Ո՞ր մոլեկուլներից է սինթեզվում ԴՆԹ-ն: ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը

ԴՆԹ-ի քիմիական կազմը և դրա մակրոմոլեկուլային կազմակերպումը. ԴՆԹ-ի պարույրների տեսակները. Ռեկոմբինացիայի, վերարտադրման և ԴՆԹ-ի վերականգնման մոլեկուլային մեխանիզմներ: Նուկլեազների և պոլիմերազների հայեցակարգը. ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը՝ որպես ժառանգներին գենետիկ տեղեկատվության փոխանցման պայման: Կրկնօրինակման գործընթացի ընդհանուր բնութագրերը. Գործողություններ, որոնք տեղի են ունենում կրկնօրինակման պատառաքաղում: Տելոմերների վերարտադրություն, տելոմերազ։ Վերջնական քրոմոսոմի բեկորների թերկրկնօրինակման նշանակությունը ծերացման մեխանիզմում. Կրկնօրինակման սխալների ուղղման համակարգեր: ԴՆԹ պոլիմերազների ուղղիչ հատկություններ. Վնասված ԴՆԹ-ի վերականգնման մեխանիզմներ. ԴՆԹ վերականգնող հիվանդությունների հայեցակարգը. Ընդհանուր գենետիկական ռեկոմբինացիայի մոլեկուլային մեխանիզմներ. Կայքին հատուկ ռեկոմբինացիա: Գենի փոխակերպում.

1865 թ Գրեգոր Մենդելը հայտնաբերեց գեները, իսկ նրա ժամանակակից Ֆրիդրիխ Միշերը հայտնաբերեց դրանք 1869 թվականին: հայտնաբերել է նուկլեինաթթուներ (սաղմոնի թարախի և սերմնաբջիջների միջուկներում)։ Սակայն երկար ժամանակ այդ հայտնագործությունները կապված չէին միմյանց հետ, երկար ժամանակ հայտնի չէին ժառանգականության նյութի կառուցվածքն ու բնույթը։ ԼՂ-ի գենետիկ դերը հաստատվել է փոխակերպման (1928, Ֆ. Գրիֆիթս; 1944, Օ. Էվերի), տրանսդուկցիայի (1951, Լեդերբերգ, Զինդեր) և բակտերիոֆագների վերարտադրման (1951, Ա. Հերշի, 1951, Ա. Հերշի,) երևույթների հայտնաբերումից և բացատրությունից հետո։ Մ. Չեյզ):

Բակտերիոֆագների փոխակերպումը, փոխակերպումը և վերարտադրությունը համոզիչ կերպով ապացուցել են ԴՆԹ-ի գենետիկ դերը: ՌՆԹ վիրուսներում (ՁԻԱՀ, հեպատիտ B, գրիպ, TMV, մկների լեյկոզ և այլն) այս դերը կատարում է ՌՆԹ-ն։

Նուկլեինաթթուների կառուցվածքը. NC-ները կենսապոլիմերներ են, որոնք ներգրավված են գենետիկական տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման մեջ: NA մոնոմերները նուկլեոտիդներ են, որոնք բաղկացած են ազոտային հիմքից, մոնոսաքարիդից և մեկ կամ մի քանի ֆոսֆատ խմբերից։ ՆԱ-ի բոլոր նուկլեոտիդները մոնոֆոսֆատներ են։ Առանց ֆոսֆատ խմբի նուկլեոտիդը կոչվում է նուկլեոզիդ։ ՆԱ-ում պարունակվող շաքարը ռիբոզի կամ 2-դեօքսիռիբոզի D-իզոմերն ու β-անոմերն է։ Ռիբոզ պարունակող նուկլեոտիդները կոչվում են ռիբոնուկլեոտիդներ և ՌՆԹ-ի մոնոմերներ են, իսկ դեզօքսիռիբոզից ստացված նուկլեոտիդները դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդներ են, իսկ ԴՆԹ-ն բաղկացած է դրանցից։ Կան երկու տեսակի ազոտային հիմքեր՝ պուրիններ՝ ադենին, գուանին և պիրիմիդիններ՝ ցիտոզին, թիմին, ուրացիլ։ ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի կազմը ներառում է ադենին, գուանին, ցիտոզին; Ուրացիլը հանդիպում է միայն ՌՆԹ-ում, իսկ թիմինը միայն ԴՆԹ-ում։

Որոշ դեպքերում NA-ները պարունակում են հազվագյուտ փոքր նուկլեոտիդներ, ինչպիսիք են դիհիդրոուրիդինը, 4-թիուրիդինը, ինոզինը և այլն: Նրանց բազմազանությունը հատկապես բարձր է tRNA-ում: Փոքր նուկլեոտիդները ձևավորվում են ՆԱ հիմքերի քիմիական փոխակերպումների արդյունքում, որոնք տեղի են ունենում պոլիմերային շղթայի ձևավորումից հետո։ ՌՆԹ-ում և ԴՆԹ-ում չափազանց տարածված են տարբեր մեթիլացված ածանցյալներ՝ 5-մեթիլուրիդին, 5-մեթիլցիտիդին, l-N-մեթիլադենոզին, 2-N-մեթիլգուանոզին: ՌՆԹ-ում մեթիլացման օբյեկտ կարող են լինել նաև ռիբոզի մնացորդների 2"-հիդրօքսի խմբերը, ինչը հանգեցնում է 2"-O-մեթիլցիտիդինի կամ 2"-O-մեթիլգուանոզինի առաջացմանը։

Ռիբոնուկլեոտիդային և դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդային միավորները միացված են միմյանց՝ օգտագործելով ֆոսֆոդիստերային կամուրջներ՝ միացնելով մի նուկլեոտիդի 5"-հիդրօքսիլ խումբը հաջորդի 3"-հիդրօքսիլ խմբի հետ։ Այսպիսով, սովորական ողնաշարը ձևավորվում է ֆոսֆատի և ռիբոզայի մնացորդներով, իսկ հիմքերը կցվում են շաքարներին այնպես, ինչպես կողմնակի խմբերը կցվում են սպիտակուցներին։ Շղթայի երկայնքով հիմքերի կարգը կոչվում է NC-ի առաջնային կառուցվածք: Հիմքերի հաջորդականությունը սովորաբար ընթերցվում է պենտոզայի 5"-ից մինչև 3" ածխածնի ատոմի ուղղությամբ:

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը.ԴՆԹ-ի կառուցվածքի կրկնակի պարուրաձև մոդելը առաջարկվել է Ուոթսոնի և Քրիքի կողմից 1953 թվականին (նկ. 7):

Ըստ այս եռաչափ մոդելի՝ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է երկու հակադիր ուղղվածությամբ պոլինուկլեոտիդային շղթայից, որոնք կազմում են աջակողմյան պարույր՝ նույն առանցքի նկատմամբ։ Ազոտային հիմքերը գտնվում են կրկնակի պարույրի ներսում, և դրանց հարթությունները ուղղահայաց են հիմնական առանցքին, մինչդեռ շաքարի ֆոսֆատի մնացորդները դրսևորված են: Հիմքերի միջև ձևավորվում են հատուկ H- կապեր՝ ադենին - թիմին (կամ ուրացիլ), գուանին - ցիտոզին, որը կոչվում է Վաթսոն-Կրիկ զուգավորում։ Արդյունքում, ավելի մեծ պուրինները միշտ փոխազդում են փոքր պիրիմիդինների հետ, ինչը ապահովում է ողնաշարի օպտիմալ երկրաչափություն: Կրկնակի պարույրի հակազուգահեռ շղթաները նույնական չեն ոչ բազային հաջորդականությամբ, ոչ էլ նուկլեոտիդային կազմով, բայց դրանք փոխլրացնող են միմյանց հենց վերը նշված հիմքերի միջև հատուկ ջրածնային կապի առկայության պատճառով:

Կոմպլեմենտարությունը շատ կարևոր է ԴՆԹ-ի պատճենման (կրկնօրինակման) համար: Բացահայտվել են ԴՆԹ-ում տարբեր հիմքերի քանակի փոխհարաբերությունները

Նկ.7. B - ԴՆԹ-ի ձև

Chargraff et al. 50-ական թվականներին մեծ նշանակություն են ունեցել ԴՆԹ-ի կառուցվածքի հաստատման համար. ցույց է տրվել, որ ԴՆԹ-ի շղթայի հիմքերում ադենինի մնացորդների քանակը, անկախ օրգանիզմից, հավասար է թիմինի մնացորդների քանակին, իսկ գուանինի մնացորդները հավասար են ցիտոզինի մնացորդների քանակին: Այս հավասարությունները հիմքերի ընտրովի զուգավորման հետևանք են (նկ. 8):

Կրկնակի պարույրի երկրաչափությունն այնպիսին է, որ հարակից հիմքերի զույգերը միմյանցից 0,34 նմ հեռավորության վրա են և պտտվում են 36° պարույրի առանցքի շուրջ: Հետևաբար, պարույրի յուրաքանչյուր պտույտի համար կա 10 հիմք զույգ, իսկ պարույրի քայլը 3,4 նմ է: Կրկնակի պարույրի տրամագիծը 20 նմ է, և դրանում ձևավորվում են երկու ակոսներ՝ մեծ և փոքր։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ շաքարի ֆոսֆատի ողնաշարը գտնվում է պարույրի առանցքից ավելի հեռու, քան ազոտային հիմքերը:

ԴՆԹ-ի կառուցվածքի կայունությունը պայմանավորված է փոխազդեցությունների տարբեր տեսակներով, որոնցից հիմնականը հիմքերի միջև H-կապերն են և միջպլանային փոխազդեցությունը (ստեկավորում): Վերջինիս շնորհիվ ապահովվում են ոչ միայն ատոմների միջև բարենպաստ վան դեր Վալսյան շփումները, այլև

Նկ.8. ԴՆԹ-ի շղթաների փոխլրացման և հակազուգահեռության սկզբունքը

լրացուցիչ կայունացում զուգահեռ հիմքերի ատոմների p-օրբիտալների համընկնման պատճառով։ Կայունացմանը նպաստում է նաև բարենպաստ հիդրոֆոբ ազդեցությունը, որն արտահայտվում է ցածր բևեռային հիմքերի պաշտպանությամբ ջրային միջավայրի հետ անմիջական շփումից։ Ի հակադրություն, շաքարի ֆոսֆատի ողնաշարն իր բևեռային և իոնացված խմբերով մերկացվում է, ինչը նույնպես կայունացնում է կառուցվածքը։

Հայտնի են ԴՆԹ-ի չորս պոլիմորֆ ձևեր՝ A, B, C և Z: Սովորական կառուցվածքը B-DNA-ն է, որի հիմքերի զույգերի հարթությունները ուղղահայաց են կրկնակի պարույրի առանցքին (նկ. 7.): A-DNA-ում հիմքերի զույգերի հարթությունները պտտվում են մոտավորապես 20°-ով նորմալից մինչև աջակողմյան կրկնակի պարույրի առանցքը. Պարույրի յուրաքանչյուր պտույտի համար կա 11 հիմք զույգ: C-DNA-ում պարույրի յուրաքանչյուր պտույտի մեջ կա 9 բազային զույգ։ Z-DNA-ն ձախակողմյան խխունջ է՝ 12 բազային զույգ յուրաքանչյուր պտույտով; հիմքերի հարթությունները մոտավորապես ուղղահայաց են պարույրի առանցքին։ Բջջում ԴՆԹ-ն սովորաբար B ձևի է, բայց դրա առանձին հատվածները կարող են լինել A, Z կամ նույնիսկ մեկ այլ ձևով:

ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը սառեցված ձևավորում չէ, այն մշտական ​​շարժման մեջ է.

· Սխեմաների միացումները դեֆորմացված են.

· լրացուցիչ բազային զույգերը բացվում և փակվում են;

ԴՆԹ-ն փոխազդում է սպիտակուցների հետ;

· եթե մոլեկուլի լարվածությունը բարձր է, ապա այն լոկալորեն քանդվում է.

· աջ պարույրը վերածվում է ձախի:

ԴՆԹ-ի 3 ֆրակցիան կա.

1. Հաճախակի կրկնվող (արբանյակային)՝ գեների մինչև 106 օրինակ (մկների մոտ 10%)։ Այն չի մասնակցում սպիտակուցի սինթեզին. առանձնացնում է գեները; ապահովում է անցում; պարունակում է տրանսպոզոններ։

2. Թույլ կրկնվող՝ մինչև 102 - 103 գենային պատճեն (15% մկների մոտ): Պարունակում է t-RNA սինթեզի գեներ, ռիբոսոմային սպիտակուցների և քրոմատինային սպիտակուցների սինթեզի գեներ։

3. Եզակի (չկրկնվող) – մկների մոտ 75% (մարդկանց մոտ 56%)։ Բաղկացած է կառուցվածքային գեներից։

ԴՆԹ-ի տեղայնացում. ԴՆԹ-ի 95%-ը տեղայնացված է միջուկում՝ քրոմոսոմներում (գծային ԴՆԹ) և 5%-ը՝ միտոքոնդրիումներում, պլաստիդներում և բջիջների կենտրոնում՝ շրջանաձև ԴՆԹ-ի տեսքով:

ԴՆԹ-ի գործառույթներըտեղեկատվության պահպանում և փոխանցում. վերանորոգում; վերօրինակման.

Գենի շրջանում գտնվող ԴՆԹ-ի երկու շղթաները սկզբունքորեն տարբերվում են իրենց ֆունկցիոնալ դերով. նրանցից մեկը կոդավորումն է, կամ իմաստը, իսկ երկրորդը կաղապարն է:

Սա նշանակում է, որ գենի «կարդալու» գործընթացում (տրանսկրիպցիա կամ նախամՌՆԹ սինթեզ) ԴՆԹ-ի կաղապարի շարանը գործում է որպես կաղապար: Այս գործընթացի արտադրանքը՝ նախա-ՌՆԹ-ն, նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ համընկնում է ԴՆԹ-ի կոդավորող շղթայի հետ (տիմինային հիմքերը ուրացիլայիններով փոխարինելով)։

Այսպիսով, պարզվում է, որ ԴՆԹ-ի կաղապարի օգնությամբ տրանսկրիպցիայի ընթացքում ՌՆԹ-ի կառուցվածքում վերարտադրվում է ԴՆԹ կոդավորող շղթայի գենետիկական ինֆորմացիան։

Բոլոր կենդանի օրգանիզմներին բնորոշ հիմնական մատրիցային գործընթացներն են ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը, տրանսկրիպցիան և թարգմանությունը:

Վերօրինակման- գործընթաց, որի ժամանակ ծնող ԴՆԹ-ի մոլեկուլի բազային հաջորդականության մեջ կոդավորված տեղեկատվությունը առավելագույն ճշգրտությամբ փոխանցվում է դուստր ԴՆԹ-ին: Կիսապահպանողական վերարտադրության դեպքում առաջին սերնդի դուստր բջիջները ստանում են ԴՆԹ-ի մեկ շղթան իրենց ծնողներից, իսկ երկրորդ շարանը նոր է սինթեզվում: Գործընթացն իրականացվում է ԴՆԹ պոլիմերազների մասնակցությամբ, որոնք պատկանում են տրանսֆերազների դասին։ Կաղապարի դերը խաղում են մայրական ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթաների անջատված շղթաները, իսկ սուբստրատները դեզօքսիռիբոնուկլեոզիդ-5»-տրիֆոսֆատներն են։

Տառադարձում- գենետիկական տեղեկատվության փոխանցման գործընթացը ԴՆԹ-ից ՌՆԹ: ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակները՝ mRNA, rRNA և tRNA, սինթեզվում են ըստ ԴՆԹ-ի հիմքերի հաջորդականության, որը ծառայում է որպես ձևանմուշ։ Միայն մեկ՝ այսպես կոչված «+» ԴՆԹ-ի շղթան արտագրվում է: Գործընթացը տեղի է ունենում ՌՆԹ պոլիմերազների մասնակցությամբ։ Սուբստրատները ռիբոնուկլեոզիդ 5»–տրիֆոսֆատներ են։

Պրոկարիոտներում և էուկարիոտներում կրկնօրինակման և տրանսկրիպցիայի գործընթացները զգալիորեն տարբերվում են արագությամբ և անհատական ​​մեխանիզմներով։

Հեռարձակում- mRNA-ի վերծանման գործընթացը, որի արդյունքում mRNA-ի բազային հաջորդականության լեզվից տեղեկատվությունը թարգմանվում է սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության լեզվով: Թարգմանությունը տեղի է ունենում ռիբոսոմների վրա, սուբստրատներն են՝ ամինոացիլ-tRNA:

ԴՆԹ-ի կաղապարի սինթեզը, որը կատալիզացվում է ԴՆԹ պոլիմերազներով, կատարում է երկու հիմնական գործառույթ՝ ԴՆԹ-ի վերարտադրություն՝ նոր դուստր շղթաների սինթեզ և կրկնակի շղթա ԴՆԹ-ի վերականգնում, որը ճեղքեր ունի շղթաներից մեկում, որը ձևավորվել է դրա վնասված հատվածները կտրելու արդյունքում։ շղթա ըստ նուկլեազների. Կան երեք տեսակի ԴՆԹ պոլիմերազներ պրոկարիոտներում և էուկարիոտներում: Պրոկարիոտներում հայտնաբերվում են I, II և III տիպերի պոլիմերազներ, որոնք նշանակված են որպես pol l, pol ll և pol III: Վերջինս կատալիզացնում է աճող շղթայի սինթեզը, pol-ը կարևոր դեր է խաղում ԴՆԹ-ի հասունացման գործընթացում, pol ll-ի գործառույթները լիովին պարզված չեն: Էուկարիոտիկ բջիջներում ά ԴՆԹ պոլիմերազը մասնակցում է քրոմոսոմների վերարտադրությանը, ԴՆԹ պոլիմերազը β՝ վերանորոգմանը, իսկ γ բազմազանությունը ֆերմենտ է, որն իրականացնում է միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը։ Այս ֆերմենտները, անկախ բջիջի տեսակից, որտեղ տեղի է ունենում վերարտադրություն, նուկլեոտիդ են կապում OH խմբին ԴՆԹ-ի շղթաներից մեկի 3" ծայրում, որն աճում է 5"→3 ուղղությամբ։ Ուստի ասում են, որ այս Ֆ–ներն ունեն 5"→3" պոլիմերազային ակտիվություն։ Բացի այդ, նրանք բոլորն էլ դրսևորում են ԴՆԹ-ի քայքայման կարողություն՝ կտրելով նուկլեոտիդները 3"→5 ուղղությամբ, այսինքն՝ դրանք 3"→5" էկզոնուկլեազներ են։

1957 թվականին Մեսելսոնը և Ստալը, ուսումնասիրելով E. coli-ն, պարզեցին, որ յուրաքանչյուր ազատ շղթայի վրա ԴՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտը ստեղծում է նոր, փոխլրացնող շղթա։ Սա կրկնօրինակման կիսապահպանողական եղանակ է՝ մի շարանը հին է, մյուսը՝ նոր:

