Эс дэх нуклейн хүчлүүд ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ? Нуклейн хүчлүүдийн бүтэц, үүрэг.
Удамшил ба хувьсах байдлын молекулын үндэс
1. Нуклейн хүчил, тэдгээрийн бүтэц, үүрэг, үүсэл
2. Уургийн биосинтезийн үндсэн үе шатууд. Генетик код, түүний үндсэн шинж чанарууд
3. Генийн илэрхийлэлийн зохицуулалт
Нуклейн хүчил, тэдгээрийн бүтэц, үүрэг
Нуклейн хүчилнь шугаман салаалаагүй гетерополимерууд бөгөөд тэдгээрийн мономерууд нь байдаг нуклеотидуудхолбоотой фосфодиэфирийн холбоо.
Нуклеотидууд- Эдгээр нь молекулууд нь пентозын үлдэгдэл (рибоз эсвэл дезоксирибоз) -ээс бүрдэх органик бодис бөгөөд үүнд фосфорын хүчлийн үлдэгдэл, азотын суурь нь ковалент байдлаар холбогддог. Нуклеотид дахь азотын суурийг хоёр бүлэгт хуваадаг. пурин(аденин ба гуанин) ба пиримидин(цитозин, тимин, урацил). Дезоксирибонуклеотидуудтэдгээрийн дотор орно дезоксирибоз аденин(А), гуанин(G), тимин(Т), цитозин(C). Рибонуклеотидуудтэдгээрийн дотор орно рибозба азотын суурийн нэг нь: аденин(А), гуанин(G), урацил(U) цитозин(C).
Зарим тохиолдолд жагсаасан азотын суурийн янз бүрийн деривативууд нь эсүүдэд байдаг - бага зэргийн нуклеотидын нэг хэсэг болох бага суурь.
Чөлөөт нуклеотид ба тэдгээртэй төстэй бодисууд нь бодисын солилцоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, NAD (никотинамид аденины динуклеотид) ба NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) нь электрон ба протоны тээвэрлэгч болдог.
Чөлөөт нуклеотидууд нь 1...2 фосфорын бүлгийг нэмж, үүсгэдэг макроэргик нэгдлүүд. Эсийн энергийн бүх нийтийн эх үүсвэр нь аденин, рибоз, фосфорын (пирофосфорын) хүчлийн гурван үлдэгдэлээс бүрдэх ATP - аденозин трифосфорын хүчил юм. Нэг терминалын пирофосфатын бондын гидролиз нь эсэд ашиглаж болох 30.6 кЖ/моль (эсвэл 8.4 ккал/моль) чөлөөт энерги ялгаруулдаг. Энэхүү пирофосфатын холбоог нэрлэдэг макроэргик(өндөр энерги).
ATP-ээс гадна нуклеотид дээр суурилсан бусад өндөр энергитэй нэгдлүүд байдаг: GTP (гуанин агуулдаг; уураг, глюкозын биосинтезд оролцдог), UTP (урацил агуулдаг; полисахаридын нийлэгжилтэнд оролцдог).
Нуклеотидууд үүсэх боломжтой мөчлөгийн хэлбэрүүджишээ нь cAMP, cCMP, cGMP. Циклийн нуклеотидууд нь янз бүрийн физиологийн үйл явцын зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.
Нуклейн хүчил
Хоёр төрлийн нуклейн хүчил байдаг: ДНХ ( Дезоксирибонуклеины хүчил) ба РНХ ( рибонуклеины хүчил). Нуклейн хүчил нь генетикийн (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, нөхөн үржих, хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. Энэ мэдээлэл нь нуклеотидын дараалал хэлбэрээр тусгагдсан (кодлогдсон). Ялангуяа нуклеотидын дараалал нь уургийн анхдагч бүтцийг тусгадаг (доороос үзнэ үү). Амин хүчлүүд болон тэдгээрийг кодлодог нуклеотидын дарааллын хоорондын захидал харилцааг нэрлэдэг генетикийн код . нэгж генетикийн кодДНХ ба РНХ нь гурвалсан- гурван нуклеотидын дараалал.
Нуклейн хүчил нь химийн идэвхтэй бодис юм. Тэд уурагтай олон төрлийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. нуклеопротейн, эсвэл нуклеопротейн.
Дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ)нь нуклейн хүчил бөгөөд түүний мономерууд нь дезоксирибонуклеотидууд юм. ДНХ нь удамшлын мэдээллийн үндсэн тээвэрлэгч юм. Энэ нь бие даасан эс, бүх организмын бүтэц, үйл ажиллагаа, хөгжлийн талаархи бүх мэдээллийг ДНХ-ийн нуклеотидын дараалал хэлбэрээр бүртгэдэг гэсэн үг юм.
Нуклейн хүчлийг Мишер 1868 онд нээсэн.Гэвч ДНХ нь хромосомын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгийг 1924 онд л нотолсон юм. 1944 онд Avery, McLeod, McCarthy нар ДНХ нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, хэрэгжүүлэхэд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоожээ.
ДНХ-ийн хэд хэдэн төрөл байдаг: A, B, Z, T-хэлбэрүүд. Эдгээрээс В хэлбэр нь ихэвчлэн эсүүдэд байдаг - хоёр баруун гарт мушгиа, энэ нь устөрөгчийн бондоор холбогдсон хоёр утас (эсвэл гинж) -ээс бүрддэг. Мөр бүр нь дезоксирибоз ба фосфорын хүчлийн ээлжлэн үлдэгдлээр илэрхийлэгддэг бөгөөд үүнээс гадна азотын суурь нь дезоксирибозтой ковалент байдлаар холбогддог. Энэ тохиолдолд ДНХ-ийн хоёр хэлхээний азотын суурь нь бие бие рүүгээ чиглэсэн бөгөөд устөрөгчийн холбоо үүссэний улмаас үүсдэг. нэмэлт хосууд: A=T (хоёр устөрөгчийн холбоо) ба G≡C (гурван устөрөгчийн холбоо). Тиймээс эдгээр гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь бие биентэйгээ өвөрмөц тохирдог. Давхар мушгиа ороомгийн урт нь 3.4 нм, азотын суурийн зэргэлдээх хос хоорондын зай 0.34 нм, давхар мушгиа диаметр нь 1.8 нм байна.
Эукариот эсүүдэд ДНХ нь гистоны уураг агуулсан нуклеопротеины цогцолбор хэлбэрээр байдаг.
ДНХ-ийн уртыг хос нуклеотидын тоогоор хэмждэг (товчилсон - Даваа, эсвэл б). Нэг ДНХ молекулын урт нь хэдэн мянганы хооронд хэлбэлздэг Даваа(товчилсон - тэрбум, эсвэл кб) хэдэн сая хүртэл Даваа (mpn, эсвэл Мб).
БүлэгВ. НУКЛЕИН ХҮЧЛҮҮД
§ 13. НУКЛЕИН ХҮЧЛҮҮД:
ҮЙЛ АЖИЛЛАГАА БА БҮРДЭЛ
Нуклейн хүчлүүдийн талаархи ерөнхий санаа
Нуклейн хүчлүүд нь харьцангуй молекул жинтэй 5·109 хүрдэг хамгийн чухал биополимерууд юм. Эдгээр нь бүх амьд организмд агуулагддаг бөгөөд зөвхөн генетикийн мэдээллийн хадгалагч, эх сурвалж төдийгүй бусад олон чухал үүргийг гүйцэтгэдэг. Нуклейн хүчлүүд нь мономер нэгжүүд нь полимер юм нуклеотидууд.
Хоёр өөр төрлийн нуклейн хүчил байдаг - дезоксирибонуклеин хүчил(ДНХ) ба рибонуклеины хүчил(РНХ). ДНХ нь ихэнх организмын генетикийн материал юм. Прокариот эсүүдэд гол хромосомын ДНХ-ээс гадна хромосомын гаднах ДНХ, плазмидууд ихэвчлэн олддог. Эукариот эсүүдэд ДНХ-ийн ихэнх хэсэг нь эсийн цөмд байрладаг бөгөөд энэ нь хромосомын уурагтай холбоотой байдаг. Эукариот эсүүд нь митохондри болон хлоропласт дахь ДНХ-ийг агуулдаг.
Мэдэх сонирхолтой! ДНХ молекулууд нь хамгийн том молекулууд юм. ДНХ молекулЭ. колиойролцоогоор 4,000,000 үндсэн хосоос бүрдэх ба харьцангуй масс нь 26000000000, урт нь 1,4 мм буюу эсийн хэмжээнээс 700 дахин их юм. Эукариот ДНХ молекулууд илүү том хэмжээтэй, урт нь хэдэн см, харьцангуй масс нь 10 10 -10 11 байдаг. Хүний ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг бичихэд 1,000,000 орчим хуудас хэрэгтэй болно.
РНХ-ийн хувьд гүйцэтгэх үүргийнхээ дагуу дараахь зүйлийг ялгадаг.
1. мэдээллийн РНХ (мРНХ) - тэдгээр нь уургийн анхдагч бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг;
2. рибосомын РНХ (рРНХ) - рибосомын нэг хэсэг;
3. тээврийн РНХ (tRNA) - уургийн нийлэгжилтийн голомтод амин хүчлийг хүргэх.
Удамшлын материалын хувьд РНХ нь хэд хэдэн вирусын нэг хэсэг юм. Жишээлбэл, үүсгэдэг вирусууд аюултай өвчин, томуу, ДОХ-ын нэгэн адил РНХ агуулсан байдаг.
Нуклейн хүчлүүд нь шугаман ба дугуй хэлбэртэй (ковалентын хаалттай) байж болно. Тэдгээр нь нэг эсвэл хоёр гинжээс бүрдэж болно. Төрөл бүрийн нуклейн хүчлийн байгальд байгааг харуулсан диаграммыг доор харуулав.
Нуклейн хүчлүүдийн үүрэг
Нуклейн хүчил нь генетикийн мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, хэрэгжүүлэх гэсэн гурван чухал үүрэгтэй. Эдгээрээс гадна тэд бусад үүргийг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, заримыг нь катализ хийхэд оролцдог химийн урвал, генетикийн мэдээллийн хэрэгжилтийг зохицуулах, бүтцийн чиг үүргийг гүйцэтгэх гэх мэт ихэнх организм (эукариот, прокариот, зарим вирус) -д генетикийн мэдээллийн хадгалагчийн үүргийг давхар хэлхээтэй ДНХ гүйцэтгэдэг. Зөвхөн зарим вирүсийн хувьд генетикийн мэдээллийн хадгалагч нь нэг судалтай ДНХ эсвэл нэг судалтай, түүнчлэн хоёр хэлхээтэй РНХ байдаг. Генетикийн мэдээлэл хадгалагддаг генүүд. Ген нь мөн чанараараа нуклейн хүчлийн нэг хэсэг юм. Тэд уургийн анхдагч бүтцийг кодлодог. Ген нь тРНХ, рРНХ гэх мэт зарим төрлийн РНХ-ийн бүтцийн талаарх мэдээллийг авч явах боломжтой.
