ДНК можно представить следующим образом:

    form_81.tif

    Действительно, аденил в ДНК образует водородную связь только с тимилом, а тимил, только с аденилом. Гуанил только с цитозилом, а цитозил только с гуанилом:

    form_82.tif

    form_83.tif

    Молекулярную формулу одного из нуклеотидов ДНК можно представить так

    form_84.tif

    Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль – две нити ДНК закручены одна вокруг другой (рис. 2.10).

    _2_10.tif

    Рис. 2.10. Вторичная структура ДНК

    Ферментативный синтез м-РНК осуществляется на одной из цепей ДНК в соответствии с принципом комплементарности. При этом аденин ДНК комплементарен урацилу РНК, тимил ДНК коиплементарен аденину РНК, гуанил ДНК комплементарен цитозилу РНК, цитозил ДНК комплементарен гуанилу РНК. Затем с м-РНК осуществляется матричный синтез белка. К каждому кодону информационной РНК доставляется соответствующая аминокислота с помощью транспортной РНК (т-РНК).

    Таким образом, основным хранителем информации о структуре всех белков, вырабатываемых организмом является ДНК.

    Отрезок ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определённого белка, называется геном.

    Процесс переписывания информации, содержащейся в гене ДНК на м-РНК называется транскрипцией.

    1. Приведите структурные формулы аминокислот, которые Вы знаете. Дайте им названия.

    2. Дайте определения понятиям: полипептиды и белки.

    3. Что представляют собой первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?

    4. В чём сходство и различия химического состава, строения ДНК и РНК? Что такое ген?

    5. Каким образом в клетках живых организмов синтезируется м-РНК? Что такое транскрипция?

    6. Что такое матричный синтез? Почему в качестве отдельной структурной единицы РНК рассматривают три соседних нуклеотида, а не два или, например, четыре?

    Читайте также: