Nukleïensure, veral DNA, is redelik bekend in die wetenskap. Dit word verklaar deur die feit dat hulle die stowwe van die sel is, waarvan die berging en oordrag van sy oorerflike inligting afhang. DNS, wat in 1868 deur F. Miescher ontdek is, is 'n molekule met uitgesproke suur eienskappe. Die wetenskaplike het dit geïsoleer van die kerne van leukosiete - selle van die immuunstelsel. Oor die volgende 50 jaar is studies van nukleïensure sporadies uitgevoer, aangesien die meeste biochemici proteïene beskou het as die belangrikste organiese stowwe wat onder andere verantwoordelik is vir oorerflike eienskappe.
Sedert die ontsyfering van die struktuur van DNS deur Watson en Crick in 1953, het ernstige navorsing begin, wat uitgevind het dat deoksiribonukleïensuur 'n polimeer is, en nukleotiede dien as DNS-monomere. Hulle tipes en struktuur sal deur ons in hierdie werk bestudeer word.
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 organismeoor die algemeen. Hierdie rol word gespeel deur deoksiribonukleïensuur, en DNA-monomere - nukleotiede is 'n soort "stene" waaruit die unieke struktuur van die stof van oorerwing gebou word. Kom ons kyk na watter tekens die natuurlewe gelei is toe 'n nukleïensuur-superspoel geskep is.
Hoe nukleotiede gevorm word
Om hierdie vraag te beantwoord, het ons 'n bietjie kennis van organiese chemie nodig. Ons onthou veral dat daar in die natuur 'n groep stikstofbevattende heterosikliese glikosiede is, gekombineer met monosakkariede - pentoses (deoksiribose of ribose). Hulle word nukleosiede genoem. Byvoorbeeld, adenosien en ander tipes nukleosiede is teenwoordig in die sitosol van 'n sel. Hulle tree in 'n veresteringsreaksie met ortofosforsuurmolekules. Die produkte van hierdie proses sal nukleotiede wees. Elke DNA-monomeer, en daar is vier tipes, het 'n naam, soos guanien-, timien- en sitosien-nukleotiede.
Purienmonomere van DNA
In biochemie word 'n klassifikasie aangeneem wat DNS-monomere en hul struktuur in twee groepe verdeel: adenien- en guanien-nukleotiede is byvoorbeeld purien. Hulle bevat afgeleides van purien, 'n organiese stof met die formule C5H4N44. Die DNS-monomeer, 'n guaniennukleotied, bevat ook 'n purienstikstofbasis wat met 'n N-glikosidiese binding in die beta-konfigurasie aan deoksiribose verbind is.
Pyrimidiennukleotiede
Stikstofbasisse,genoem sitidien en timidien, is afgeleides van die organiese stof pirimidien. Sy formule is C4H4N2. Die molekule is 'n sesledige planêre heterosiklus wat twee stikstofatome bevat. Dit is bekend dat in plaas van 'n timiennukleotied, ribonukleïensuurmolekules, soos rRNA, tRNA en mRNA, 'n urasielmonomeer bevat. Tydens transkripsie, tydens die oordrag van inligting vanaf die DNA-geen na die mRNA-molekule, word die timiennukleotied deur adenien vervang, en die adeniennukleotied word deur uracil in die gesintetiseerde mRNA-ketting vervang. Dit wil sê, die volgende rekord sal billik wees: A - U, T - A.