Սովորաբար, վերարտադրությունը սկսվում է խիստ սահմանված տարածքներում, որոնք կոչվում են ori տարածքներ (կրկնօրինակման սկզբնաղբյուրից), և այդ տարածքներից այն տարածվում է երկու ուղղություններով: Օրի շրջաններին նախորդում են մայր ԴՆԹ-ի շղթաների ճյուղավորվող կետերը: Ճյուղավորման կետին հարող տարածքը կոչվում է կրկնօրինակման պատառաքաղ (նկ. 9): Սինթեզի ընթացքում կրկնօրինակման պատառաքաղը շարժվում է մոլեկուլի երկայնքով, և ծնողական ԴՆԹ-ի ավելի ու ավելի նոր հատվածներ են բացվում, մինչև պատառաքաղը հասնում է վերջնակետին: Շղթայի տարանջատումը կատարվում է հատուկ F - հելիկազների (տոպոիզոմերազների) միջոցով: Դրա համար անհրաժեշտ էներգիան ազատվում է ATP-ի հիդրոլիզի միջոցով: Հելիկազները շարժվում են պոլինուկլեոտիդային շղթաներով երկու ուղղությամբ:

ԴՆԹ սինթեզ սկսելու համար անհրաժեշտ է սերմ՝ այբբենարան։ Պրայմերի դերը կատարում է կարճ ՌՆԹ (10-60 նուկլեոտիդ): Այն սինթեզվում է ԴՆԹ-ի որոշակի հատվածի փոխլրացնող՝ պրիմազի մասնակցությամբ։ Պրայմերի ձևավորումից հետո ԴՆԹ պոլիմերազը սկսում է աշխատել։ Ի տարբերություն հելիկազների, ԴՆԹ պոլիմերազները կարող են շարժվել միայն կաղապարի 3"-ից 5" ծայրից: Հետևաբար, աճող շղթայի երկարացումը, քանի որ կրկնակի շղթայական մայր ԴՆԹ-ն արձակվում է, կարող է տեղի ունենալ միայն կաղապարի մեկ շղթայի երկայնքով, որը հարաբերական է, որին վերարտադրման պատառաքաղը շարժվում է 3"-ից մինչև 5" ծայրը: Շարունակաբար սինթեզվող շղթան կոչվում է առաջատար շղթա։ Սինթեզը հետամնաց շղթայի վրա նույնպես սկսվում է այբբենարանի ձևավորմամբ և ընթանում է առաջատար շղթայի հակառակ ուղղությամբ՝ վերարտադրության պատառաքաղից: Հետաձգված շարանը սինթեզվում է բեկորներով (Օկազակիի բեկորների տեսքով), քանի որ այբբենարանը ձևավորվում է միայն այն ժամանակ, երբ վերարտադրման պատառաքաղը ազատում է կաղապարի այն հատվածը, որը կապված է պրիմազի հետ: Okazaki-ի բեկորների կապակցումը (խաչաձև կապը) մեկ շղթա ձևավորելու համար կոչվում է հասունացման գործընթաց:

Թելերի հասունացման ընթացքում ՌՆԹ այբբենարանը հեռացվում է ինչպես առաջատար շղթայի 5" ծայրից, այնպես էլ Օկազակիի բեկորների 5" ծայրերից, և այդ բեկորները կարվում են միասին: Պրայմերի հեռացումն իրականացվում է 3"→5" էկզոնուկլեազի մասնակցությամբ։ Նույն F-ն, հեռացված ՌՆԹ-ի փոխարեն, միացնում է դեզօքսինուկլեոտիդները՝ օգտագործելով իր 5"→3" պոլիմերազային ակտիվությունը։ Այս դեպքում «սխալ» նուկլեոտիդի ավելացման դեպքում կատարվում է «սրբագրում»՝ ոչ կոմպլեմենտար զույգեր կազմող հիմքերի հեռացում։ Այս գործընթացը ապահովում է կրկնօրինակման չափազանց բարձր ճշգրտություն, որը համապատասխանում է մեկ սխալի 109 բազային զույգի համար:

Նկ.9. ԴՆԹ-ի վերարտադրություն.

1 - կրկնօրինակման պատառաքաղ, 2 - ԴՆԹ պոլիմերազ (pol I - հասունացում);

3 - ԴՆԹ պոլիմերազ (pol III - «սրբագրում»); 4-helicase;

5-գիրազ (տոպոզոմերազ); 6-սպիտակուցներ, որոնք ապակայունացնում են կրկնակի պարույրը:

Ուղղումը կատարվում է այն դեպքերում, երբ աճող շղթայի 3» ծայրին կցված է «սխալ» նուկլեոտիդ, որը չի կարողանում անհրաժեշտ ջրածնային կապեր ստեղծել մատրիցով: Երբ pol III-ը սխալ հիմք է կցում, նրա 3» - 5»: էկզոնուկլեազային ակտիվությունը «միացվում է», և այդ հիմքն անմիջապես հանվում է, որից հետո վերականգնվում է պոլիմերազային ակտիվությունը: Այս պարզ մեխանիզմը գործում է այն պատճառով, որ pol III-ը ի վիճակի է գործել որպես պոլիմերազ միայն կատարյալ ԴՆԹ կրկնակի պարույրի վրա՝ բացարձակապես ճիշտ: բազայի զուգավորում.

ՌՆԹ-ի բեկորները հեռացնելու մեկ այլ մեխանիզմ հիմնված է հատուկ ռիբոնուկլեազի բջիջներում առկայության վրա, որը կոչվում է RNase H: Այս F-ը հատուկ է մեկ ռիբոնուկլեոտիդից և մեկ դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդային շղթայից կառուցված կրկնակի շղթա կառույցներին, և այն հիդրոլիզացնում է դրանցից առաջինը:

RNase H-ն ի վիճակի է նաև հեռացնել ՌՆԹ այբբենարանը, որին հաջորդում է բացը վերականգնելու ԴՆԹ պոլիմերազի միջոցով: Բեկորները պահանջվող հերթականությամբ հավաքելու վերջին փուլերում գործում է ԴՆԹ լիգազան՝ կատալիզացնելով ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորումը։

ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի մի մասի փաթաթումը էուկարիոտիկ քրոմոսոմներում հելիկազների միջոցով հանգեցնում է մնացած կառուցվածքի գերոլորացմանը, ինչը անխուսափելիորեն ազդում է վերարտադրության գործընթացի արագության վրա: Գերոլորումը կանխում են ԴՆԹ տոպոիզոմերազները:

Այսպիսով, ԴՆԹ-ի պոլիմերազից բացի, ԴՆԹ-ի վերարտադրմանը մասնակցում է նաև P-ների մի մեծ խումբ՝ հելիկազան, պրիմազը, RNase H, ԴՆԹ լիգազը և տոպոիզոմերազը: ԴՆԹ-ի ձևանմուշային կենսասինթեզի մեջ ներգրավված ֆոսֆորի սպիտակուցների և սպիտակուցների այս ցանկը հեռու է սպառիչ լինելուց: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացի մասնակիցներից շատերը մինչ օրս մնում են քիչ ուսումնասիրված:

Կրկնօրինակման գործընթացում տեղի է ունենում «սրբագրում»՝ նոր սինթեզված ԴՆԹ-ում ընդգրկված ոչ ճիշտ (կազմելով ոչ կոմպլեմենտար զույգեր) հիմքերի հեռացում։ Այս գործընթացը ապահովում է կրկնօրինակման չափազանց բարձր ճշգրտություն, որը համապատասխանում է մեկ սխալի 109 բազային զույգի համար:

Տելոմերներ. 1938 թ Դասական գենետիկներ Բ.Մաքլինթոնը և Գ.Մյոլերն ապացուցեցին, որ քրոմոսոմների ծայրերում կան հատուկ կառուցվածքներ, որոնք կոչվում են տելոմերներ (տելոս-վերջ, մերոս-մաս):

Գիտնականները պարզել են, որ ռենտգենյան ճառագայթման ենթարկվելիս միայն տելոմերներն են դիմադրողականություն ցուցաբերում։ Ընդհակառակը, տերմինալ հատվածներից զրկված քրոմոսոմները սկսում են միաձուլվել, ինչը հանգեցնում է ծանր գենետիկական անոմալիաների։ Այսպիսով, տելոմերները ապահովում են քրոմոսոմների անհատականությունը: Տելոմերները խիտ փաթեթավորված են (հետերոքրոմատին) և անհասանելի են ֆերմենտների համար (տելոմերազ, մեթիլազ, էնդոնուկլեազներ և այլն):

Տելոմերների գործառույթները.

1. Մեխանիկական. ա) S-փուլից հետո քույր քրոմատիդների ծայրերի միացում; բ) քրոմոսոմների ֆիքսումը միջուկային թաղանթին, որն ապահովում է հոմոլոգների խոնարհումը.

