DNA monomer. Hvad monomerer danner et DNA-molekyle?

Nukleinsyrer, især DNA, er velkendt inden for teknikken. Dette forklares ved det faktum, at de er de celler stoffer, som påvirker lagring og transmission af dets genetiske information. DNA stadig åbne i 1868, F. Miescher er et molekyle med stærke sure egenskaber. Forskere har identificeret hende fra kerner af hvide blodlegemer - immunsystemets celler. I løbet af de næste 50 år, blev undersøgelsen af nukleinsyrer udføres lejlighedsvis, da de fleste forskere ment biokemikere vigtigste organiske stoffer, der er ansvarlige herunder for nedarvede træk, proteiner.

Eftersom dekodningen af strukturen af DNA, udført af Watson og Crick i 1953 begynde en seriøs undersøgelse konstateredes det, at i deoxyribonukleinsyre - er en polymer og DNA-monomerer er nukleotider. Deres typer og strukturer vil blive undersøgt af os i dette arbejde.

Nukleotider som en strukturel enhed af genetisk information

En af de grundlæggende egenskaber af levende materiale - er bevarelsen og fremsendelse af oplysninger om strukturen og funktionerne af celler og hele organismen. Udføres denne rolle deoxyribonukleinsyre og DNA-monomerer - nukleotider repræsenterer en slags "byggeblokke", hvorfra unikke design og bygget stof arvelighed. Overvej, hvad tegnene guidet dyreliv, skaber supersnoning nukleinsyre.

Hvordan til at danne nukleotider

For at besvare dette spørgsmål, vi har brug for et vist kendskab til kemien af organiske forbindelser. Især vi husker at i naturen er der en gruppe af nitrogenholdige heterocykliske glycosider forbundet til monosaccharider - pentoser (ribose eller deoxyribose). De kaldes nukleosider. For eksempel adenosin og andre nukleosider er til stede i cytosolen af cellen. De reagerer med molekyler af forestring med orthophosphorsyre. Produkterne af denne proces og nukleotider. Hver DNA-monomer, og der er fire arter, har et navn, for eksempel, guanin, thymin og cytosin nukleotid.

Purin DNA-monomerer

I biokemi vedtaget en klassificering, der adskiller DNA monomerer og deres struktur i to grupper: for eksempel purin er adenin- og guaninnukleotider. De indeholder i deres sammensætning purinderivater - organisk substans med formlen _{C5H 4 N4.} Monomer DNA - guaninnukleotid, indeholder også en purin nitrogenholdig base forbundet til deoxyribose N-glycosidbinding er i betokonfiguratsii.

pyrimidinnukleotider

Kvælstofholdige baser, kaldet cytidin og thymidin er pyrimidinderivater af organisk stof. Dens formel er C ₄ H _{4 N2.} Molekyle er en flad seksleddet heterocyklisk gruppe indeholdende to nitrogenatomer. Det er kendt, at i stedet for thymin nukleotider i molekylerne af ribonukleinsyre, såsom rRNA, tRNA, mRNA, indeholdt uracil monomer. I processen med transkription, under debiteringsinformationen fra DNA-molekylet i gen-mRNA thyminnukleotid erstattes med adenin, adeninnucleotid og - til uracil i mRNA nascerende kæde. Det er fair følgende optegnelse: A - Y, T - A.

Chargaff regler

I det foregående afsnit har vi allerede delvist berørt af principperne om overholdelse af monomerer i DNA-kæder og komplekse gen mRNA. Kendt biokemiker E. Chargaff etableret ganske unik egenskab af molekylerne i deoxyribonukleinsyre, nemlig at mængden af adeninnukleotider i det altid lig med thymin, og guanin - cytosin. Det vigtigste teoretiske grundlag af de principper Chargaff tjente som studiet af Watson og Crick, bestemme, hvilke monomerer danner et DNA-molekyle, og hvad de har rumlig organisation. Et andet mønster udlæses af Chargaff og kaldte komplementaritet princip, indikerer affinitet af purin- og pyrimidinbaser og deres evne til interaktionen mellem dem for at danne hydrogenbindinger. Dette betyder, at arrangementet af monomererne i begge DNA-strenge strengt deterministiske Således modsat En første DNA-streng kun kan være T og de øvrige har to hydrogenbindinger mellem dem. I modsætning guaninnukleotid kan være placeret kun cytosin. I dette tilfælde mellem nitrogenholdige baser danne tre hydrogenbindinger.

Rollen af nukleotider i den genetiske kode

At gennemføre, idet reaktionen finder sted i ribosomerne af proteinet biosyntese, der er oplysninger om translationsmekanismen af aminosyresammensætningen af peptidsekvensen af nukleotider i mRNA-sekvensen af aminosyrer. Det viste sig, at tre tilgrænsende monomer bære information om en af de 20 mulige aminosyrer. Dette fænomen kaldes den genetiske kode. Løse de udfordringer for molekylærbiologi er det anvendes til at bestemme både peptidet aminosyresammensætningen og præcisere spørgsmålet: som danner et DNA-molekyle monomerer, med andre ord, hvad sammensætningen af det tilsvarende gen. For eksempel triplet (codon) AAA i genet koder for aminosyren phenylalanin i proteinmolekylet, og i den genetiske kode det vil passe triplet UUU i mRNA kæde.

Interaktion af nukleotider under DNA-replikation

Som tidligere belyst, de strukturelle enheder af DNA-monomerer - det nukleotid. Deres specifikke sekvens i kredsløbene er en skabelon for syntesen proces datterselskab deoxyribonucleinsyremolekyle. Dette fænomen opstår i S-fase af interfaseceller. Nukleotidsekvensen af hidtil ukendte DNA-molekyler i maternale igangværende kæder af enzymet DNA-polymerase med den princippet om komplementaritet (A - C, A - C). Replikation refererer til reaktioner af matricesyntese. Det betyder, at DNA-monomerer og deres struktur i det overordnede kæde er grundlaget, der er en skabelon for kopier af dets datterselskab.

Det kan ændre strukturen af nukleotidet

Af den måde, lad os sige, at deoxyribonukleinsyre - er meget konservativ struktur af cellekernen. Der er en logisk forklaring: den genetiske information er lagret i kromatin af kernen, bør videreføres og replikeres uden forvrængning. Men det cellulære genom er konstant "under the gun" miljømæssige faktorer. For eksempel indbefatter sådanne aggressive kemikalier som alkohol, narkotika, radioaktiv stråling. Alle af dem er såkaldte mutagener, under indflydelse af hvilken som helst DNA-monomer kan ændre deres kemiske struktur. Denne forvrængning i biokemi kaldes et punkt mutation. Hyppigheden af forekomsten af en tilstrækkelig høj celle-genomet. Mutationer korrigeres velfungerende celle reparation systemdrift, herunder en række enzymer.

Nogle af dem, såsom et restriktionsenzym, "cut" de beskadigede nukleotider, polymeraser tillader syntesen af normale monomerer ligase "tværbundet" genvundet dele af genet. Hvis ovennævnte mekanisme af en eller anden grund, cellen ikke virker og defekt DNA monomer forbliver i sit molekyle, er mutationen samlet op af processer af matrixsyntese og fænotypisk manifesteret i form af proteiner med ændrede egenskaber, ude af stand til at udføre de nødvendige funktioner er forbundet med cellulær metabolisme. Dette er en alvorlig negativ faktor, hvilket reducerer cellelevedygtigheden og reducere varigheden af hendes liv.