מונומר DNA. מה מונומרים ליצור מולקולת DNA?

חומצות גרעין, ב DNA מסוים, כידוע באמנות. זה מוסבר על ידי העובדה כי הם חומרים בתאים המשפיעים על האחסון והעברת המידע הגנטי שלה. DNA עדיין פתוח 1868, פ מיישר הוא מולקולה עם מאפיינים חומצי חזקים. מדענים זיהו אותה מן הגרעינים של תאי דם לבנים - תאים במערכת החיסונית. במהלך 50 השנים הבאות, המחקר של חומצות גרעין בוצע מדי פעם, כמו רוב המדענים האמינו ביוכימאים עיקריים חומרים אורגניים אחראים לרבות בגין תכונות בתורשה, חלבונים.

מאז פענוח של מבנה ה- DNA, שביצעו ווטסון וקריק ב 1953, מתחילים מחקר רציני, נמצא כי, חומצה דאוקסיריבונוקלאית - הוא מונומרים פולימר ודנ"א הם נוקלאוטידים. הסוגים והמבנים שלהם יילמדו על ידינו בעבודה זו.

נוקלאוטידים כיחידה מבנית של מידע גנטי

אחת התכונות הבסיסיות של חומר חי - הוא השימור והעברת מידע על המבנה ופונקציות של התאים ואת האורגניזם כולו. תפקיד זה מבוצע חומצה דאוקסיריבונוקלאית מונומרים DNA - נוקלאוטידים מייצגים סוג של "אבני הבניין" שממנו בעיצוב ייחודי חומר בנוי התורשה. חשבתי מה הסימנים מודרכים בטבע, יצירת חומצות גרעין supercoil.

איך יוצרים נוקלאוטידים

כדי לענות על שאלה זו, אנו צריכים קצת ידע של הכימיה של תרכובות אורגניות. בפרט, אנו זוכרים כי בטבע קיימת קבוצה של גליקוזידים heterocyclic המכילים חנקן מחובר מונוסכרידים - pentoses (ריבוז או deoxyribose). הם נוקלאוזידים שנקרא. לדוגמה, אדנוזין ו נוקלאוזידים אחרים נמצאים cytosol של התא. הם מגיבים עם מולקולות של esterification עם חומצה זרחתית. המוצרים של התהליך הזה נוקלאוטידים יהיה. כל מונומר DNA, ויש ארבעה מינים, יש שם, למשל, גואנין, תימין ו נוקלאוטיד ציטוזין.

מונומרים DNA Purine

בביוכימיה אימצה סיווג שמפריד מונומרים DNA ובמבנה שלהם לשתי קבוצות: למשל, purine הוא נוקלאוטידים אדנין ו גואנין. הם מכילים בנגזרים purine הרכב שלהם - חומר אורגני בעל נוסחה C ₅ H ₄ N _4. דנ"א מונומר - נוקלאוטיד גואנין, מכיל גם בסיס purine חנקני מחובר האג"ח N-glycosidic deoxyribose להיות betokonfiguratsii.

נוקלאוטידים pyrimidine

בסיסים חנקניים, שנקראים cytidine ו thymidine הם נגזרים פירימידין של חומר אורגני. הנוסחה שלו היא C ₄ H ₄ N _2. מולקולה היא heterocycle שטוחה שישה membered המכיל שני אטומי חנקן. זה ידוע כי במקום נוקלאוטידים תימין בתוך מולקולות של חומצה ריבונוקלאית, כגון rRNA, tRNA, mRNA, הכילו מונומר אורציל. בתהליך של שעתוק, במהלך חיוב מידע מולקולת הדנ"א ב נוקלאוטיד תימין mRNA הגן מוחלפת אדנין, נוקלאוטיד אדנין ו - ל אורציל בשרשרת המתהווה mRNA. כלומר הוגן הכניסה הבאה: א - Y, T - א