2. Կայունացում. ա) պաշտպանություն գենետիկորեն նշանակալի ԴՆԹ-ի հատվածների թերկրկնօրինակումից (տելոմերները չեն արտագրվում); բ) կոտրված քրոմոսոմների ծայրերի կայունացում. α-թալասեմիայով հիվանդների մոտ α-գլոբինի գեներում տեղի են ունենում 16d քրոմոսոմի խախտումներ և վնասված ծայրին ավելացվում են տելոմերային կրկնություններ (TTAGGG):

3. Ազդեցությունը գեների արտահայտման վրա: Թելոմերների մոտ տեղակայված գեների ակտիվությունը նվազում է։ Սա լռության դրսեւորում է՝ տրանսկրիպցիոն լռություն։

4. «Հաշվառման ֆունկցիա». Տելոմերները գործում են որպես ժամացույցի սարք, որը հաշվում է բջիջների բաժանումների քանակը։ Յուրաքանչյուր բաժանումը կրճատում է տելոմերները 50-65 bp-ով: Իսկ դրանց ընդհանուր երկարությունը մարդու սաղմնային բջիջներում կազմում է 10-15 հազար բ/պ։

Telomeric ԴՆԹ-ն վերջերս հայտնվել է կենսաբանների ուշադրության կենտրոնում: Ուսումնասիրության առաջին օբյեկտները միաբջիջ նախակենդանիներն են՝ թարթիչավոր թարթիչավորները (tetrahymena), որոնք պարունակում են մի քանի տասնյակ հազար շատ փոքր քրոմոսոմներ և, հետևաբար, շատ տելոմերներ մեկ բջջում (ավելի բարձր էուկարիոտներում մեկ բջջում կա 100-ից պակաս տելոմեր):

Թարթիչավորների տելոմերային ԴՆԹ-ում 6 նուկլեոտիդային մնացորդներից բաղկացած բլոկները բազմիցս կրկնվում են։ ԴՆԹ-ի մեկ շղթան պարունակում է 2 թիմին - 4 գուանին (TTGGYG - G-շղթա), իսկ լրացուցիչ շղթան - 2 ադենին - 4 ցիտոսին (AACCCC - C-շղթա):

Պատկերացրեք գիտնականների զարմանքը, երբ նրանք հայտնաբերեցին, որ մարդու տելոմերային ԴՆԹ-ն տարբերվում է թարթիչավորներից ընդամենը մեկ տառով և ձևավորում է բլոկներ՝ 2 թիմին - ադենին - 3 գուանին (TTAGGG): Ավելին, պարզվել է, որ բոլոր կաթնասունների, սողունների, երկկենցաղների, թռչունների և ձկների տելոմերները (G - շղթա) կառուցված են TTAGGG բլոկներից։

Այնուամենայնիվ, այստեղ զարմանալի ոչինչ չկա, քանի որ տելոմերային ԴՆԹ-ն չի կոդավորում որևէ սպիտակուց (այն չի պարունակում գեներ): Բոլոր օրգանիզմներում տելոմերները կատարում են համընդհանուր գործառույթներ, որոնք քննարկվեցին վերևում։ Տելոմերային ԴՆԹ-ի շատ կարևոր հատկանիշը նրա երկարությունն է: Մարդկանց մոտ այն տատանվում է 2-ից 20 հազար բազային զույգերի, իսկ մկների որոշ տեսակների մոտ այն կարող է հասնել հարյուր հազարավոր բազային զույգերի։ Հայտնի է, որ տելոմերների մոտ կան հատուկ սպիտակուցներ, որոնք ապահովում են դրանց գործունեությունը և մասնակցում են տելոմերների կառուցմանը։

Ապացուցված է, որ նորմալ գործելու համար յուրաքանչյուր գծային ԴՆԹ պետք է ունենա երկու տելոմեր՝ մեկ տելոմեր յուրաքանչյուր ծայրում:

Պրոկարիոտները չունեն տելոմերներ՝ նրանց ԴՆԹ-ն փակ է օղակի մեջ:

Մենք բոլորս գիտենք, որ մարդու արտաքինը, որոշ սովորություններ և նույնիսկ հիվանդություններ ժառանգաբար փոխանցվում են։ Կենդանի էակի մասին այս ամբողջ տեղեկատվությունը կոդավորված է գեներում: Այսպիսով, ինչ տեսք ունեն այս տխրահռչակ գեները, ինչպես են դրանք գործում և որտեղ են գտնվում:

Այսպիսով, ցանկացած մարդու կամ կենդանու բոլոր գեների կրողը ԴՆԹ-ն է։ Այս միացությունը հայտնաբերվել է 1869 թվականին Յոհան Ֆրիդրիխ Միշերի կողմից:Քիմիապես ԴՆԹ-ն դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու է: Ինչ է սա նշանակում? Ինչպե՞ս է այս թթուն կրում մեր մոլորակի ողջ կյանքի գենետիկ կոդը:

Եկեք սկսենք նայելով, թե որտեղ է գտնվում ԴՆԹ-ն: Մարդու բջիջը պարունակում է բազմաթիվ օրգանելներ, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներ։ ԴՆԹ-ն գտնվում է միջուկում: Միջուկը փոքրիկ օրգանել է, որը շրջապատված է հատուկ թաղանթով, և որի մեջ պահվում է ողջ գենետիկ նյութը՝ ԴՆԹ-ն։

Ի՞նչ կառուցվածք ունի ԴՆԹ-ի մոլեկուլը:

Նախ, եկեք տեսնենք, թե ինչ է ԴՆԹ-ն: ԴՆԹ-ն շատ երկար մոլեկուլ է, որը բաղկացած է կառուցվածքային տարրերից՝ նուկլեոտիդներից։ Գոյություն ունեն նուկլեոտիդների 4 տեսակ՝ ադենին (A), թիմին (T), գուանին (G) և ցիտոզին (C)։ Նուկլեոտիդների շղթան սխեմատիկորեն ունի հետևյալ տեսքը՝ GGAATTCTAAG... Նուկլեոտիդների այս հաջորդականությունը ԴՆԹ-ի շղթան է։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքն առաջին անգամ վերծանվել է 1953 թվականին Ջեյմս Ուոթսոնի և Ֆրենսիս Քրիքի կողմից։

ԴՆԹ-ի մեկ մոլեկուլում կան նուկլեոտիդների երկու շղթա, որոնք պարուրաձև ոլորված են միմյանց շուրջ: Ինչպե՞ս են այս նուկլեոտիդային շղթաները մնում միասին և պտտվում պարույրի մեջ: Այս երեւույթը պայմանավորված է փոխլրացման հատկությամբ։ Կոմպլեմենտարությունը նշանակում է, որ միայն որոշակի նուկլեոտիդներ (կոմպլեմենտար) կարելի է գտնել միմյանց հակառակ երկու շղթաներով։ Այսպիսով, հակառակ ադենինին միշտ կա թիմին, իսկ հակառակ գուանինին միշտ միայն ցիտոզինը: Այսպիսով, գուանինը լրացնում է ցիտոսինին, իսկ ադենինը` թիմինին:Նուկլեոտիդների նման զույգերը միմյանց դեմ տարբեր շղթաներով կոչվում են նաև կոմպլեմենտար:

Այն սխեմատիկորեն կարող է ցուցադրվել հետևյալ կերպ.

Գ - Գ
Տ - Ա
Տ - Ա
Գ - Գ

Այս փոխլրացնող A - T և G - C զույգերը քիմիական կապ են ստեղծում զույգի նուկլեոտիդների միջև, և G-ի և C-ի միջև կապն ավելի ամուր է, քան A-ի և T-ի միջև: Կապը ձևավորվում է խստորեն փոխլրացնող հիմքերի միջև, այսինքն ՝ առաջացումը: ոչ կոմպլեմենտար G-ի և A-ի միջև կապն անհնար է:

ԴՆԹ-ի «փաթեթավորում», ինչպե՞ս է ԴՆԹ-ի շարանը դառնում քրոմոսոմ.

Ինչո՞ւ են այս ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային շղթաները նույնպես պտտվում միմյանց շուրջը: Ինչու է դա անհրաժեշտ: Փաստն այն է, որ նուկլեոտիդների թիվը հսկայական է, և շատ տարածք է անհրաժեշտ նման երկար շղթաներ տեղավորելու համար: Այդ պատճառով ԴՆԹ-ի երկու շղթաները պտտվում են միմյանց շուրջը պարուրաձև ձևով: Այս երեւույթը կոչվում է պարույրացում։ Պարույրացման արդյունքում ԴՆԹ շղթաները կրճատվում են 5-6 անգամ։

Որոշ ԴՆԹ մոլեկուլներ ակտիվորեն օգտագործվում են մարմնի կողմից, իսկ մյուսները հազվադեպ են օգտագործվում: Ի լրումն պարույրացման, նման հազվադեպ օգտագործվող ԴՆԹ մոլեկուլները ենթարկվում են էլ ավելի կոմպակտ «փաթեթավորման»։ Այս կոմպակտ փաթեթավորումը կոչվում է supercoiling և կրճատում է ԴՆԹ-ի շարանը 25-30 անգամ:

Ինչպե՞ս են հավաքվում ԴՆԹ-ի պարույրները:

Supercoiling-ում օգտագործվում են հիստոնային սպիտակուցներ, որոնք ունեն ձողի կամ թելի կծիկի տեսք և կառուցվածք։ ԴՆԹ-ի պարուրաձև շղթաները փաթաթված են այս «ոլորերի»՝ հիստոնային սպիտակուցների վրա: Այսպիսով, երկար թելը դառնում է շատ կոմպակտ փաթեթավորված և շատ քիչ տեղ է զբաղեցնում:

Եթե ​​անհրաժեշտ է օգտագործել ԴՆԹ-ի այս կամ այն ​​մոլեկուլը, տեղի է ունենում «փաթաթման» գործընթացը, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի շարանը «փաթաթվում» է «կծիկից»՝ հիստոնային սպիտակուցը (եթե այն փաթաթվել է դրա վրա) և արձակվում է. պարույրը վերածվում է երկու զուգահեռ շղթաների: Իսկ երբ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը գտնվում է նման չոլորված վիճակում, ապա նրանից կարելի է կարդալ անհրաժեշտ գենետիկական տեղեկատվությունը։ Ավելին, գենետիկ տեղեկատվությունը կարդացվում է միայն չոլորված ԴՆԹ-ի շղթաներից:

Գերոլորված քրոմոսոմների հավաքածուն կոչվում է հետերոքրոմատին, իսկ քրոմոսոմները, որոնք հասանելի են տեղեկատվության ընթերցման համար էխրոմատին.

