Monomer van DNA. Watter monomere vorm 'n DNA-molekuul?

Nukleïensure, veral DNA, is algemeen bekend in die wetenskap. Dit word verklaar deur die feit dat hulle die stowwe van die sel is waarop die berging en oordrag van haar oorerflike inligting afhanklik is. DNA, wat so ver terug as 1868 deur F. Micher ontdek is, is 'n molekuul met uitgesproke suur eienskappe. Die wetenskaplike het dit geïdentifiseer uit die kerne van leukosiete - die selle van die immuunstelsel. Gedurende die volgende 50 jaar is nukleïensuurstudies sporadies uitgevoer, aangesien die meeste biochemici die belangrikste organiese stowwe was wat veral verantwoordelik is vir erflike eienskappe, proteïene.

Sedert die dekodering van die DNA-struktuur, wat in 1953 deur Watson en Crick uitgevoer is, het ernstige studies begin, om uit te vind dat deoksiribonukleïensuur 'n polimeer is en DNA-monomere nukleotiede is. Hul tipes en struktuur word deur ons in hierdie vraestel bestudeer.

Nukleotiede as strukturele eenhede van oorerflike inligting

Een van die fundamentele eienskappe van lewende materie is die bewaring en oordrag van inligting oor die struktuur en funksies van beide die sel en die hele organisme. Hierdie rol word uitgevoer deur deoksiribonukleïensuur, en DNA-monomere - nukleotiede is oorspronklike "stene", waarvan 'n unieke konstruksie van die besit van die oorerflikheid gebou word. Kom ons kyk na watter tekens die lewende natuur gelei het, en skep 'n superhelix van nukleïensuur.

Hoe nukleotiede gevorm word

Om hierdie vraag te beantwoord, benodig ons kennis van die chemie van organiese verbindings. In die besonder onthou ons dat daar in die natuur 'n groep stikstofbevattende heterosikliese glikosiede bestaan, wat verband hou met monosakkariede - pentoses (deoksiribose of ribose). Hulle word nukleosiede genoem. Byvoorbeeld, adenosien en ander tipes nukleosiede is teenwoordig in die sitosol van die sel. Hulle betree 'n veresteringsreaksie met molekules ortofosforsuur. Die produkte van hierdie proses sal nukleotiede wees. Elke DNA-monomeer, en vier van hulle, het 'n naam, byvoorbeeld, guanien-, tymien- en sitosienukleotied.

Purine monomere van DNA

In biochemie word 'n klassifikasie aangeneem wat DNA-monomere en hul struktuur in twee groepe skei. Byvoorbeeld, purien is adenien- en guanienukleotiede. Hulle bevat in hul samestelling afleidings van purien - 'n organiese stof met die formule C ₅ H ₄ N ₄ . Die DNA monomeer, die guanine nukleotied, bevat ook 'n purien stikstof basis gekoppel aan die deoxyribose N-glycosidiese binding in die beton konfigurasie.

Pyrimidienukleotiede

Stikstofbasisse, sotidien en thimidien, is afgeleides van die organiese stof van pyrimidien. Die formule is C ₄ H ₄ N ₂ . Die molekuul is 'n ses-ledige plat heterosiklus wat twee stikstofatome bevat. Dit is bekend dat in plaas van die tymienukleotied in ribonukleïensuurmolekules, soos rRNA, tRNA, en mRNA, 'n urasilmonomer voorkom. In die proses van transkripsie word die tymiene nukleotied tydens die uitskakeling van inligting uit die DNA-geen na die mRNA-molekule vervang deur adenien, en die adenienukleotied word deur urasil vervang in die gesintetiseerde mRNA-ketting. Dit is die volgende inskrywing sal regverdig wees: A - Y, T - A.

