Химия наследственности. Нуклеиновые кислоты. ДНК. РНК. Репликация ДНК и передача наследственной информации.

Типы РНК и их функции. Существуют несколько типов РНК, каждый из которых выполняет свою специфическую роль в клетке:
1. Матричная РНК (мРНК): Эта молекула служит промежуточным носителем информации от ДНК к рибосомам, где происходит синтез белков. мРНК копирует последовательность нуклеотидов из ДНК и передает её в виде "копии" для синтеза соответствующего белка.
2. Транспортная РНК (тРНК): тРНК переносит аминокислоты к рибосомам, где происходит сборка полипептидной цепи. Каждая тРНК "считывает" кодоны на мРНК и доставляет аминокислоту, соответствующую данному кодону.
3. Рибосомная РНК (рРНК): эта молекула является частью рибосом — органелл, которые осуществляют синтез белков. рРНК составляет основной структурный элемент рибосом и участвует в процессе сборки белков.
Функции РНК. РНК выполняет ряд важных функций в клетке, включая:
1. Передача информации: РНК передает информацию от ДНК к рибосомам, где происходит синтез белков.
2. Синтез белков: Через мРНК, тРНК и рРНК РНК участвует в процессе перевода генетического кода в структуру белков.
3. Регуляция генетической активности: РНК также участвует в регуляции экспрессии генов, определяя, какие белки должны синтезироваться в клетке в определённый момент времени.
Таким образом, ДНК и РНК, хоть и различаются по своей структуре и функциям, являются взаимодополняющими элементами, обеспечивающими точное хранение, передачу и использование генетической информации [2].

Глава 2. Репликация ДНК
Репликация ДНК — это процесс удвоения молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в ходе которого происходит точное копирование генетической информации. Этот процесс необходим для того, чтобы обеспечить передачу генетической информации дочерним клеткам в момент клеточного деления (митоз или мейоз). Репликация ДНК — это сложный, высокоорганизованный процесс, который происходит в несколько этапов, каждый из которых строго контролируется и требует участия множества ферментов и других молекул. В ходе репликации происходит синтез двух дочерних молекул ДНК, каждая из которых состоит из одной старой (родительской) и одной новой цепи, что называется полуконсервативным механизмом.
2.1. Механизм репликации
Процесс репликации ДНК можно разделить на несколько этапов, каждый из которых играет ключевую роль в точности и эффективности репликации.
1. Инициация репликации. Репликация начинается на определённых участках молекулы ДНК, называемых оригинами репликации. Эти участки содержат специфические последовательности нуклеотидов, которые распознаются специализированными белками. Репликация начинается с того, что на этих участках происходит связывание белков-инициаторов, которые затем раскрывают двойную спираль ДНК.
Роль хеликаз: Один из важнейших ферментов в начале репликации — хеликаза, которая "раскручивает" двойную спираль ДНК, разрушая водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями (аденином и тимином, гуанином и цитозином). Это позволяет двум цепям ДНК разделяться и образовывать два одноцепочечных шаблона для синтеза новых цепей [3].
2. Синтез праймера. После того как молекула ДНК была раскручена, необходимо создать начальную точку для начала синтеза новой цепи. Для этого фермент праймаза синтезирует короткие фрагменты РНК — праймеры, которые обеспечивают стартовую точку для добавления нуклеотидов. Праймеры состоят из РНК-нуклеотидов и имеют длину около 10-12 нуклеотидов.
3. Элонгация (удлинение) цепи. После того как праймеры синтезированы, начинается основной этап репликации — удлинение новой цепи. Этот процесс осуществляется ферментом ДНК-полимеразой. ДНК-полимераза присоединяет к праймеру новые нуклеотиды, которые комплементарны нуклеотидной цепи-шаблону. Это происходит по принципу: аденин всегда связывается с тимином, а гуанин — с цитозином. При присоединении каждого нового нуклеотида происходит его связка с предыдущим, и цепь удлиняется в направлении 5' → 3'.