Генетикийн мэдээлэл нь эцэг эхээс үр удамд дамждаг. Энэ үйл явц нь удамшлын мэдээллийн хадгалагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг нуклейн хүчлийг (ДНХ эсвэл РНХ) хоёр дахин нэмэгдүүлж, дараа нь үр удамд шилжүүлэхтэй холбоотой юм. Жишээлбэл, хуваагдлын үр дүнд охин эсүүд эхээс ижил ДНХ молекулуудыг хүлээн авдаг тул ижил генетикийн мэдээллийг авдаг (Зураг 38). Нөхөн үржихүйн явцад вирус нь охины вирусын тоосонцор руу дамждаг. яг хуулбарууднуклейн хүчил. Бэлгийн нөхөн үржихүйн хувьд үр удам нь эцэг эхийн аль алинаас нь генетикийн мэдээллийг хүлээн авдаг. Ийм учраас хүүхдүүд эцэг эхийн аль алинаас нь зан чанарыг өвлөн авдаг.
Цагаан будаа. 38. Эс хуваагдах үеийн ДНХ-ийн тархалт
Генетикийн мэдээллийг хэрэгжүүлсний үр дүнд ДНХ-д ген хэлбэрээр (эсвэл зарим вирусын хувьд РНХ-д) кодлогдсон уургийн нийлэгжилт үүсдэг. Энэ процесст уургийн анхдагч бүтцийн талаарх мэдээллийг ДНХ молекулаас мРНХ руу хуулж, дараа нь тРНХ-ийн оролцоотойгоор рибосомууд дээр декодчилдог. Үүний үр дүнд уураг үүсдэг:
ДНХ РНХ уураг.
Нуклейн хүчлүүдийн найрлага
Нуклейн хүчлүүд нь фосфодиэстерийн холбоогоор холбогдсон нуклеотидуудаас бүрдсэн полимерууд юм. Нуклеотид бүр нь азотын суурь, пентоз, фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэнэ.
Ялгах пиримидинТэгээд пуринүндэслэл, мөн тус тус гэж нэрлэдэг пиримидинуудТэгээд пурин. Пиримидиний суурь нь пиримидиний дериватив юм.
пурины суурь - дериватив пурин:
Пиримидинд урацил, тимин, цитозин, пурин нь аденин, гуанин орно.
ДНХ-д тимин, цитозин, аденин, гуанин агуулагддаг бол РНХ нь ижил суурьтай, тимины оронд зөвхөн урацил орно. Нуклейн хүчлүүд нь азотын суурьтайгаас гадна пентозуудыг агуулдаг: ДНХ - D-дезоксирибоз, РНХ - D-рибоз. Нүүрс ус нь фураноз хэлбэрийн b-аномер хэлбэртэй байдаг.
Азотын суурь нь гликозидын гидроксилийн зардлаар нүүрс устай холбогддог. Нуклеозид үүсдэг. Схемийн хувьд нуклеозид үүсэхийг дараах байдлаар дүрсэлж болно.
Нуклейн хүчлүүдийн найрлагад 8 нуклеозид, 4 нь РНХ, 4 нь ДНХ-ийн найрлагад ордог (Зураг 39).
РНХ-ийг бүрдүүлдэг нуклеозидууд:
ДНХ-ийг бүрдүүлдэг нуклеозидууд:
Цагаан будаа. 39. Нуклеозидууд
Фосфорын хүчлийн үлдэгдэлтэй холбогдсон нуклеозидыг нуклеотид гэж нэрлэдэг.
Энэ тохиолдолд фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь 3'- эсвэл 5'- нүүрстөрөгчийн атомтай холбоотой байж болно.
Аденозин 5'-монофосфатыг AMP гэж товчилдог. Хэрэв нуклеотид нь деоксорибоз, аденин, нэг фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс үүссэн бол түүнийг дезоксиаденозин монофосфат буюу товчоор dAMP гэж нэрлэнэ. Хүснэгт 5-д нуклеотидын нэршлийг харуулав.
Хүснэгт 5
ДНХ ба РНХ үүсгэдэг нуклеотидын нэршил
|
азот суурь |
Нуклеозид |
Нуклеотид |
|
|
бүтэн гарчиг |
товчлол |
||
|
аденозин Дезоксиаденозин |
Аденозин монофосфат Дезоксиаденозин монофосфат |
||
|
Гуанозин Деоксигуанозин |
Гуанозин монофосфат Дезоксигуанозин монофосфат |
||
|
Дезоксицитидин |
Цитидин монофосфат Дезоксицитидин монофосфат |
||
|
Уридин монофосфат |
|||
|
Дезокситимидин |
Дезокситимидин монофосфат |
||
Нуклеозид монофосфатууд (NMP) ба дезоксинуклеозид монофосфатууд (dNMP) нь 1 эсвэл 2 фосфорын хүчлийн үлдэгдэлтэй нэгдэж болно. Энэ нь нуклеозид дифосфат (NDPs), дезоксинуклеозид дифосфат (dNDPs) эсвэл нуклеозид трифосфат (NTPs) ба дезоксинуклеозид трифосфат (dNTPs) үүсгэдэг.
