No kādām molekulām tiek sintezēta DNS? DNS molekulas struktūra

DNS ķīmiskais sastāvs un tā makromolekulārā organizācija. DNS spirāļu veidi. Rekombinācijas, replikācijas un DNS remonta molekulārie mehānismi. Nukleāžu un polimerāžu jēdziens. DNS replikācija kā nosacījums ģenētiskās informācijas nodošanai pēcnācējiem. Replikācijas procesa vispārīgās īpašības. Darbības, kas notiek replikācijas dakšā. Telomēru replikācija, telomerāze. Terminālo hromosomu fragmentu nepietiekamas replikācijas nozīme novecošanas mehānismā. Replikācijas kļūdu labošanas sistēmas. DNS polimerāžu koriģējošās īpašības. Bojātas DNS atjaunošanas mehānismi. DNS remonta slimību jēdziens. Vispārējās ģenētiskās rekombinācijas molekulārie mehānismi. Vietnei raksturīga rekombinācija. Gēnu konversija.

1865. gadā Gregors Mendels atklāja gēnus, un viņa laikabiedrs Frīdrihs Mišers tos atklāja 1869. gadā. atklāja nukleīnskābes (lašu strutu un spermas šūnu kodolos). Tomēr ilgu laiku šie atklājumi nebija saistīti viens ar otru, ilgu laiku nebija zināma iedzimtības vielas struktūra un būtība. NK ģenētiskā loma tika noteikta pēc transformācijas (1928, F. Griffiths; 1944, O. Avery), transdukcijas (1951, Lederberg, Zinder) un bakteriofāgu reprodukcijas parādību atklāšanas un izskaidrošanas (1951, A. Hershey, M. Čeiss).

Bakteriofāgu transformācija, transdukcija un reprodukcija ir pārliecinoši pierādījusi DNS ģenētisko lomu. RNS vīrusos (AIDS, B hepatīts, gripa, TMV, peles leikēmija utt.) šo lomu veic RNS.

Nukleīnskābju struktūra. NC ir biopolimēri, kas iesaistīti ģenētiskās informācijas uzglabāšanā un pārraidē. NA monomēri ir nukleotīdi, kas sastāv no slāpekļa bāzes, monosaharīda un vienas vai vairākām fosfātu grupām. Visi NA nukleotīdi ir monofosfāti. Nukleotīdu bez fosfātu grupas sauc par nukleozīdu. NA saturošais cukurs ir ribozes vai 2-dezoksiribozes D-izomērs un β-anomērs. Nukleotīdus, kas satur ribozi, sauc par ribonukleotīdiem, un tie ir RNS monomēri, un nukleotīdi, kas iegūti no dezoksiribozes, ir dezoksiribonukleotīdi, un DNS sastāv no tiem. Ir divu veidu slāpekļa bāzes: purīni - adenīns, guanīns un pirimidīni - citozīns, timīns, uracils. RNS un DNS sastāvā ietilpst adenīns, guanīns, citozīns; Uracils ir atrodams tikai RNS, bet timīns tikai DNS.

Dažos gadījumos NA satur retus nelielus nukleotīdus, piemēram, dihidrouridīnu, 4-tiouridīnu, inozīnu utt. To daudzveidība ir īpaši augsta tRNS. Nelieli nukleotīdi veidojas NA bāzu ķīmisko transformāciju rezultātā, kas notiek pēc polimēra ķēdes veidošanās. RNS un DNS ārkārtīgi bieži sastopami dažādi metilēti atvasinājumi: 5-metiluridīns, 5-metilcitidīns, l-N-metiladenozīns, 2-N-metilguanozīns. RNS metilēšanas objekts var būt arī ribozes atlieku 2"-hidroksigrupas, kas noved pie 2"-O-metilcitidīna vai 2"-O-metilguanozīna veidošanās.

Ribonukleotīdu un dezoksiribonukleotīdu vienības ir savienotas viena ar otru, izmantojot fosfodiestera tiltus, savienojot viena nukleotīda 5"-hidroksilgrupu ar nākamā nukleotīda 3"-hidroksilgrupu. Tādējādi regulāro mugurkaulu veido fosfātu un ribozes atlikumi, un bāzes tiek pievienotas cukuriem tāpat kā sānu grupas ir pievienotas olbaltumvielām. Pamatu secību gar ķēdi sauc par NC primāro struktūru. Bāzu secību parasti nolasa virzienā no 5" līdz 3" pentozes oglekļa atomam.

DNS struktūra. DNS struktūras dubultspirāles modeli ierosināja Vatsons un Kriks 1953. gadā (7. att.).

Saskaņā ar šo trīsdimensiju modeli DNS molekula sastāv no divām pretēji vērstām polinukleotīdu ķēdēm, kas veido labās puses spirāli attiecībā pret vienu un to pašu asi. Slāpekļa bāzes atrodas dubultās spirāles iekšpusē, un to plaknes ir perpendikulāras galvenajai asij, bet cukura fosfāta atlikumi ir pakļauti uz āru. Starp bāzēm veidojas specifiskas H-saites: adenīns - timīns (vai uracils), guanīns - citozīns, ko sauc par Vatsona-Krika pāri. Rezultātā lielāki purīni vienmēr mijiedarbojas ar mazākiem pirimidīniem, kas nodrošina optimālu mugurkaula ģeometriju. Dubultās spirāles antiparalēlās ķēdes nav identiskas ne bāzu secībā, ne nukleotīdu sastāvā, bet tās ir viena otru komplementāras tieši tāpēc, ka starp iepriekšminētajām bāzēm ir specifiska ūdeņraža saite.

Komplementaritāte ir ļoti svarīga DNS kopēšanai (replicēšanai). Atklātas attiecības starp dažādu bāzu skaitu DNS

7. att. B - DNS forma

Chargraff et al. 50. gados bija liela nozīme DNS struktūras noteikšanā: tika pierādīts, ka adenīna atlieku skaits DNS ķēdes bāzēs neatkarīgi no organisma ir vienāds ar timīna atlieku skaitu, un guanīna atlieku skaits ir vienāds ar citozīna atlieku skaitu. Šīs vienādības ir selektīvās bāzes savienošanas sekas (8. att.).

Dubultās spirāles ģeometrija ir tāda, ka blakus esošie bāzes pāri atrodas 0,34 nm attālumā viens no otra un ir pagriezti par 36° ap spirāles asi. Tāpēc vienā spirāles apgriezienā ir 10 bāzes pāri, un spirāles solis ir 3,4 nm. Dubultās spirāles diametrs ir 20 nm, un tajā ir izveidotas divas rievas - liela un maza. Tas ir saistīts ar faktu, ka cukura fosfāta mugurkauls atrodas tālāk no spirāles ass nekā slāpekļa bāzes.

DNS struktūras stabilitāte ir saistīta ar dažāda veida mijiedarbībām, no kurām galvenās ir H-saites starp bāzēm un starpplakņu mijiedarbība (kraušana). Pateicoties pēdējam, tiek nodrošināti ne tikai labvēlīgi van der Vāla kontakti starp atomiem, bet arī

8. att. DNS ķēžu komplementaritātes un antiparalēlisma princips

papildu stabilizācija paralēlu bāzu atomu p-orbitāļu pārklāšanās dēļ. Stabilizāciju veicina arī labvēlīgais hidrofobiskais efekts, kas izpaužas zemu polāro bāzu aizsardzībā no tiešas saskares ar ūdens vidi. Turpretim tiek atklāts cukura fosfāta mugurkauls ar tā polārajām un jonizētajām grupām, kas arī stabilizē struktūru.

Ir zināmas četras DNS polimorfās formas: A, B, C un Z. Parastā struktūra ir B-DNS, kurā bāzu pāru plaknes ir perpendikulāras dubultspirāles asij (7. att.). A-DNS bāzu pāru plaknes ir pagrieztas aptuveni par 20° no normālās uz labās puses dubultspirāles asi; Katrā spirāles apgriezienā ir 11 bāzes pāri. C-DNS katrā spirāles apgriezienā ir 9 bāzes pāri. Z-DNS ir kreisās puses spirāle ar 12 bāzes pāriem vienā apgriezienā; pamatu plaknes ir aptuveni perpendikulāras spirāles asij. DNS šūnā parasti ir B formā, bet atsevišķas tās sadaļas var būt A, Z vai pat citā konformācijā.

DNS dubultspirāle nav sasalis veidojums, tā atrodas pastāvīgā kustībā:

· savienojumi ķēdēs ir deformēti;

· komplementārie bāzu pāri atveras un aizveras;

DNS mijiedarbojas ar olbaltumvielām;

· ja spriedze molekulā ir liela, tad tā lokāli atšķetinās;

· labā spirāle pārvēršas par kreiso.

Ir 3 DNS frakcijas:

1. Bieži atkārtojas (satelīts) - līdz 106 gēnu kopijām (pelēm 10%). Tas nav iesaistīts olbaltumvielu sintēzē; atdala gēnus; nodrošina šķērsošanu; satur transpozonus.

2. Vāji atkārtojas - līdz 102 - 103 gēnu kopijām (pelēm 15%). Satur gēnus t-RNS sintēzei, gēnus ribosomu proteīnu un hromatīna proteīnu sintēzei.

3. Unikāls (neatkārtojams) – pelēm 75% (cilvēkiem 56%). Sastāv no strukturālajiem gēniem.

DNS lokalizācija: 95% DNS lokalizējas kodolā hromosomās (lineārā DNS) un 5% mitohondrijās, plastīdos un šūnu centrā apļveida DNS veidā.

DNS funkcijas: informācijas uzglabāšana un pārraide; remonts; replikācija.

Divas DNS ķēdes gēnu reģionā būtiski atšķiras pēc to funkcionālās lomas: viena no tām ir kodēšana jeb sajūta, bet otrā ir veidne.

Tas nozīmē, ka gēna “nolasīšanas” procesā (transkripcija vai pre-mRNS sintēze) DNS veidnes virkne darbojas kā veidne. Šī procesa produkts, pre-mRNS, nukleotīdu secībā sakrīt ar kodējošo DNS virkni (ar timīna bāzes aizstāšanu ar uracilu).

Tādējādi izrādās, ka ar DNS šablona virknes palīdzību transkripcijas laikā RNS struktūrā tiek reproducēta DNS kodējošās virknes ģenētiskā informācija.

Galvenie matricas procesi, kas raksturīgi visiem dzīviem organismiem, ir DNS replikācija, transkripcija un translācija.

Replikācija- process, kurā sākotnējā DNS molekulas bāzes secībā kodētā informācija tiek pārraidīta ar maksimālu precizitāti uz meitas DNS. Ar daļēji konservatīvu replikāciju pirmās paaudzes meitas šūnas saņem vienu DNS virkni no saviem vecākiem, un otrā virkne ir tikko sintezēta. Process tiek veikts, piedaloties DNS polimerāzēm, kas pieder pie transferāžu klases. Veidnes lomu spēlē atdalītās divpavedienu mātes DNS ķēdes, un substrāti ir dezoksiribonukleozīda-5"-trifosfāti.

Transkripcija- ģenētiskās informācijas pārnešanas process no DNS uz RNS. Visu veidu RNS - mRNS, rRNS un tRNS - tiek sintezētas atbilstoši bāzu secībai DNS, kas kalpo kā šablons. Tiek transkribēta tikai viena, tā sauktā “+” DNS virkne. Process notiek, piedaloties RNS polimerāzēm. Substrāti ir ribonukleozīdu 5"-trifosfāti.

Replikācijas un transkripcijas procesi prokariotos un eikariotos ievērojami atšķiras pēc ātruma un individuālajiem mehānismiem.

Raidījums- mRNS dekodēšanas process, kura rezultātā informācija no mRNS bāzes secības valodas tiek tulkota proteīna aminoskābju secības valodā. Translācija notiek uz ribosomām, substrāti ir aminoacil-tRNS.

Veidnes DNS sintēze, ko katalizē DNS polimerāzes, veic divas galvenās funkcijas: DNS replikāciju - jaunu meitas ķēžu sintēzi un divpavedienu DNS labošanu, kurai ir pārrāvums vienā no ķēdēm, kas izveidojušās, izgriežot šīs bojātās daļas. ķēde ar nukleāzēm. Prokariotos un eikariotos ir trīs veidu DNS polimerāzes. Prokariotos identificē I, II un III tipa polimerāzes, kas apzīmētas kā pol l, pol ll un pol III. Pēdējais katalizē augšanas ķēdes sintēzi; pol spēlē nozīmīgu lomu DNS nobriešanas procesā; pol ll funkcijas nav pilnībā izprotamas. Eikariotu šūnās DNS polimerāze ά ir iesaistīta hromosomu replikācijā, DNS polimerāze β ir iesaistīta labošanā, un γ šķirne ir ferments, kas veic mitohondriju DNS replikāciju. Šie enzīmi, neatkarīgi no šūnas veida, kurā notiek replikācija, pievieno nukleotīdu OH grupai vienas DNS virknes 3" galā, kas aug 5"→3 virzienā. Tāpēc viņi saka, ka šiem F ir 5 "→ 3" polimerāzes aktivitāte. Turklāt tiem visiem piemīt spēja noārdīt DNS, atdalot nukleotīdus 3"→5 virzienā, t.i., tās ir 3"→5" eksonukleāzes.

1957. gadā Meselsons un Štāls, pētot E. coli, atklāja, ka katrā brīvajā virknē enzīms DNS polimerāze veido jaunu, komplementāru virkni. Tas ir daļēji konservatīvs replikācijas veids: viens pavediens ir vecs, bet otrs ir jauns!

