ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Мономерами нуклеиновых кислот являются составные компонеты Какие мономеры образуют молекулу днк

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, образованные остатками нуклеотидов. Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Различают два класса нуклеиновых кислот:

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Сахар - дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые - гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком.

Рибонуклеиновая кислота (РНК). Сахар - рибоза, азотистые основания: пуриновые - гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями.

Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль. Диаметр двойной спирали ДНК - 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами - 0,34 нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес - десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека - около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками и имеет специфическую пространственную конформацию.

Мономер ДНК - нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) - состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы), 3) фосфорной кислоты.

Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в составе своей молекулы одно кольцо) - тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют два кольца) - аденин и гуанин.

Полинуклеотидная цепь образуется в результате реакций конденсации нуклеотидов. При этом между 3"-углеродом остатка дезоксирибозы одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает фосфоэфирная связь (относится к категории прочных ковалентных связей). Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5"-углеродом (его называют 5"-концом), другой - 3"-углеродом (3"-концом). Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь. Расположение нуклеотидов в этих двух цепях не случайное, а строго определенное: против аденина одной цепи в другой цепи всегда располагается тимин, а против гуанина - всегда цитозин, между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином - три водородные связи. Закономерность, согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК строго упорядоченно располагаются (аденин - тимин, гуанин - цитозин) и избирательно соединяются друг с другом, называется принципом комплементарности. Из принципа комплементарности следует, что последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой. Цепи ДНК антипараллельны (разнонаправлены), т.е. нуклеотиды разных цепей располагаются в противоположных направлениях, и, следовательно, напротив 3"-конца одной цепи находится 5"-конец другой. Молекулу ДНК иногда сравнивают с винтовой лестницей. «Перила» этой лестницы - сахарофосфатный остов (чередующиеся остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты); «ступени» - комплементарные азотистые основания.

Функция ДНК - хранение и передача наследственной информации.

РНК - полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение - некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК. Мономер РНК - нуклеотид (рибонуклеотид) - состоит из остатков трех веществ:

1) азотистого основания,

2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы),

3) фосфорной кислоты.

Азотистые основания РНК также относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания РНК - урацил, цитозин, пуриновые основания - аденин и гуанин. Моносахарид нуклеотида РНК представлен рибозой. Выделяют три вида РНК:

1) информационная (матричная) РНК - иРНК (мРНК),

2) транспортная РНК - тРНК,

3) рибосомная РНК - рРНК.

Все виды РНК представляют собой неразветвленные полинуклеотиды, имеют специфическую пространственную конформацию и принимают участие в процессах синтеза белка. Информация о строении всех видов РНК хранится в ДНК. Процесс синтеза РНК на матрице ДНК называется транскрипцией.

Значение нуклеиновых кислот: хранение, перенос и передача по наследству информации о структуре белковых молекул. Стабильность НК - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и целых организмов.

Таким образом, нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.



1. Какие типы нуклеиновых кислот существуют? Что является мономерами нуклеиновых кислот?

Существует два типа нуклеиновых кислот: в) РНК, г) ДНК.

Мономерами нуклеиновых кислот являются: е) нуклеотиды.

2. Опишите строение нуклеотида. Каким образом могут соединяться нуклеотиды в молекуле ДНК?

Нуклеотид состоит из азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. В составе нуклеотида ДНК содержится одно из четырёх азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин или тимин), пятиуглеродный сахар представлен дезоксирибозой. В нуклеотиде РНК азотистое основание представлено аденином, гуанином, цитозином или урацилом, а пятиуглеродный сахар – рибозой.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Нуклеотиды в составе каждой цепи соединены между собой ковалентными связями. Эти связи образуются между остатком фосфорной кислоты одного нуклеотида и пентозой другого нуклеотида. Парные нуклеотиды противоположных цепей ДНК соединены водородными связями, причём между аденином и тимином образуется две водородных связи, а между гуанином и цитозином – три. Такое соответствие парных нуклеотидов называется комплементарностью.

3. Установлена последовательность нуклеотидов одной из цепей ДНК: ЦТГАГТТЦА. Определите порядок нуклеотидов комплементарной цепи.

В молекуле ДНК аденин (А) комплементарен тимину (Т), а гуанин (Г) – цитозину (Ц), поэтому порядок нуклеотидов комплементарной цепи ДНК будет следующим: ГАЦТЦААГТ.

