Ang mga nucleic acid, lalo na ang DNA, ay kilala sa agham. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sila ang mga sangkap ng cell, kung saan nakasalalay ang imbakan at paghahatid ng namamana na impormasyon nito. Ang DNA, na natuklasan noong 1868 ni F. Miescher, ay isang molekula na may malinaw na mga katangian ng acid. Inihiwalay ito ng siyentipiko mula sa nuclei ng mga leukocytes - mga selula ng immune system. Sa susunod na 50 taon, ang mga pag-aaral ng mga nucleic acid ay isinasagawa nang paminsan-minsan, dahil itinuturing ng karamihan sa mga biochemist na ang mga protina ang pangunahing mga organikong sangkap na responsable, bukod sa iba pang mga bagay, para sa mga namamanang katangian.
Mula nang ma-decipher ni Watson at Crick ang istruktura ng DNA noong 1953, nagsimula ang seryosong pananaliksik, na nalaman na ang deoxyribonucleic acid ay isang polymer, at ang mga nucleotide ay nagsisilbing DNA monomer. Ang kanilang mga uri at istraktura ay pag-aaralan natin sa gawaing ito.
Nucleotides bilang mga istrukturang yunit ng namamana na impormasyon
Ang isa sa mga pangunahing katangian ng buhay na bagay ay ang pag-iingat at paghahatid ng impormasyon tungkol sa istruktura at mga tungkulin ng parehong selula at ng buong organismopangkalahatan. Ang papel na ito ay ginampanan ng deoxyribonucleic acid, at mga monomer ng DNA - ang mga nucleotide ay isang uri ng "mga brick" kung saan itinayo ang natatanging istraktura ng sangkap ng pagmamana. Isaalang-alang natin kung anong mga palatandaan ang ginabayan ng wildlife kapag gumagawa ng nucleic acid supercoil.
Paano nabuo ang mga nucleotide
Upang masagot ang tanong na ito, kailangan namin ng ilang kaalaman sa organic chemistry. Sa partikular, naaalala namin na sa kalikasan mayroong isang pangkat ng nitrogen-containing heterocyclic glycosides na sinamahan ng monosaccharides - pentoses (deoxyribose o ribose). Tinatawag silang mga nucleoside. Halimbawa, ang adenosine at iba pang mga uri ng nucleoside ay naroroon sa cytosol ng isang cell. Pumasok sila sa isang reaksyon ng esteripikasyon na may mga molekula ng orthophosphoric acid. Ang mga produkto ng prosesong ito ay magiging mga nucleotide. Ang bawat DNA monomer, at mayroong apat na uri, ay may pangalan, gaya ng guanine, thymine, at cytosine nucleotides.
Purine monomers ng DNA
Sa biochemistry, pinagtibay ang isang klasipikasyon na naghahati sa mga monomer ng DNA at ang kanilang istraktura sa dalawang grupo: halimbawa, ang adenine at guanine nucleotides ay purine. Naglalaman ang mga ito ng mga derivatives ng purine, isang organikong substance na may formula na C5H4N44. Ang DNA monomer, isang guanine nucleotide, ay naglalaman din ng purine nitrogenous base na konektado sa deoxyribose ng isang N-glycosidic bond sa beta configuration.
Pyrimidine nucleotides
Nitrogenous base,tinatawag na cytidine at thymidine, ay mga derivatives ng organic substance na pyrimidine. Ang formula nito ay C4H4N2. Ang molekula ay isang anim na miyembro na planar heterocycle na naglalaman ng dalawang nitrogen atoms. Ito ay kilala na sa halip na isang thymine nucleotide, ang ribonucleic acid molecule, tulad ng rRNA, tRNA, at mRNA, ay naglalaman ng isang uracil monomer. Sa panahon ng transkripsyon, sa panahon ng paglilipat ng impormasyon mula sa DNA gene sa mRNA molecule, ang thymine nucleotide ay pinalitan ng adenine, at ang adenine nucleotide ay pinalitan ng uracil sa synthesized mRNA chain. Ibig sabihin, magiging patas ang sumusunod na tala: A - U, T - A.
Chargaff rule
Sa nakaraang seksyon, bahagyang natalakay na natin ang mga prinsipyo ng pagsusulatan sa pagitan ng mga monomer sa mga chain ng DNA at sa gene-mRNA complex. Ang sikat na biochemist na si E. Chargaff ay nagtatag ng isang ganap na natatanging pag-aari ng mga molekula ng deoxyribonucleic acid, ibig sabihin, na ang bilang ng mga adenine nucleotides sa loob nito ay palaging katumbas ng thymine, at guanine - sa cytosine. Ang pangunahing teoretikal na batayan ng mga prinsipyo ni Chargaff ay ang pananaliksik nina Watson at Crick, na nagtatag kung aling mga monomer ang bumubuo sa molekula ng DNA at kung anong spatial na organisasyon ang mayroon sila. Ang isa pang pattern, na hinango ni Chargaff at tinatawag na prinsipyo ng complementarity, ay nagpapahiwatig ng kemikal na relasyon ng purine at pyrimidine base at ang kanilang kakayahang bumuo ng mga hydrogen bond kapag nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Nangangahulugan ito na ang pagkakaayos ng mga monomer sa parehong DNA strand ay mahigpit na tinutukoy: halimbawa, ang kabaligtaran ng A ng unang DNA strand ay maaaringT lamang ang naiiba at dalawang hydrogen bond ang lumitaw sa pagitan nila. Sa tapat ng guanine nucleotide, tanging cytosine lamang ang matatagpuan. Sa kasong ito, tatlong hydrogen bond ang nabubuo sa pagitan ng mga nitrogenous base.
Ang papel ng mga nucleotide sa genetic code
Upang maisagawa ang reaksyon ng biosynthesis ng protina na nagaganap sa mga ribosom, mayroong mekanismo para sa paglilipat ng impormasyon tungkol sa komposisyon ng amino acid ng peptide mula sa pagkakasunud-sunod ng mRNA nucleotide patungo sa pagkakasunud-sunod ng amino acid. Ito ay lumabas na ang tatlong katabing monomer ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa isa sa 20 posibleng mga amino acid. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na genetic code. Sa paglutas ng mga problema sa molecular biology, ginagamit ito upang matukoy ang parehong komposisyon ng amino acid ng isang peptide at upang linawin ang tanong: kung aling mga monomer ang bumubuo ng isang molekula ng DNA, sa madaling salita, ano ang komposisyon ng kaukulang gene. Halimbawa, ang AAA triplet (codon) sa gene ay nag-encode ng amino acid na phenylalanine sa molekula ng protina, at sa genetic code ito ay tumutugma sa UUU triplet sa mRNA chain.
Interaction ng mga nucleotide sa proseso ng reduplication ng DNA
Gaya ng nalaman kanina, ang mga structural unit, ang DNA monomer ay mga nucleotide. Ang kanilang tiyak na pagkakasunud-sunod sa mga kadena ay ang template para sa proseso ng synthesis ng molekula ng anak na babae ng deoxyribonucleic acid. Ang phenomenon na ito ay nangyayari sa S-stage ng cell interphase. Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng isang bagong molekula ng DNA ay binuo sa mga kadena ng magulang sa ilalim ng pagkilos ng DNA polymerase enzyme, na isinasaalang-alang ang prinsipyocomplementarity (A - T, D - C). Ang pagtitiklop ay tumutukoy sa mga reaksyon ng matrix synthesis. Nangangahulugan ito na ang mga monomer ng DNA at ang kanilang istraktura sa mga parent chain ay nagsisilbing batayan, iyon ay, ang matrix para sa child copy nito.
Maaari bang magbago ang istruktura ng isang nucleotide
Nga pala, sabihin natin na ang deoxyribonucleic acid ay isang napakakonserbatibong istraktura ng cell nucleus. Mayroong lohikal na paliwanag para dito: ang namamana na impormasyon na nakaimbak sa chromatin ng nucleus ay dapat na hindi nagbabago at kinopya nang walang pagbaluktot. Buweno, ang cellular genome ay patuloy na "sa ilalim ng baril" ng mga kadahilanan sa kapaligiran. Halimbawa, ang mga agresibong compound ng kemikal tulad ng alkohol, droga, radioactive radiation. Ang lahat ng mga ito ay tinatawag na mutagens, sa ilalim ng impluwensya kung saan maaaring baguhin ng anumang monomer ng DNA ang kemikal na istraktura nito. Ang ganitong pagbaluktot sa biochemistry ay tinatawag na point mutation. Ang dalas ng kanilang paglitaw sa genome ng cell ay medyo mataas. Ang mga mutasyon ay itinatama sa pamamagitan ng mahusay na paggana ng cellular repair system, na kinabibilangan ng isang hanay ng mga enzyme.
Ang ilan sa kanila, halimbawa, ay naghihigpit, "pinutol" ang mga nasirang nucleotide, ang mga polymerases ay nagbibigay ng synthesis ng mga normal na monomer, ang mga ligase ay "nagtahi" sa mga naibalik na seksyon ng gene. Kung, sa ilang kadahilanan, ang mekanismo na inilarawan sa itaas ay hindi gumagana sa cell at ang may sira na monomer ng DNA ay nananatili sa molekula nito, ang mutation ay kinuha ng mga proseso ng matrix synthesis at phenotypically manifests mismo sa anyo ng mga protina na may kapansanan sa mga katangian na. ay hindi magawa ang mga kinakailangang function na likas sa kanilacellular metabolism. Isa itong seryosong negatibong salik na nagpapababa sa viability ng cell at nagpapaikli sa habang-buhay nito.