Parasti replikācija sākas stingri noteiktos apgabalos, ko sauc par ori apgabaliem (no replikācijas sākuma), un no šiem apgabaliem tā izplatās abos virzienos. Pirms ori apgabaliem ir mātes DNS virkņu atzarojuma punkti. Apgabalu, kas atrodas blakus atzarojuma punktam, sauc par replikācijas dakšiņu (9. att.). Sintēzes laikā replikācijas dakša pārvietojas pa molekulu, un tiek atšķetinātas arvien jaunas vecāku DNS daļas, līdz dakša sasniedz beigu punktu. Ķēdes atdalīšana tiek panākta, izmantojot īpašas F - helikāzes (topoizomerāzes). Tam nepieciešamā enerģija tiek atbrīvota ATP hidrolīzes rezultātā. Helikāzes pārvietojas pa polinukleotīdu ķēdēm divos virzienos.

Lai sāktu DNS sintēzi, ir nepieciešama sēkla - grunts. Praimera lomu veic īsa RNS (10-60 nukleotīdi). Tas tiek sintezēts kā papildinājums noteiktai DNS sadaļai, piedaloties primāzei. Pēc grunts veidošanās sāk darboties DNS polimerāze. Atšķirībā no helikāzēm, DNS polimerāzes var pārvietoties tikai no veidnes 3" līdz 5" galam. Tāpēc augošās ķēdes pagarināšanās, divpavedienu sākotnējās DNS atritinoties, var notikt tikai vienā veidnes virknē, attiecībā pret kuru replikācijas dakša pārvietojas no 3" uz 5" galu. Nepārtraukti sintezēto ķēdi sauc par vadošo ķēdi. Sintēze uz atpalikušās virknes arī sākas ar gruntējuma veidošanos un notiek virzienā, kas ir pretējs vadošajai daļai - no replikācijas dakšas. Atpaliekošā virkne tiek sintezēta fragmentos (Okazaki fragmentu veidā), jo primer veidojas tikai tad, kad replikācijas dakša atbrīvo veidnes reģionu, kuram ir afinitāte pret primāzi. Okazaki fragmentu sasaistīšana (šķērssaistīšana), lai izveidotu vienotu ķēdi, tiek saukta par nogatavināšanas procesu.

Virknes nobriešanas laikā RNS primer tiek noņemts gan no vadošās virknes 5" gala, gan no Okazaki fragmentu 5" galiem, un šie fragmenti tiek sašūti kopā. Praimera noņemšana tiek veikta, piedaloties 3"→5" eksonukleāzei. Tas pats F noņemtās RNS vietā pievieno dezoksinukleotīdus, izmantojot savu 5"→3" polimerāzes aktivitāti. Šajā gadījumā, ja tiek pievienots “nepareizs” nukleotīds, tiek veikta “korektūra” - bāzu noņemšana, kas veido nekomplementārus pārus. Šis process nodrošina ārkārtīgi augstu replikācijas precizitāti, kas atbilst vienai kļūdai uz 109 bāzes pāriem.

9. att. DNS replikācija:

1 - replikācijas dakša, 2 - DNS polimerāze (pol I - nobriešana);

3 - DNS polimerāze (pol III - "korektūra"); 4-helikāze;

5-girāze (topoizomerāze); 6-proteīni, kas destabilizē dubulto spirāli.

Korekcija tiek veikta gadījumos, kad augošās ķēdes 3” galā ir pievienots “nepareizs” nukleotīds, kas nespēj izveidot nepieciešamās ūdeņraža saites ar matricu. Kad pol III kļūdaini piestiprina nepareizo bāzi, tā 3” - 5” Eksonukleāzes aktivitāte tiek “ieslēgta”, un šī bāze tiek nekavējoties noņemta, pēc tam tiek atjaunota polimerāzes aktivitāte. Šis vienkāršais mehānisms darbojas tāpēc, ka pol III spēj darboties kā polimerāze tikai uz perfektu DNS dubultspirāli ar absolūti pareizu. bāzes savienošana pārī.

Vēl viens RNS fragmentu noņemšanas mehānisms ir balstīts uz īpašas ribonukleāzes, ko sauc par RNāzi H, klātbūtni šūnās. Šis F ir raksturīgs divpavedienu struktūrām, kas veidotas no vienas ribonukleotīda un vienas dezoksiribonukleotīda ķēdes, un tas hidrolizē pirmo no tām.

RNāze H spēj arī noņemt RNS praimeri, kam seko spraugas labošana ar DNS polimerāzi. Fragmentu salikšanas vajadzīgajā secībā beigu posmā iedarbojas DNS ligāze, katalizējot fosfodiestera saites veidošanos.

DNS dubultās spirāles daļas attīšana ar helikāzēm eikariotu hromosomās noved pie pārējās struktūras supercoiling, kas neizbēgami ietekmē replikācijas procesa ātrumu. Superspolēšanu novērš DNS topoizomerāzes.

Tādējādi DNS replikācijā papildus DNS polimerāzei piedalās liels Ps kopums: helikāze, primāze, RNāze H, DNS ligāze un topoizomerāze. Šis fosfora proteīnu un veidņu DNS biosintēzē iesaistīto proteīnu saraksts nebūt nav pilnīgs. Tomēr daudzi šī procesa dalībnieki līdz mūsdienām ir maz pētīti.

Replikācijas procesā notiek “korektūra” - nepareizu (veidojot nekomplementārus pārus) bāzu noņemšana, kas iekļauta jaunsintezētajā DNS. Šis process nodrošina ārkārtīgi augstu replikācijas precizitāti, kas atbilst vienai kļūdai uz 109 bāzes pāriem.

Telomēri. 1938. gadā klasiskie ģenētiķi B. Makklintons un G. Melers pierādīja, ka hromosomu galos atrodas īpašas struktūras, ko sauc par telomēriem (telos-end, meros-part).

Zinātnieki ir atklājuši, ka, pakļaujot rentgena starojumam, pretestība ir tikai telomēriem. Gluži pretēji, hromosomas, kurām nav gala sekcijas, sāk apvienoties, kas izraisa nopietnas ģenētiskas anomālijas. Tādējādi telomēri nodrošina hromosomu individualitāti. Telomēri ir blīvi iesaiņoti (heterohromatīns) un nav pieejami fermentiem (telomerāzei, metilāzei, endonukleāzēm utt.)

Telomēru funkcijas.

1. Mehāniski: a) māsu hromatīdu galu savienošana pēc S fāzes; b) hromosomu fiksācija pie kodola membrānas, kas nodrošina homologu konjugāciju.

2. Stabilizācija: a) aizsardzība pret ģenētiski nozīmīgu DNS sekciju nepietiekamu replikāciju (telomēri netiek transkribēti); b) šķelto hromosomu galu stabilizācija. Pacientiem ar α-talasēmiju 16d hromosomas α-globīna gēnos rodas pārtraukumi, un bojātajam galam tiek pievienoti telomēri atkārtojumi (TTAGGG).

3.Ietekme uz gēnu ekspresiju. Gēnu aktivitāte, kas atrodas netālu no telomēriem, ir samazināta. Tā ir apklusināšanas izpausme – transkripcijas klusums.

4. "Skaitīšanas funkcija". Telomēri darbojas kā pulksteņa ierīce, kas skaita šūnu dalījumu skaitu. Katrs dalījums saīsina telomērus par 50-65 bp. Un to kopējais garums cilvēka embrija šūnās ir 10-15 tūkstoši bp.