חוקי שרגף

בחלק הקודם כבר נגענו חלקית על העקרונות של עמידה מונומרים ברשתות DNA ו- mRNA הגן מורכב. ביוכימאי הנודע E. Chargaff הוקמה נכס ייחודי למדי של מולקולות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית, דהיינו, כי הסכום של נוקלאוטידים אדנין בה תמיד שווה תימין, ו גואנין - ציטוזין. הבסיס התיאורטי העיקרי של עקרונות Chargaff שימש ללימוד ווטסון וקריק, לקבוע אילו מונומרים יוצרים מולקולת הדנ"א, ומה יש להם ארגון מרחבית. דפוס נוסף ישודר ידי Chargaff וקרא עיקרון השלמה, מציין את הזיקה הכימית של בסיסי purine ו pyrimidine ויכולתי האינטראקציה ביניהם כדי ליצור קשרי מימן. משמעות הדבר היא כי ההסדר של מונומרים בשני גדילי דנ"א דטרמיניסטיים לחלוטין לפיכך, היפך הגדיל ראשון של ה- DNA יכול להיות רק T ואת קשרי מימן שני שיש האחרים ביניהם. רק ציטוזין ניתן למקם נוקלאוטיד גואנין ההפך. במקרה זה, בין בסיסים חנקניים ליצור שלושה קשרי מימן.

תפקידו של נוקלאוטידים בקוד הגנטי

כדי ליישם, התגובה המתרחשים הריבוזומים של ביוסינתזה חלבון, יש מידע על מנגנון התרגום של הרכב חומצות אמינו של רצף הפפטיד של נוקלאוטידים ברצף mRNA של חומצות אמינו. התברר כי שלושת מונומר הסמוך נושא מידע על אחד 20 חומצות אמינו האפשריות. תופעה זו נקראת הקוד הגנטי. בהתמודדות עם האתגרים של הביולוגיה המולקולרית הוא משמש כדי לקבוע הן את הרכב חומצות אמינו פפטיד וכדי להבהיר את השאלה: אשר יוצרים מונומרים מולקולת ה- DNA, או במילים אחרות, מה ההרכב של הגן המתאים. לדוגמא, השלישייה (קודון) AAA בגן המקודד את פנילאלנין חומצת אמינו במולקולת החלבון, ובסופו של הקוד הגנטי זה יתאים uuu שלישייה בשרשרת mRNA.

אינטראקציה של נוקלאוטידים במהלך שכפול הדנ"א

כפי שהובהר בעבר, היחידות המבניות של מונומרים DNA - זה נוקלאוטידים. הרצף הספציפי שלהם המעגלים הוא תבנית עבור מולקולת החומצה דאוקסיריבונוקלאית בת תהליך הסינתזה. תופעה זו מתרחשת ב- S-שלבית של תאי שלבי ביניים. רצף נוקליאוטידים של מולקולות דנ"א רומן ברשתות הולכים אימהיות ידי DNA פולימרז האנזים עם עיקרון ההשלמה (A - C, A - C). שכפול מתייחס לתגובות של סינתזת מטריקס. משמעות הדבר היא כי מונומרים DNA ובמבנה שלהם בשרשרת ההורה הם הבסיס, כי הוא תבנית עבור עותקים של הבת שלה.

זה יכול לשנות את המבנה של נוקלאוטיד

אגב, הרשו לנו לומר כי חומצה דאוקסיריבונוקלאית - הוא מבנה שמרני מאוד של גרעין התא. ישנו הסבר הגיוני: המידע הגנטי מאוחסן הכרומטין של הגרעין, יש להמשיך לשכפל ללא עיוותים. אבל לגנום התא הוא כל הזמן "תחת האקדח" גורמים סביבתיים. לדוגמא, כימיקלים אגרסיביים כאלה כמו אלכוהול, סמים, קרינה רדיואקטיבית. כולם גורמי מוטציות שנקרא, תחת השפעת אשר כל מונומר DNA יכול לשנות את המבנה הכימי שלהם. עיוות זה בביוכימיה נקראת מוטציה נקודתית. תדירות התרחשותם של גנום תא גבוה מספיק. מוטציות מתוקנות מתפקד היטב תיקון תא פעולת המערכת, כולל סט של אנזימים.

חלקם, כמו אנזים הגבלה, "לחתוך" את הנוקליאוטידים הפגומים, polymerases לאפשר הסינתזה של אנזים מונומרים נורמלי "הצולבת" התאוששה חלקים של הגן. אם המנגנון הנ"ל, מסיבה כלשהי, התא לא עובד ואת מונומר DNA הפגום נשאר המולקולה שלה, המוטציה נאספת על ידי תהליכים של סינתזת מטריקס ו לידי ביטוי phenotypically בצורת חלבונים בעלי תכונות שהשתנו, מצליח לבצע את הפונקציות הדרושות גלומות המטבוליזם תאי. זהו גורם שלילי רציני, הפחתת כדאיות התא ולהפחית את משך חייה.