,,Reprodukcija,, Biochemijos dalis.

. Nukleorūgščių rūšys, jų sudėties ir struktūros ypatumai. DNR ir RNR molekulių struktūrinės organizacijos lygmenys; trumpai juos apibūdinkite. DNR denatūracija ir renatūracija.Nukleorūgščių hibridizacija ir nukleorūgščių sudėties tyrimo bendrieji principai. Rekombinantinės DNR sukūrimo pagrindai.

Informacija apie ląstelės sandarą ir biocheminius procesus sukaupta genetinėje medžiagoje, arba genome. Eukariotų ir prokariotų ląstelių genetinė medžiaga saugoma DNR, kai kurių virusų RNR molekulėse.

• Eukariotų DNR, kaip genetinė medžiaga, yra ląstelės branduolyje, mitochondrijose, chloroplastuose (augalai).
• Bakterijų genomą sudaro viena DNR molekulė.
• Eukariotų branduoliuose gali būti kelios chromosomos.

DNR topologija:

• Žiedinės DNR (prokariotų, mitochondrijų)

• Linijinės DNR (žmogaus genominė DNR)

Prokariotų ląstelėse nėra branduolio, jose yra tiktai viena chromosoma, bet dalis DNR yra ne chromosomos sudėtyje, o plazmidėse.

Manoma, kad pirmųjų gyvybės formų genetinė medžiaga buvo RNR (o ne DNR). Ji taip pat atlikdavo biocheminių reakcijų katalizines funkcijas, kurių dabar absoliučią daugumą atlieka baltymai (fermentai).

Genetinės informacijos saugojimas, perdavimas ir raiška (ekspresija)

Informacijos apie baltymų struktūrą perdavimo procesas visuose gyvuose organizmuose vyksta trimis pagrindiniais etapais:

1. replikacija – DNR dvigubėjimas ląstelės dalinimosi metu;
2. transkripcija – DNR esanti informacija perduodama į RNR struktūrą;
3. transliacija – pradinė informacija realizuojama per atitinkamus baltymus.

Informacija, esanti DNR molekulėje, yra kopijuojama ir perduodama dukterinei ląstelei replikacijos metu. Todėl DNR sintezė turi ne tik tiksliai vykti dalijantis ląstelei, bet turima informacija turi būti atrankiai naudojama baltymų biosintezei.

Transkripcija (RNR biosintezė) yra pirmasis genetinės informacijos realizavimo etapas.

Per antrąjį etapą (transliacija) genetinis kodas, užrašytas nukleotidų sekoje, yra transliuojamas (sintetinami baltymai).

Gyvųjų organizmų informacija apie ląstelės sandarą ir biocheminius procesus sukaupta genetinėje medžiagoje – genome. Informacijos perdavimo iš DNR per RNR baltymams kryptis yra vadinama molekulinės biologijos dogma: aminorūgščių seką polipeptidinėje grandinėje lemia iRNR struktūra, o šios molekulės struktūrą koduoja universali genetinė medžiaga. Eukariotų ląstelėse genetinė informacija užkoduota DNR molekulėse, o retrovirusuose – RNR molekulėse.

Modifikuota molekulinės biologijos dogma

Retrovirusai:

atvirkštinė transkriptazė (revertazė)

replikazė

Nukleorūgštys (NR) yra didelės molekulinės masės polimerinės medžiagos, sudarytos iš nukleotidų, sujungtų 3’,5’-fosfodiesterinių ryšių.

NR reikalingos genetinės informacijos saugojimui, perdavimui ir raiškai.

• Yra dvi NR klasės: deoksiribonukleorūgštis (DNR) ir ribonukleorūgštis (RNR).

• DNR yra medžiaga, kuri saugo ir perduoda genetinę informaciją.

DNR dalys, koduojanti biologiškai aktyvaus produkto sintezę, yra vadinama genu, jo produktas gali būti baltymas arba RNR.

• RNR funkcija yra DNR molekulėje nukleotidų sekos “kalba” užrašytą genetinę informaciją paversti į aminorūgščių sekos “kalbą” baltymuose.

Bendrieji DNR struktūros bruožai

• DNR yra polideoksiribonukleotidas turintis purino (adenino - A, guanino - G) ir pirimidino (citozino – C ir timino - T) azoto bazių.

• DNR molekulė turi 2 grandines.

• DNR molekulė yra erdvinės struktūros, todėl skiriami šie struktūriniai lygiai: pirminis, antrinis ir tretinis.

Pirminė struktūra yra nukleotidų išsidėstymo linijinė seka polinukleotidinėje grandinėje. Polinukleotidinės grandinės, susijungusios vandeniliniais ir hidrofobiniais ryšiais sudaro spiralizuotą antrinę struktūrą. Tretinė struktūra yra antrinės struktūros išsidėstymas erdvėje.

Pirminė DNR struktūra

Tai yra polinukleotidų seka. Nukleotidų deoksiribozės 5’ ir 3’ C- atomus jungia fosfodiesteriniai ryšiai. Fosfodiesteriniai tilteliai ir deoksiribozės liekanos sudaro taip vadinamą “DNR skeletą”, prie kurio prijungtos N-bazės yra nukreiptos į šalį.

Antrinė DNR struktūra

DNR dvigubos grandinės modelį įrodo:

• Čargafo taisyklė: DNR molekulėje molinis adenino skaičius lygus moliniam timino skaičiui (A=T), o molinis guanino skaičius lygus moliniam citozino skaičiui (G=C). Purino bazių suma lygi pirimidino bazių sumai (A+G=C+T).
• Rentgenostruktūrinės analizės duomenimis.

DNR antrinės struktūros savybės:

1) DNR molekulė sudaro dvi polinukleotidinės grandinės;

2) dviem polinukleotidinėms grandinėms sukantis vienai apie kitą ir apie bendrą ašį, susidaro dviguboji spiralė. Spiralė yra dešiniojo sukimo, jos skersmuo yra 2 nm;