Telomēriskā DNS nesen ir nonākusi biologu uzmanības lokā. Pirmie izpētes objekti ir vienšūnu vienšūņi – skropstu ciliāti (tetrahymena), kas satur vairākus desmitus tūkstošu ļoti mazu hromosomu un līdz ar to arī daudz telomēru vienā šūnā (augstākajos eikariotos vienā šūnā ir mazāk par 100 telomēriem).

Ciliātu telomēriskajā DNS 6 nukleotīdu atlieku bloki atkārtojas daudzas reizes. Viena DNS virkne satur bloku no 2 timīna - 4 guanīna (TTGGYG - G-ķēde), un komplementāro ķēdi - 2 adenīnu - 4 citozīnu (AACCCC - C-ķēde).

Iedomājieties zinātnieku pārsteigumu, kad viņi atklāja, ka cilvēka telomēriskā DNS no ciliātu DNS atšķiras tikai ar vienu burtu un veido blokus 2 timīns - adenīns - 3 guanīns (TTAGGG). Turklāt izrādījās, ka visu zīdītāju, rāpuļu, abinieku, putnu un zivju telomēri (G ķēde) ir veidoti no TTAGGG blokiem.

Tomēr šeit nav nekā pārsteidzoša, jo telomēriskā DNS nekodē proteīnus (tas nesatur gēnus). Visos organismos telomēri veic universālas funkcijas, kas tika apspriestas iepriekš. Ļoti svarīga telomēriskās DNS īpašība ir tās garums. Cilvēkiem tas svārstās no 2 līdz 20 tūkstošiem bāzes pāru, un dažās peļu sugās tas var sasniegt simtiem tūkstošu bāzes pāru. Zināms, ka telomēru tuvumā atrodas īpaši proteīni, kas nodrošina to funkcionēšanu un ir iesaistīti telomēru konstruēšanā.

Ir pierādīts, ka normālai funkcionēšanai katrai lineārajai DNS ir jābūt diviem telomēriem: vienam telomēram katrā galā.

Prokariotiem nav telomēru – to DNS ir noslēgta gredzenā.

Mēs visi zinām, ka cilvēka izskats, daži ieradumi un pat slimības ir iedzimtas. Visa šī informācija par dzīvu būtni ir iekodēta gēnos. Tātad, kā izskatās šie bēdīgi slavenie gēni, kā tie darbojas un kur tie atrodas?

Tātad jebkura cilvēka vai dzīvnieka visu gēnu nesējs ir DNS. Šo savienojumu 1869. gadā atklāja Johans Frīdrihs Mīsers.Ķīmiski DNS ir dezoksiribonukleīnskābe. Ko tas nozīmē? Kā šī skābe nes visas mūsu planētas dzīvības ģenētisko kodu?

Sāksim, apskatot, kur atrodas DNS. Cilvēka šūnā ir daudz organellu, kas veic dažādas funkcijas. DNS atrodas kodolā. Kodols ir neliela organelle, kuru ieskauj speciāla membrāna un kurā glabājas viss ģenētiskais materiāls – DNS.

Kāda ir DNS molekulas struktūra?

Vispirms apskatīsim, kas ir DNS. DNS ir ļoti gara molekula, kas sastāv no strukturālajiem elementiem – nukleotīdiem. Ir 4 veidu nukleotīdi - adenīns (A), timīns (T), guanīns (G) un citozīns (C). Nukleotīdu ķēde shematiski izskatās šādi: GGAATTCTAAG... Šī nukleotīdu secība ir DNS ķēde.

Pirmo reizi DNS struktūru 1953. gadā atšifrēja Džeimss Vatsons un Frensiss Kriks.

Vienā DNS molekulā ir divas nukleotīdu ķēdes, kas ir spirāliski savītas viena ap otru. Kā šīs nukleotīdu ķēdes paliek kopā un savijas spirālē? Šī parādība ir saistīta ar komplementaritātes īpašību. Komplementaritāte nozīmē, ka tikai daži nukleotīdi (komplementāri) var atrasties viens pret otru divās ķēdēs. Tādējādi pretī adenīnam vienmēr ir timīns, bet pretī guanīnam vienmēr ir tikai citozīns. Tādējādi guanīns ir komplementārs citozīnam, un adenīns ir komplementārs ar timīnu.Šādus nukleotīdu pārus, kas atrodas viens otram pretī dažādās ķēdēs, sauc arī par komplementāriem.

Shematiski to var parādīt šādi:

G-C
T-A
T-A
C-G

Šie komplementārie pāri A - T un G - C veido ķīmisku saiti starp pāra nukleotīdiem, un saite starp G un C ir spēcīgāka nekā starp A un T. Saite veidojas stingri starp komplementārām bāzēm, tas ir, veidošanās. Saikne starp nekomplementāru G un A nav iespējama.

DNS "iepakojums", kā DNS virkne kļūst par hromosomu?

Kāpēc šīs DNS nukleotīdu ķēdes arī savijas viena ap otru? Kāpēc tas ir vajadzīgs? Fakts ir tāds, ka nukleotīdu skaits ir milzīgs un ir nepieciešams daudz vietas, lai ievietotu šādas garas ķēdes. Šī iemesla dēļ divas DNS virknes savijas viena ap otru spirālveida veidā. Šo parādību sauc par spiralizāciju. Spiralizācijas rezultātā DNS ķēdes tiek saīsinātas 5-6 reizes.

Dažas DNS molekulas ķermenis izmanto aktīvi, bet citas tiek izmantotas reti. Papildus spiralizācijai šādas reti izmantotās DNS molekulas tiek pakļautas vēl kompaktākam "iepakojums". Šo kompakto iepakojumu sauc par supercoiling un saīsina DNS virkni 25-30 reizes!

Kā DNS spirāles iesaiņojas?

Supercoiling izmanto histona proteīnus, kuriem ir stieņa vai vītnes spoles izskats un struktūra. Spiralizētas DNS virknes tiek uzvilktas uz šīm "spolēm" - histona proteīniem. Tādējādi garais pavediens kļūst ļoti kompakts un aizņem ļoti maz vietas.

Ja ir nepieciešams izmantot vienu vai otru DNS molekulu, notiek “attīšanas” process, tas ir, DNS virkne tiek “atritināta” no “spoles” - histona proteīna (ja tas tika uztīts uz tās) un atritinās no spirāli divās paralēlās ķēdēs. Un, kad DNS molekula ir tādā nesagrieztā stāvoklī, tad no tās var nolasīt nepieciešamo ģenētisko informāciju. Turklāt ģenētiskā informācija tiek nolasīta tikai no nesavītā DNS pavedieniem!

Tiek saukts superspirālveida hromosomu kopums heterohromatīns, un informācijas lasīšanai pieejamās hromosomas ir eihromatīns.

Kas ir gēni, kāda ir to saistība ar DNS?

