DNA-monomer. Hva monomerer danner et DNA-molekyl?

Nukleinsyrer, spesielt DNA, er godt kjent innen teknikken. Dette kan forklares ved det faktum at de er cellene stoffer som påvirker lagring og overføring av dens genetiske informasjon. DNA fortsatt åpen i 1868, er F. Miescher et molekyl med sterke sure egenskaper. Forskere har identifisert henne fra kjernen av hvite blodceller - immunsystem celler. I løpet av de neste 50 årene, ble studiet av nukleinsyrer utført av og til, som de fleste forskere trodd biokjemikere viktigste organiske stoffer ansvarlige inkludert for arvet trekk, proteiner.

Siden dekoding av strukturen til DNA, utføres ved hjelp av Watson og Crick i 1953, begynner en alvorlig studium, ble det funnet ut at, deoksyribonukleinsyre - er en polymer og DNA-monomerer er nukleotider. Deres typer og strukturer vil bli studert av oss i dette arbeidet.

Nukleotidene som en strukturell enhet av genetisk informasjon

En av de fundamentale egenskapene til levende materie - er bevaring og overføring av informasjon om strukturen og funksjonene til celler og hele organismen. Denne rollen er utført deoksyribonukleinsyre og DNA-monomerer - nukleotider som representerer en form for "byggeklosser" fra hvilken den unike design og inne substans arvelighet. Vurdere hva skiltene styrt dyreliv, og skaper supercoil nukleinsyre.

Hvordan å danne nukleotider

For å besvare dette spørsmålet, må vi noen kunnskap om kjemi av organiske forbindelser. Spesielt vi huske at i naturen er det en gruppe av nitrogenholdige heterocykliske glykosider som er koblet til monosakkarider - pentoser (ribose eller deoksyribose). De kalles nukleosider. For eksempel, adenosin og andre nukleosider er til stede i cytosol til cellen. De reagerer med molekylene av forestring med ortofosforsyre. Produktene i denne prosessen, og vil nukleotider. Hver DNA-monomer, og det finnes fire arter, har et navn, for eksempel, guanin, tymin og cytosin nukleotid.

Purin DNA-monomerer

I biokjemi vedtatt en klassifisering som skiller DNA-monomerer og deres struktur i to grupper: for eksempel, er purin adenin og guanin-nukleotider. De inneholder i deres sammensetning purinderivater - organisk substans som har formelen _C-5 H ₄ N _4. Monomer DNA - guaninnukleotid, også inneholder en purin- nitrogenholdig base er koblet til deoksyribose N-glykosidbinding være i betokonfiguratsii.

pyrimidinnukleotider

Nitrogenholdige baser, kalt cytidin og thymidin er pyrimidinderivater med organisk materiale. Dens formel er _C-4 H _{4 N2.} Molekyl er en flat seksleddet heterosyklus inneholdende to nitrogenatomer. Det er kjent at i stedet for tymin nukleotider i molekylene av ribonukleinsyre, slik som rRNA, tRNA, mRNA, inneholdt uracil monomer. I prosessen av transkripsjon, under debiteringsinformasjonen fra DNA-molekylet i genet mRNA tymin nukleotid erstattes med adenin, adeninnukleotid og - å uracil i mRNA begynnende kjede. Som er rettferdig er følgende oppføring: A - Y, T - A.

Chargaff regler

I det foregående avsnitt har vi allerede delvis berørt prinsippene i samsvar med monomerene i DNA-kjeder og komplekse gen mRNA. Kjent biokjemikeren E. Chargaff etablert ganske en unik egenskap for molekyler av deoksyribonukleinsyre, nemlig at mengden av adeninnukleotider i den er alltid den samme som tymin, guanin og - cytosin. Hoved teoretiske grunnlag av prinsippene Chargaff tjente som studiet av Watson og Crick, bestemme hvilke monomerer danner et DNA-molekyl, og hva de har romlig organisasjon. Et annet mønster som føres ut av Chargaff og kalt komplementaritet prinsipp, angir den kjemiske affiniteten av purin og pyrimidin-basene og deres evne til å vekselvirkningen mellom dem til å danne hydrogenbindinger. Dette betyr at arrangementet av monomerene i begge DNA-kjedene strengt deterministisk således overfor et første DNA-tråd kan bare være T og de andre har to hydrogenbindinger mellom dem. Bare cytosin kan være plassert på motsatt side guaninnukleotid. I dette tilfellet, mellom nitrogenholdige baser danne tre hydrogenbindinger.

Rollen av nukleotider i den genetiske koden

For å gjennomføre reaksjonen som finner sted i ribosomene av proteinet biosyntese, det er informasjon om forflytningsmekanismen av aminosyresammensetningen av peptidet sekvensen av nukleotider i mRNA-sekvens av aminosyrer. Det viste seg at de tre tilstøtende monomer som bærer informasjon om en av de 20 mulige aminosyrer. Dette fenomenet kalles den genetiske koden. I møte utfordringene med molekylærbiologi blir det brukt til å bestemme både peptid-aminosyre-sammensetning og for å klargjøre spørsmål: som danner et DNA-molekyl monomerer, med andre ord, hva sammensetningen av det tilsvarende genet. For eksempel, triplett (kodon) AAA i genet som koder for aminosyren fenylalanin i proteinmolekylet, og i den genetiske koden vil det passe lett UUU i mRNA-kjeden.

Interaksjon av nukleotider i DNA-replikasjon

Som tidligere belyst, de strukturelle enheter av DNA-monomerer - det nukleotider. Deres spesifikke sekvens i kretsene er et mal for syntese-prosessen datter deoksyribonukleinsyre molekyl. Dette fenomenet oppstår i S-fasen av inter celler. Nukleotidsekvensen av nye DNA-molekyler i maternelle gående kjettinger ved hjelp av enzymet DNA-polymerase med prinsippet om komplementaritet (A - C, A - C). Replication refererer til reaksjoner av matriks-syntese. Det vil si at DNA-monomerer og deres struktur i hovedkjeden er grunnlaget, som er et mal for kopier av dets datter.

Det kan endre strukturen av nukleotid

Forresten, la oss si at deoksyribonukleinsyre - er veldig konservativ strukturen i cellekjernen. Det er en logisk forklaring: den genetiske informasjonen som er lagret i kromatin av kjernen, bør videreføres og kopiert uten forvrengning. Men den cellulære genomet er stadig "under the gun" miljøfaktorer. For eksempel inkluderer slike aggressive kjemikalier som alkohol, narkotika, radioaktiv stråling. Alle av dem er såkalte mutagener, under påvirkning av hvilken en hvilken som helst DNA-monomer kan forandre deres kjemiske struktur. Denne forstyrrelsen i biokjemi kalles en punktmutasjon. Hyppigheten for opptreden av en tilstrekkelig høy cellegenomet. Mutasjoner som er rettet velfungerende celle reparasjon systemdrift, inkludert et sett av enzymer.

Noen av dem, slik som et restriksjonsenzym, "cut" de skadede nukleotider, polymeraser tillate syntesen av vanlige monomerer ligase "tverrbundet" gjenvunnet deler av genet. Dersom den ovennevnte mekanisme, av en eller annen grunn, blir cellen ikke fungerer og er defekt DNA-monomer forblir i sitt molekyl, finner man at mutasjonen plukket opp av prosesser av matriks-syntese og fenotypisk manifestert i form av proteiner med endrede egenskaper, ikke i stand til å utføre de nødvendige funksjoner som ligger i cellulær metabolisme. Dette er en alvorlig negativ faktor, redusere celleviabilitet og redusere varigheten av livet hennes.