4. Охарактеризуйте пространственную структуру молекулы ДНК.

Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси, и представляет собой двойную спираль диаметром около 2 нм (наподобие винтовой лестницы). Каждый виток спирали включает 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Противоположные цепи ДНК комплементарно дополняют друг друга, поскольку нуклеотиды этих цепей образуют пары (А и Т, Г и Ц). Между парными нуклеотидами возникают водородные связи, стабилизирующие двойную спираль ДНК.

5. Какие типы РНК содержатся в клетке? Сравните их по выполняемым функциям, особенностям строения и процентному содержанию от общего количества РНК в клетке.

В клетке содержится три типа РНК: рибосомные (рРНК), транспортные (тРНК) и информационные, или матричные (иРНК, мРНК). Функции всех типов РНК связаны с процессами синтеза белка.

Молекулы рРНК выполняют структурную функцию. В комплексе с особыми белками они приобретают определённую пространственную конфигурацию и образуют рибосомы (а точнее, субъединицы рибосом), на которых происходит синтез белков из аминокислот.

Транспортные РНК осуществляют перенос аминокислот к рибосомам и участвуют в процессе синтеза белка. Молекулы тРНК сравнительно небольшие (в среднем состоят из 80 нуклеотидов), благодаря внутримолекулярным водородным связям они имеют специфическую пространственную структуру, напоминающую лист клевера.

Информационные или матричные РНК (иРНК, мРНК) наиболее разнородны по размерам и структуре. Они содержат информацию о структуре определённых белков и служат матрицами в ходе синтеза этих белков на рибосомах.

Рибосомные РНК составляют около 80% всех РНК клетки, транспортные – около 15%, информационные – 3-5%.

6. Сравните по различным признакам ДНК и РНК. Выявите черты их сходства и различия.

Сходство:

● Являются органическими веществами, биополимерами, относятся к нуклеиновым кислотам.

● Построены из нуклеотидов, в состав каждого из них входит азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. Азотистые основания аденин (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц) входят как в состав нуклеотидов ДНК, так и в состав нуклеотидов РНК.

● Молекулы образованы атомами углерода (С), водорода (Н), кислорода (О), азота (N) и фосфора (Р).

Различия:

● В состав нуклеотидов ДНК входит остаток пятиуглеродного сахара дезоксирибозы, а нуклеотиды РНК содержат остаток рибозы. Азотистое основание тимин (Т) может входить только в состав нуклеотидов ДНК, а урацил (У) встречается только в составе нуклеотидов РНК.

● Молекула ДНК двухцепочечная (за редким исключением), имеет вид двойной спирали. Молекулы РНК обычно одноцепочечные, могут иметь различную пространственную конфигурацию. Полинуклеотидные цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

● В клетках эукариот основная часть ДНК содержится в ядре (собственные небольшие молекулы ДНК имеют только митохондрии и хлоропласты). Молекулы РНК находятся не только в ядре, но и в цитоплазме клеток – в составе некоторых органоидов (рибосом, митохондрий, хлоропластов), в гиалоплазме.

● В клетке ДНК обеспечивает хранение наследственной информации (т.е. информации о структуре белков) и её передачу дочерним клеткам в процессе деления. Молекулы РНК обеспечивают реализацию наследственной информации, участвуя в процессе биосинтеза белков на рибосомах.

И (или) другие существенные признаки.

7. Фрагмент молекулы ДНК содержит 126 адениловых нуклеотидов (А), что составляет 18% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Какова длина данного фрагмента ДНК и сколько цитидиловых нуклеотидов (Ц) он содержит?

126 нуклеотидов составляют 18% от всех нуклеотидов данного фрагмента ДНК. Значит, общее количество нуклеотидов равно: 126: 18% × 100% = 700 нуклеотидов (или 350 пар нуклеотидов).

Один виток двойной спирали ДНК содержит 10 пар нуклеотидов и имеет длину 3,4 нм. Следовательно, одна пара нуклеотидов занимает участок ДНК длиной 0,34 нм. Фрагмент ДНК, содержащий 350 пар нуклеотидов, имеет длину: 350 × 0,34 нм = 119 нм.

В двухцепочечной молекуле ДНК А = Т, Г = Ц. Значит, А = Т = 126 нуклеотидов.