NTP ба dNTP нь РНХ ба ДНХ-ийн синтезийн субстрат болдог.
Нуклейн хүчил.
Нуклейн хүчил- амьд организмд удамшлын (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, дамжуулах боломжийг олгодог байгалийн өндөр молекулт биополимерууд.
10000 Далтоноос хэдэн сая хүртэлх молекул жинтэй нуклейн хүчлүүдийн макромолекулыг 1869 онд Швейцарийн химич Ф.Мишер идээ бүрдүүлэгч лейкоцитын цөмд нээсэн тул (цөм - цөм) нэрлэжээ.
Нуклейн хүчлүүд нь мономерууд нь байдаг полимерууд юм нуклеотидууд . Нуклеотид бүр нь азотын суурь, пентозын сахар, фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэнэ. Урт молекулууд нь нуклеотидуудаас үүсдэг. полинуклеотидууд .
азот
суурь
хоорондын холболт
фосфат ба элсэн чихэр
Цагаан будаа. Нуклеотидын бүтэц.
Элсэн чихэр, нуклеотидын нэг хэсэг нь нүүрстөрөгчийн таван атомыг агуулдаг, өөрөөр хэлбэл, тийм юм пентоз . Нуклеотид дахь пентозын төрлөөс хамааран хоёр төрлийн нуклейн хүчил байдаг - рибонуклеины хүчил (РНХ) рибоз , болон дезоксирибонуклеин хүчил (ДНХ) агуулсан дезоксирибоз (C 5 H 10 O 4).
Суурь, хоёр төрлийн нуклейн хүчлүүд нь дөрөв байдаг янз бүрийн төрөл: тэдгээрийн хоёр нь ангид харьяалагддаг пурин ба хоёр - анги руу пиримидинууд . Пурин нь аденин (A) ба гуанин (D) ба пиримидины тоогоор - цитизин (C) ба тимин (T) эсвэл урацил (Y) (ДНХ эсвэл РНХ-д тус тус).
Нуклейн хүчлүүд нь агуулагддаг тул хүчил юм фосфорын хүчил.
Бие дэх нуклеотидын үүрэг нь зөвхөн нуклейн хүчлүүдийн барилгын материалаар үйлчлэхээр хязгаарлагдахгүй; Зарим чухал коферментүүд шар шувууны нуклеотидуудад бас байдаг. Эдгээр нь жишээлбэл, аденозин трифосфат (ATP), никотинамид аденин динуклеотид (NAD), никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP), флавин аденины динуклеотид (FAD) юм.
Нуклейн хүчил
ДНАРНА
цөмийн цитоплазмын мРНХ тРНХ рРНХ
Одоогоор мэдэгдэж байна том тооБүтэц, бодисын солилцооны ач холбогдлын хувьд бие биенээсээ ялгаатай ДНХ ба РНХ-ийн сортууд.
Жишээ нь: гэдэсний савханцар эс дэх бактери нь 1000 орчим өөр өөр нуклейн хүчил агуулдаг бол амьтан, ургамал үүнээс ч их байдаг.
Организмын төрөл бүр өөрийн гэсэн онцлог шинж чанартай, эдгээр хүчлүүдийн багцыг агуулдаг. ДНХ нь голчлон эсийн цөмийн хромосомд (нийт эсийн ДНХ-ийн 99%), түүнчлэн митохондри ба хлоропластуудад байршдаг. РНХ нь цөм, митохондрийн рибосом, пластид, цитоплазмын нэг хэсэг юм.
ДНХ молекул нь эсийн генетикийн мэдээллийн бүх нийтийн тээвэрлэгч юм. Энэ молекулын бүтэц, үйл ажиллагааны ачаар шинж тэмдгүүд өвлөгддөг - эцэг эхээс үр удам хүртэл, өөрөөр хэлбэл. Амьд хүмүүсийн бүх нийтийн өмч нь биелдэг - удамшил. ДНХ молекулууд нь хамгийн том биополимер юм.
ДНХ-ийн бүтэц.
ДНХ молекулын бүтцийг 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар тайлсан. Тэд энэхүү нээлтийнхээ төлөө Нобелийн шагнал хүртжээ.
дагуу Ватсон-Крик ДНХ-ийн загварууд, ДНХ молекул нь ижил эргэн тойронд баруун тийш эрчилсэн хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрдэнэ. тэнхлэгүүд , бүрдүүлэх давхар мушгиа . Гинж нь эсрэг параллель байдлаар зохион байгуулагдсан, i.e. бие бие рүүгээ. Хоёр полинуклеотидын гинжийг өөр өөр гинжний нуклеотидын азотын суурийн хооронд үүсэх устөрөгчийн холбоог ашиглан нэг ДНХ молекул болгон нэгтгэдэг. Полинуклеотидын гинжин хэлхээнд зэргэлдээх нуклеотидууд нь нэг ДНХ молекул дахь дезоксирибоз (болон РНХ дахь рибоз) ба нөгөө нуклеотидын фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд үүсдэг ковалент холбоогоор хоорондоо холбогддог.
Давхар мушгиа гинж нэмэлтБие биедээ, учир нь суурь хосолсон байдал нь хатуу дагуу явагддаг: аденин нь тиминтэй, гуанин нь цитозинтэй нийлдэг.
Үүний үр дүнд бүх организмд Зураг. Нуклеотидын хосолсон байдал.
