DNA hangi moleküllerden sentezlenir? DNA molekül yapısı

DNA'nın kimyasal bileşimi ve makromoleküler organizasyonu. DNA sarmallarının türleri. Rekombinasyon, replikasyon ve DNA onarımının moleküler mekanizmaları. Nükleazlar ve polimerazlar kavramı. Genetik bilginin torunlara aktarılmasının bir koşulu olarak DNA replikasyonu. Çoğaltma işleminin genel özellikleri. Çoğaltma çatalında gerçekleşen eylemler. Telomer replikasyonu, telomeraz. Yaşlanma mekanizmasında terminal kromozom parçalarının yetersiz replikasyonunun önemi. Çoğaltma hatası düzeltme sistemleri. DNA polimerazların düzeltici özellikleri. Hasarlı DNA'nın onarım mekanizmaları. DNA onarım hastalıkları kavramı. Genel genetik rekombinasyonun moleküler mekanizmaları. Siteye özgü rekombinasyon. Gen dönüşümü.

1865'te Gregor Mendel genleri keşfetti ve çağdaşı Friedrich Miescher bunları 1869'da keşfetti. nükleik asitleri keşfetti (somon irin ve sperm hücrelerinin çekirdeklerinde). Ancak uzun süre bu keşifler birbiriyle bağlantılı değildi; kalıtım maddesinin yapısı ve doğası uzun süre bilinmiyordu. NK'nin genetik rolü, bakteriyofajların dönüşümü (1928, F. Griffiths; 1944, O. Avery), transdüksiyon (1951, Lederberg, Zinder) ve üremesi (1951, A. Hershey, M. Chase).

Bakteriyofajların dönüşümü, transdüksiyonu ve çoğaltılması, DNA'nın genetik rolünü ikna edici bir şekilde kanıtlamıştır. RNA virüslerinde (AIDS, hepatit B, influenza, TMV, murin lösemi vb.) bu rol RNA tarafından gerçekleştirilir.

Nükleik asitlerin yapısı. NC'ler genetik bilginin depolanması ve iletilmesinde rol oynayan biyopolimerlerdir. NA monomerleri, azotlu bir baz, bir monosakarit ve bir veya daha fazla fosfat grubundan oluşan nükleotitlerdir. NA'daki tüm nükleotidler monofosfatlardır. Fosfat grubu olmayan bir nükleotide nükleozit denir. NA'da bulunan şeker, riboz veya 2-deoksiribozun D-izomeri ve β-anomeridir. Riboz içeren nükleotidlere ribonükleotidler denir ve RNA'nın monomerleridir ve deoksiribozdan türetilen nükleotidler deoksiribonükleotidlerdir ve DNA bunlardan oluşur. İki tür azotlu baz vardır: pürinler - adenin, guanin ve pirimidinler - sitozin, timin, urasil. RNA ve DNA'nın bileşimi adenin, guanin, sitozin içerir; Urasil yalnızca RNA'da, timin ise yalnızca DNA'da bulunur.

Bazı durumlarda NA'lar, dihidrouridin, 4-tiouridin, inosin vb. gibi nadir küçük nükleotidler içerir. Bunların çeşitliliği özellikle tRNA'da yüksektir. Polimer zincirinin oluşumundan sonra meydana gelen NA bazlarının kimyasal dönüşümleri sonucu küçük nükleotidler oluşur. Çeşitli metillenmiş türevler RNA ve DNA'da son derece yaygındır: 5-metilüridin, 5-metilsitidin, l-N-metiladenozin, 2-N-metilguanozin. RNA'da metilasyonun amacı, 2"-O-metilsitidin veya 2"-O-metilguanozin oluşumuna yol açan riboz kalıntılarının 2"-hidroksi grupları da olabilir.

Ribonükleotid ve deoksiribonükleotid birimleri, bir nükleotidin 5"-hidroksil grubunu bir sonrakinin 3"-hidroksil grubuna bağlayan fosfodiester köprüleri kullanılarak birbirine bağlanır. Böylece, normal omurga fosfat ve riboz kalıntılarından oluşur ve yan grupların proteinlere bağlanması gibi bazlar da şekerlere bağlanır. Bazların zincir boyunca sıralanışına NC'nin birincil yapısı denir. Bazların dizisi genellikle pentozun 5" karbon atomundan 3" karbon atomuna doğru okunur.

DNA'nın yapısı. DNA yapısının çift sarmal modeli, 1953'te Watson ve Crick tarafından önerildi (Şekil 7).

Bu üç boyutlu modele göre DNA molekülü, aynı eksene göre sağ yönlü bir sarmal oluşturan, zıt yönlü iki polinükleotid zincirinden oluşur. Azotlu bazlar çift sarmalın içinde yer alır ve düzlemleri ana eksene diktir, şeker fosfat kalıntıları ise dışarıya doğru açığa çıkar. Bazlar arasında spesifik H bağları oluşur: adenin - timin (veya urasil), guanin - sitozin, buna Watson-Crick eşleşmesi adı verilir. Sonuç olarak, daha büyük pürinler her zaman daha küçük pirimidinlerle etkileşime girer ve bu da optimal omurga geometrisini sağlar. Çift sarmalın antiparalel zincirleri, baz dizisi veya nükleotit bileşimi açısından aynı değildir, ancak yukarıdaki bazlar arasında spesifik hidrojen bağlarının varlığı nedeniyle tam olarak birbirlerini tamamlayıcıdırlar.

DNA kopyalama (replikasyon) için tamamlayıcılık çok önemlidir. DNA'daki farklı bazların sayısı arasındaki ilişkiler ortaya çıktı

Şekil 7. B - DNA formu

Chargraff ve ark. 50'li yıllarda DNA'nın yapısını oluşturmak için büyük önem taşıyordu: DNA zincirinin bazlarındaki adenin kalıntılarının sayısının, organizmadan bağımsız olarak, timin kalıntılarının sayısına eşit olduğu ve guanin kalıntıları sitozin kalıntılarının sayısına eşittir. Bu eşitlikler seçici baz eşleşmesinin bir sonucudur (Şekil 8).

Çift sarmalın geometrisi, bitişik baz çiftlerinin birbirinden 0,34 nm uzakta olacağı ve sarmal ekseni etrafında 36° döndürüleceği şekildedir. Bu nedenle sarmalın dönüşü başına 10 baz çifti vardır ve sarmalın aralığı 3,4 nm'dir. Çift sarmalın çapı 20 nm'dir ve içinde büyük ve küçük olmak üzere iki oluk oluşur. Bunun nedeni şeker fosfat omurgasının sarmal ekseninden azotlu bazlara göre daha uzakta bulunmasıdır.

DNA yapısının stabilitesi, farklı türdeki etkileşimlerden kaynaklanmaktadır; bunların başlıcaları, bazlar arasındaki H bağları ve düzlemler arası etkileşimdir (istiflenme). İkincisi sayesinde, yalnızca atomlar arasında uygun Van der Waals temasları sağlanmaz, aynı zamanda

Şekil 8. DNA zincirlerinin tamamlayıcılığı ve antiparalelliği ilkesi

paralel bazlardaki atomların p-orbitallerinin örtüşmesi nedeniyle ek stabilizasyon. Stabilizasyon, düşük polar bazların sulu ortamla doğrudan temastan korunmasında kendini gösteren olumlu hidrofobik etkiyle de kolaylaştırılır. Buna karşılık, polar ve iyonize gruplarıyla birlikte şeker fosfat omurgası açığa çıkar ve bu da yapıyı stabilize eder.