Сумма Г + Ц составляет: 700 – 126 – 126 = 448 нуклеотидов. Г = Ц = 448: 2 = 224 нуклеотида.

Ответ: фрагмент ДНК имеет длину 119 нм и содержит 224 цитидиловых (Ц) нуклеотида.

8. У исследователя имеется три молекулы ДНК одинаковой длины. Известно, что содержание тимидиловых нуклеотидов (Т) в первом образце составляет 20% от общего числа нуклеотидов, во втором - 36%, в третьем - 8%. Он начал нагревать данные образцы ДНК, постепенно повышая температуру. При этом происходило отделение комплементарных цепей друг от друга - так называемое плавление ДНК. Какой образец начал плавиться первым, а какой расплавился в последнюю очередь? Почему?

Плавление ДНК происходит вследствие разрыва водородных связей между комплементарными нуклеотидами. Между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три. Чем выше содержание пар Г–Ц во фрагменте ДНК, тем больше водородных связей в его составе, и тем больше энергии понадобится для их разрушения. И наоборот, чем больше пар А–Т содержит фрагмент ДНК, тем меньше энергии будет необходимо для плавления.

Поэтому сначала расплавится второй образец (в нём больше всего тимина, а значит, и пар А–Т), затем первый, а в последнюю очередь – третий (с наименьшим содержанием тимина).

Пространственную модель молекулы ДНК в 1953 году предложили американские исследователи генетик Джеймс Уотсон (род. 1928) и физик Фрэнсис Крик (род. 1916). За выдающийся вклад в это открытие им была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 года.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) представляет собой биополимер, мономером которого является нуклеотид. В состав каждого нуклеотида входят остаток фосфорной кислоты, соединенный с сахаром дезоксирибозой, который, в свою очередь, соединен с азотистым основанием. Азотистых оснований в молекуле ДНК четыре вида: аденин, тимин, гуанин и цитозин.

Молекула ДНК состоит из двух длинных цепей, сплетенных между собой в виде спирали, чаще всего, правозакрученной. Исключение составляют вирусы, которые содержат одноцепочную ДНК.

Фосфорная кислота и сахар, которые входят в состав нуклеотидов, образуют вертикальную основу спирали. Азотистые основания располагаются перпендикулярно и образуют «мостики» между спиралями. Азотистые основания одной цепи соединяются с азотистыми основаниями другой цепи согласно принципу комплементарности, или соответствия.

Принцип комплементарности. В молекуле ДНК аденин соединяется только с тимином, гуанин – только с цитозином.

Азотистые основания оптимально соответствуют друг другу. Аденин и тимин соединяется двумя водородными связями, гуанин и цитозин – тремя. Поэтому на разрыв связи гуанин-цитозин требуется больше энергии. Одинаковые по размеру тимин и цитозин гораздо меньше аденина и гуанина. Пара тимин-цитозин была бы слишком мала, пора аденин-гуанин – слишком велика, и спираль ДНК искривилась бы.

Водородные связи непрочны. Они легко разрываются и так же легко восстанавливаются. Цепи двойной спирали под действием ферментов или при высокой температуре могут расходиться, как замок-молния.

5. Молекула рнк Рибонуклеиновая кислота (рнк)

Молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) тоже является биополимером, который состоит из четырех типов мономеров – нуклеотидов. Каждый мономер молекулы РНК содержат остаток фосфорной кислоты, сахар рибозу и азотистое основание. Причем, три азотистых основания такие же, как в ДНК – аденин, гуанин и цитозин, но вместо тимина в РНК присутствует близкий ему по строению урацил. РНК – одноцепочечная молекула.

Количественное содержание молекул ДНК в клетках какого-либо вида практически постоянно, однако количество РНК может существенно меняться.

Виды рнк

В зависимости от строения и выполняемой функции различают три вида РНК.

1. Транспортная РНК (тРНК). Транспортные РНК в основном находятся в цитоплазме клетки. Они переносят аминокислоты к месту синтеза белка в рибосому.

2. Рибосомальная РНК (рРНК). Рибосомальная РНК связывается с определенными белками и образует рибосомы – органеллы, в которых происходит синтез белков.