Ի՞նչ են գեները, ի՞նչ կապ ունեն ԴՆԹ-ի հետ:

Հիմա եկեք տեսնենք, թե ինչ են գեները: Հայտնի է, որ կան գեներ, որոնք որոշում են մեր մարմնի արյան խումբը, աչքերի գույնը, մազերը, մաշկը և շատ այլ հատկություններ։ Գենը ԴՆԹ-ի խիստ սահմանված հատված է, որը բաղկացած է որոշակի քանակությամբ նուկլեոտիդներից, որոնք դասավորված են խիստ սահմանված համակցությամբ: ԴՆԹ-ի խստորեն սահմանված հատվածում գտնվելու վայրը նշանակում է, որ կոնկրետ գենին հատկացվում է իր տեղը, և անհնար է փոխել այս տեղը: Տեղին է կատարել հետևյալ համեմատությունը՝ մարդն ապրում է որոշակի փողոցում, որոշակի տանը և բնակարանում, և մարդն ինքնակամ չի կարող տեղափոխվել այլ տուն, բնակարան կամ այլ փողոց։ Գենի մեջ նուկլեոտիդների որոշակի քանակ նշանակում է, որ յուրաքանչյուր գեն ունի նուկլեոտիդների որոշակի քանակ, և դրանք չեն կարող ավելի կամ պակաս լինել: Օրինակ՝ ինսուլինի արտադրությունը կոդավորող գենը բաղկացած է 60 նուկլեոտիդային զույգից. 370 նուկլեոտիդային զույգի օքսիտոցին հորմոնի արտադրությունը կոդավորող գեն:

Խիստ նուկլեոտիդային հաջորդականությունը եզակի է յուրաքանչյուր գենի համար և խիստ սահմանված: Օրինակ, AATTAATA հաջորդականությունը գենի մի հատված է, որը կոդավորում է ինսուլինի արտադրությունը: Ինսուլին ստանալու համար օգտագործվում է հենց այս հաջորդականությունը, օրինակ՝ ադրենալին ստանալու համար օգտագործվում է նուկլեոտիդների այլ համակցություն։ Կարևոր է հասկանալ, որ նուկլեոտիդների միայն որոշակի համակցություն է կոդավորում որոշակի «արտադրանք» (ադրենալին, ինսուլին և այլն): Որոշակի թվով նուկլեոտիդների նման եզակի համադրություն, որը կանգնած է «իր տեղում», սա է գեն.

Բացի գեներից, ԴՆԹ-ի շղթան պարունակում է այսպես կոչված «ոչ կոդավորող հաջորդականություններ»: Նման չկոդավորող նուկլեոտիդային հաջորդականությունները կարգավորում են գեների գործունեությունը, օգնում են քրոմոսոմների պարուրաձևացմանը և նշում գենի մեկնարկային և ավարտական ​​կետը։ Այնուամենայնիվ, մինչ օրս չկոդավորող հաջորդականությունների մեծ մասի դերը մնում է անհասկանալի:

Ի՞նչ է քրոմոսոմը: Սեռական քրոմոսոմներ

Անհատի գեների հավաքածուն կոչվում է գենոմ: Բնականաբար, ամբողջ գենոմը չի կարող պարունակվել մեկ ԴՆԹ-ում: Գենոմը բաժանված է ԴՆԹ-ի 46 զույգ մոլեկուլների։ ԴՆԹ-ի մեկ զույգ մոլեկուլները կոչվում են քրոմոսոմ: Այսպիսով, մարդիկ ունեն այս քրոմոսոմներից 46-ը: Յուրաքանչյուր քրոմոսոմ կրում է գեների խիստ սահմանված շարք, օրինակ՝ 18-րդ քրոմոսոմը պարունակում է աչքի գույնը կոդավորող գեներ և այլն։ Քրոմոսոմները տարբերվում են միմյանցից երկարությամբ և ձևով։ Ամենատարածված ձևերն են X կամ Y, բայց կան նաև ուրիշներ: Մարդիկ ունեն նույն ձևի երկու քրոմոսոմ, որոնք կոչվում են զույգեր։ Նման տարբերությունների պատճառով բոլոր զուգակցված քրոմոսոմները համարակալված են՝ կա 23 զույգ։ Սա նշանակում է, որ կա քրոմոսոմային զույգ թիվ 1, զույգ թիվ 2, թիվ 3 և այլն։ Յուրաքանչյուր գեն, որը պատասխանատու է որոշակի հատկանիշի համար, գտնվում է նույն քրոմոսոմում: Մասնագետների համար ժամանակակից ուղեցույցները կարող են ցույց տալ գենի գտնվելու վայրը, օրինակ՝ հետևյալ կերպ՝ քրոմոսոմ 22, երկար թեւ։

Որո՞նք են տարբերությունները քրոմոսոմների միջև:

Ուրիշ ինչո՞վ են տարբերվում քրոմոսոմները միմյանցից: Ի՞նչ է նշանակում երկար ուսի տերմինը: Վերցնենք X ձևի քրոմոսոմներ: ԴՆԹ-ի շղթաների հատումը կարող է լինել խիստ միջին (X), կամ այն ​​կարող է առաջանալ ոչ կենտրոնական մասում: Երբ ԴՆԹ-ի շղթաների նման հատումը կենտրոնական մասում չի առաջանում, ապա հատման կետի համեմատ որոշ ծայրեր ավելի երկար են, մյուսները, համապատասխանաբար, ավելի կարճ: Նման երկար ծայրերը սովորաբար կոչվում են քրոմոսոմի երկար թեւ, իսկ կարճ ծայրերը՝ կարճ թև։ Y ձևի քրոմոսոմներում թեւերի մեծ մասը զբաղեցնում են երկար թեւերը, իսկ կարճները շատ փոքր են (նույնիսկ սխեմատիկ պատկերում նշված չեն)։

Քրոմոսոմների չափերը տարբեր են՝ ամենամեծը թիվ 1 և թիվ 3 զույգերի քրոմոսոմներն են, ամենափոքրը՝ թիվ 17, թիվ 19 զույգերը։

Բացի իրենց ձևից և չափից, քրոմոսոմները տարբերվում են իրենց կատարած գործառույթներով: 23 զույգից 22 զույգը սոմատիկ է, 1 զույգը՝ սեռական։ Ինչ է դա նշանակում? Սոմատիկ քրոմոսոմները որոշում են անհատի բոլոր արտաքին բնութագրերը, նրա վարքային ռեակցիաների բնութագրերը, ժառանգական հոգետիպը, այսինքն՝ յուրաքանչյուր անհատի բոլոր գծերն ու հատկանիշները։ Սեռական զույգ քրոմոսոմները որոշում են մարդու սեռը՝ արական կամ իգական: Գոյություն ունեն մարդու սեռական քրոմոսոմների երկու տեսակ՝ X (X) և Y (Y): Եթե ​​դրանք համակցված են որպես XX (x - x) - սա կին է, իսկ եթե XY (x - y) - մենք ունենք տղամարդ:

Ժառանգական հիվանդություններ և քրոմոսոմային վնաս

Սակայն տեղի են ունենում գենոմի «խաթարումներ», իսկ հետո մարդկանց մոտ հայտնաբերվում են գենետիկ հիվանդություններ։ Օրինակ, երբ 21-րդ զույգ քրոմոսոմներում երկուսի փոխարեն երեք քրոմոսոմ կա, մարդը ծնվում է Դաունի համախտանիշով։

Գենետիկական նյութի շատ ավելի փոքր «խափանումներ» կան, որոնք չեն հանգեցնում հիվանդության, այլ ընդհակառակը, լավ հատկություններ են հաղորդում: Գենետիկական նյութի բոլոր «խափանումները» կոչվում են մուտացիաներ։ Հիվանդությունների կամ մարմնի հատկությունների վատթարացման տանող մուտացիաները համարվում են բացասական, իսկ նոր օգտակար հատկությունների առաջացմանը հանգեցնող մուտացիաները՝ դրական։

Այնուամենայնիվ, այն հիվանդությունների մեծ մասի հետ, որոնցով մարդիկ այսօր տառապում են, ոչ թե հիվանդությունն է ժառանգաբար փոխանցվում, այլ միայն նախատրամադրվածությունը: Օրինակ՝ երեխայի հայրը շաքարավազը դանդաղ է կլանում։ Սա չի նշանակում, որ երեխան ծնվելու է շաքարային դիաբետով, բայց երեխան նախատրամադրվածություն կունենա։ Սա նշանակում է, որ եթե երեխան չարաշահում է քաղցրավենիքը և ալյուրի մթերքները, նրա մոտ շաքարային դիաբետ կզարգանա։

Այսօր այսպես կոչված նախադրյալդեղ. Բժշկական այս պրակտիկայի շրջանակներում բացահայտվում են մարդու նախատրամադրվածությունը (համապատասխան գեների նույնականացման հիման վրա), այնուհետև նրան տրվում են առաջարկություններ՝ ինչ դիետա հետևել, ինչպես ճիշտ փոխարինել աշխատանքի և հանգստի միջև՝ չհիվանդանալու համար:

Ինչպե՞ս կարդալ ԴՆԹ-ում կոդավորված տեղեկատվությունը:

