Комплементарность понуклеотидных цепей в двойной спирали ДНК

Водородные связи образуются между аминогруппой одного основания и карбонильной группой другого, а также между амидным и иминным атомами азота. Например, между аденином и тимином образуются две водородные связи и эти гетероциклические основания составляют комплементарную пару. Это означает, что адениновому основанию одной цепи будет соответствовать тиминовое другой цепи. Другую пару комплементарных оснований составляют гуанин и цитозин, между которыми возникают три водородные связи.

Площади, занимаемые парами комплементарных оснований, приблизительно одинаковы.

 

Комплементарность оснований лежит в основе закономерностей,сформулированных Э. Чаргаффом (правила Чаргаффа):

1. - количество пуриновых оснований равно количеству пиримидиновых оснований;

2. - количество аденина равно количеству тимина; количество гуанина равно количеству цитозина;

3. – сумма аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина

(А/Т= Ц/Г = 1).

 

Двухспиральная ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения (репликации) молекулы. Этот сложный процесс можно представить следующим образом: перед удвоение водородные связи разрываются и две цепи раскручиваются и расходятся. Каждая цепь затем служит матрицей для образования на ней комплементарной цепи. После репликации образуются две дочерние молекулы ДНК, в каждой из которых одна спираль взята из родительской ДНК, а другая (комплементарная) синтезирована заново.

Двойная спираль ДНК имеет несколько форм в зависимости от степени гидратации молекулы. Формы различаются расположением плоскости пар оснований по отношению к оси спирали, друг другу, по варианту закручивания спирали (вправо, влево) и другим признакам.

Между цепями расположены две «борозды» - большая и малая. В эти бороздках белки могут специфически взаимодействовать с определенными атомами нуклеиновых кислот, узнавать конкретные нуклеотидные последовательности, не нарушая комплементарных взаимодействий двойной спирали. Установлено, что за счет таких взаимодействий регуляторные белки могут осуществлять контроль экспрессии генов.

 

Формы вторичной структуры молекулы ДНК

Вторичная структура РНК

Молекула РНК построена из одной полинуклеотидной цепи. Число нуклеотидов может колебаться от 75 до нескольких тысяч, а молекулярная масса изменятся в пределах от 25 тыс. до нескольких млн.

Полипептидная цепь РНК не имеет строго определенной структуры. Она может складываться сама на себя и образовывать отдельные двух цепочечные участки с водородными связями между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Водородные связи в РНК не подчиняются строгим правилам, как вДНК.

Детально изучена тРНК. Молекула тРНК имеет вторичную структуру, которая представляет собой четыре спирализованных участка, три, четыре одноцепочечных петли. Такая структура называется «клеверным листом».

Установлено, что последовательность Ц-Ц-А всегда находится на 3' конце, оставаясь не спаренной (участок связывания аминокислот). В средней лопасти «клеверного листа» присутствует триплет неспаренных оснований – антикодон, комплементарно соответствующий триплету – кодону мРНК.