3. Информационная РНК (иРНК), или матричная РНК (мРНК). Информационная РНК переносит информацию о структуре белка от ДНК рибосоме. Каждая молекула иРНК соответствует определенному участку ДНК, который кодирует структуру одной белковой молекулы. Поэтому для каждого из тысяч белков, которые синтезируются в клетке, имеется своя особенная иРНК.

Особенно ДНК, достаточно хорошо известны в науке. Объясняется это тем, что они являются веществами клетки, от которых зависит хранение и передача её наследственной информации. ДНК, открытое еще в 1868 году Ф. Мишером, представляет собой молекулы с ярко выраженными кислотными свойствами. Ученый выделил её из ядер лейкоцитов - клеток иммунной системы. В течение последующих 50 лет исследования нуклеиновых кислот проводились эпизодически, так как большинство ученых биохимиков считали главными органическими веществами, отвечающими в том числе и за наследственные признаки, белки.

С момента расшифровки проведенной Уотсоном и Криком в 1953 году, начинаются серьёзные исследования, выяснившие что, дезоксирибонуклеиновая кислота - это полимер, а мономерами ДНК служат нуклеотиды. Их виды и строение будут изучены нами в данной работе.

Нуклеотиды как структурные единицы наследственной информации

Одно из фундаментальных свойств живой материи - это сохранение и передача информации о строении и функциях как клетки, так и всего организма в целом. Эту роль выполняет а мономеры ДНК - нуклеотиды представляют собой своеобразные «кирпичики», из которых и построена уникальная конструкция вещества наследственности. Рассмотрим, какими же признаками руководствовалась живая природа, создавая суперспираль нуклеиновой кислоты.

Как образуются нуклеотиды

Чтобы ответить на этот вопрос, нам понадобятся некоторые знания из области химии органических соединений. В частности, мы напомним, что в природе существует группа азотсодержащих гетероциклических гликозидов, соединенных с моносахаридами - пентозами (дезоксирибозой или рибозой). Они называются нуклеозидами. Например, аденозин и другие виды нуклеозидов присутствуют в цитозоле клетки. Они вступают в реакцию этерификации с молекулами ортофосфорной кислоты. Продуктами этого процесса и будут нуклеотиды. Каждый мономер ДНК, а их четыре вида, имеет название, например, гуаниновый, тиминовый и цитозиновый нуклеотид.

Пуриновые мономеры ДНК

В биохимии принята классификация, разделяющая мономеры ДНК и их строение на две группы: так, пуриновыми являются адениновый и гуаниновый нуклеотиды. Они содержат в своем составе производные пурина - органического вещества, имеющего формулу C 5 H 4 N 4 . Мономер ДНК - гуаниновый нуклеотид, также содержит пуриновое азотистое основание, соединенное с дезоксирибозой N-гликозидной связью, находящейся в бетоконфигурации.

Пиримидиновые нуклеотиды

Азотистые основания, называемые цитидином и тимидином, являются производными органического вещества пиримидина. Его формула C 4 H 4 N 2 . Молекула представляет собой шестичленный плоский гетероцикл, содержащий два атома нитрогена. Известно, что вместо тиминового нуклеотида в молекулах таких как рРНК, тРНК, иРНК, содержится урациловый мономер. В процессе транскрипции, во время списывания информации с гена ДНК на молекулу иРНК, тиминовый нуклеотид замещается на адениновый, а адениновый нуклеотид - на урациловый в синтезируемой цепи иРНК. То есть справедливой будет следующая запись: А - У, Т - А.

Правило Чаргаффа

В предыдущем разделе мы уже частично коснулись принципов соответствия мономеров в цепях ДНК и в комплексе ген-иРНК. Известный биохимик Э. Чаргафф установил совершенно уникальное свойство молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты, а именно, что количество адениновых нуклеотидов в ней всегда равно тиминовым, а гуаниновых - цитозиновым. Главной теоретической базой принципов Чаргаффа послужили исследования Уотсона и Крика, установившие, какие мономеры образуют молекулу ДНК и какую пространственную организацию они имеют. Еще одна закономерность, выведенная Чаргаффом и названная принципом комплементарности, указывает на химическое родство пуриновых и пиримидиновых оснований и их способность при взаимодействии между собой образовывать водородные связи. Это значит, что расположение мономеров в обеих цепях ДНК строго детерминировано: так, напротив А первой цепи ДНК может находиться только Т другой и между ними возникают две водородные связи. Напротив гуанинового нуклеотида может располагаться только цитозиновый. В этом случае между азотистыми основаниями образуются три водородные связи.