тоо аденилнуклеотид нь тоотой тэнцүү байна тимидил, мөн тоо гуанил- тоо цитидил.Энэ загварыг "Чаргаффын дүрэм" гэж нэрлэдэг.
ДНХ-ийн хосолсон антипараллель хэлхээнд байрлах нуклеотидын хатуу тохирлыг гэнэ. нэмэлт байдал. Энэ шинж чанар нь анхны молекул дээр суурилсан шинэ ДНХ молекул үүсэх үндэс суурь болдог.
Тиймээс давхар мушгиа нь олон тооны устөрөгчийн шинж чанартай (хоёр нь A ба T хооронд, гурав нь G ба C хооронд үүсдэг) ба гидрофобик харилцан үйлчлэлээр тогтворждог.
Молекулын тэнхлэгийн дагуу зэргэлдээ суурь хосууд бие биенээсээ 0.34 нм зайд байрладаг. Спираль бүрэн эргэлт нь 3.4 нм, өөрөөр хэлбэл 10 үндсэн хос (нэг эргэлт) дээр унадаг. Спираль диаметр нь 2 нм. Хоёр хос нуклеотидын нүүрс усны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох зай 1.1 нм байна. Нуклейн хүчлийн молекулын урт нь хэдэн зуун мянган нанометрт хүрдэг. Энэ нь задрах үед 100-200 нм-ээс ихгүй урттай уургийн макромолекулаас хамаагүй том юм. ДНХ молекулын масс нь 6 * 10 -12 г байна.
ДНХ-ийн молекулыг хуулбарлах процессыг нэрлэдэг хуулбарлах
. Хуулбарлах нь дараах байдлаар явагдана. Тусгай ферментийн (геликаз) үйл ажиллагааны дор хоёр гинжин хэлхээний нуклеотидын хоорондох устөрөгчийн холбоо тасардаг. Спираль тайлагдана. Нэмэлт зарчмын дагуу ДНХ-ийн полимераза ферментийн оролцоотойгоор харгалзах ДНХ нуклеотидууд нь суллагдсан холбоонд холбогддог. Энэ хуримтлал нь зөвхөн 5" → 3" чиглэлд явагдана. Энэ нь ДНХ-ийн зөвхөн нэг хэлхээг хуулбарлах тасралтгүй боломж гэсэн үг юм (зураг дээрх дээд талд). Энэ процессыг нэрлэдэг тасралтгүй хуулбарлах. Өөр гинжийг хуулах бүрд дахин эхлэх ёстой бөгөөд үүний үр дүнд гинжин хэлхээнд завсарлага гарч ирдэг. Тэдгээрийг арилгахын тулд фермент хэрэгтэй - ДНХ-ийн лигаз. Энэ хуулбарыг гэж нэрлэдэг завсарлагатай.
Ватсон, Крик нарын санал болгосон ДНХ-ийн хуулбарлах энэ аргыг нэрлэдэг хагас консерватив хуулбар .
Тиймээс "хуучин" ДНХ-ийн хэлхээ дэх нуклеотидын дараалал нь "шинэ" дэх нуклеотидын дарааллыг тодорхойлдог, өөрөөр хэлбэл. "Хуучин" ДНХ-ийн гинж нь "шинэ"-ийн синтезийн матриц юм. Ийм урвалыг нэрлэдэг урвалууд матрицын синтез ; тэдгээр нь зөвхөн амьд биетүүдийн онцлог шинж юм.
Репликаци (репликаци) нь ДНХ-ийн бүтцийн тогтвортой байдлыг хадгалах боломжийг олгодог. Синтезжүүлсэн ДНХ молекул нь нуклеотидын дарааллаар анхныхтай яг ижил байна. Хэрэв ДНХ-ийн молекул дахь репликацийн үйл явцад янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор нуклеотидын тоо, дараалалд өөрчлөлт орсон бол мутаци үүсдэг. ДНХ молекулуудын шинээр гарч ирж буй өөрчлөлтийг засч, эхийг нь сэргээх чадварыг нэрлэдэг нөхөн төлбөр .
ДНХ-ийн үйл ажиллагаа:
1) Удамшлын мэдээллийг хадгалах.
ДНХ нь мэдээллийг нуклеотидын дараалал хэлбэрээр хадгалдаг.
2) Генетикийн мэдээллийг нөхөн үржих, дамжуулах.
Мэдээллийг охин эсүүдэд дамжуулах чадварыг хромосомууд хроматидууд болгон салгаж, дараа нь ДНХ-ийн молекулуудыг дахин хуулбарлах чадвараар хангадаг. Энэ нь уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн дарааллын талаархи генетикийн мэдээллийг кодлодог. Нэг полипептидийн гинжин хэлхээний талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ-ийн хэсгийг ген гэж нэрлэдэг.
3) Бүтцийн.
ДНХ хромосомууд дээр байдаг бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг, өөрөөр хэлбэл нь хромосомын генетикийн материалын (ген) химийн үндэс юм.
4) ДНХ нь РНХ молекул үүсгэх загвар юм.