DNA için dört polimorfik form bilinmektedir: A, B, C ve Z. Genel yapı, baz çiftlerinin düzlemlerinin çift sarmalın eksenine dik olduğu B-DNA'dır (Şekil 7.). A-DNA'da baz çiftlerinin düzlemleri normalden sağ çift sarmalın eksenine yaklaşık 20° döndürülür; Sarmalın her dönüşünde 11 baz çifti vardır. C-DNA'da sarmalın her dönüşünde 9 baz çifti vardır. Z-DNA, dönüş başına 12 baz çifti içeren, solak bir sarmaldır; tabanların düzlemleri spiralin eksenine yaklaşık olarak diktir. Bir hücredeki DNA genellikle B formundadır, ancak bireysel bölümleri A, Z veya başka bir konformasyonda olabilir.

DNA çift sarmalı donmuş bir oluşum değildir, sürekli hareket halindedir:

· devrelerdeki bağlantılar deforme olmuş;

· tamamlayıcı baz çiftleri açılır ve kapanır;

DNA proteinlerle etkileşime girer;

· Moleküldeki gerilim yüksekse yerel olarak çözülür;

· Sağ spiral sola döner.

DNA'nın 3 fraksiyonu vardır:

1. Sıklıkla tekrarlanan (uydu) - 106'ya kadar gen kopyası (farelerde %10). Protein sentezinde yer almaz; genleri ayırır; geçiş sağlar; transpozonlar içerir.

2. Zayıf derecede tekrarlanabilir - 102 - 103'e kadar gen kopyası (farelerde %15). T-RNA sentezi için genleri, ribozomal proteinlerin ve kromatin proteinlerinin sentezi için genleri içerir.

3. Benzersiz (tekrarlanamaz) – farelerde %75 (insanlarda %56). Yapısal genlerden oluşur.

DNA lokalizasyonu: DNA'nın %95'i çekirdekte kromozomlarda (doğrusal DNA), %5'i ise mitokondri, plastidler ve hücre merkezinde dairesel DNA şeklinde lokalizedir.

DNA'nın İşlevleri: bilginin saklanması ve iletilmesi; tamirat; çoğaltma.

Gen bölgesindeki iki DNA ipliği, işlevsel rolleri bakımından temel olarak farklıdır: Bunlardan biri kodlama veya duyu, ikincisi ise kalıptır.

Bu, bir genin "okunması" sürecinde (transkripsiyon veya mRNA öncesi sentezi), DNA şablon zincirinin bir şablon görevi gördüğü anlamına gelir. Bu sürecin ürünü olan pre-mRNA, nükleotid dizisinde DNA'nın kodlayıcı zinciriyle çakışır (timin bazlarının urasil bazlarla değiştirilmesiyle).

Böylece, DNA şablon ipliğinin yardımıyla, DNA kodlayan iplikçikteki genetik bilginin, transkripsiyon sırasında RNA yapısında yeniden üretildiği ortaya çıkıyor.

Tüm canlı organizmalarda bulunan ana matris süreçleri DNA replikasyonu, transkripsiyonu ve translasyonudur.

Çoğaltma- Bir ana DNA molekülünün baz dizisinde kodlanan bilginin yavru DNA'ya maksimum doğrulukla iletildiği bir süreç. Yarı konservatif replikasyonda, birinci neslin yavru hücreleri ebeveynlerinden bir DNA ipliği alır ve ikinci iplik yeni sentezlenir. İşlem, transferaz sınıfına ait DNA polimerazların katılımıyla gerçekleştirilir. Şablonun rolü, çift sarmallı anne DNA'sının ayrılmış zincirleri tarafından oynanır ve substratlar, deoksiribonükleosit-5"-trifosfatlardır.

Transkripsiyon- genetik bilginin DNA'dan RNA'ya aktarılması süreci. Tüm RNA türleri (mRNA, rRNA ve tRNA), şablon görevi gören DNA'daki bazların sırasına göre sentezlenir. Yalnızca “+” DNA zinciri olarak adlandırılan tek bir iplik kopyalanır. İşlem, RNA polimerazların katılımıyla gerçekleşir. Substratlar ribonükleosit 5"-trifosfatlardır.

Prokaryotlarda ve ökaryotlarda replikasyon ve transkripsiyon süreçleri hız ve bireysel mekanizmalar açısından önemli ölçüde farklılık gösterir.

Yayın- mRNA'nın baz dizisinin dilinden gelen bilgilerin proteinin amino asit dizisinin diline çevrilmesinin bir sonucu olarak mRNA'nın kodunu çözme işlemi. Çeviri, substratlar aminoasil-tRNA olan ribozomlar üzerinde gerçekleşir.

DNA polimerazlar tarafından katalize edilen şablon DNA sentezi iki ana işlevi yerine getirir: DNA replikasyonu - yeni kardeş zincirlerin sentezi ve bunun hasarlı bölümlerinin kesilmesi sonucu oluşan zincirlerden birinde kopan çift sarmallı DNA'nın onarımı nükleazlarla zincirlenir. Prokaryotlarda ve ökaryotlarda üç tip DNA polimeraz vardır. Prokaryotlarda poll, pollll ve pol III olarak adlandırılan tip I, II ve III polimerazlar tanımlanır. İkincisi, büyüyen zincirin sentezini katalize eder; pol, DNA olgunlaşması sürecinde önemli bir rol oynar; polenin işlevleri tam olarak anlaşılmamıştır. Ökaryotik hücrelerde, DNA polimeraz ά kromozom replikasyonunda rol alır, DNA polimeraz β onarımda rol alır ve γ çeşidi mitokondriyal DNA replikasyonunu gerçekleştiren bir enzimdir. Bu Enzimler, replikasyonun gerçekleştiği hücre tipine bakılmaksızın, 5"→3 yönünde büyüyen DNA iplikçiklerinden birinin 3" ucundaki OH grubuna bir nükleotid bağlar. Dolayısıyla bu F'lerin 5"→3" polimeraz aktivitesine sahip olduğunu söylüyorlar. Ek olarak hepsi nükleotidleri 3"→5 yönünde bölerek DNA'yı parçalama yeteneği sergilerler, yani bunlar 3"→5" eksonükleazlardır.

1957'de E. coli üzerinde çalışan Meselson ve Stahl, her serbest iplik üzerinde DNA polimeraz enziminin yeni, tamamlayıcı bir iplik oluşturduğunu buldu. Bu yarı muhafazakar bir kopyalama yöntemidir: bir iplikçik eski, diğeri yeni!

Tipik olarak çoğaltma, ori alanları (çoğaltmanın başlangıcından itibaren) adı verilen kesin olarak tanımlanmış alanlarda başlar ve bu alanlardan her iki yönde de yayılır. Ori bölgelerinin önünde ana DNA iplikçiklerinin dallanma noktaları bulunur. Dallanma noktasına bitişik alana replikasyon çatalı adı verilir (Şekil 9). Sentez sırasında replikasyon çatalı molekül boyunca hareket eder ve çatal sonlanma noktasına ulaşana kadar ebeveyn DNA'nın giderek daha fazla yeni bölümü çözülür. Zincir ayrımı, özel F-helikazlar (topoizomerazlar) kullanılarak sağlanır. Bunun için gereken enerji ATP'nin hidrolizi yoluyla açığa çıkar. Helikazlar polinükleotid zincirleri boyunca iki yönde hareket eder.

DNA sentezini başlatmak için bir tohuma, yani bir primere ihtiyaç vardır. Primerin rolü kısa RNA (10-60 nükleotid) tarafından gerçekleştirilir. Primazın katılımıyla DNA'nın belirli bir bölümüne tamamlayıcı olarak sentezlenir. Primer oluştuktan sonra DNA polimeraz çalışmaya başlar. Helikazlardan farklı olarak DNA polimerazlar şablonun yalnızca 3" ila 5" ucundan hareket edebilir. Bu nedenle, çift sarmallı ana DNA çözülürken büyüyen zincirin uzaması, şablonun yalnızca bir sarmalı boyunca, yani replikasyon çatalının 3" uçtan 5" uca hareket ettiği zincir boyunca meydana gelebilir. Sürekli sentezlenen zincire öncü zincir denir. Gecikmeli iplikçik üzerindeki sentez aynı zamanda bir primerin oluşumuyla başlar ve replikasyon çatalından önde gelen ipliğin ters yönünde ilerler. Gecikmeli iplik, fragmanlar halinde (Okazaki fragmanları formunda) sentezlenir, çünkü primer yalnızca replikasyon çatalı şablonun primaz için afiniteye sahip bölgesini serbest bıraktığında oluşur. Okazaki parçalarının tek bir zincir oluşturacak şekilde bağlanmasına (çapraz bağlanmasına) olgunlaşma süreci denir.

İplik olgunlaşması sırasında, RNA primeri hem ön ipliğin 5" ucundan hem de Okazaki fragmanlarının 5" uçlarından çıkarılır ve bu fragmanlar birbirine dikilir. Primerin çıkarılması 3"→5" eksonükleazın katılımıyla gerçekleştirilir. Çıkarılan RNA yerine aynı F, 5"→3" polimeraz aktivitesini kullanarak deoksinükleotidleri bağlar. Bu durumda, "yanlış" bir nükleotidin eklenmesi durumunda, "düzeltme" gerçekleştirilir - tamamlayıcı olmayan çiftler oluşturan bazların çıkarılması. Bu işlem, 109 baz çifti başına bir hataya karşılık gelen son derece yüksek kopyalama doğruluğu sağlar.

Şekil 9. DNA kopyalama:

1 - replikasyon çatalı, 2 - DNA polimeraz (pol I - olgunlaşma);

3 - DNA polimeraz (pol III - “düzeltme”); 4-helikaz;

5-giraz (topoizomeraz); 6-Çift sarmalın dengesini bozan proteinler.

Büyüyen zincirin 3" ucuna "yanlış" bir nükleotidin bağlandığı ve matris ile gerekli hidrojen bağlarını oluşturamadığı durumlarda düzeltme yapılır. Pol III yanlışlıkla yanlış bazı bağladığında, 3" - 5" ekzonükleaz aktivitesi "açılır" ve bu baz hemen uzaklaştırılır, ardından polimeraz aktivitesi geri yüklenir. Bu basit mekanizma, pol III'ün yalnızca mükemmel bir DNA çift sarmalı üzerinde kesinlikle doğru bir şekilde bir polimeraz olarak hareket edebilmesi nedeniyle çalışır. baz eşleşmesi

RNA parçalarını çıkarmaya yönelik başka bir mekanizma, hücrelerde RNase H adı verilen özel bir ribonükleazın varlığına dayanır. Bu F, bir ribonükleotid ve bir deoksiribonükleotid zincirinden oluşan çift sarmallı yapılara özgüdür ve bunlardan ilkini hidrolize eder.

RNase H ayrıca RNA primerini çıkarma ve ardından boşluğu DNA polimeraz ile onarma yeteneğine sahiptir. Parçaların gerekli sırayla birleştirilmesinin son aşamalarında, DNA ligaz etki ederek bir fosfodiester bağının oluşumunu katalize eder.

DNA çift sarmalının bir kısmının ökaryotik kromozomlardaki helikazlar tarafından çözülmesi, yapının geri kalanının aşırı sarılmasına yol açar ve bu da kaçınılmaz olarak replikasyon sürecinin hızını etkiler. Aşırı sarmal DNA topoizomerazları tarafından önlenir.

Böylece, DNA polimeraza ek olarak, DNA replikasyonunda büyük bir Ps kümesi yer alır: helikaz, primaz, RNaz H, DNA ligaz ve topoizomeraz. Kalıp DNA biyosentezinde yer alan fosfor proteinleri ve proteinlerin bu listesi kapsamlı olmaktan uzaktır. Ancak bu süreçteki katılımcıların çoğu bugüne kadar çok az çalışıldı.

Çoğaltma işlemi sırasında, yeni sentezlenen DNA'da bulunan yanlış (tamamlayıcı olmayan çiftler oluşturan) bazların çıkarılmasıyla "düzeltme" meydana gelir. Bu işlem, 109 baz çifti başına bir hataya karşılık gelen son derece yüksek kopyalama doğruluğu sağlar.

Telomerler. 1938'de klasik genetikçiler B. McClinton ve G. Möller, kromozomların uçlarında telomer (telos-uç, meros-parça) adı verilen özel yapıların bulunduğunu kanıtladılar.

Bilim adamları, X-ışını radyasyonuna maruz kaldıklarında yalnızca telomerlerin direnç gösterdiğini keşfettiler. Aksine, terminal kısımlardan yoksun kalan kromozomlar birleşmeye başlar ve bu da ciddi genetik anormalliklere yol açar. Böylece telomerler kromozomların bireyselliğini sağlar. Telomerler yoğun bir şekilde paketlenmiştir (heterokromatin) ve enzimlere (telomeraz, metilaz, endonükleazlar vb.) erişilemez.

Telomerlerin fonksiyonları.

1. Mekanik: a) S-fazından sonra kardeş kromatidlerin uçlarının birleştirilmesi; b) homologların konjugasyonunu sağlayan kromozomların nükleer membrana sabitlenmesi.

2. Stabilizasyon: a) genetik olarak önemli DNA bölümlerinin yetersiz kopyalanmasına karşı koruma (telomerler kopyalanmaz); b) kırık kromozomların uçlarının stabilizasyonu. α - talasemi hastalarında α - globin genlerinde 16d kromozomunda kırılmalar meydana gelir ve hasarlı uca telomerik tekrarlar (TTAGGG) eklenir.

3.Gen ifadesine etkisi. Telomerlerin yakınında bulunan genlerin aktivitesi azalır. Bu susturmanın, transkripsiyonel sessizliğin bir tezahürüdür.

4. "Sayma işlevi". Telomerler, hücre bölünmelerinin sayısını sayan bir saat cihazı görevi görür. Her bölünme telomerleri 50-65 baz çift kısaltır. Ve insan embriyonik hücrelerindeki toplam uzunlukları 10-15 bin bp'dir.

Telomerik DNA son zamanlarda biyologların dikkatini çekti. Çalışmanın ilk nesneleri, onbinlerce çok küçük kromozom içeren ve dolayısıyla bir hücrede çok sayıda telomer içeren (daha yüksek ökaryotlarda hücre başına 100'den az telomer vardır) tek hücreli protozoa - kirpikli siliatlardır (tetrahymena).

Siliatların telomerik DNA'sında 6 nükleotid kalıntısından oluşan bloklar birçok kez tekrarlanır. Bir DNA zinciri, 2 timin - 4 guanin (TTGGYG - G zinciri) bloğu ve tamamlayıcı zincir - 2 adenin - 4 sitozin (AACCCC - C zinciri) içerir.

İnsan telomerik DNA'sının siliatlarınkinden yalnızca bir harf farklı olduğunu ve 2 timin - adenin - 3 guanin (TTAGGG) bloklarını oluşturduğunu keşfettiklerinde bilim adamlarının şaşkınlığını bir düşünün. Üstelik tüm memelilerin, sürüngenlerin, amfibilerin, kuşların ve balıkların telomerlerinin (G zinciri) TTAGGG bloklarından yapıldığı ortaya çıktı.

Ancak burada şaşırtıcı bir şey yok çünkü telomerik DNA herhangi bir proteini kodlamaz (gen içermez). Tüm organizmalarda telomerler yukarıda tartışılan evrensel işlevleri yerine getirir. Telomerik DNA'nın çok önemli bir özelliği uzunluğudur. İnsanlarda 2 ila 20 bin baz çifti arasında değişirken, bazı fare türlerinde yüzbinlerce baz çiftine ulaşabiliyor. Telomerlerin yakınında onların işleyişini sağlayan ve telomerlerin yapımında görev alan özel proteinlerin olduğu bilinmektedir.

Normal işleyiş için her doğrusal DNA'nın iki telomere sahip olması gerektiği kanıtlanmıştır: her uçta bir telomer.

Prokaryotların telomerleri yoktur; DNA'ları bir halka şeklinde kapalıdır.

Hepimiz bir kişinin görünüşünün, bazı alışkanlıklarının ve hatta hastalıklarının kalıtsal olduğunu biliyoruz. Bir canlıya ait tüm bu bilgiler genlerde kodlanmıştır. Peki bu meşhur genler neye benziyor, nasıl çalışıyor ve nerede bulunuyorlar?

Yani herhangi bir insanın veya hayvanın tüm genlerinin taşıyıcısı DNA'dır. Bu bileşik 1869 yılında Johann Friedrich Miescher tarafından keşfedilmiştir.Kimyasal olarak DNA, deoksiribonükleik asittir. Bu ne anlama gelir? Bu asit gezegenimizdeki tüm yaşamın genetik kodunu nasıl taşıyor?

DNA'nın bulunduğu yere bakarak başlayalım. Bir insan hücresinde çeşitli işlevleri yerine getiren birçok organel bulunur. DNA çekirdekte bulunur. Çekirdek, özel bir zarla çevrelenen ve içinde tüm genetik materyalin (DNA) depolandığı küçük bir organeldir.

DNA molekülünün yapısı nedir?

Öncelikle DNA'nın ne olduğuna bakalım. DNA, yapısal elementlerden (nükleotidler) oluşan çok uzun bir moleküldür. 4 tip nükleotid vardır: adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C). Nükleotid zinciri şematik olarak şuna benzer: GGAATTCTAAG... Bu nükleotid dizisi DNA zinciridir.

DNA'nın yapısı ilk kez 1953'te James Watson ve Francis Crick tarafından çözüldü.

Bir DNA molekülünde birbirinin etrafında sarmal olarak bükülmüş iki nükleotid zinciri vardır. Bu nükleotid zincirleri nasıl bir arada durup spiral şeklinde bükülüyor? Bu olgu tamamlayıcılık özelliğinden kaynaklanmaktadır. Tamamlayıcılık, iki zincirde yalnızca belirli nükleotidlerin (tamamlayıcı) birbirinin karşısında bulunabileceği anlamına gelir. Böylece, adenin karşısında her zaman timin bulunur ve guanin karşısında her zaman yalnızca sitozin bulunur. Böylece guanin sitozine tamamlayıcıdır ve adenin timine tamamlayıcıdır.Farklı zincirlerde birbirine karşıt olan bu tür nükleotid çiftlerine de tamamlayıcı denir.

Şematik olarak aşağıdaki gibi gösterilebilir:

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

Bu tamamlayıcı A - T ve G - C çiftleri, çiftin nükleotitleri arasında kimyasal bir bağ oluşturur ve G ile C arasındaki bağ, A ve T arasındaki bağdan daha güçlüdür. Bağ kesinlikle tamamlayıcı bazlar arasında oluşur, yani oluşum Tamamlayıcı olmayan G ve A arasında bir bağın oluşması imkansızdır.

DNA'nın "paketlenmesi", bir DNA ipliği nasıl kromozom haline gelir?

Bu DNA nükleotid zincirleri neden birbirlerinin etrafında bükülüyor? Bu neden gerekli? Gerçek şu ki, nükleotidlerin sayısı çok fazla ve bu kadar uzun zincirleri barındırmak için çok fazla alana ihtiyaç var. Bu nedenle iki DNA ipliği birbirinin etrafında sarmal bir şekilde kıvrılır. Bu olguya spiralleşme denir. Spiralizasyon sonucunda DNA zincirleri 5-6 kat kısalır.

Bazı DNA molekülleri vücut tarafından aktif olarak kullanılırken bazıları ise nadiren kullanılır. Bu tür nadiren kullanılan DNA molekülleri, spiralleşmenin yanı sıra daha da kompakt bir "paketleme" işlemine tabi tutulur. Bu kompakt ambalaja süper sarma adı veriliyor ve DNA zincirini 25-30 kat kısaltıyor!

DNA helisleri nasıl paketlenir?

Süper sarma, bir çubuk veya iplik makarasının görünümüne ve yapısına sahip olan histon proteinlerini kullanır. Spiralize edilmiş DNA şeritleri bu "bobinler" - histon proteinleri üzerine sarılır. Böylece uzun iplik çok kompakt bir şekilde paketlenir ve çok az yer kaplar.

Bir veya başka bir DNA molekülünün kullanılması gerekiyorsa, "çözme" süreci meydana gelir, yani DNA ipliği "makaradan" - histon proteininden (üzerine sarılmışsa) "çözülür" ve ondan çözülür. Spiral iki paralel zincire bölünür. Ve DNA molekülü bu kadar bükülmemiş bir durumda olduğunda, gerekli genetik bilgi ondan okunabilir. Üstelik genetik bilgi yalnızca bükülmemiş DNA iplikçiklerinden okunur!

Aşırı sarmal kromozomlardan oluşan bir diziye denir heterokromatin ve bilgiyi okumak için mevcut olan kromozomlar ökromatin.

Genler nedir, DNA ile bağlantıları nedir?

Şimdi genlerin ne olduğuna bakalım. Vücudumuzun kan grubunu, göz rengini, saçını, cildini ve daha birçok özelliğini belirleyen genlerin olduğu bilinmektedir. Bir gen, kesin olarak tanımlanmış bir kombinasyon halinde düzenlenmiş belirli sayıda nükleotitten oluşan, DNA'nın kesin olarak tanımlanmış bir bölümüdür. Kesin olarak tanımlanmış bir DNA bölümündeki konum, belirli bir genin yerinin atandığı ve bu yeri değiştirmenin mümkün olmadığı anlamına gelir. Şu karşılaştırmayı yapmak yerinde olur: Bir kişi belli bir sokakta, belli bir evde ve apartman dairesinde yaşar ve kişi kendi isteğiyle başka bir eve, apartmana veya başka bir sokağa taşınamaz. Bir gende belirli sayıda nükleotid bulunması, her genin belirli sayıda nükleotid içerdiği ve bunların daha fazla veya daha az olamayacağı anlamına gelir. Örneğin insülin üretimini kodlayan gen 60 nükleotid çiftinden oluşur; 370 nükleotid çiftinden oluşan oksitosin hormonunun üretimini kodlayan gen.

Kesin nükleotid dizisi her gen için benzersizdir ve kesin olarak tanımlanır. Örneğin AATTAATA dizisi, insülin üretimini kodlayan bir genin parçasıdır. İnsülin elde etmek için tam olarak bu dizi kullanılır; örneğin adrenalin elde etmek için farklı bir nükleotid kombinasyonu kullanılır. Yalnızca belirli bir nükleotid kombinasyonunun belirli bir "ürünü" (adrenalin, insülin vb.) Kodladığını anlamak önemlidir. Belirli sayıda nükleotidin "yerinde" duran böylesine eşsiz bir kombinasyonu - bu gen.

DNA zincirinde genlerin yanı sıra "kodlanmayan diziler" de bulunur. Bu tür kodlamayan nükleotid dizileri, genlerin işleyişini düzenler, kromozomların spiralleşmesine yardımcı olur ve bir genin başlangıç ​​ve bitiş noktasını işaretler. Ancak bugüne kadar kodlamayan dizilerin çoğunun rolü belirsizliğini koruyor.

Kromozom nedir? Cinsiyet kromozomları

Bir bireyin genlerinin koleksiyonuna genom denir. Doğal olarak genomun tamamı tek bir DNA'da bulunamaz. Genom 46 çift DNA molekülüne bölünmüştür. Bir çift DNA molekülüne kromozom denir. Yani insanlarda bu kromozomlardan 46 tanesi var. Her kromozom kesin olarak tanımlanmış bir dizi gen taşır; örneğin, kromozom 18, göz rengini kodlayan genleri içerir, vb. Kromozomlar uzunluk ve şekil bakımından birbirinden farklıdır. En yaygın şekiller X veya Y'dir, ancak başkaları da vardır. İnsanlarda çift adı verilen aynı şekle sahip iki kromozom vardır. Bu farklılıklar nedeniyle tüm eşleştirilmiş kromozomlar numaralandırılmıştır - 23 çift vardır. Bu, 1 numaralı kromozom çifti, 2 numaralı çift, 3 numaralı kromozom vb. olduğu anlamına gelir. Belirli bir özellikten sorumlu olan her gen aynı kromozom üzerinde bulunur. Uzmanlara yönelik modern kılavuzlar, genin konumunu örneğin şu şekilde gösterebilir: kromozom 22, uzun kol.

Kromozomlar arasındaki farklar nelerdir?

Kromozomlar birbirinden başka nasıl farklıdır? Uzun omuz terimi ne anlama geliyor? X formundaki kromozomları alalım. DNA iplikçiklerinin kesişimi tam olarak ortada (X) meydana gelebilir veya merkezi olmayabilir. DNA iplikçiklerinin böyle bir kesişmesi merkezi olarak gerçekleşmediğinde, kesişme noktasına göre bazı uçlar daha uzun, diğerleri ise daha kısadır. Bu tür uzun uçlara genellikle kromozomun uzun kolu, kısa uçlara ise kısa kol adı verilir. Y şeklindeki kromozomlarda kolların çoğu uzun kollarla kaplıdır ve kısa olanlar çok küçüktür (şematik görüntüde gösterilmemiştir bile).

Kromozomların boyutu değişir: en büyüğü 1 ve 3 numaralı çiftlerin kromozomlarıdır, en küçük kromozomlar ise 17, 19 numaralı çiftlerdir.

Kromozomlar, şekilleri ve boyutlarının yanı sıra, yerine getirdikleri işlevler açısından da farklılık gösterir. 23 çiftin 22 çifti somatik, 1 çifti cinseldir. Bu ne anlama geliyor? Somatik kromozomlar, bir bireyin tüm dış özelliklerini, davranışsal tepkilerinin özelliklerini, kalıtsal psikotipi, yani her bireyin tüm özelliklerini ve özelliklerini belirler. Bir çift cinsiyet kromozomu kişinin cinsiyetini belirler: erkek veya kadın. İki tür insan cinsiyet kromozomu vardır: X (X) ve Y (Y). XX (x - x) olarak birleştirilirlerse - bu bir kadındır ve eğer XY (x - y) - bir adamımız var.

Kalıtsal hastalıklar ve kromozom hasarı

Ancak genomda “bozulmalar” meydana geliyor ve ardından insanlarda genetik hastalıklar tespit ediliyor. Örneğin 21. kromozom çiftinde iki yerine üç kromozom varsa kişi Down sendromlu olarak doğar.

Genetik materyalin hastalığa yol açmayan, aksine iyi özellikler kazandıran birçok küçük "bozunması" vardır. Genetik materyalin tüm “bozunmalarına” mutasyonlar denir. Hastalıklara veya vücut özelliklerinin bozulmasına yol açan mutasyonlar negatif, yeni faydalı özelliklerin oluşmasına yol açan mutasyonlar ise pozitif kabul edilir.

Ancak günümüzde insanların muzdarip olduğu hastalıkların çoğunda kalıtsal olan hastalık değil, sadece yatkınlıktır. Örneğin bir çocuğun babası şekeri yavaş emer. Bu, çocuğun diyabetle doğacağı anlamına gelmez ancak çocuğun diyabete yatkınlığı olacağı anlamına gelir. Bu, bir çocuğun tatlıları ve unlu ürünleri kötüye kullanması durumunda şeker hastalığına yakalanacağı anlamına gelir.

Bugün sözde tahmin edici ilaç. Bu tıbbi uygulamanın bir parçası olarak, bir kişinin yatkınlıkları belirlenir (ilgili genlerin tanımlanmasına dayanarak) ve ardından ona öneriler verilir - hangi diyetin takip edilmesi gerektiği, hastalanmamak için iş ve dinlenme arasında nasıl düzgün bir geçiş yapılacağı.

DNA'da kodlanmış bilgi nasıl okunur?

DNA'nın içerdiği bilgiyi nasıl okuyabilirsiniz? Kendi bedeni onu nasıl kullanıyor? DNA'nın kendisi bir tür matristir, ancak basit değildir, ancak kodlanmıştır. DNA matrisindeki bilgileri okumak için önce özel bir taşıyıcıya - RNA'ya aktarılır. RNA kimyasal olarak ribonükleik asittir. Nükleer membrandan hücreye geçebilmesiyle DNA'dan farklıdır, ancak DNA'da bu yetenek yoktur (yalnızca çekirdekte bulunabilir). Kodlanmış bilgi hücrenin kendisinde kullanılır. Yani RNA, kodlanmış bilginin çekirdekten hücreye taşıyıcısıdır.

RNA sentezi nasıl oluşur, RNA kullanılarak protein nasıl sentezlenir?

Bilginin "okunması" gereken DNA iplikleri çözülür, özel bir "kurucu" enzim onlara yaklaşır ve DNA ipliğine paralel tamamlayıcı bir RNA zinciri sentezler. RNA molekülü ayrıca 4 tip nükleotidden oluşur: adenin (A), urasil (U), guanin (G) ve sitozin (C). Bu durumda aşağıdaki çiftler tamamlayıcıdır: adenin - urasil, guanin - sitozin. Gördüğünüz gibi DNA'dan farklı olarak RNA, timin yerine urasil kullanıyor. Yani “yapıcı” enzim şu şekilde çalışır: DNA zincirinde A görürse RNA zincirine Y’yi bağlar, G ise C’yi bağlar vb. Böylece, transkripsiyon sırasında her aktif genden, nükleer membrandan geçebilen bir RNA kopyası olan bir şablon oluşturulur.

Belirli bir genin kodladığı proteinin sentezi nasıl gerçekleşir?

RNA çekirdeği terk ettikten sonra sitoplazmaya girer. Zaten sitoplazmada, RNA, protein amino asitlerinin karşılık gelen dizisini RNA bilgilerinin rehberliğinde sentezleyebilen özel enzim sistemlerine (ribozomlar) bir matris olarak gömülebilir. Bildiğiniz gibi bir protein molekülü amino asitlerden oluşur. Ribozom, büyüyen protein zincirine hangi amino asidin ekleneceğini nasıl bilir? Bu üçlü koda göre yapılır. Üçlü kod, RNA zincirindeki üç nükleotid dizisinin ( üçlü,örneğin GGU) tek bir amino asidi (bu durumda glisini) kodlar. Her amino asit belirli bir üçlü tarafından kodlanır. Böylece ribozom üçlüyü "okur", RNA'daki bilgiyi okuyarak daha sonra hangi amino asidin eklenmesi gerektiğini belirler. Bir amino asit zinciri oluştuğunda belirli bir uzaysal şekil alır ve kendisine verilen enzimatik, yapı, hormonal ve diğer işlevleri yerine getirebilen bir protein haline gelir.

Herhangi bir canlı organizma için protein bir genin ürünüdür. Genlerin tüm çeşitli özelliklerini, niteliklerini ve dışsal belirtilerini belirleyen proteinlerdir.

DNA'nın yapısı ve fonksiyonları

Parametre adı	Anlam
Makale konusu:	DNA'nın yapısı ve fonksiyonları
Değerlendirme listesi (tematik kategori)	Eğitim

DNA- monomerleri deoksiribonükleotidler olan bir polimer. 1953'te DNA molekülünün çift sarmal şeklindeki uzaysal yapısının bir modeli önerildi. J. Watson ve F. Crick (bu modeli oluşturmak için M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff'ın çalışmalarını kullandılar).

DNA molekülü Birbiri etrafında ve hayali bir eksen etrafında birlikte sarmal olarak bükülmüş iki polinükleotid zincirinden oluşur, ᴛ.ᴇ. çift ​​sarmaldır (bazı DNA içeren virüslerin tek sarmallı DNA'sı vardır). DNA çift sarmalının çapı 2 nm, komşu nükleotidler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir ve sarmalın dönüşü başına 10 nükleotid çifti vardır. Molekülün uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir. Molekül ağırlığı - onlarca ve yüz milyonlarca. Bir insan hücresinin çekirdeğindeki DNA'nın toplam uzunluğu yaklaşık 2 m'dir Ökaryotik hücrelerde DNA, proteinlerle kompleksler oluşturur ve spesifik bir uzaysal yapıya sahiptir.

DNA monomeri - nükleotid (deoksiribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. Nükleik asitlerin azotlu bazları pirimidin ve pürin sınıflarına aittir. DNA pirimidin bazları(moleküllerinde bir halka bulunur) - timin, sitozin. Pürin bazları(iki halkası vardır) - adenin ve guanin.

DNA nükleotid monosakkariti deoksiribozdur.

Bir nükleotidin adı karşılık gelen bazın adından türetilir. Nükleotidler ve azotlu bazlar büyük harflerle gösterilir.

Polinükleotid zinciri, nükleotid yoğunlaşma reaksiyonlarının bir sonucu olarak oluşur. Bu durumda, bir nükleotidin deoksiriboz kalıntısının 3"-karbonu ile diğerinin fosforik asit kalıntısı arasında, fosfoester bağı(güçlü kovalent bağlar kategorisine aittir). Polinükleotid zincirinin bir ucu 5" karbonla (5" uç olarak adlandırılır) biter, diğer ucu ise 3" karbonla (3" uç olarak adlandırılır) biter.

Nükleotidlerin bir ipliğinin karşısında ikinci bir iplik bulunur. Bu iki zincirdeki nükleotidlerin dizilişi rastgele değil, kesin olarak tanımlanmıştır: timin her zaman diğer zincirdeki bir zincirin adenininin karşısında bulunur ve sitozin her zaman guaninin karşısında bulunur, adenin ile timin arasında ve arasında iki hidrojen bağı oluşur. guanin ve sitozin - üç hidrojen bağı. Farklı DNA zincirlerinin nükleotidlerinin kesin olarak sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) ve seçici olarak birbirleriyle bağlandığı modele genellikle denir tamamlayıcılık ilkesi. J. Watson ve F. Crick'in, E. Chargaff'ın çalışmalarına aşina olduktan sonra tamamlayıcılık ilkesini anlamaya başladıklarını belirtmek gerekir. Çeşitli organizmaların çok sayıda doku ve organ örneğini inceleyen E. Chargaff, herhangi bir DNA fragmanında guanin kalıntılarının içeriğinin her zaman tam olarak sitozin içeriğine ve adeninin timin içeriğine tam olarak karşılık geldiğini buldu ( "Chargaff kuralı"), ancak bu gerçeği açıklayamıyor.

Tamamlayıcılık ilkesinden, bir zincirin nükleotid dizisinin diğerinin nükleotid dizisini belirlediği sonucu çıkar.

DNA iplikçikleri antiparaleldir (çok yönlü), ᴛ.ᴇ. Farklı zincirlerin nükleotidleri zıt yönlerde bulunur ve bu nedenle bir zincirin 3" ucunun karşısında diğerinin 5" ucu bulunur. DNA molekülü bazen sarmal bir merdivene benzetilir. Bu merdivenin “korkuluğu” bir şeker-fosfat omurgasıdır (alternatif deoksiriboz ve fosforik asit kalıntıları); “Adımlar” tamamlayıcı azotlu bazlardır.

DNA'nın işlevi- kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi.

DNA'nın yapısı ve işlevleri - kavram ve türleri. "DNA'nın yapısı ve işlevleri" kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri 2017, 2018.

Bu yazıda DNA'nın biyolojik rolünü öğrenebilirsiniz. Yani bu kısaltma okuldan beri herkese tanıdık geliyor, ancak herkesin ne olduğu hakkında bir fikri yok. Okuldaki bir biyoloji dersinden sonra, çocuklara bu karmaşık konu yalnızca yüzeysel olarak öğretildiğinden, genetik ve kalıtımla ilgili çok az bilgi hafızada kalır. Ancak bu bilgi (DNA'nın biyolojik rolü, vücut üzerindeki etkisi) inanılmaz derecede faydalı olabilir.

Nükleik asitlerin önemli bir işlevi yerine getirdiği, yani yaşamın devamlılığını sağladığı gerçeğiyle başlayalım. Bu makromoleküller iki biçimde gelir:

• DNA (DNA);
• RNA (RNA).

Vücut hücrelerinin yapısı ve işleyişine ilişkin genetik planın aktarıcılarıdırlar. Onlar hakkında daha detaylı konuşalım.

DNA ve RNA

Aşağıdaki gibi karmaşık konularla hangi bilim dalının ilgilendiğinden başlayalım:

• depolama ilkelerini incelemek;
• uygulanması;
• yayın;
• biyopolimerlerin yapısının incelenmesi;
• onların işlevleri.

Bütün bunlar moleküler biyoloji tarafından incelenmektedir. DNA ve RNA'nın biyolojik rolünün ne olduğu sorusunun cevabı biyolojik bilimlerin bu dalında bulunabilir.

Nükleotidlerden oluşan bu yüksek molekül ağırlıklı bileşiklere “nükleik asitler” adı verilmektedir. Bireyin gelişimini, büyümesini ve kalıtımını belirleyen vücut hakkındaki bilgilerin depolandığı yer burasıdır.

Deoksiribonükleik asidin keşfi 1868 yılına dayanmaktadır. Daha sonra bilim adamları bunları lökositlerin ve geyik sperminin çekirdeklerinde tespit edebildiler. Daha sonraki araştırmalar DNA'nın tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunabileceğini gösterdi. DNA modeli 1953'te sunuldu ve keşif için Nobel Ödülü 1962'de verildi.

DNA

Bu bölüme 3 tip makromolekül olduğu gerçeğiyle başlayalım:

• Deoksiribonükleik asit;
• ribonükleik asit;
• proteinler.

Şimdi DNA'nın yapısına ve biyolojik rolüne daha yakından bakacağız. Dolayısıyla bu biyopolimer, yalnızca taşıyıcının değil aynı zamanda önceki nesillerin kalıtım ve gelişimsel özellikleri hakkındaki verileri iletir. - nükleotid. Dolayısıyla DNA, genetik kodu içeren kromozomların ana bileşenidir.

Bu bilgilerin aktarımı nasıl mümkün olabilir? Bütün mesele bu makromoleküllerin kendilerini yeniden üretebilme yeteneğidir. Sayıları sonsuzdur, bu da büyük boyutlarıyla ve bunun sonucunda da çok sayıda çeşitli nükleotid dizileriyle açıklanabilir.

DNA yapısı

DNA'nın hücredeki biyolojik rolünü anlayabilmek için bu molekülün yapısını tanımak gerekir.

En basitinden başlayalım, yapılarındaki tüm nükleotidlerin üç bileşeni vardır:

• azotlu baz;
• pentoz şekeri;
• fosfat grubu.

Bir DNA molekülündeki her bir nükleotid, bir azotlu baz içerir. Kesinlikle dört olasıdan herhangi biri olabilir:

• A (adenin);
• G (guanin);
• C (sitozin);
• T (timin).

A ve G pürinlerdir ve C, T ve U (urasil) piramidinlerdir.

Azotlu bazların oranı için Chargaff kuralları adı verilen çeşitli kurallar vardır.

1. A = T.
2. G = C.
3. (A + G = T + C) tüm bilinmeyenleri sol tarafa taşıyabilir ve şunu elde edebiliriz: (A + G)/(T + C) = 1 (bu formül, biyolojideki problemleri çözerken en uygun formüldür).
4. A + C = G + T.
5. (A + C)/(G + T) değeri sabittir. İnsanlarda 0,66'dır, ancak örneğin bakterilerde 0,45 ila 2,57 arasındadır.

Her DNA molekülünün yapısı bükülmüş bir çift sarmalı andırır. Lütfen polinükleotid zincirlerinin antiparalel olduğuna dikkat edin. Yani, bir zincirdeki nükleotid çiftlerinin dizilişi diğerine göre ters dizilidir. Bu sarmalın her dönüşü 10'a kadar nükleotid çifti içerir.

Bu zincirler birbirine nasıl bağlanıyor? Molekül neden güçlü ve parçalanmıyor? Her şey nitrojenli bazlar (A ile T arasında - iki, G ile C arasında - üç) arasındaki hidrojen bağı ve hidrofobik etkileşimle ilgilidir.

Bu bölümü bitirirken, DNA'nın uzunluğu 0,25 ila 200 nm arasında değişen en büyük organik molekül olduğunu belirtmek isterim.

Tamamlayıcılık

Çift bağlantılara daha yakından bakalım. Azotlu baz çiftlerinin kaotik bir şekilde değil, kesin bir sırayla oluştuğunu daha önce söylemiştik. Böylece adenin yalnızca timine, guanin ise yalnızca sitozine bağlanabilir. Molekülün bir zincirindeki çiftlerin bu sıralı düzenlemesi, diğerindeki düzenlemelerini belirler.

Yeni bir DNA molekülü oluşturmak için kopyalanırken veya ikiye katlanırken "tamamlayıcılık" adı verilen bu kurala uyulması gerekir. Chargaff kurallarının özetinde bahsedilen şu modeli fark edebilirsiniz - aşağıdaki nükleotidlerin sayısı aynıdır: A ve T, G ve C.

Çoğaltma

Şimdi DNA replikasyonunun biyolojik rolünden bahsedelim. Bu molekülün kendini çoğaltma konusunda eşsiz bir yeteneğe sahip olduğu gerçeğiyle başlayalım. Bu terim, bir yavru molekülün sentezini ifade eder.

1957'de bu sürecin üç modeli önerildi:

• muhafazakar (orijinal molekül korunur ve yenisi oluşturulur);
• yarı muhafazakar (orijinal molekülü monozincirlere bölmek ve bunların her birine tamamlayıcı bazlar eklemek);
• dağılmış (molekülün bozulması, parçaların kopyalanması ve rastgele sırada toplanması).

Çoğaltma işleminin üç aşaması vardır:

• başlatma (helikaz enzimi kullanılarak DNA bölümlerinin örgüsünün açılması);
• uzatma (nükleotitlerin eklenmesiyle zincirin uzatılması);
• sonlandırma (gerekli uzunluğa ulaşılması).

Bu karmaşık sürecin özel bir işlevi, yani biyolojik bir rolü vardır - genetik bilginin doğru şekilde iletilmesini sağlar.

RNA

Size DNA'nın biyolojik rolünün ne olduğunu anlattık, şimdi değerlendirmeye geçmeyi öneriyoruz (yani RNA).

Bu bölüme bu molekülün DNA'dan daha az önemli olmadığı gerçeğiyle başlayalım. Bunu kesinlikle herhangi bir organizmada, prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde tespit edebiliriz. Hatta bu molekül bazı virüslerde bile gözlenmektedir (RNA virüslerinden bahsediyoruz).

RNA'nın ayırt edici bir özelliği, tek bir molekül zincirinin varlığıdır, ancak DNA gibi dört azotlu bazdan oluşur. Bu durumda:

• adenin (A);
• urasil (U);
• sitozin (C);
• guanin (G).

Tüm RNA'lar üç gruba ayrılır:

• genellikle bilgilendirici olarak adlandırılan matris (kısaltma iki biçimde mümkündür: mRNA veya mRNA);
• ribozomal (rRNA).

Fonksiyonlar

DNA'nın biyolojik rolünü, yapısını ve RNA'nın özelliklerini anladıktan sonra ribonükleik asitlerin özel görevlerine (fonksiyonlarına) geçmeyi öneriyoruz.

Ana görevi DNA molekülünden bilgiyi çekirdeğin sitoplazmasına aktarmak olan mRNA veya mRNA ile başlayalım. Ayrıca mRNA, protein sentezi için bir şablondur. Bu tür moleküllerin yüzdesi ise oldukça düşüktür (yaklaşık %4).

Hücredeki rRNA'nın yüzdesi ise yüzde 80'dir. Ribozomların temeli oldukları için gereklidirler. Ribozomal RNA, protein sentezinde ve polipeptit zincir oluşumunda rol alır.

Amino asit zincirini oluşturan adaptör, amino asitleri protein sentezi alanına aktaran tRNA'dır. Hücredeki yüzde yaklaşık %15'tir.

Biyolojik rol

Özetlemek gerekirse: DNA'nın biyolojik rolü nedir? Bu molekülün keşfi sırasında bu konuda net bir bilgi veremiyoruz, ancak şu anda bile DNA ve RNA'nın önemi hakkında her şey bilinmiyor.

Genel biyolojik öneminden bahsedersek, rolleri kalıtsal bilgilerin nesilden nesile aktarılması, protein sentezi ve protein yapılarının kodlanmasıdır.

Pek çok kişi de bu versiyonu ifade ediyor: Bu moleküller canlıların yalnızca biyolojik değil, aynı zamanda ruhsal yaşamıyla da bağlantılıdır. Metafizikçilere göre DNA, geçmiş yaşam deneyimlerini ve ilahi enerjiyi içerir.

Kimyasal yapısına göre DNA ( Deoksiribonükleik asit) dır-dir biyopolimer monomerleri olan nükleotidler. Yani DNA polinükleotid. Dahası, bir DNA molekülü genellikle sarmal bir çizgi boyunca birbirine göre bükülmüş (genellikle "sarmal olarak bükülmüş" olarak adlandırılır) ve birbirine hidrojen bağlarıyla bağlanan iki zincirden oluşur.

Zincirler hem sola hem de sağa (çoğunlukla) döndürülebilir.

Bazı virüslerin tek sarmallı DNA'sı vardır.

Her bir DNA nükleotidi 1) nitrojenli bir baz, 2) deoksiriboz, 3) bir fosforik asit kalıntısından oluşur.

Çift sağ-elli DNA sarmalı

DNA'nın bileşimi aşağıdakileri içerir: adenin, guanin, timin Ve sitozin. Adenin ve guanin pürinler ve timin ve sitozin - pirimidinler. Bazen DNA, timin'in yerini aldığı, genellikle RNA'nın karakteristiği olan urasil içerir.

Bir DNA molekülünün bir zincirinin azotlu bazları, diğerinin nitrojenli bazlarına kesinlikle tamamlayıcılık ilkesine göre bağlanır: adenin yalnızca timinle (birbirleriyle iki hidrojen bağı oluşturur) ve guanin yalnızca sitozinle (üç bağ).

Nükleotidin kendisindeki azotlu baz, siklik formun ilk karbon atomuna bağlanır. deoksiriboz bir pentozdur (beş karbon atomlu bir karbonhidrat). Bağ kovalent, glikosidiktir (C-N). Ribozun aksine deoksiriboz, hidroksil gruplarından birinden yoksundur. Deoksiriboz halkası dört karbon atomu ve bir oksijen atomundan oluşur. Beşinci karbon atomu halkanın dışındadır ve bir oksijen atomu aracılığıyla bir fosforik asit kalıntısına bağlanır. Ayrıca üçüncü karbon atomundaki oksijen atomu aracılığıyla komşu nükleotidin fosforik asit kalıntısı da bağlanır.

Böylece, DNA'nın bir ipliğinde, bitişik nükleotidler, deoksiriboz ve fosforik asit arasındaki kovalent bağlarla (fosfodiester bağı) birbirine bağlanır. Bir fosfat-deoksiriboz omurgası oluşur. Ona dik olarak diğer DNA zincirine doğru yönlendirilmiş azotlu bazlar, ikinci zincirin bazlarına hidrojen bağlarıyla bağlanır.

DNA'nın yapısı öyledir ki, hidrojen bağlarıyla bağlanan zincirlerin omurgaları farklı yönlere yönlendirilir ("çok yönlü", "antiparalel" derler). Birinin deoksiribozun beşinci karbon atomuna bağlı fosforik asitle bittiği tarafta, diğeri "serbest" bir üçüncü karbon atomuyla biter. Yani bir zincirin iskeleti diğerine göre ters dönmüştür. Böylece DNA zincirlerinin yapısında 5" uçlar ve 3" uçlar ayırt edilir.

DNA replikasyonu (ikiye katlama) sırasında, yeni zincirlerin sentezi her zaman 5. uçtan üçüncüye doğru ilerler, çünkü yeni nükleotitler yalnızca serbest üçüncü uca eklenebilmektedir.

Sonuçta (dolaylı olarak RNA yoluyla), DNA zincirindeki her üç ardışık nükleotid, bir protein amino asidini kodlar.

DNA molekülünün yapısının keşfi, 1953 yılında F. Crick ve D. Watson'ın (diğer bilim adamlarının ilk çalışmaları tarafından da kolaylaştırılmış) çalışmaları sayesinde gerçekleşti. Her ne kadar DNA 19. yüzyılda kimyasal bir madde olarak biliniyor olsa da. 20. yüzyılın 40'lı yıllarında DNA'nın genetik bilginin taşıyıcısı olduğu anlaşıldı.

Çift sarmal, DNA molekülünün ikincil yapısı olarak kabul edilir. Ökaryotik hücrelerde, DNA'nın büyük bir kısmı, proteinler ve diğer maddelerle ilişkili olduğu ve aynı zamanda daha yoğun bir şekilde paketlendiği kromozomlarda bulunur.