Ինչպե՞ս կարող եք կարդալ ԴՆԹ-ում պարունակվող տեղեկատվությունը: Ինչպե՞ս է այն օգտագործում սեփական մարմինը: ԴՆԹ-ն ինքնին մի տեսակ մատրիցա է, բայց ոչ պարզ, այլ կոդավորված: ԴՆԹ-ի մատրիցից տեղեկատվություն կարդալու համար այն նախ տեղափոխվում է հատուկ կրիչ՝ ՌՆԹ: ՌՆԹ-ն քիմիապես ռիբոնուկլեինաթթու է։ Այն տարբերվում է ԴՆԹ-ից նրանով, որ այն կարող է միջուկային թաղանթով անցնել բջիջ, մինչդեռ ԴՆԹ-ն չունի այդ ունակությունը (այն կարելի է գտնել միայն միջուկում): Կոդավորված տեղեկատվությունը օգտագործվում է հենց բջջում: Այսպիսով, ՌՆԹ-ն կոդավորված տեղեկատվության կրող է միջուկից մինչև բջիջ:

Ինչպե՞ս է տեղի ունենում ՌՆԹ-ի սինթեզը, ինչպե՞ս է սինթեզվում սպիտակուցը ՌՆԹ-ի միջոցով:

ԴՆԹ-ի շղթաները, որոնցից անհրաժեշտ է «կարդալու» տեղեկատվությունը, հատուկ «կառուցող» ֆերմենտը մոտենում է դրանց և սինթեզում ԴՆԹ-ի շղթային զուգահեռ ՌՆԹ-ի լրացուցիչ շղթա: ՌՆԹ մոլեկուլը բաղկացած է նաև 4 տեսակի նուկլեոտիդներից՝ ադենին (A), ուրացիլ (U), գուանին (G) և ցիտոզին (C)։ Այս դեպքում փոխլրացնող են հետևյալ զույգերը՝ ադենին - ուրացիլ, գուանին - ցիտոզին։ Ինչպես տեսնում եք, ի տարբերություն ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ն թիմինի փոխարեն օգտագործում է ուրացիլ: Այսինքն՝ «շինարար» ֆերմենտը գործում է հետևյալ կերպ՝ եթե ԴՆԹ-ի շղթայում տեսնում է A, ապա Y-ն կպցնում է ՌՆԹ շղթային, եթե G՝ ապա՝ C-ին և այլն։ Այսպիսով, տրանսկրիպցիայի ժամանակ յուրաքանչյուր ակտիվ գենից ձևավորվում է կաղապար՝ ՌՆԹ-ի պատճեն, որը կարող է անցնել միջուկային թաղանթով։

Ինչպե՞ս է տեղի ունենում որոշակի գենի կողմից կոդավորված սպիտակուցի սինթեզը:

Միջուկից դուրս գալուց հետո ՌՆԹ-ն մտնում է ցիտոպլազմա: Արդեն ցիտոպլազմայում ՌՆԹ-ն որպես մատրիցա կարող է ներկառուցվել հատուկ ֆերմենտային համակարգերի (ռիբոսոմների) մեջ, որոնք կարող են սինթեզել՝ առաջնորդվելով ՌՆԹ-ի տեղեկություններով, սպիտակուցային ամինաթթուների համապատասխան հաջորդականությունը: Ինչպես գիտեք, սպիտակուցի մոլեկուլը բաղկացած է ամինաթթուներից: Ինչպե՞ս է ռիբոսոմը իմանում, թե որ ամինաթթուն ավելացնել աճող սպիտակուցային շղթային: Սա արվում է եռյակի կոդի հիման վրա: Եռյակի կոդը նշանակում է, որ ՌՆԹ շղթայի երեք նուկլեոտիդների հաջորդականությունը ( եռյակ,օրինակ՝ GGU) կոդ մեկ ամինաթթվի (այս դեպքում՝ գլիցինի): Յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է հատուկ եռյակով: Եվ այսպես, ռիբոսոմը «կարդում» է եռյակը, որոշում, թե որ ամինաթթուն պետք է ավելացվի հաջորդը, երբ կարդում է ՌՆԹ-ի տեղեկատվությունը: Երբ ձևավորվում է ամինաթթուների շղթա, այն ստանում է որոշակի տարածական ձև և դառնում սպիտակուց, որն ընդունակ է կատարել իրեն վերապահված ֆերմենտային, շինարարական, հորմոնալ և այլ գործառույթներ։

Ցանկացած կենդանի օրգանիզմի համար սպիտակուցը գենի արդյունք է: Հենց սպիտակուցներն են որոշում գեների բոլոր տարբեր հատկությունները, որակներն ու արտաքին դրսևորումները։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը և գործառույթները

Պարամետրի անվանումը	Իմաստը
Հոդվածի թեման.	ԴՆԹ-ի կառուցվածքը և գործառույթները
Ռուբրիկա (թեմատիկ կատեգորիա)	Կրթություն

ԴՆԹ- պոլիմեր, որի մոնոմերները դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդներ են: ԴՆԹ-ի մոլեկուլի տարածական կառուցվածքի մոդելը կրկնակի պարույրի տեսքով առաջարկվել է 1953թ. Ջ. Ուոթսոնը և Ֆ. Քրիքը (այս մոդելը կառուցելու համար նրանք օգտագործել են Մ. Ուիլկինսի, Ռ. Ֆրանկլինի, Է. Չարգաֆի աշխատանքները):

ԴՆԹ մոլեկուլձևավորված երկու պոլինուկլեոտիդային շղթաներով՝ պարուրաձև ոլորված միմյանց շուրջ և միասին երևակայական առանցքի շուրջ, ᴛ.ᴇ. կրկնակի խխունջ է (բացառությամբ որոշ ԴՆԹ պարունակող վիրուսների, որոնք ունեն միաշղթա ԴՆԹ): ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի տրամագիծը 2 նմ է, հարևան նուկլեոտիդների միջև հեռավորությունը 0,34 նմ է, իսկ պարույրի յուրաքանչյուր պտույտի մեջ կա 10 նուկլեոտիդային զույգ: Մոլեկուլի երկարությունը կարող է հասնել մի քանի սանտիմետրի։ Մոլեկուլային քաշը՝ տասնյակ և հարյուրավոր միլիոններ։ Մարդու բջջի միջուկում ԴՆԹ-ի ընդհանուր երկարությունը մոտ 2 մ է: Էուկարիոտիկ բջիջներում ԴՆԹ-ն սպիտակուցների հետ բարդույթներ է կազմում և ունի հատուկ տարածական կոնֆորմացիա:

ԴՆԹ մոնոմեր - նուկլեոտիդ (դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդ)- բաղկացած է երեք նյութերի մնացորդներից՝ 1) ազոտային հիմքից, 2) հինգածխածնային մոնոսաքարիդից (պենտոզա) և 3) ֆոսֆորաթթու։ Նուկլեինաթթուների ազոտային հիմքերը պատկանում են պիրիմիդինների և պուրինների դասերին։ ԴՆԹ պիրիմիդինային հիմքեր(ունեն մեկ օղակ իրենց մոլեկուլում)՝ թիմին, ցիտոզին։ Պուրինային հիմքեր(ունեն երկու օղակ) - ադենին և գուանին:

ԴՆԹ նուկլեոտիդ մոնոսաքարիդը դեզօքսիրիբոզ է:

Նուկլեոտիդի անվանումը առաջացել է համապատասխան բազայի անունից։ Նուկլեոտիդները և ազոտային հիմքերը նշվում են մեծատառերով:

Պոլինուկլեոտիդային շղթան առաջանում է նուկլեոտիդների խտացման ռեակցիաների արդյունքում։ Այս դեպքում, մի նուկլեոտիդի դեզօքսիռիբոզի մնացորդի 3» ածխածնի և մյուսի ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջև, ֆոսֆոեստերային կապ(պատկանում է ուժեղ կովալենտային կապերի կատեգորիային)։ Պոլինուկլեոտիդային շղթայի մի ծայրն ավարտվում է 5 դյույմ ածխածնով (կոչվում է 5 դյույմ ծայր), մյուսը՝ 3 դյույմ ածխածնով (3» ծայրով):

Նուկլեոտիդների մեկ շղթայի դիմաց երկրորդ շարանը է: Այս երկու շղթաներում նուկլեոտիդների դասավորությունը պատահական չէ, այլ խիստ սահմանված. թիմինը միշտ գտնվում է մյուս շղթայի մի շղթայի ադենինի հակառակ կողմում, իսկ ցիտոսինը՝ գուանինի դիմաց, ադենինի և թիմինի միջև առաջանում են երկու ջրածնային կապեր և գուանին և ցիտոսին - երեք ջրածնային կապ: Այն օրինաչափությունը, ըստ որի ԴՆԹ-ի տարբեր շղթաների նուկլեոտիդները խստորեն դասավորված են (ադենին - թիմին, գուանին - ցիտոզին) և ընտրողաբար միանում են միմյանց հետ, սովորաբար կոչվում է. փոխլրացման սկզբունքը. Հարկ է նշել, որ Ջ. Ուոթսոնը և Ֆ. Քրիկը հասկացել են փոխլրացման սկզբունքը Է. Չարգաֆի ստեղծագործություններին ծանոթանալուց հետո։ Է. Չարգաֆը, ուսումնասիրելով տարբեր օրգանիզմների հյուսվածքների և օրգանների վիթխարի նմուշներ, պարզել է, որ ԴՆԹ-ի ցանկացած հատվածում գուանինի մնացորդների պարունակությունը միշտ ճշգրիտ համապատասխանում է ցիտոզինի պարունակությանը, իսկ ադենինը` թիմինին ( «Չարգաֆի կանոնը».), սակայն նա չի կարողանում բացատրել այս փաստը։

Կոմպլեմենտարության սկզբունքից հետևում է, որ մի շղթայի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը որոշում է մյուսի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը։

ԴՆԹ-ի շղթաները հակազուգահեռ են (բազմակողմանի), ᴛ.ᴇ: Տարբեր շղթաների նուկլեոտիդները գտնվում են հակառակ ուղղություններով, և, հետևաբար, մի շղթայի 3" ծայրին հակառակ մյուսի 5" ծայրն է: ԴՆԹ-ի մոլեկուլը երբեմն համեմատվում է պարուրաձև սանդուղքի հետ: Այս սանդուղքի «բազրիքը» շաքար-ֆոսֆատ ողնաշար է (դեզօքսիրիբոզի և ֆոսֆորաթթվի այլընտրանքային մնացորդներ); «Քայլերը» լրացնող ազոտային հիմքեր են:

ԴՆԹ-ի գործառույթը- ժառանգական տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում.

