3. Компактизация нуклеиновых кислот
Большинство природных ДНК имеет двухцепочечную структуру, линейную (у эукариот, некоторых вирусов и бактерий) или кольцевую (прокариоты, хлоропласты и митохондрии). Некоторые вирусы и бактериофаги содержат одноцепочечную ДНК. У прокариот наследственная информация заключена в основном в одной кольцевой молекуле ДНК, состоящей из нескольких миллионов пар оснований. Иногда в клетках прокариот имеются еще небольшие кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. ДНК эукариот сосредоточена главным образом в ядре клетки в составе хромосом. Молекулы ДНК меньших размеров содержатся в некоторых клеточных органеллах – митохондриях, а также в пластидах растений. Размеры ДНК некоторых про- и эукариот представлены в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Сравнительные размеры геномов в разных группах организмов
Источники ДНК
|
Число пар оснований
|
|
|
Вирусы и бактериофаги
|
|
SV40
|
5,2•103
|
φX 174
|
5•103
|
T2
|
2•105
|
T7
|
4•104
|
Бактерии
|
|
Escherichia coli
|
4•106
|
Haemophilus influenzae
|
1,2•106
|
Эукариоты
|
|
Грибы
|
(2–5)•107
|
Водоросли
|
(5–7)•10
|
Черви
|
~108
|
Моллюски
|
5•108–5•109
|
Насекомые
|
108–5•109
|
Ракообразные
|
~109
|
Иглокожие
|
2•108–2•109
|
Рыбы
|
3•108–3•1010
|
Амфибии
|
7•108–7•1010
|
Рептилии
|
(2-3)•109
|
Птицы
|
109
|
Млекопитающие
|
3•109
|
Цветковые растения
|
2•108–2•1011
|
Хлоропласты
|
1,2•105–1,9•105
|
Митохондрии
|
|
человека
|
1,65•104
|
дрожжей
|
8,4•104
|
|
|
ДНК E. coli состоит из ~4•106 пар оснований и имеет молекулярную массу 2.6•106 Да. Одной тысяче пар оснований соответствует длина 0,34 мкм и молекулярная масса около 660 kD. Молекула ДНК имеет крайне асимметричную форму, при длине 1,4 мм ее диаметр составляет всего 20Å. Такие молекулы очень чувствительны к разрыву и при неосторожных манипуляциях легко разрушаются на фрагменты длиной в 1000 раз меньше исходной
В гаплоидном геноме (т.е. единичном наборе хромосом) человека около 3 млрд. пар нуклеотидов. 46 хромосом (хроматид) организованы в 23 пары. Средняя длина хромосомы человека составляет 130 млн. пар оснований и имеет длину 5 см. Хромосома № 1 – 263 млн. п.о., хромосома № 46 – меньше 50 млн. п.о. Если проложить все ДНК в В-конформации в линию, то их общая длина превысит 2 м. Чтобы уместить ДНК такой длины в ядре, необходима ее упаковка. При образовании третичной структуры ДНК человека происходит в среднем уменьшение ее размеров в 100 тысяч раз.
Упаковка вирусных нуклеиновых кислот
Экономную упаковку огромной молекулы ДНК обеспечивает суперспиральная (суперскрученная) структура. В молекулах ДНК встречаются положительные и отрицательные супервитки, образование которых катализируется специфическими ферментами – топоизомеразами.
Упаковка нуклеиновых кислот у разных организмов различается. У высших организмов она нуклеопротеидная. Молекулы вирусных РНК и ДНК – это линейные или кольцевые полимеры от нескольких тысяч до нескольких сот тысяч нуклеотидов. Они могут быть одноцепочечными или двухцепочечными. В составе вириона РНК или ДНК более или менее компактно упакована, и характер этой упаковки зависит от архитектуры вирусной частицы, что определяется в первую очередь свойствами белков, из которых построены вирионы. Вирионы могут иметь палочкообразную форму, походить на гибкую нитевидную спираль. Встречаются икосаэдрические формы, а также структуры, имеющие головку и хвостовой отросток.
Достарыңызбен бөлісу: |