Die Chargaff-reël

In die vorige gedeelte het ons reeds die beginsels van die korrespondensie van monomere in DNA-strate en in die geen-iRNA-kompleks aangeraak. Die bekende biochemikus E.Chargaff het 'n heeltemal unieke eienskap van deoksiribonukleïensuurmolekules gevestig, naamlik dat die hoeveelheid adeniennukleotiede daarin altyd gelyk is aan tymien en guanien - tot sitosien. Die hoof teoretiese basis van die beginsels van Chartaff was die navorsing van Watson en Crick, wat vasgestel het watter monomere 'n DNA-molekuul vorm en watter ruimtelike organisasie hulle het. Nog 'n reëlmatigheid, afgelei deur Chargaff en die beginsel van komplementariteit, dui op die chemiese affiniteit van purien- en pyrimidienbasisse en hul vermoë om met mekaar te kommunikeer om waterstofbindings te vorm. Dit beteken dat die rangskikking van monomere in albei DNA-kettings streng bepaal word. Aan die ander kant kan daar slegs T van die eerste DNA-ketting en tussen die twee waterstofbindings wees. In teenstelling met die guanienukleotied, kan slegs die sitosien geleë wees. In hierdie geval word tussen drie stikstofbomme drie waterstofbindings gevorm.

Rol van nukleotiede in die genetiese kode

Om die reaksie van proteïenbiosintese wat in ribosome voorkom, uit te voer, is daar 'n meganisme om inligting oor die aminosuursamestelling van die peptied uit die volgorde van nukleotiede van die mRNA in die aminosuurvolgorde te vertaal. Dit blyk dat drie aangrensende monomers inligting oor een van die 20 moontlike aminosure bevat. Hierdie verskynsel is die genetiese kode genoem. By die oplos van probleme in molekulêre biologie word dit gebruik om beide die aminosuursamestelling van 'n peptied te bepaal en die vraag te verduidelik: watter monomere vorm 'n DNA-molekuul, met ander woorde, wat is die samestelling van die ooreenstemmende geen. Byvoorbeeld, die triplet (kodon) AAA in die geen enkodeer die aminosure fenielalanien in die proteïenmolekule, en in die genetiese kode sal dit ooreenstem met die triplet UUU in die mRNA-ketting.

Interaksie van nukleotiede tydens DNA reduplikasie

Soos vroeër verduidelik, is strukturele eenhede, DNA-monomere nukleotiede. Hul spesifieke volgorde in kettings is die matriks vir die sintese van die dogtermolekule van deoksiribonukleïensuur. Hierdie verskynsel kom voor in die S-fase van die sel se interfase. Die volgorde van nukleotiede van die nuwe DNA-molekuul word deur die ensiem van die DNA-polimerase op die moederbane geassembleer, met inagneming van die beginsel van komplementariteit (A-T, D-C). Replikasie verwys na die reaksies van matriksintese. Dit beteken dat die DNA-monomere en hul struktuur in die moederkringe die basis is, dit is die matriks vir sy dogterkopie.

Kan die struktuur van die nukleotied verander

Terloops, laat ons sê dat deoksiribonukleïensuur 'n baie konserwatiewe struktuur van die selkern is. Dit is 'n logiese verduideliking: die oorerflike inligting wat in die kernchromatien gestoor word, moet onveranderd wees en sonder verdraaiing gekopieer word. Wel, die sellulêre genoom is voortdurend "onder die geweer" van omgewingsfaktore. Byvoorbeeld, sulke aggressiewe chemiese verbindings soos alkohol, dwelm, radioaktiewe straling. Al hulle is sogenaamde mutagene, onder die invloed waarvan enige monomeer van DNA sy chemiese struktuur kan verander. Sodanige vervorming in biochemie word 'n puntmutasie genoem. Die frekwensie van hul voorkoms in die genoom van die sel is redelik hoog. Mutasies word reggestel deur goed werkende werk van die sellulêre herstelstelsel, wat 'n stel ensieme insluit.

Sommige van hulle, byvoorbeeld, beperkende ensieme, "beskadig" die beskadigde nukleotiede, polimerase verseker die sintese van normale monomere, ligasisse "herstel" die herstelde gedeeltes van die geen. As die bogenoemde meganisme om een of ander rede nie in die sel werk nie en die defektiewe DNA-monomeer in sy molekule bly, word die mutasie opgetel deur matriks sintese prosesse en fenotipies gemanifesteer as proteïene met gestremde eienskappe wat nie die nodige funksies inherent in hulle in die sellulêre metabolisme kan verrig nie. Dit is 'n ernstige negatiewe faktor wat die lewensvatbaarheid van die sel verminder en die lewensduur daarvan verkort.