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը և գործառույթները - հայեցակարգ և տեսակներ: «ԴՆԹ-ի կառուցվածք և գործառույթներ» կատեգորիայի դասակարգումը և առանձնահատկությունները 2017, 2018 թ.

Այս հոդվածում դուք կարող եք իմանալ ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը: Այսպիսով, այս հապավումը բոլորին ծանոթ է դեռ դպրոցական տարիներից, բայց ոչ բոլորն են պատկերացնում, թե դա ինչ է։ Դպրոցական կենսաբանության դասընթացից հետո հիշողության մեջ մնում է միայն գենետիկայի և ժառանգականության նվազագույն գիտելիքները, քանի որ երեխաներին այս բարդ թեման ուսուցանում են միայն մակերեսորեն: Բայց այս գիտելիքը (ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը, նրա ազդեցությունը մարմնի վրա) կարող է աներեւակայելի օգտակար լինել:

Սկսենք նրանից, որ նուկլեինաթթուները կատարում են կարևոր գործառույթ, այն է՝ ապահովում են կյանքի շարունակականությունը։ Այս մակրոմոլեկուլները գալիս են երկու ձևով.

• ԴՆԹ (ԴՆԹ);
• ՌՆԹ (ՌՆԹ):

Նրանք մարմնի բջիջների կառուցվածքի և գործունեության գենետիկ պլանի փոխանցողներն են: Խոսենք դրանց մասին ավելի մանրամասն։

ԴՆԹ և ՌՆԹ

Սկսենք նրանից, թե գիտության որ ճյուղն է զբաղվում այնպիսի բարդ խնդիրներով, ինչպիսիք են.

• պահպանման սկզբունքների ուսումնասիրություն;
• դրա իրականացումը;
• հեռարձակում;
• կենսապոլիմերների կառուցվածքի ուսումնասիրություն;
• դրանց գործառույթները։

Այս ամենը ուսումնասիրվում է մոլեկուլային կենսաբանությամբ։ Հենց կենսաբանական գիտությունների այս ճյուղում կարելի է գտնել այն հարցի պատասխանը, թե որն է ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի կենսաբանական դերը։

Նուկլեոտիդներից ձևավորված այս բարձր մոլեկուլային միացությունները կոչվում են «նուկլեինաթթուներ»: Հենց այստեղ է պահվում մարմնի մասին տեղեկատվությունը, որը որոշում է անհատի զարգացումը, աճը և ժառանգականությունը։

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի հայտնաբերումը սկսվում է 1868 թվականին: Այնուհետև գիտնականները կարողացել են դրանք հայտնաբերել լեյկոցիտների և մկների սերմի միջուկներում: Հետագա հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ ԴՆԹ-ն կարելի է գտնել բոլոր բույսերի և կենդանիների բջիջներում: ԴՆԹ մոդելը ներկայացվել է 1953 թվականին, իսկ հայտնագործության համար Նոբելյան մրցանակը շնորհվել է 1962 թվականին։

ԴՆԹ

Սկսենք այս բաժինը նրանից, որ կան մակրոմոլեկուլների 3 տեսակ.

• Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու;
• ռիբոնուկլեինաթթու;
• սպիտակուցներ.

Այժմ մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք ԴՆԹ-ի կառուցվածքին և կենսաբանական դերին: Այսպիսով, այս բիոպոլիմերը փոխանցում է տվյալներ ժառանգականության, զարգացման առանձնահատկությունների մասին ոչ միայն կրողի, այլև բոլոր նախորդ սերունդների։ - նուկլեոտիդ. Այսպիսով, ԴՆԹ-ն քրոմոսոմների հիմնական բաղադրիչն է, որը պարունակում է գենետիկ կոդը:

Ինչպե՞ս է հնարավոր այս տեղեկատվության փոխանցումը: Ամբողջ խնդիրն այս մակրոմոլեկուլների՝ իրենց վերարտադրվելու կարողության մեջ է: Նրանց թիվն անսահման է, ինչը կարելի է բացատրել նրանց մեծ չափերով, և որպես հետևանք՝ նուկլեոտիդային տարբեր հաջորդականությունների հսկայական քանակով։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը

Բջջում ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը հասկանալու համար անհրաժեշտ է ծանոթանալ այս մոլեկուլի կառուցվածքին։

Սկսենք ամենապարզից, բոլոր նուկլեոտիդներն իրենց կառուցվածքում ունեն երեք բաղադրիչ.

• ազոտային հիմք;
• Պենտոզա շաքար;
• ֆոսֆատ խումբ.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի յուրաքանչյուր առանձին նուկլեոտիդ պարունակում է մեկ ազոտային հիմք: Դա կարող է լինել բացարձակապես չորս հնարավորից որևէ մեկը.

• A (ադենին);
• G (գուանին);
• C (ցիտոզին);
• T (տիմին):

A և G-ն պուրիններ են, իսկ C, T և U (uracil) բուրգեր են:

Ազոտային հիմքերի հարաբերակցության մի քանի կանոններ կան, որոնք կոչվում են Չարգաֆֆի կանոններ։

1. A = T.
2. G = C.
3. (A + G = T + C) կարող ենք բոլոր անհայտները տեղափոխել ձախ կողմ և ստանալ՝ (A + G)/(T + C) = 1 (այս բանաձևը ամենահարմարն է կենսաբանության խնդիրներ լուծելիս):
4. A + C = G + T.
5. (A + C)/(G + T) արժեքը հաստատուն է: Մարդկանց մոտ այն 0,66 է, բայց, օրինակ, բակտերիաների մոտ այն 0,45-ից 2,57 է։

ԴՆԹ-ի յուրաքանչյուր մոլեկուլի կառուցվածքը նման է ոլորված կրկնակի պարույրի: Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ պոլինուկլեոտիդային շղթաները հակազուգահեռ են: Այսինքն՝ մի շղթայի վրա նուկլեոտիդային զույգերի դասավորությունն ունի հակառակ հաջորդականություն, քան մյուսի վրա։ Այս պարույրի յուրաքանչյուր պտույտ պարունակում է 10 նուկլեոտիդային զույգ:

Ինչպե՞ս են այս շղթաները կապված միմյանց հետ: Ինչու է մոլեկուլը ուժեղ և չի քայքայվում: Ամեն ինչ ազոտային հիմքերի (A-ի և T-ի միջև - երկու, G-ի և C-ի միջև - երեք) ջրածնային կապի և հիդրոֆոբ փոխազդեցության մասին է:

Այս բաժինը եզրափակելու համար նշեմ, որ ԴՆԹ-ն ամենամեծ օրգանական մոլեկուլն է, որի երկարությունը տատանվում է 0,25-ից մինչև 200 նմ։

Կոմպլեմենտարություն

Եկեք ավելի սերտ նայենք զույգ կապերին: Մենք արդեն ասացինք, որ ազոտային հիմքերի զույգերը ձևավորվում են ոչ թե քաոսային ձևով, այլ խիստ հաջորդականությամբ։ Այսպիսով, ադենինը կարող է կապվել միայն թիմինին, իսկ գուանինը կարող է կապվել միայն ցիտոսինի հետ։ Մոլեկուլի մի շղթայում զույգերի այս հաջորդական դասավորությունը թելադրում է նրանց դասավորությունը մյուսում։

ԴՆԹ-ի նոր մոլեկուլ ձևավորելու համար վերարտադրելիս կամ կրկնապատկելիս պետք է պահպանել այս կանոնը, որը կոչվում է «կոմպլեմենտարություն»: Դուք կարող եք նկատել հետևյալ օրինաչափությունը, որը նշված է Չարգաֆի կանոնների ամփոփագրում. հետևյալ նուկլեոտիդների թիվը նույնն է՝ A և T, G և C:

Վերօրինակման

Այժմ խոսենք ԴՆԹ-ի վերարտադրության կենսաբանական դերի մասին։ Սկսենք նրանից, որ այս մոլեկուլն ունի իրեն վերարտադրելու այս յուրահատուկ հատկությունը։ Այս տերմինը վերաբերում է դուստր մոլեկուլի սինթեզին։

1957 թվականին այս գործընթացի երեք մոդել առաջարկվեց.

• պահպանողական (բնօրինակ մոլեկուլը պահպանվում է և ձևավորվում է նորը);
• կիսապահպանողական (բնօրինակ մոլեկուլը մոնաշղթաների բաժանելը և դրանցից յուրաքանչյուրին լրացուցիչ հիմքեր ավելացնելը);
• ցրված (մոլեկուլի քայքայում, բեկորների վերարտադրություն և պատահական կարգով հավաքում):

Կրկնօրինակման գործընթացը ունի երեք փուլ.