Роль нуклеотидов в генетическом коде

Для осуществления реакции биосинтеза белка, происходящей в рибосомах, существует механизм перевода информации об аминокислотном составе пептида из последовательности нуклеотидов иРНК в последовательность аминокислот. Оказалось, что три рядом расположенных мономера несут в себе информацию об одной из 20 возможных аминокислот. Это явление получило название В решении задач по молекулярной биологии его применяют для определения как аминокислотного состава пептида, так и для выяснения вопроса: какие мономеры образуют молекулу ДНК, иными словами, каков состав соответствующего гена. Например, триплет (кодон) ААА в гене кодирует аминокислоту фенилаланин в молекуле белка, а в генетическом коде ей будет соответствовать триплет UUU в цепи иРНК.

Взаимодействие нуклеотидов в процессе редупликации ДНК

Как было выяснено ранее, структурные единицы, мономеры ДНК - это нуклеотиды. Их определенная последовательность в цепях является матрицей для процесса синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. Это явление происходит в S-стадии интерфазы клетки. Последовательность нуклеотидов новой молекулы ДНК собирается на материнских цепях под действием фермента ДНК-полимеразы с учетом (А - Т, Д - С). Репликация относится к реакциям матричного синтеза. Это значит, что мономеры ДНК и их строение в материнских цепях служат основой, то есть матрицей для её дочерней копии.

Может ли изменяться строение нуклеотида

К слову скажем, что дезоксирибонуклеиновая кислота - это очень консервативная структура клеточного ядра. Этому есть логическое объяснение: хранящаяся в хроматине ядра, должна быть неизменной и копироваться без искажений. Ну а клеточный геном постоянно находится «под прицелом» факторов внешней среды. Например, таких агрессивных химических соединений, как алкоголь, лекарственное средство, радиоактивное излучение. Все они являются так называемыми мутагенами, под воздействием которых любой мономер ДНК может изменить свое химическое строение. Такое искажение в биохимии называют точковой мутацией. Частота возникновения их в геноме клетки достаточно высока. Мутации исправляются хорошо отлаженной работой клеточной репарационной системы, включающей в себя набор ферментов.

Одни из них, например рестриктазы, «вырезают» поврежденные нуклеотиды, полимеразы обеспечивают синтез нормальных мономеров, лигазы «сшивают» восстановленные участки гена. Если же вышеописанный механизм по какой-то причине в клетке не срабатывает и дефектный мономер ДНК остается в её молекуле, мутация подхватывается процессами матричного синтеза и фенотипически проявляется в виде белков с нарушенными свойствами, неспособных выполнять необходимые функции, присущие им в клеточном обмене веществ. Это является серьёзным негативным фактором, снижающим жизнеспособность клетки и сокращающим продолжительность её жизни.

Дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты или ДНК и РНК, как и белки, являются биополимерами. Оба типа состоят из соединений мономеров – нуклеотидов. Нуклеотид – это самый малый элемент их структуры. Замена или повреждение одного такого мономера вызывает мутацию. Поэтому еще его называют единицей мутации. История открытия и изучения нуклеотидов неразрывно связана с исследованиями кислот.

Честь открытия молекулы ДНК принадлежит Иогану Ф. Мишеру. Произошло это событие в 1869 году в процессе изучения состава и функции клеток лейкоцитов. Выделив из гноя неизвестное вещество, он определил только химический состав и дал ему название. Предположить же какую революцию в науке произведет его открытие ученый не смог.
Долгое время обнаруженному веществу никто не придавал особого значения. Хотя интерес проявляли многие. Прорыв был сделан физиком У.Криком и биологом Д. Уотсоном после многолетних исследований. Именно они в 1953 году опубликовали статью, в которой предложили и доказали строение этой загадочной молекулы. Однообразные сочленения связаны между собой в гигантские закрученные спирали, содержащие целые базы данных наследственной информации. Над расшифровкой информации ученые бьются и в наши дни.
В отличие от своей предшественницы существование РНК предсказали. Изучая синтез белков, исследователи пришли к выводу, что есть некий посредник между ними и ДНК. И в середине 60-х годов ХХ века была обнаружена РНК. Мономеры РНК соединяются между собой в длинные однонитевые цепи.