Tagad apskatīsim, kas ir gēni. Ir zināms, ka ir gēni, kas nosaka asinsgrupu, acu krāsu, matus, ādu un daudzas citas mūsu ķermeņa īpašības. Gēns ir stingri noteikta DNS sadaļa, kas sastāv no noteikta skaita nukleotīdu, kas sakārtoti stingri noteiktā kombinācijā. Atrašanās vieta stingri noteiktā DNS sadaļā nozīmē, ka konkrētam gēnam ir ierādīta tā vieta, un šo vietu nav iespējams mainīt. Der veikt šādu salīdzinājumu: cilvēks dzīvo uz noteiktas ielas, noteiktā mājā un dzīvoklī, un cilvēks nevar brīvprātīgi pārcelties uz citu māju, dzīvokli vai uz citu ielu. Noteikts nukleotīdu skaits gēnā nozīmē, ka katram gēnam ir noteikts nukleotīdu skaits un tie nevar kļūt vairāk vai mazāk. Piemēram, gēns, kas kodē insulīna ražošanu, sastāv no 60 nukleotīdu pāriem; gēns, kas kodē hormona oksitocīna ražošanu - no 370 nukleotīdu pāriem.

Stingrā nukleotīdu secība katram gēnam ir unikāla un stingri noteikta. Piemēram, secība AATTAATA ir gēna fragments, kas kodē insulīna ražošanu. Lai iegūtu insulīnu, tiek izmantota tieši šāda secība, lai iegūtu, piemēram, adrenalīnu, tiek izmantota cita nukleotīdu kombinācija. Ir svarīgi saprast, ka tikai noteikta nukleotīdu kombinācija kodē noteiktu “produktu” (adrenalīnu, insulīnu utt.). Šāda unikāla noteikta skaita nukleotīdu kombinācija, kas stāv "savā vietā" - tā ir gēns.

Papildus gēniem DNS ķēdē ir tā sauktās "nekodējošās sekvences". Šādas nekodējošas nukleotīdu sekvences regulē gēnu darbību, palīdz hromosomu spiralizēšanā un iezīmē gēna sākuma un beigu punktu. Tomēr līdz šim lielākās daļas nekodējošu secību loma joprojām ir neskaidra.

Kas ir hromosoma? Dzimuma hromosomas

Indivīda gēnu kolekciju sauc par genomu. Protams, visu genomu nevar ietvert vienā DNS. Genoms ir sadalīts 46 DNS molekulu pāros. Vienu DNS molekulu pāri sauc par hromosomu. Tātad cilvēkiem ir 46 no šīm hromosomām. Katrai hromosomai ir stingri noteikts gēnu kopums, piemēram, 18. hromosomā ir gēni, kas kodē acu krāsu utt. Hromosomas atšķiras viena no otras pēc garuma un formas. Visizplatītākās formas ir X vai Y, taču ir arī citas formas. Cilvēkiem ir divas vienādas formas hromosomas, kuras sauc par pāriem. Šādu atšķirību dēļ visas pārī savienotās hromosomas ir numurētas – ir 23 pāri. Tas nozīmē, ka ir hromosomu pāris Nr.1, pāris Nr.2, Nr.3 utt. Katrs gēns, kas ir atbildīgs par noteiktu iezīmi, atrodas tajā pašā hromosomā. Mūsdienu vadlīnijas speciālistiem var norādīt gēna atrašanās vietu, piemēram, šādi: 22. hromosoma, garā roka.

Kādas ir atšķirības starp hromosomām?

Kā vēl hromosomas atšķiras viena no otras? Ko nozīmē termins garais plecs? Ņemsim X formas hromosomas. DNS virkņu krustpunkts var notikt stingri pa vidu (X), vai arī tas var notikt necentrāli. Kad šāds DNS pavedienu krustojums nenotiek centralizēti, tad attiecībā pret krustošanās punktu daži gali ir garāki, citi attiecīgi īsāki. Šādus garus galus parasti sauc par hromosomas garo roku, bet īsos – par īso roku. Y formas hromosomās lielāko daļu roku aizņem garas rokas, un īsās ir ļoti mazas (tās pat nav norādītas shematiskajā attēlā).

Hromosomu izmēri ir dažādi: lielākās ir 1. un 3. pāru hromosomas, mazākās hromosomas ir 17., 19. pāru hromosomas.

Papildus formai un izmēram hromosomas atšķiras ar funkcijām, ko tās veic. No 23 pāriem 22 pāri ir somatiski un 1 pāris ir seksuāli. Ko tas nozīmē? Somatiskās hromosomas nosaka visas indivīda ārējās īpašības, viņa uzvedības reakciju īpašības, iedzimto psihotipu, tas ir, visas katras atsevišķas personas iezīmes un īpašības. Dzimuma hromosomu pāris nosaka cilvēka dzimumu: vīrieša vai sievietes. Ir divu veidu cilvēka dzimuma hromosomas: X (X) un Y (Y). Ja tos apvieno kā XX (x - x) - tā ir sieviete, un, ja XY (x - y) - mums ir vīrietis.

Iedzimtas slimības un hromosomu bojājumi

Tomēr notiek genoma “sabrukums”, un tad cilvēkiem tiek atklātas ģenētiskas slimības. Piemēram, ja 21. hromosomu pārī ir trīs hromosomas, nevis divas, cilvēks piedzimst ar Dauna sindromu.

Ir daudz mazāku ģenētiskā materiāla “sadalījumu”, kas neizraisa slimības, bet, gluži pretēji, piešķir labas īpašības. Visus ģenētiskā materiāla “sadalījumus” sauc par mutācijām. Mutācijas, kas izraisa slimības vai ķermeņa īpašību pasliktināšanos, tiek uzskatītas par negatīvām, un mutācijas, kas izraisa jaunu labvēlīgu īpašību veidošanos, tiek uzskatītas par pozitīvām.

Tomēr ar lielāko daļu slimību, ar kurām mūsdienās slimo cilvēki, pārmantota nav slimība, bet gan tikai nosliece. Piemēram, bērna tēvs cukuru uzņem lēni. Tas nenozīmē, ka bērns piedzims ar cukura diabētu, bet bērnam būs nosliece. Tas nozīmē, ka, ja bērns ļaunprātīgi izmanto saldumus un miltu izstrādājumus, viņš saslims ar cukura diabētu.

Mūsdienās t.s predikatīvs medicīna. Šīs medicīniskās prakses ietvaros tiek noteiktas cilvēka noslieces (pamatojoties uz atbilstošo gēnu identifikāciju), un pēc tam tiek sniegti ieteikumi - kāda diēta jāievēro, kā pareizi mainīt darbu un atpūtu, lai nesaslimtu.

Kā nolasīt DNS kodēto informāciju?

Kā jūs varat izlasīt DNS ietverto informāciju? Kā paša ķermenis to izmanto? Pati DNS ir sava veida matrica, bet ne vienkārša, bet gan kodēta. Lai nolasītu informāciju no DNS matricas, tā vispirms tiek pārnesta uz īpašu nesēju - RNS. RNS ķīmiski ir ribonukleīnskābe. Tas atšķiras no DNS ar to, ka caur kodola membrānu var iekļūt šūnā, savukārt DNS trūkst šīs spējas (to var atrast tikai kodolā). Kodētā informācija tiek izmantota pašā šūnā. Tātad RNS ir kodētas informācijas nesējs no kodola uz šūnu.

Kā notiek RNS sintēze, kā tiek sintezēts proteīns, izmantojot RNS?

DNS virknes, no kurām “jālasa” informācija, atritinās, tām pietuvojas īpašs “veidotājs” un sintezē komplementāru RNS ķēdi paralēli DNS virknei. RNS molekula sastāv arī no 4 veidu nukleotīdiem – adenīna (A), uracila (U), guanīna (G) un citozīna (C). Šajā gadījumā papildina šādi pāri: adenīns - uracils, guanīns - citozīns. Kā redzat, atšķirībā no DNS, RNS timīna vietā izmanto uracilu. Tas ir, enzīms “celtnieks” darbojas šādi: ja tas DNS virknē redz A, tad pievieno RNS virknei Y, ja G, tad pievieno C utt. Tādējādi no katra aktīvā gēna transkripcijas laikā veidojas šablons – RNS kopija, kas var iziet cauri kodola membrānai.

Kā notiek konkrēta gēna kodēta proteīna sintēze?

Pēc atstāšanas no kodola RNS nonāk citoplazmā. Jau citoplazmā RNS kā matrica var tikt iestrādāta īpašās enzīmu sistēmās (ribosomās), kuras var sintezēt, vadoties pēc RNS informācijas, atbilstošo olbaltumvielu aminoskābju secību. Kā jūs zināt, olbaltumvielu molekula sastāv no aminoskābēm. Kā ribosoma zina, kuru aminoskābi pievienot augošajai olbaltumvielu ķēdei? Tas tiek darīts, pamatojoties uz tripleta kodu. Tripleta kods nozīmē, ka RNS ķēdes trīs nukleotīdu secība ( trijnieks, piemēram, GGU) kodē vienu aminoskābi (šajā gadījumā glicīnu). Katru aminoskābi kodē noteikts triplets. Un tā, ribosoma “nolasa” tripletu, nosaka, kura aminoskābe jāpievieno pēc tam, kad tā nolasa informāciju RNS. Kad veidojas aminoskābju ķēde, tā iegūst noteiktu telpisku formu un kļūst par proteīnu, kas spēj veikt tai uzticētās fermentatīvās, konstruēšanas, hormonālās un citas funkcijas.

Jebkura dzīva organisma olbaltumvielas ir gēna produkts. Tieši olbaltumvielas nosaka visas dažādās gēnu īpašības, īpašības un ārējās izpausmes.

DNS struktūra un funkcijas

Parametra nosaukums	Nozīme
Raksta tēma:	DNS struktūra un funkcijas
Rubrika (tematiskā kategorija)	Izglītība

DNS- polimērs, kura monomēri ir dezoksiribonukleotīdi. DNS molekulas telpiskās struktūras modelis dubultspirāles formā tika piedāvāts 1953. gadā. J. Vatsons un F. Kriks (šī modeļa uzbūvei viņi izmantoja M. Vilkinsa, R. Franklina, E. Šargafa darbus).

DNS molekula ko veido divas polinukleotīdu ķēdes, kas spirālveidīgi savītas viena ap otru un kopā ap iedomātu asi, ᴛ.ᴇ. ir dubultspirāle (izņemot dažus DNS saturošus vīrusus, kuriem ir vienpavedienu DNS). DNS dubultspirāles diametrs ir 2 nm, attālums starp blakus esošajiem nukleotīdiem ir 0,34 nm, un vienā spirāles apgriezienā ir 10 nukleotīdu pāri. Molekulas garums var sasniegt vairākus centimetrus. Molekulmasa - desmitiem un simtiem miljonu. Kopējais DNS garums cilvēka šūnas kodolā ir aptuveni 2 m Eikariotu šūnās DNS veido kompleksus ar olbaltumvielām un tai ir specifiska telpiskā konformācija.

DNS monomērs - nukleotīds (dezoksiribonukleotīds)- sastāv no trīs vielu atliekām: 1) slāpekļa bāzes, 2) piecu oglekļa monosaharīda (pentozes) un 3) fosforskābes. Nukleīnskābju slāpekļa bāzes pieder pie pirimidīnu un purīnu klasēm. DNS pirimidīna bāzes(molekulā ir viens gredzens) - timīns, citozīns. Purīna bāzes(ir divi gredzeni) - adenīns un guanīns.

DNS nukleotīda monosaharīds ir dezoksiriboze.

Nukleotīda nosaukums ir atvasināts no atbilstošās bāzes nosaukuma. Nukleotīdi un slāpekļa bāzes ir apzīmētas ar lielajiem burtiem.

Polinukleotīdu ķēde veidojas nukleotīdu kondensācijas reakciju rezultātā. Šajā gadījumā starp viena nukleotīda dezoksiribozes atlikuma 3" oglekli un cita nukleotīda fosforskābes atlikumu, fosfoestera saite(pieder stipro kovalento saišu kategorijai). Viens polinukleotīdu ķēdes gals beidzas ar 5" oglekli (saukts par 5" galu), otrs beidzas ar 3" oglekli (3" gals).

Pretī vienai nukleotīdu virknei ir otra virkne. Nukleotīdu izvietojums šajās divās ķēdēs nav nejaušs, bet stingri noteikts: timīns vienmēr atrodas pretī vienas ķēdes adenīnam otrā ķēdē, bet citozīns vienmēr atrodas pretī guanīnam, starp adenīnu un timīnu rodas divas ūdeņraža saites, kā arī starp guanīns un citozīns - trīs ūdeņraža saites. Parasti sauc paraugu, saskaņā ar kuru dažādu DNS ķēžu nukleotīdi ir stingri sakārtoti (adenīns - timīns, guanīns - citozīns) un selektīvi savienojas viens ar otru. komplementaritātes principu. Jāpiebilst, ka J. Vatsons un F. Kriks komplementaritātes principu saprata pēc iepazīšanās ar E. Šargafa darbiem. E. Čargafs, izpētījis milzīgu skaitu dažādu organismu audu un orgānu paraugu, atklāja, ka jebkurā DNS fragmentā guanīna atlieku saturs vienmēr precīzi atbilst citozīna saturam, bet adenīna – timīna ( "Čargafa likums"), taču viņš nevar izskaidrot šo faktu.

No komplementaritātes principa izriet, ka vienas ķēdes nukleotīdu secība nosaka otras ķēdes nukleotīdu secību.

DNS pavedieni ir pretparalēli (daudzvirzienu), ᴛ.ᴇ. dažādu ķēžu nukleotīdi atrodas pretējos virzienos, un tāpēc pretī vienas ķēdes 3" galam atrodas otras ķēdes 5" gals. DNS molekulu dažreiz salīdzina ar spirālveida kāpnēm. Šo kāpņu “margas” ir cukura-fosfāta mugurkauls (mainīgi dezoksiribozes un fosforskābes atlikumi); “Soļi” ir komplementāras slāpekļa bāzes.

DNS funkcija- iedzimtas informācijas glabāšana un pārraide.

DNS uzbūve un funkcijas - jēdziens un veidi. Kategorijas "DNS struktūra un funkcijas" klasifikācija un pazīmes 2017, 2018.

Šajā rakstā varat uzzināt DNS bioloģisko lomu. Tātad, šis saīsinājums visiem ir pazīstams kopš skolas laikiem, bet ne visiem ir priekšstats, kas tas ir. Pēc skolas bioloģijas kursa atmiņā paliek tikai minimālas zināšanas par ģenētiku un iedzimtību, jo bērniem šo sarežģīto tēmu māca tikai virspusēji. Taču šīs zināšanas (DNS bioloģiskā loma, tās ietekme uz ķermeni) var būt neticami noderīgas.

Sāksim ar to, ka nukleīnskābes pilda svarīgu funkciju, proti, nodrošina dzīvības nepārtrauktību. Šīs makromolekulas ir divos veidos:

DNS (DNS);
RNS (RNS).

Tie ir ķermeņa šūnu struktūras un darbības ģenētiskā plāna raidītāji. Parunāsim par tiem sīkāk.

DNS un RNS

Sāksim ar to, kura zinātnes nozare nodarbojas ar tādiem sarežģītiem jautājumiem kā:

glabāšanas principu apguve;
tās īstenošana;
pārraide;
biopolimēru struktūras izpēte;
to funkcijas.

To visu pēta molekulārā bioloģija. Tieši šajā bioloģijas zinātņu nozarē var rast atbildi uz jautājumu, kāda ir DNS un RNS bioloģiskā loma.

Šos augstas molekulmasas savienojumus, kas veidojas no nukleotīdiem, sauc par "nukleīnskābēm". Tieši šeit tiek glabāta informācija par ķermeni, kas nosaka indivīda attīstību, izaugsmi un iedzimtību.

Dezoksiribonukleīnskābes atklāšana datēta ar 1868. gadu. Tad zinātnieki varēja tos atklāt leikocītu un aļņu spermas kodolos. Turpmākie pētījumi parādīja, ka DNS var atrast visās augu un dzīvnieku šūnās. DNS modelis tika prezentēts 1953. gadā, un Nobela prēmija par šo atklājumu tika piešķirta 1962. gadā.

DNS

Sāksim šo sadaļu ar faktu, ka ir 3 veidu makromolekulas:

dezoksiribonukleīnskābe;
ribonukleīnskābe;
olbaltumvielas.

Tagad mēs sīkāk aplūkosim DNS struktūru un bioloģisko lomu. Tātad šis biopolimērs pārraida datus par iedzimtību, ne tikai nesēja, bet arī visu iepriekšējo paaudžu attīstības īpašībām. - nukleotīds. Tādējādi DNS ir galvenā hromosomu sastāvdaļa, kas satur ģenētisko kodu.

Kā ir iespējama šīs informācijas pārsūtīšana? Visa būtība ir šo makromolekulu spēja vairoties pašam. To skaits ir bezgalīgs, kas izskaidrojams ar to lielo izmēru un līdz ar to - ar milzīgu skaitu dažādu nukleotīdu secību.

DNS struktūra

Lai izprastu DNS bioloģisko lomu šūnā, ir jāiepazīstas ar šīs molekulas struktūru.

Sāksim ar vienkāršāko, visiem nukleotīdiem to struktūrā ir trīs komponenti:

slāpekļa bāze;
pentozes cukurs;
fosfātu grupa.

Katrs atsevišķais nukleotīds DNS molekulā satur vienu slāpekļa bāzi. Tas var būt pilnīgi jebkurš no četriem iespējamiem:

A (adenīns);
G (guanīns);
C (citozīns);
T (timīns).

A un G ir purīni, un C, T un U (uracils) ir piramidīni.

Ir vairāki noteikumi par slāpekļa bāzu attiecību, ko sauc par Chargaff noteikumiem.

A = T.
G = C.
(A + G = T + C) varam pārvietot visus nezināmos uz kreiso pusi un iegūt: (A + G)/(T + C) = 1 (šī formula ir visērtākā, risinot uzdevumus bioloģijā).
A + C = G + T.
Vērtība (A + C)/(G + T) ir nemainīga. Cilvēkam tas ir 0,66, bet, piemēram, baktērijām tas ir no 0,45 līdz 2,57.

Katras DNS molekulas struktūra atgādina savītu dubultspirāli. Lūdzu, ņemiet vērā, ka polinukleotīdu ķēdes ir pretparalēlas. Tas ir, nukleotīdu pāru izvietojumam vienā ķēdē ir pretēja secība nekā otrā. Katrs šīs spirāles pagrieziens satur pat 10 nukleotīdu pārus.

Kā šīs ķēdes ir savienotas viena ar otru? Kāpēc molekula ir spēcīga un nesadalās? Tas viss ir par ūdeņraža saiti starp slāpekļa bāzēm (starp A un T — divas, starp G un C — trīs) un hidrofobu mijiedarbību.

Noslēdzot šo sadaļu, vēlos pieminēt, ka DNS ir lielākās organiskās molekulas, kuru garums svārstās no 0,25 līdz 200 nm.

Papildināmība

Apskatīsim tuvāk pāru savienojumus. Mēs jau teicām, ka slāpekļa bāzu pāri veidojas nevis haotiski, bet gan stingrā secībā. Tādējādi adenīns var saistīties tikai ar timīnu, un guanīns var saistīties tikai ar citozīnu. Šis secīgais pāru izvietojums vienā molekulas ķēdē nosaka to izvietojumu otrā.

Replicējot vai dubultojot, lai izveidotu jaunu DNS molekulu, ir jāievēro šis noteikums, ko sauc par “komplementaritāti”. Jūs varat pamanīt šādu modeli, kas tika minēts Chargaff's noteikumu kopsavilkumā - šādu nukleotīdu skaits ir vienāds: A un T, G un C.

Replikācija

Tagad parunāsim par DNS replikācijas bioloģisko lomu. Sāksim ar faktu, ka šai molekulai ir šī unikālā spēja sevi atražot. Šis termins attiecas uz meitas molekulas sintēzi.

1957. gadā tika piedāvāti trīs šī procesa modeļi:

konservatīvs (saglabājas sākotnējā molekula un veidojas jauna);
daļēji konservatīvs (sākotnējās molekulas sadalīšana monoķēdēs un katrai no tām pievienojot komplementāras bāzes);
izkliedēti (molekulas sabrukšana, fragmentu replikācija un savākšana nejaušā secībā).

Replikācijas procesam ir trīs posmi:

iniciācija (DNS sekciju atvīšana, izmantojot helikāzes enzīmu);
pagarināšana (ķēdes pagarināšana, pievienojot nukleotīdus);
izbeigšana (vajadzīgā garuma sasniegšana).

Šim sarežģītajam procesam ir īpaša funkcija, tas ir, bioloģiskā loma - ģenētiskās informācijas precīzas pārraides nodrošināšana.