РНХ нь бүх амьд эсүүдэд нэг судалтай молекул хэлбэрээр байдаг. Энэ нь пентозыг агуулдаг гэдгээрээ ДНХ-ээс ялгаатай рибоз (дезоксирибозын оронд) ба пиримидины суурийн нэг болох - урацил (тимины оронд). Гурван төрлийн РНХ байдаг. Эдгээр нь матриц буюу мэдээлэл, РНХ (мРНХ, мРНХ), дамжуулагч РНХ (тРНХ) ба рибосомын РНХ (рРНХ) юм. Энэ гурвыг ДНХ-ээс шууд нийлэгжүүлдэг бөгөөд эс тус бүрийн РНХ-ийн хэмжээ нь тухайн эсийн үйлдвэрлэсэн уургийн хэмжээнээс хамаардаг.
РНХ-ийн гинжин хэлхээнд нуклеотидууд нь нэг нуклеотидын рибоз ба нөгөөгийн фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд ковалент холбоо (фосфодиэфирийн холбоо) үүсгэснээр холбогддог.
ДНХ-ээс ялгаатай нь РНХ молекулууд нь нуклеотидуудаас бүрдэх нэг судалтай шугаман биополимер юм.
Давхар хэлхээтэй РНХ нь зарим вирусын удамшлын мэдээллийг хадгалах, үржүүлэхэд үйлчилдэг. тэд хромосомын үүргийг гүйцэтгэдэг - вирусын РНХ.
Нэг РНХ молекулын нуклеотид нь РНХ молекулын хоёрдогч ба гуравдагч бүтэц үүссэний үр дүнд ижил гинжин хэлхээний бусад нуклеотидуудтай нэмэлт харилцаанд орж болно.
Цагаан будаа. Дамжуулах РНХ-ийн бүтэц.
Рибисомын РНХ(rRNA) нь эсийн нийт РНХ-ийн 85% -ийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь цөмд нийлэгждэг, уурагтай хослуулан рибосом, митохондри (митохондрийн РНХ), пластид (пластид РНХ) -ын нэг хэсэг юм. 3-аас 5 мянган нуклеотид агуулдаг. Уургийн нийлэгжилт нь рибосом дээр явагддаг.
Функцүүд: rRNA нь бүтцийн функцийг (рибосомын нэг хэсэг) гүйцэтгэж, уургийн биосинтезийн явцад амин хүчлийн молекулуудын хооронд пептидийн холбоо үүсдэг рибосомын идэвхтэй төвийг бүрдүүлэхэд оролцдог.
Мессенжер РНХ(мРНХ) нь эсийн бүх РНХ-ийн 5%-ийг бүрдүүлдэг. Энэ нь транскрипцийн явцад нийлэгждэг тодорхой газар нутагДНХ молекулууд - ген. Бүтцийн хувьд мРНХ нь тодорхой уургийн нийлэгжилтийн талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ молекулуудын хэсгийг нөхдөг. mRNA-ийн урт нь мэдээллийг уншсан ДНХ-ийн хэсгийн уртаас хамаарна (энэ нь 300-30000 нуклеотидээс бүрдэж болно)
Функцүүд: мРНХ нь уургийн нийлэгжилтийн талаарх мэдээллийг цөмөөс цитоплазм руу рибосом руу шилжүүлж, уургийн молекулуудын нийлэгжилтийн матриц болдог.
РНХ шилжүүлэх(tRNA) нь бүх РНХ-ийн 10 орчим хувийг бүрдүүлдэг, бөөмд нийлэгждэг, нуклеотидын богино гинжтэй, цитоплазмд байрладаг. Энэ нь trefoil функцтэй. Амин хүчил бүр өөрийн гэсэн гэр бүлийн тРНХ молекулуудтай байдаг. Тэд цитоплазмд агуулагдах амин хүчлийг рибосом руу хүргэдэг.
Функцүүд: нэг төгсгөлд тодорхой нэг амин хүчлийг кодлодог нуклеотидын гурвалсан хэсэг (антикодон) байдаг. Нөгөө төгсгөлд амин хүчил хавсарсан нуклеотидын гурвалсан хэсэг байдаг. Амин хүчил бүр өөрийн гэсэн тРНХ-тэй байдаг.
Уургийн нэгэн адил нуклейн хүчил нь биополимер бөгөөд тэдгээрийн үүрэг нь амьд организмд генетикийн (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, хэрэгжүүлэх, дамжуулах явдал юм.
Нуклейн хүчил нь дезоксирибонуклеин (ДНХ) ба рибонуклеин (РНХ) гэсэн хоёр төрөлтэй. Нуклейн хүчлийн мономерууд нь нуклеотидууд юм. Тэдгээр нь тус бүр нь азотын суурь, таван нүүрстөрөгчийн сахар (ДНХ-д дезоксирибоз, РНХ-д рибоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг.
ДНХ нь найрлагадаа азотын суурийн хувьд ялгаатай дөрвөн төрлийн нуклеотид агуулдаг - аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (Т). РНХ молекул нь мөн азотын суурь болох аденин, гуанин, цитозин, урацил (U) бүхий 4 төрлийн нуклеотидуудтай. Тиймээс ДНХ ба РНХ нь нуклеотидын элсэн чихрийн агууламж болон азотын суурийн аль нэгэнд нь ялгаатай байдаг (Хүснэгт 1).
Хүснэгт 1
ДНХ ба РНХ нуклеотидын бүрэлдэхүүн хэсгүүд
ДНХ ба РНХ-ийн молекулууд нь бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд ихээхэн ялгаатай байдаг.
ДНХ молекул нь асар олон тооны нуклеотидыг багтааж болно - хэдэн мянгаас хэдэн зуун сая хүртэл (жинхэнэ аварга ДНХ молекулуудыг электрон микроскопоор "харж" болно). Бүтцийн хувьд энэ нь хос мушгиа юм полинуклеотидын гинж(Зураг 1) нуклеотидын азотын суурийн хооронд устөрөгчийн холбоогоор холбогдсон. Үүний ачаар полинуклеотидын гинж нь нөгөөгийнхөө хажууд бэхлэгддэг.
Төрөл бүрийн ДНХ-ийг (янз бүрийн төрлийн организмд) судлахдаа нэг гинжин хэлхээний аденин нь зөвхөн тиминтэй, гуанин нь зөвхөн нөгөө цитозинтэй холбогддог болохыг тогтоожээ. Тиймээс нэг хэлхээ дэх нуклеотидын дараалал нь нөгөө хэлхээнд байрлах дараалалтай яг тохирч байна. Энэ үзэгдлийг нэрлэсэн нэмэлт байдал(өөрөөр хэлбэл нэмэлтүүд), эсрэг талын полинуклеотидын гинжийг нэрлэдэг нэмэлт.Энэ нь бүх органик бус ба дундаас өвөрмөц байх шалтгаан юм органик бодисДНХ-ийн өмч нөхөн үржих чадварэсвэл хоёр дахин нэмэгдэх(Зураг 2). Энэ тохиолдолд эхлээд ДНХ-ийн молекулуудын нэмэлт гинжүүд хуваагддаг (тусгай ферментийн нөлөөн дор хоёр гинжний нэмэлт нуклеотидын хоорондын холбоо устдаг). Дараа нь гинж бүрт эсэд үргэлж их хэмжээгээр байдаг чөлөөт нуклеотидын улмаас шинэ ("дутсан") нэмэлт гинжин нийлэгжилт эхэлдэг. Үүний үр дүнд нэг ("эцэг эх") ДНХ молекулын оронд бүтэц, найрлагын хувьд бие биетэйгээ, мөн анхны ДНХ молекултай ижил төстэй хоёр ("охин") шинэ молекул үүсдэг. Энэ үйл явц нь үргэлж эсийн хуваагдлаас өмнө явагддаг бөгөөд удамшлын мэдээллийг эх эсээс охин болон дараагийн бүх удамд шилжүүлэх боломжийг олгодог.
Цагаан будаа. 1. ДНХ-ийн давхар мушгиа. Хоёр гинжийг нэг нэгээр нь ороосон байна. Гинж бүр (тууз хэлбэрээр дүрсэлсэн) нь ээлжлэн элсэн чихэр, фосфатын бүлгээс бүрдэнэ. Азотын суурь (A, T, G, C) хоорондын устөрөгчийн холбоо нь хоёр гинжийг холбодог.
Цагаан будаа. 2.ДНХ-ийн хуулбар. Давхар мушгиа нь "залагдсан" байнанэмэлтийг холбодог сул устөрөгчийн холбоо хоёр гинжний суурь. Хуучин гинж бүр нь матрицын үүргийг гүйцэтгэдэгшинэ үүсэхэд: нэмэлт бүхий нуклеотидууд суурь нь хуучин гинжний эсрэг эгнэж, холбонохамтдаа
РНХ молекулууд нь ихэвчлэн нэг судалтай (ДНХ-ээс ялгаатай) бөгөөд үүнээс хамаагүй бага тооны нуклеотид агуулдаг. Мэдээллийн (мРНХ), рибосомын (рРНХ) ба тээвэрлэлтийн (тРНХ) гэсэн гурван төрлийн РНХ байдаг (Хүснэгт 2).
хүснэгт 2
ГуравтөрлийнРНХ
Элч РНХ (i-RNA) нь эсийн цөм, цитоплазмд байрладаг, РНХ-ийн дотроос хамгийн урт полинуклеотидын гинжин хэлхээтэй бөгөөд удамшлын мэдээллийг цөмөөс эсийн цитоплазм руу шилжүүлэх үүргийг гүйцэтгэдэг.
Дамжуулах РНХ (т-РНХ) нь эсийн цөм, цитоплазмд байдаг бөгөөд түүний гинж нь хамгийн нарийн бүтэцтэй бөгөөд хамгийн богино (75 нуклеотид) юм. Т-РНХ нь орчуулгын явцад амин хүчлийг рибосом руу хүргэдэг - уургийн биосинтез.
Рибосомын РНХ (r-РНХ) нь эсийн цөм ба рибосомд байдаг, дунд зэргийн урттай гинжтэй байдаг. Бүх төрлийн РНХ нь харгалзах ДНХ-ийн генийг хуулбарлах явцад үүсдэг.
Санаж байна уу!
Нуклейн хүчлийг яагаад гетерополимер гэж ангилдаг вэ?
Тэдгээр нь өөр өөр мономерууд - нуклеотидуудаас бүрддэг боловч нуклеотидууд нь зарим бүтцээрээ ялгаатай байдаг.
Нуклейн хүчлийн мономер гэж юу вэ?
Нуклеотидууд
Нуклейн хүчлүүдийн ямар үүргийг та мэдэх вэ?
Удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах. ДНХ нь биед шаардлагатай бүх уургийн анхдагч бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг. Энэ мэдээллийг нуклеотидын шугаман дарааллаар бүртгэнэ. Уургууд нь хүний биеийн амьдралд үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг, бүтэц, хөгжил, бодисын солилцоонд оролцдог тул ДНХ нь биеийн тухай мэдээллийг хадгалдаг гэж үзэж болно. РНХ-д түүний төрөл бүр нь бүтцээсээ хамааран үүргээ гүйцэтгэдэг. мРНХ нь уургийн молекулын бүтэц, үйл ажиллагааг тодорхойлдог амин хүчлийн үлдэгдлүүдийн тоо, найрлага, дарааллын талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ-ийн хэсгийн хуулбар юм. Энэхүү РНХ нь полипептидийн молекулыг бүтээх төлөвлөгөөг агуулдаг. tRNA - түүний үүрэг нь амин хүчлийн молекулыг холбож, уургийн нийлэгжилтийн газар руу зөөвөрлөх явдал юм. rRNA - уурагтай нэгдэж, тусгай органеллууд - рибосом үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн дээр уургийн молекулууд аливаа амьд организмын эсэд цуглардаг.
Амьд организмын ямар шинж чанарыг нуклейн хүчлүүдийн бүтэц, үйл ажиллагаа шууд тодорхойлдог вэ?
Удамшил, хувьсах чадвар, нөхөн үржихүй
Асуулт, даалгаврыг хянана
1. Нуклейн хүчлүүд гэж юу вэ? Тэд яагаад ийм нэртэй болсон бэ?
Нуклейн хүчлүүд нь мономерууд нь нуклеотидууд болох биополимерууд юм. Латаас. "цөм" - цөм, эдгээр хүчил нь цөмд эсвэл прокариотуудад байрладаг эсвэл нийлэгждэг тул цөмийн мэдээллийн функцийг нуклеоид (ДНХ эсвэл РНХ) гүйцэтгэдэг.
2. Та ямар төрлийн нуклейн хүчлийг мэдэх вэ?
ДНХ, РНХ: i-РНХ, т-РНХ, р-РНХ.
4. ДНХ-ийн үүргийг нэрлэ. ДНХ-ийн бүтэц, үйл ажиллагаа ямар холбоотой вэ?
Удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах - ДНХ нь цөмд хатуу байрладаг.
ДНХ-ийн молекул нь хоёр дахин нэмэгдэх замаар өөрийгөө хуулбарлах чадвартай. Ферментийн нөлөөн дор ДНХ-ийн давхар мушгиа задарч, азотын суурийн хоорондын холбоо тасардаг.
ДНХ нь биед шаардлагатай бүх уургийн анхдагч бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг. Энэ мэдээллийг нуклеотидын шугаман дарааллаар бүртгэнэ.
Уургууд нь хүний биеийн амьдралд үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг, бүтэц, хөгжил, бодисын солилцоонд оролцдог тул ДНХ нь биеийн тухай мэдээллийг хадгалдаг гэж үзэж болно.
5. Эсэд ямар төрлийн РНХ байдаг, хаана нийлэгддэг вэ? Тэдний чиг үүргийг жагсаа.
i-РНХ, т-РНХ, r-РНХ.
i-РНХ - ДНХ-ийн загвар дээр цөмд нийлэгждэг бөгөөд уургийн нийлэгжилтийн үндэс болдог.
тРНХ нь амин хүчлийг уургийн нийлэгжилтийн газар - рибосом руу зөөвөрлөх явдал юм.
рРНХ - цөмийн цөмд нийлэгждэг ба эсийн рибосомыг өөрсдөө бүрдүүлдэг.
Бүх төрлийн РНХ нь ДНХ-ийн загвар дээр нийлэгждэг.
6. Ямар төрлийн нуклейн хүчлийн тухай ярьж байгааг ойлгохын тулд аль моносахарид нь нуклеотидын нэг хэсэг болохыг мэдэхэд хангалттай юу?
Тийм ээ, РНХ нь рибоз агуулдаг.
ДНХ нь дезоксирибоз агуулдаг.
РНХ-ийн төрлийг нэг моносахаридаар таних боломжгүй болно.
7. ДНХ-ийн нэг гинжин хэлхээний фрагмент нь дараах найрлагатай: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Нэмэлт байх зарчмыг ашиглан хоёр дахь хэлхээг дуусга.
A-G-C-G-C-C-C-T-A
T-C-G-C-G-G-G-A-T
Бодоод үз! Санаж байна уу!
1. Яагаад эсэд гурван төрлийн РНХ молекул байдаг ч зөвхөн нэг төрлийн ДНХ байдаг вэ?
ДНХ нь хамгийн том молекул бөгөөд цөмийг орхиж чадахгүй, нүх нь хэтэрхий жижиг. РНХ нь жижиг молекулууд бөгөөд тус бүр өөрийн гэсэн функцийг гүйцэтгэдэг бөгөөд эсийн дотор янз бүрийн функцийг гүйцэтгэдэг. ДНХ матриц дээр олон төрлийн РНХ нэгэн зэрэг нийлэгжих боломжтой бөгөөд тэдгээр нь бүгд үүргээ гүйцэтгэхээр явдаг.
3. Бүх организмд ямар төрлийн РНХ ижил байх вэ? Ямар төрлийн РНХ хамгийн их хэлбэлзэлтэй байдаг вэ? Өөрийн үзэл бодлыг тайлбарла.
Уургийн биосинтез нь нэг механизмаар явагддаг, т-РНХ нь ижил 20 амин хүчлийг агуулдаг тул i-РНХ ба т-РНХ нь бүх организмд адилхан байх болно. rRNA өөр байж болно.