Chargaff-reël
In die vorige afdeling het ons reeds gedeeltelik die beginsels van ooreenstemming tussen monomere in DNS-kettings en in die geen-mRNA-kompleks aangeraak. Die bekende biochemikus E. Chargaff het 'n heeltemal unieke eienskap van deoksiribonukleïensuurmolekules vasgestel, naamlik dat die aantal adeniennukleotiede daarin altyd gelyk is aan timien, en guanien - aan sitosien. Die belangrikste teoretiese basis van Chargaff se beginsels was die navorsing van Watson en Crick, wat vasgestel het watter monomere die DNS-molekule vorm en watter ruimtelike organisasie hulle het. Nog 'n patroon, afgelei deur Chargaff en genoem die beginsel van komplementariteit, dui op die chemiese verwantskap van purien- en pirimidienbasisse en hul vermoë om waterstofbindings te vorm wanneer hulle met mekaar in wisselwerking tree. Dit beteken dat die rangskikking van monomere in beide DNS-stringe streng bepaal word: byvoorbeeld, teenoorgestelde A van die eerste DNS-string kan weesslegs T verskil en twee waterstofbindings ontstaan tussen hulle. Oorkant die guaniennukleotied kan slegs sitosien gelokaliseer word. In hierdie geval vorm drie waterstofbindings tussen die stikstofbasisse.
Die 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 van die mRNA-nukleotiedvolgorde na die aminosuurvolgorde oor te dra. Dit het geblyk dat drie aangrensende monomere inligting oor een van die 20 moontlike aminosure dra. Hierdie verskynsel word die genetiese kode genoem. In die oplossing van probleme in molekulêre biologie word dit gebruik om sowel die aminosuursamestelling van 'n peptied te bepaal as om die vraag te verduidelik: watter monomere vorm 'n DNS-molekule, met ander woorde, wat is die samestelling van die ooreenstemmende geen. Byvoorbeeld, die AAA-drieling (kodon) in die geen kodeer die aminosuur fenielalanien in die proteïenmolekule, en in die genetiese kode sal dit ooreenstem met die UUU-drieling in die mRNA-ketting.
Interaksie van nukleotiede in die proses van DNA-reduplikasie
Soos vroeër uitgevind is, is strukturele eenhede, DNA-monomere nukleotiede. Hul spesifieke volgorde in die kettings is die sjabloon vir die proses van sintese van die dogtermolekule van deoksiribonukleïensuur. Hierdie verskynsel vind plaas in die S-stadium van selinterfase. Die nukleotiedvolgorde van 'n nuwe DNA-molekule word op die ouerkettings saamgestel onder die werking van die DNA-polimerase-ensiem, met inagneming van die beginselkomplementariteit (A - T, D - C). Replikasie verwys na die reaksies van matrikssintese. Dit beteken dat die DNS-monomere en hul struktuur in die ouerkettings as basis dien, dit wil sê die matriks vir sy kinderkopie.
Kan die struktuur van 'n nukleotied verander
Terloops, kom ons sê dat deoksiribonukleïensuur 'n baie konserwatiewe struktuur van die selkern is. Daar is 'n logiese verklaring hiervoor: die oorerflike inligting wat in die chromatien van die kern gestoor word, moet onveranderd wees en sonder vervorming gekopieer word. Wel, die sellulêre genoom is voortdurend “onder die geweer” van omgewingsfaktore. Byvoorbeeld, sulke aggressiewe chemiese verbindings soos alkohol, dwelms, radioaktiewe bestraling. Almal van hulle is sogenaamde mutagene, onder die invloed waarvan enige DNS-monomeer sy chemiese struktuur kan verander. So 'n vervorming in biochemie word 'n puntmutasie genoem. Die frekwensie van hul voorkoms in die selgenoom is redelik hoog. Mutasies word reggestel deur die goed funksionerende werk van die sellulêre herstelstelsel, wat 'n stel ensieme insluit.
Sommige van hulle, byvoorbeeld, restrictases, "sny" beskadigde nukleotiede uit, polimerases verskaf die sintese van normale monomere, ligases "naai" die herstelde dele van die geen. As die meganisme wat hierbo beskryf word om een of ander rede nie in die sel werk nie en die gebrekkige DNA-monomeer in sy molekule bly, word die mutasie opgetel deur die prosesse van matrikssintese en manifesteer dit fenotipies in die vorm van proteïene met verswakte eienskappe wat nie in staat is om die nodige funksies wat inherent daaraan insellulêre metabolisme. Dit is 'n ernstige negatiewe faktor wat die lewensvatbaarheid van die sel verminder en sy lewensduur verkort.
