Monomer DNA. Kateri monomeri tvorijo molekulo DNA?

Nukleinske kisline,

Od trenutka dešifriranja struktura DNA, ki so jo leta 1953 izvedli Watson in Crick, resne študije začenjajo ugotoviti, da je deoksiribonukleinska kislina polimer, nukleotidi pa služijo kot monomeri DNA. Njihove vrste in strukturo bomo preučili v tem prispevku.

Nukleotidi kot strukturne enote dednih informacij

Ena od temeljnih lastnosti živih snovi je ohranjanje in prenos podatkov o strukturi in funkcijah celice in celega organizma. To vlogo igra deoksiribonukleinska kislina, in DNA monomeri - nukleotidi so edinstveni "opeke", iz katerih je zgrajena edinstvena konstrukcija snovi dednosti. Poglejmo, kakšni znaki so vodili živo naravo in ustvarili superhelix nukleinske kisline.

Kako se oblikujejo nukleotidi

Da bi odgovorili na to vprašanje, potrebujemo nekaj znanja s področja kemije organskih spojin. Zlasti opozarjamo, da v naravi obstaja skupina dušikovih heterocikličnih glikozidov, povezanih z monosaharidi - pentozami (deoksiriboza ali riboza). Imenujejo se nukleozidi. Na primer, adenozin in druge vrste nukleozidov so prisotni v citosolu v celici. V esterifikacijsko reakcijo vstopajo molekule ortofosforne kisline. Izdelki tega procesa bodo nukleotidi. Vsak DNA monomer in štiri od njih imajo ime, na primer gvanin, timin in citosin nukleotid.

Purini monomeri DNA

V biokemije sprejela klasifikacijo, ki ločuje DNA monomere in njihove strukture v dve skupini: na primer, purina je adenin in gvanozinov. V svoji sestavi vsebujejo derivate purina - organsko snov s formulo C₅H₄N₄. Monomer DNK - gvanin nukleotid, vsebuje tudi purinski dušikovo bazo priključen na deoksiriboznega N-glikozidno vezjo čemer v betokonfiguratsii.

Pirimidinski nukleotidi

Dušikove baze, imenovane citidin in timidin, so derivati ​​organske snovi pirimidina. Njena formula C₄H₄N₂. Molekula je šestčlenski ravni heterocikel, ki vsebuje dva dušikova atoma. Znano je, da namesto timina nukleotidov v molekuli ribonukleinske kisline, kot rRNA, tRNA, mRNA, vsebovane uracil monomer. V procesu prepisovanja, med breme podatke iz molekule DNA v gen mRNA timin nukleotida se nadomesti z adenin, adenin nukleotida in - da uracila v mRNA nastajajoči verigi. To pomeni, da bo pošten naslednji vnos: A - Y, T - A.

Pravilo Chargaff

V prejšnjem poglavju smo že delno dotaknili načelih skladnosti s monomerov v verigi DNK in kompleksnih genskih mRNA. Uveljavljeni biokemik E. Chargaff oblikovale edinstveno lastnost molekul deoksiribonukleinske kisline, in sicer, da je količina adenina nukleotidov v njem vedno enaka timinom in gvanin - citozin. Glavni teoretične osnove načel Chargaff služila kot študija Watson in Crick, določiti, katere monomeri tvorijo molekule DNA, in kaj imajo prostorsko organizacijo. Drug vzorec z Chargaff izhodu in imenovano načelo dopolnjevanja, označuje kemično afiniteto purinskih in pirimidinskih baz in njihovo sposobnost interakcije med njimi, da tvori vodikove vezi. To pomeni, da se razporeditev monomerov v obeh DNK verig strogo deterministična Tako nasproti prve verige DNK samo T in druga z dvema vodikove vezi med njimi. Le citozin je mogoče postaviti nasproti gvanin nukleotid. V tem primeru med dušikovimi bazami nastanejo tri vodikove vezi.

Vloga nukleotidov v genetski kodeks

Za izvajanje, pri čemer reakcija poteče v ribosome biosinteze proteinske, obstajajo informacije o mehanizmu za prevajanje sestavka aminokislinskega peptidnega zaporedja nukleotidov v mRNA zaporedju aminokislin. Izkazalo se je, da trije sosednji monomer vključuje podatke o enem izmed 20 možnih aminokislin. Ta pojav se imenuje genetski kod. Pri obravnavanju izzive molekularne biologije se uporablja za določanje tako sestavo aminokislinsko peptidni in razjasniti vprašanje: ki se tvori molekulo DNA monomere, z drugimi besedami, kaj sestavek ustreznega gena. Na primer, trojček (kodon) AAA v genu kodira fenilalanin aminokislinsko v molekuli proteina, in v genetskem zapisu bo ustrezal triplet UUU v mRNA verigi.

Interakcija nukleotidov v procesu redukcije DNA

Kot je bilo že pojasnjeno, so strukturne enote, monomeri DNA nukleotidi. Njihova specifična sekvenca v verigah je matrika za sintezo hčerinske molekule deoksiribonukleinske kisline. Ta pojav se pojavi v S-fazi interfaase celic. Zaporedje nukleotidov nove DNA molekule se sestavi na matičnih vezjih pod vplivom DNA polimeraznega encima, ob upoštevanju načelo komplementarnosti (A-T, D-C). Replikacija se nanaša na reakcije sinteze matriksov. To pomeni, da so monomeri DNA in njihova struktura v matičnih vezjih osnova, to je matrica za hčerinsko kopijo.

Ali se lahko spremeni struktura nukleotida?

Mimogrede, recimo, da je deoksiribonukleinska kislina zelo konzervativna struktura celičnega jedra. Za to je logična razlaga: dedne informacije, shranjeni v jedru kromatina, morajo biti nespremenjeni in kopirani brez popačenja. No, celični genom je nenehno "pod pištolo" okoljskih dejavnikov. Na primer, takšne agresivne kemične spojine kot alkohol, zdravilo, radioaktivno sevanje. Vsi ti so mutageni, pod katerim lahko katerikoli monomer DNK spremeni svojo kemijsko strukturo. Tako izkrivljanje v biokemiji se imenuje točkovna mutacija. Pogostost njihovega pojavljanja v genomu celice je precej visoka. Mutacije se popravijo z dobro delujočim delom celičnega sistema popravil, ki vključuje niz encimov.

Nekateri od njih, kot je restrikcijskim encimom, "cut" poškodovanega nukleotidi, polimeraze omogoči sintezo običajnih monomerov ligazo "zamrežen" vrniti delov gena. Če zgoraj mehanizem, iz nekega razloga, celica ne deluje in okvari DNK monomera ostane v svoji molekuli, je mutacija pobral postopkih sinteze matriksa in fenotipsko kaže v obliki proteinov s spremenjeno lastnosti, ne morejo izvesti potrebne funkcije, značilne za celično presnovo. To je resen negativen dejavnik, ki zmanjšuje preživetje celice in skrajšuje trajanje njenega življenja.