• մեկնարկը (ԴՆԹ-ի հատվածների վերացում՝ օգտագործելով հելիկազի ֆերմենտը);
• երկարացում (շղթայի երկարացում՝ նուկլեոտիդների ավելացումով);
• դադարեցում (պահանջվող երկարության հասնելով):

Այս բարդ գործընթացն ունի հատուկ գործառույթ, այսինքն՝ կենսաբանական դեր՝ ապահովելով գենետիկական տեղեկատվության ճշգրիտ փոխանցումը։

ՌՆԹ

Մենք ձեզ ասել ենք, թե որն է ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը, այժմ առաջարկում ենք անցնել դիտարկմանը (այսինքն՝ ՌՆԹ):

Այս բաժինը սկսենք նրանից, որ այս մոլեկուլը ԴՆԹ-ից պակաս կարևոր չէ։ Մենք այն կարող ենք հայտնաբերել բացարձակապես ցանկացած օրգանիզմում՝ պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներում։ Այս մոլեկուլը նույնիսկ որոշ վիրուսների մոտ է նկատվում (խոսքը ՌՆԹ վիրուսների մասին է)։

ՌՆԹ-ի տարբերակիչ առանձնահատկությունը մոլեկուլների մեկ շղթայի առկայությունն է, սակայն, ինչպես ԴՆԹ-ն, այն բաղկացած է չորս ազոտային հիմքերից։ Այս դեպքում դա հետևյալն է.

• ադենին (A);
• ուրացիլ (U);
• ցիտոզին (C);
• գուանին (G).

Բոլոր ՌՆԹ-ները բաժանված են երեք խմբի.

• մատրիցա, որը սովորաբար կոչվում է տեղեկատվական (կրճատումը հնարավոր է երկու ձևով՝ mRNA կամ mRNA);
• ռիբոսոմային (rRNA):

Գործառույթներ

Հասկանալով ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը, նրա կառուցվածքը և ՌՆԹ-ի բնութագրերը՝ մենք առաջարկում ենք անցնել ռիբոնուկլեինաթթուների հատուկ առաքելություններին (գործառույթներին):

Սկսենք mRNA-ից կամ mRNA-ից, որի հիմնական խնդիրն է ԴՆԹ-ի մոլեկուլից տեղեկատվություն փոխանցել միջուկի ցիտոպլազմա: Բացի այդ, mRNA-ն սպիտակուցի սինթեզի ձևանմուշ է: Ինչ վերաբերում է այս տեսակի մոլեկուլների տոկոսին, ապա այն բավականին ցածր է (մոտ 4%)։

Իսկ բջջում rRNA-ի տոկոսը 80 է։ Դրանք անհրաժեշտ են, քանի որ դրանք ռիբոսոմների հիմքն են։ Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն մասնակցում է սպիտակուցի սինթեզին և պոլիպեպտիդային շղթայի հավաքմանը:

Ամինաթթուների շղթան կառուցող ադապտեր tRNA-ն է, որը ամինաթթուները փոխանցում է սպիտակուցի սինթեզի տարածք: Բջջում տոկոսը կազմում է մոտ 15%:

Կենսաբանական դեր

Ամփոփելով՝ ո՞րն է ԴՆԹ-ի կենսաբանական դերը: Այս մոլեկուլի հայտնաբերման պահին նրանք չէին կարող ակնհայտ տեղեկատվություն տրամադրել այս հարցի վերաբերյալ, սակայն նույնիսկ հիմա ամեն ինչ չէ, որ հայտնի է ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի նշանակության մասին։

Եթե ​​խոսենք ընդհանուր կենսաբանական նշանակության մասին, ապա նրանց դերը ժառանգական տեղեկատվության փոխանցումը սերնդից սերունդ, սպիտակուցների սինթեզն ու սպիտակուցային կառուցվածքների կոդավորումն է։

Շատերն արտահայտում են նաև այս վարկածը՝ այս մոլեկուլները կապված են կենդանի էակների ոչ միայն կենսաբանական, այլև հոգևոր կյանքի հետ։ Ըստ մետաֆիզիկոսների՝ ԴՆԹ-ն պարունակում է անցյալի կյանքի փորձառություններ և աստվածային էներգիա։

Ըստ իր քիմիական կառուցվածքի՝ ԴՆԹ ( Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) է բիոպոլիմեր, որի մոնոմերներն են նուկլեոտիդներ. Այսինքն՝ ԴՆԹ-ն է պոլինուկլեոտիդ. Ավելին, ԴՆԹ-ի մոլեկուլը սովորաբար բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք հարաբերականորեն ոլորված են միմյանց հետ պարուրաձև գծի երկայնքով (հաճախ կոչվում են «պտուտակաձև ոլորված») և միմյանց հետ կապված ջրածնային կապերով։

Շղթաները կարող են ոլորվել ինչպես ձախ, այնպես էլ աջ (առավել հաճախ) կողմից:

Որոշ վիրուսներ ունեն միաշղթա ԴՆԹ:

Յուրաքանչյուր ԴՆԹ նուկլեոտիդ բաղկացած է 1) ազոտային հիմքից, 2) դեզօքսիրիբոզից, 3) ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։

Կրկնակի աջակողմյան ԴՆԹ պարույր

ԴՆԹ-ի կազմը ներառում է հետևյալը. ադենին, գուանին, տիմինԵվ ցիտոզին. Ադենինը և գուանինը են պուրիններ, իսկ թիմինը և ցիտոսինը՝ դեպի պիրիմիդիններ. Երբեմն ԴՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ, որը սովորաբար բնորոշ է ՌՆԹ-ին, որտեղ այն փոխարինում է թիմինին։

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի շղթայի ազոտային հիմքերը միացված են մյուսի ազոտային հիմքերին խիստ փոխլրացման սկզբունքով. ադենինը միայն թիմինով (միմյանց հետ ձևավորում է երկու ջրածնային կապ), իսկ գուանինը միայն ցիտոսինի հետ (երեք կապ):

Նուկլեոտիդում ազոտային հիմքը կապված է ցիկլային ձևի առաջին ածխածնի ատոմի հետ դեզօքսիրիբոզ, որը պենտոզա է (ածխաջրածին հինգ ածխածնի ատոմներով)։ Կապը կովալենտ է, գլիկոզիդային (C-N): Ի տարբերություն ռիբոզի, դեզօքսիռիբոզան չունի իր հիդրօքսիլ խմբերից մեկը։ Դեզօքսիռիբոզի օղակը ձևավորվում է չորս ածխածնի ատոմներից և մեկ թթվածնի ատոմից: Ածխածնի հինգերորդ ատոմը գտնվում է օղակից դուրս և միացված է թթվածնի ատոմի միջոցով ֆոսֆորաթթվի մնացորդի հետ։ Նաև երրորդ ածխածնի ատոմի թթվածնի ատոմի միջոցով կցվում է հարևան նուկլեոտիդի ֆոսֆորաթթվի մնացորդը։

Այսպիսով, ԴՆԹ-ի մի շղթայում հարակից նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են դեզօքսիրիբոզի և ֆոսֆորաթթվի (ֆոսֆոդիստերային կապ) կովալենտային կապերով։ Ձևավորվում է ֆոսֆատ-դեօքսիռիբոզային ողնաշար: Նրան ուղղահայաց՝ դեպի մյուս ԴՆԹ շղթան, ազոտային հիմքերն են, որոնք ջրածնային կապերով կապված են երկրորդ շղթայի հիմքերին։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքն այնպիսին է, որ ջրածնային կապերով միացված շղթաների ողնաշարը ուղղվում է տարբեր ուղղություններով (ասում են՝ «բազմուղղված», «հակ զուգահեռ»)։ Այն կողմում, որտեղ մեկն ավարտվում է ֆոսֆորաթթվով, որը միացված է դեզօքսիռիբոզի հինգերորդ ածխածնի ատոմին, մյուսն ավարտվում է «ազատ» երրորդ ածխածնի ատոմով։ Այսինքն՝ մի շղթայի կմախքը մյուսի համեմատ գլխիվայր շրջված է։ Այսպիսով, ԴՆԹ-ի շղթաների կառուցվածքում առանձնանում են 5" ծայրերը և 3" ծայրերը։

ԴՆԹ-ի վերարտադրության (կրկնապատկման) ընթացքում նոր շղթաների սինթեզը միշտ ընթանում է դրանց 5-րդ ծայրից մինչև երրորդ, քանի որ նոր նուկլեոտիդները կարող են ավելացվել միայն ազատ երրորդ ծայրին:

Ի վերջո (անուղղակիորեն ՌՆԹ-ի միջոցով) ԴՆԹ-ի շղթայում յուրաքանչյուր երեք անընդմեջ նուկլեոտիդը ծածկագրում է մեկ սպիտակուցային ամինաթթու:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքի բացահայտումը տեղի է ունեցել 1953 թվականին Ֆ. Քրիքի և Դ. Ուոթսոնի աշխատանքի շնորհիվ (որին նպաստել է նաև այլ գիտնականների վաղ աշխատանքը)։ Չնայած ԴՆԹ-ն հայտնի էր որպես քիմիական նյութ դեռևս 19-րդ դարում։ 20-րդ դարի 40-ական թվականներին պարզ դարձավ, որ ԴՆԹ-ն գենետիկ տեղեկատվության կրողն է։

Կրկնակի պարույրը համարվում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկրորդական կառուցվածքը: Էուկարիոտիկ բջիջներում ԴՆԹ-ի ճնշող քանակությունը գտնվում է քրոմոսոմներում, որտեղ այն կապված է սպիտակուցների և այլ նյութերի հետ, ինչպես նաև ավելի խիտ փաթեթավորված է: