Третичная структура ДНК

Третичная структура ДНК существенно различается у высших и низших организмов.

В прокариотических клетках молекулы ДНК в третичной структуре существуют в разных формах: линейной, кольцевой, в виде скрученной кольцевой или компактного клубка.

Эти структуры могут взаимно переходить из одной формы в другую (рис. 5.9).

Разновидности третичной структуры ДНК прокариот

Рис. 5.9. Разновидности третичной структуры ДНК прокариот:

а линейная; б кольцевая; в — скрученная кольцевая; г клубок

В эукариотических клетках третичная структура ДНК формируется в комплексе с белками и представляет собой многократно суперспира- лизованную молекулу.

Смысл спирализации заключается в том, чтобы сделать молекулу ДНК короче. Она имеет очень маленький диаметр (около 2 нм) и большую длину. Подсчитано, что если нить ДНК человека распрямить, то ее длина будет более 1,5 м. Кажется просто невероятным, что она может поместиться не только в клетку, а в ядро. Это становится возможным после многократноко скручивания и спирализации.

В формировании третичной структуры ДНК участвуют белки гистоны. Они относятся к основным белкам, из-за большого содержания аминокислоты Гис. Своими ионизированными ЫН2-групнами гистоны связываются с фосфорными остатками и компенсируют кислотные свойства ДНК.

Третичная структура ДНК эукариот формируется поэтапно, как описано в табл. 5.3. На каждом этапе происходят уплотнение и укорачивание молекулы ДНК в несколько раз.

Визуально этапы уплотнения и формирования третичной структуры ДНК эукариот можно представить, как показано на рис. 5.10.

Помимо ядерной ДНК в эукариотических клетках есть небольшое количество цитоплазматической ДНК, которая располагается за пределами ядТаблица 53

Этапы образования третичной структуры ДНК в эукариотических клетках

Этап

Особенности

Нуклеосомный

Восемь молекул гистонов образуют октамер, который i дважды обвивается двойной спиралью ДНК — форми- руется нуклеосома.

Нуклеосомы одна за другой образуют нуклеосомный тяж (хроматиновую нить), наружный диаметр кото- рой равен 11 нм. Нить ДНК при этом укорачивается в 7 раз *

Соленоидный

Хроматиповая нить сворачивается таким образом, что в одном витке укладывается шесть нуклеосом или 1200 нуклеотидов — образуется фибрилла с наружным диаметром 30 нм. Нить ДНК укорачивается в 40 раз

Диффузный хроматин

Фибриллы скручиваются и при этом становятся еще короче

Конденсированный хроматин

Уплотнение и дальнейшее скручивание диффузного хроматина

Хромосома

Образована конденсированным хроматином; содержит также негистоновые белки

Формирование третичной структуры ДНК эукариот

Рис. 5.10. Формирование третичной структуры ДНК эукариот:

а — вторичная структура ДНК; б — нуклеосомный тяж; в — фибрилла; г диффузный хроматин; д — конденсированный хроматин; е хромосома

ра, в цитоплазме. Ее содержание составляет не более 0,2% всей клеточной ДНК. Впеядерная ДНК составляет химическую основу плазмид — цитоплазматических факторов наследственности; отличается от ядерной ДНК набором АО и молекулярной массой.

Впеядерная ДНК воспроизводится независимо от репликации хромосом. Она обеспечивает контроль синтеза токсинов, специфических поверхностных антигенов, устойчивость к некоторым антибиотикам и другим соединениям.

Благодаря способности быстро копироваться и легко передаваться от одной клетки к другой плазмиды активно используются в генной инженерии. В технологических процессах плазмиды находят применение для промышленного производства ферментов и гормонов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >