Мономер на ДНК. Кои мономери формираат молекула на ДНК?

Нуклеинските киселини, особено ДНК, се добро познати во науката. Ова се објаснува со фактот дека тие се супстанции на клетката на која зависи складирањето и преносот на нејзините наследни информации. ДНК, откриена во 1868 година од страна на Ф. Милер, е молекула со изразени киселински својства. Научниците го идентификувале од јадрата на леукоцитите - клетките на имуниот систем. Во текот на следните 50 години, студиите за нуклеинска киселина беа спроведени спорадично, бидејќи повеќето биохемичари се сметаа за главни органски супстанции кои се одговорни, особено, за наследни особини, протеини.

Од декодирањето на структурата на ДНК спроведена од Вотсон и Крик во 1953 година започнаа сериозни студии кои покажаа дека деоксирибонуклеинската киселина е полимер, а ДНК мономерите се нуклеотиди. Нивните типови и структура ќе бидат проучени од нас во овој труд.

Нуклеотиди како структурни единици на наследни информации

Едно од основните својства на живата материја е зачувување и пренесување на информации за структурата и функциите на двете клетки и на целиот организам. Оваа улога ја изведува дезоксирибонуклеинска киселина, а ДНК-мономери - нуклеотиди се оригинални "цигли", од кои се гради уникатна конструкција на супстанцијата на наследноста. Ајде да размислиме кои знаци ја водат живата природа, создавајќи суперхеликс на нуклеинска киселина.

Како се формираат нуклеотиди

За да одговориме на ова прашање, потребни ни се знаења од областа на хемијата на органски соединенија. Особено се потсетуваме дека во природата постои група на хетероциклични гликозиди кои содржат азот, поврзани со моносахариди - пентози (деоксирибоза или рибоза). Тие се нарекуваат нуклеозиди. На пример, аденозин и други типови нуклеозиди се присутни во цитозолот на клетката. Тие влегуваат во реакција на естерификација со молекули на ортофосфорна киселина. Производите од овој процес ќе бидат нуклеотиди. Секој мономер на ДНК, и четири од нив, има име, на пример, гуанин, тимин и цитозин нуклеотид.

Моримери на пурина од ДНК

Во биохемијата се усвојува класификација која ги одвојува ДНК-мономерите и нивната структура во две групи: на пример, пуринот е аденин и гуанински нуклеотиди. Тие содржат во својот состав деривати на пурин - органска супстанца што ја има формулата C ₅ H ₄ N ₄ . ДНК мономерот, гванинскиот нуклеотид, исто така содржи пурина азотна база споена со дезоксирибозата N-гликозидна врска во конкретната конфигурација.

Пиримидински нуклеотиди

Азотните бази, наречени цитидин и тимидин, се деривати на органската супстанција на пиримидин. Неговата формула е C ₄ H ₄ N ₂ . Молекулата е шестчлен рамен хетероцикл кој содржи два атоми на азот. Познато е дека наместо тиминскиот нуклеотид во молекулите на рибонуклеинска киселина, како што се rRNA, tRNA и mRNA, се содржи урацилен мономер. Во процесот на транскрипција, за време на бришење на информациите од ДНК генот до молекулата на мРНА, тиминскиот нуклеотид се заменува со аденин, а аденин нуклеотидот се заменува со урацил во синтетизираниот синџир на мРНК. Тоа е, следниот влез ќе биде фер: A-Y, Т-А.

Правило на Chargaff

Во претходниот дел, веќе ги допревме принципите на кореспонденцијата на мономери во ДНК насоките и во комплексот на ген-иРНА. Добро познатиот биохемичар Е. Чаргаф воспоставил сосема уникатна особина на молекулите на деоксирибонуклеинска киселина, имено, дека количината на аденин нуклеотиди во него секогаш е еднаква на тимин и гуанин - во цитозин. Главната теоретска основа на принципите на Шартаф беше истражувањето на Вотсон и Крик, кои утврдиле кои мономери формираат молекула на ДНК и која просторна организација ја имаат. Друга регуларност, изведена од Chargaff и повика на принципот на комплементарност, укажува на хемискиот афинитет на пуринските и пиримидинските бази и нивната способност да комуницираат едни со други за да формираат водородни врски. Ова значи дека распоредот на мономери во двата синџири на ДНК е строго определен: на пример, од друга страна, може да има само Т од првиот ДНК синџир и помеѓу двете водородни врски. За разлика од гуанинскиот нуклеотид, може да се наоѓа само цитозин. Во овој случај, помеѓу азотните бази, се формираат три водородни врски.

Улогата на нуклеотидите во генетскиот код

За да се реализира реакцијата на биосинтезата на протеините која се јавува кај рибозомите, постои механизам за преведување на информации за амино киселинскиот состав на пептидот од секвенцата на нуклеотиди на мРНК во аминокиселинската секвенца. Се покажа дека три соседни мономери носат информации за една од 20 можни амино киселини. Овој феномен беше наречен генетски код. Во решавањето на проблемите во молекуларната биологија, се користи за да се одреди и амино киселинскиот состав на пептидот и да се разјасни прашањето: кои мономери формираат молекула на ДНК, со други зборови, кој е составот на соодветниот ген. На пример, триплет (кодон) AAA во генот го кодира амино киселинскиот фенилаланин во протеинската молекула, а во генетскиот код ќе одговара на триплетниот UUU во синџирот на мРНА.

Интеракција на нуклеотиди за време на редукција на ДНК

Како што беше објаснето претходно, структурните единици, ДНК-мономери се нуклеотиди. Нивната специфична секвенца во синџирите е матрица за синтеза на молекулата на ќерката на деоксирибонуклеинска киселина. Овој феномен се јавува во S-фазата на интерфаза на клетката. Секвенцата на нуклеотиди на новата ДНК молекула е составена на мајчинските кола од ензимот на ДНК полимеразата, земајќи го предвид принципот на комплементарност (A-T, D-C). Репликацијата се однесува на реакциите на матриксната синтеза. Ова значи дека ДНК-мономерите и нивната структура во основните кола се основа, односно матрицата за нејзината ќерка копија.

Може да се смени структурата на нуклеотидот

Патем, да речеме дека дезоксирибонуклеинската киселина е многу конзервативна структура на јадрото на клетките. Ова е логично објаснување: наследни информации што се чуваат во основниот хроматин треба да бидат непроменети и копирани без изобличување. Па, клеточниот геном постојано е "под пиштол" на фактори на животната средина. На пример, такви агресивни хемиски соединенија како алкохол, дрога, радиоактивно зрачење. Сите тие се т.н. мутагени, под чие влијание секој мономер на ДНК може да ја промени својата хемиска структура. Таквите нарушувања во биохемијата се нарекуваат точка мутација. Фреквенцијата на нивниот изглед во геномот на клетката е доста висока. Мутациите се корегираат со добро функционирање на системот за поправка на клеточниот систем, кој вклучува множество на ензими.

Некои од нив, на пример рестрикционите ензими, ги "отсекуваат" оштетените нуклеотиди, полимеразите обезбедуваат синтеза на нормални мономери, лигази "ги шијат" обновените делови од генот. Ако горниот механизам поради некоја причина не функционира во ќелијата и дефектен ДНК мономер останува во својата молекула, мутацијата се бере од матрикс синтетички процеси и фенотипично се манифестира како протеини со нарушени својства кои не се способни да ги извршат потребните функции својствени за нив во клеточниот метаболизам. Ова е сериозен негативен фактор, што ја намалува одржливоста на клетката и го скратува траењето на својот живот.