Реферат на тему Химия и биологическая роль нуклеиновых кислот

Содержание:

Введение 2
1. Нуклеиновые кислоты, их биологическая роль 3
2. Усвоение экзогенных нуклеиновых кислот и нуклеотидов 8
3. «Умные лекарства» на основе нуклеиновых кислот 14
Заключение 18
Список литературы 19

Введение:

Актуальность. Согласно общепринятому в современной науке мнению, предшественники нуклеотидных блоков появились миллиарды лет назад в первичном бульоне. И уже из них, в свою очередь, возникла пре-РН (химерная молекула), которая помогла образоваться в дальнейшем РНК и ДНК.
Ученые из Института Скриппса, выдвинули новую гипотезу о роли химерных молекул нуклеиновых кислот в происхождении жизни, которая утверждает, что с самого начала существовали блоки как ДНК, так и РНК, в дальнейшем сформировавшие двухцепочечные молекулы, известные науке в настоящее время.
Нуклеиновые кислоты в клетках – ДНК и РНК – состоят из множества нуклеотидных звеньев, которые отличаются азотистым основанием (А, Г, Т, Ц), но содержат один и тот же сахар в пределах данной цепочки (рибоза в РНК, дезоксирибоза в ДНК). В предыдущих исследованиях ученые пытались получить такие чистые цепочки в абиогенных условиях и не достигли полного успеха.
Чистые цепи РНК, в свою очередь, могут быть матрицами для сборки как новой РНК, так и химерной РДНК – и только химерная РДНК будет легко уходить, освобождая матричную цепь, и копироваться быстро.
Цель – исследовать химию и биологическую роль нуклеиновых кислот.
Задачи:
1. Рассмотреть нуклеиновые кислоты, их биологическая роль.
2. Проанализировать усвоение экзогенных нуклеиновых кислот и нуклеотидов.
3. Изучить «Умные лекарства» на основе нуклеиновых кислот.

Заключение:

Ученые установили, что наш иммунитет умеет отличать нуклеиновые кислоты от «родных» по некоторым признакам. Например, в наших генах на последовательностях Г-Ц висит специальная метка – метильная группа. У бактерий ее нет, поэтому последовательность без метки наша клетка принимает за бактериальную и начинает «воевать» против нее.
Несмотря на такое разнообразие потенциальных лекарств на основе нуклеиновых кислот, до реального применения дошли лишь несколько. Активно внедрять эту группу лекарств в клиническую практику мешают ее недостатки: такие молекулы могут быть беззащитны перед ферментами организма, которые будут стремиться их разрезать, да и клеточная оболочка тоже очень привередливо относится ко всевозможным непрошеным гостям, тем более если они большого размера и тоже заряжены отрицательно, как и она сама (а значит, будут от нее отталкиваться). К тому же, организм большой, и во все клетки сразу лекарство не доставить. Напротив – чаще всего оно требуется только в клетках определенного типа. Поэтому ученые подбирают нуклеиновым кислотам носители (например, золотые наночастицы), химически модифицируют их, привязывают к ним молекулы, которые сыграют роль «системы самонаведения». Решить эти задачи предстоит сегодняшним школьникам – и, возможно, вскоре они увидят широкое применение этой отрасли в медицине.

Фрагмент текста работы:

Нуклеиновые кислоты, их биологическая роль

Нуклеиновые кислоты представляют собой высокомолекулярные линейные гетерополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды в свою очередь состоят из азотистых оснований, пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.
Главная функция нуклеиновых кислот в организме — поддерживать и стимулировать процессы активации и обновления клеток всех тканей и органов. В настоящее время существует несколько групп препаратов на основе нуклеиновых кислот: «Ферровир», «Полидан», «Натрия нуклеоспермат», «Плацентес-интерго», «Дезокстнат» и др. Наиболее известным препаратом является «Деринат» — натриевая соль низкомолекулярной нативной ДНК, полученной из молок лососевых рыб. [2]
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.
Нуклеиновых кислот не слишком много: если отбросить пространственно-структурные разновидности и сосредоточиться только на химическом строении, мы останемся с двумя хорошо известными ДНК и РНК. Для хранения генетической информации подходят обе, хотя подавляющее большинство организмов для этой цели использует ДНК. Обе представляют собой полимеры из нуклеозидтрифосфатов — азотистых оснований, которые выступают в роли генетических «букв», соединённых с сахаром рибозой или дезоксирибозой с довеском в виде остатка фосфорной кислоты. Углеводы и фосфаты образуют так называемый сахарофосфатный остов.
Строение нуклеиновых кислот позволяет проделывать с ними особенные молекулярные операции, которые и лежат в основе жизни. ДНК и РНК могут быть скопированы: на шаблоне одной нуклеиновой кислоты синтезируется другая. На ДНК могут быть построены как ДНК, так и РНК, и на РНК могут быть построены как ДНК, так и РНК. И вот уже примерно двадцать лет ведутся споры о том, могут ли нуклеиновые кислоты существовать с чем-то помимо рибозы или дезоксирибозы. Можно ли сделать молекулу, которая будет нести некую информацию и которую можно будет копировать, но при этом у неё будет другая структурная основа? [1]
Такие предполагаемые нуклеиновые кислоты назвали XNA — ксенонуклеиновыми кислотами. В 2000 году удалось создать одну такую XNA, с треозой вместо рибозы и дезоксирибозы. Полученная ТНК комплементарно соединялась с ДНК и даже могла образовывать характерную двойную спираль.
Исследователям из Кембриджа (Великобритания) удалось добиться в этом смысле выдающегося прорыва: в статье, опубликованной в журнале Science, они сообщают о пяти новых видах нуклеиновых кислот. Смысл работы был, однако, не в том, чтобы просто создать новых диковинных молекулярных монстров, а в том, чтобы проверить возможность переноса информации между молекулами разных типов. Возможны ли в принципе процессы репликации и транскрипции на других матрицах — или же упомянутая ТНК есть всего лишь хитроумное исключение? Учёные, работавшие с ДНК-полимеразами серных бактерий, путём биоинженерных манипуляций так модифицировали эти белки, что те стали способны переносить информацию с ДНК на ксенонуклеиновые кислоты и обратно. В качестве углеводных «костей» для таких молекул были использованы пятиуглеродная арабиноза (АНК), ангидрогекситол (ГНК), 2’-фторарабиноза (ФАНК), циклогексен (ГеНК) и один из аналогов обычной рибозы. Шестой модификацией была известная уже ТНК на основе треозы.