Как устроены мономеры

Мономеры обеих кислот сходны по своему строению, в каждом из них по три компонента. Мономерами днк и рнк являются следующие компоненты: пятиуглеродный сахар, азотистое основание и остатки фосфорной кислоты. Все составляющие соединены между собой водородными связями. Несмотря на то, что днк и рнк содержат одни и те же химические элементы, они далеко не тождественны. Отличия в составе кислот грубо можно свести к отсутствию в ДНК одного атома кислорода в рибозе, что превращает его в дезоксирибозу, и к тому, что в состав одной входит тимин, а состав другой – урацил. Рибоза и дезоксирибоза также мало отличаются друг от друга, как тимин и урацил. Минимальные различия в строении, однако, наделяют молекулы отличными функциями.
ДНК–это устойчивая и прочная спираль, этим она отличается от РНК. У РНК молекулы закручиваются в клубки, образуют шпильки и иные причудливые формы. Она является не громоздкой, но и неустойчивой. По числу нуклеотидов в молекуле РНК можно подразделить на три вида, информационную, транспортную и рибосомальльную. Она является подвижной, способна накапливать энергию и передавать информацию. Слаженный дуэт этих двух нуклеиновых кислот обеспечивает функционирование всего живого на планете.
Функции и роль мономерных звеньев во всей этой феерии жизни достаточно велика. Каждый из них участвует в ней по-своему. Одни накапливают энергию в клетке, другие контролируют процесс обмена веществ, третьи выступают в роли катализаторов. Три последовательно соединенных нуклеотида образуют триплет. Сочетания триплетов несут в себе информацию о строении белковой клетки, и называются генами. Поэтому нуклеотид еще можно определить как некий информационный носитель.

Применение нуклеотидов

На протяжении всей своей истории человечество не расстается с надеждой найти эликсир молодости. Звенья цепей РНК и ДНК

В середине ХХ века обнаружили функции изолированных нитей ДНК вызывать регенерацию клеток. Сейчас уже разрабатываются косметические средства для омоложения кожи, содержащие «волшебные обрывки спирали».
Расшифровка наследственной информации, содержащейся в нуклеотидах, позволяет бороться с генетическими заболеваниями.
Скандально известные генетически модифицированные продукты также обязаны своим существованием знаниям о строении и свойствах звеньев ДНК.

Применение в медицине

Уже даже то немногое что мы знаем о строении ДНК позволяет применять эти знания на практике. Генная терапия применяется в медицине и основана на введении одного или нескольких нуклеотидов в пораженную клетку, с целью замещения поврежденного участка ДНК. Благодаря этой функции, клетка устраняет дефект и восстанавливает «правильную программу». Эта терапия дает надежду страдающим наследственными заболеваниями. Положительного результата добились впервые в 90-х годах прошлого столетия излечив наследственный иммунодефицит у маленькой девочки. Сейчас известно более 40 заболеваний, при которых она применяется. Проводятся эксперименты по лечению раковых опухолей. Перепрограммируя, при помощи маркированных генов, пораженные клетки и иммунную защиту организма, в половине случаев добиваются положительных результатов. Опухоль уменьшается вдвое. Нельзя сказать, что это успех, но это начало пути к нему. Этим методом пытаются вылечить не только онкологические заболевания, но и победить ВИЧ-инфекцию. Функции, которыми наделены нуклеотиды, активно применяются и в диагностических целях. Существует ряд методик для определения наличия патологических генов у пациентов и возможность мутаций.

Перспективы

Треть заболеваний человека имеют наследственную природу. Считается, что вызывают их повреждения функций хранилищ наследственной информации. Ожидается, что будут изучены причины повреждений и найдены способы их восстановления, что позволит распознавать болезни на ранней стадии и добиваться их полного излечения.
Уже более 20-ти лет существует международный проект «Геном человека». Ученые и исследователи всего мира выясняют последовательность соединения нуклеотидов в ДНК. Развитие новейших технологий позволит решить эту задачу в ближайшем будущем.
Человечество лишь слегка приоткрыло занавес тайны мироздания. Какая еще информация зашифрована в сочленениях ДНК и РНК. К чему могут привести нас эти знания. Даруют ли они нам сверхспособности или же уничтожат нас?