RNS

Mēs esam jums pastāstījuši, kāda ir DNS bioloģiskā loma, tagad mēs piedāvājam pāriet uz apsvēršanu (tas ir, RNS).

Sāksim šo sadaļu ar faktu, ka šī molekula ir ne mazāk svarīga kā DNS. Mēs to varam noteikt pilnīgi jebkurā organismā, prokariotu un eikariotu šūnās. Šī molekula ir pat novērota dažos vīrusos (mēs runājam par RNS vīrusiem).

RNS atšķirīgā iezīme ir vienas molekulu ķēdes klātbūtne, bet, tāpat kā DNS, tā sastāv no četrām slāpekļa bāzēm. Šajā gadījumā tas ir:

adenīns (A);
uracils (U);
citozīns (C);
guanīns (G).

Visas RNS ir sadalītas trīs grupās:

matrica, ko parasti sauc par informatīvo (saīsinājums ir iespējams divos veidos: mRNS vai mRNS);
ribosomu (rRNS).

Funkcijas

Izprotot DNS bioloģisko lomu, tās struktūru un RNS īpašības, mēs ierosinām pāriet uz ribonukleīnskābju īpašajām misijām (funkcijām).

Sāksim ar mRNS jeb mRNS, kuru galvenais uzdevums ir informācijas pārnešana no DNS molekulas uz kodola citoplazmu. Arī mRNS ir proteīnu sintēzes veidne. Kas attiecas uz šāda veida molekulu procentuālo daudzumu, tas ir diezgan zems (apmēram 4%).

Un rRNS procents šūnā ir 80. Tie ir nepieciešami, jo ir ribosomu pamats. Ribosomu RNS piedalās proteīnu sintēzē un polipeptīdu ķēdes montāžā.

Adapteris, kas veido aminoskābju ķēdi, ir tRNS, kas pārnes aminoskābes uz olbaltumvielu sintēzes zonu. Procentuālais daudzums šūnā ir aptuveni 15%.

Bioloģiskā loma

Rezumējot: kāda ir DNS bioloģiskā loma? Šīs molekulas atklāšanas laikā viņi nevarēja sniegt acīmredzamu informāciju par šo jautājumu, taču pat tagad ne viss ir zināms par DNS un RNS nozīmi.

Ja mēs runājam par vispārējo bioloģisko nozīmi, tad to loma ir iedzimtas informācijas pārnešana no paaudzes paaudzē, olbaltumvielu sintēze un proteīnu struktūru kodēšana.

Arī daudzi cilvēki pauž šo versiju: šīs molekulas ir saistītas ne tikai ar dzīvo būtņu bioloģisko, bet arī garīgo dzīvi. Pēc metafiziķu domām, DNS satur pagātnes dzīves pieredzi un dievišķo enerģiju.

Saskaņā ar tās ķīmisko struktūru DNS ( Dezoksiribonukleīnskābe) ir biopolimērs, kura monomēri ir nukleotīdi. Tas ir, DNS ir polinukleotīds. Turklāt DNS molekula parasti sastāv no divām ķēdēm, kas savītas viena pret otru pa spirālveida līniju (bieži sauktas par "spirālveida savīti") un savienotas viena ar otru ar ūdeņraža saitēm.

Ķēdes var savīt gan uz kreiso, gan uz labo (visbiežāk) pusi.

Dažiem vīrusiem ir vienas virknes DNS.

Katrs DNS nukleotīds sastāv no 1) slāpekļa bāzes, 2) dezoksiribozes, 3) fosforskābes atlikuma.

Dubultā labās rokas DNS spirāle

DNS sastāvs ietver: adenīns, guanīns, timīns Un citozīns. Adenīns un guanīns ir purīni, un timīns un citozīns - uz pirimidīni. Dažreiz DNS satur uracilu, kas parasti ir raksturīgs RNS, kur tas aizstāj timīnu.

Vienas DNS molekulas ķēdes slāpekļa bāzes ir savienotas ar citas ķēdes slāpekļa bāzēm stingri saskaņā ar komplementaritātes principu: adenīns tikai ar timīnu (veido savā starpā divas ūdeņraža saites), bet guanīns tikai ar citozīnu (trīs saites).

Pašā nukleotīdā esošā slāpekļa bāze ir saistīta ar pirmo cikliskās formas oglekļa atomu dezoksiriboze, kas ir pentoze (ogļhidrāts ar pieciem oglekļa atomiem). Saite ir kovalenta, glikozīda (C-N). Atšķirībā no ribozes, dezoksiribozei trūkst vienas no tās hidroksilgrupām. Dezoksiribozes gredzenu veido četri oglekļa atomi un viens skābekļa atoms. Piektais oglekļa atoms atrodas ārpus gredzena un caur skābekļa atomu ir savienots ar fosforskābes atlikumu. Arī caur skābekļa atomu pie trešā oglekļa atoma tiek piesaistīts blakus esošā nukleotīda fosforskābes atlikums.

Tādējādi vienā DNS virknē blakus esošie nukleotīdi ir saistīti viens ar otru ar kovalentām saitēm starp dezoksiribozi un fosforskābi (fosfodiestera saite). Veidojas fosfāta-dezoksiribozes mugurkauls. Tai perpendikulāri, pret otru DNS ķēdi, ir vērstas slāpekļa bāzes, kuras ar otrās ķēdes bāzēm ir savienotas ar ūdeņraža saitēm.

DNS struktūra ir tāda, ka ar ūdeņraža saitēm savienoto ķēžu mugurkauli ir vērsti dažādos virzienos (saka "daudzvirzienu", "pretparalēli"). Tajā pusē, kur viens beidzas ar fosforskābi, kas savienots ar piekto dezoksiribozes oglekļa atomu, otrs beidzas ar “brīvo” trešo oglekļa atomu. Tas ir, vienas ķēdes skelets ir apgriezts otrādi attiecībā pret otru. Tādējādi DNS ķēžu struktūrā izšķir 5" galus un 3" galus.

DNS replikācijas laikā (dubultošanās) jaunu ķēžu sintēze vienmēr notiek no to 5. gala līdz trešajam, jo jaunus nukleotīdus var pievienot tikai brīvajam trešajam galam.

Galu galā (netieši caur RNS) katri trīs secīgie nukleotīdi DNS ķēdē kodē vienu proteīna aminoskābi.

DNS molekulas struktūras atklāšana notika 1953. gadā, pateicoties F. Krika un D. Vatsona darbam (ko veicināja arī citu zinātnieku agrīnie darbi). Lai gan DNS kā ķīmiska viela bija pazīstama jau 19. gadsimtā. 20. gadsimta 40. gados kļuva skaidrs, ka DNS ir ģenētiskās informācijas nesējs.

Dubultā spirāle tiek uzskatīta par DNS molekulas sekundāro struktūru. Eikariotu šūnās milzīgais DNS daudzums atrodas hromosomās, kur tas ir saistīts ar olbaltumvielām un citām vielām, kā arī ir blīvāk iesaiņots.