АдукацыяНавука

Манамер ДНК. Якія мономеры ўтвараюць малекулу ДНК?

Нуклеінавыя кіслоты, асабліва ДНК, дастаткова добра вядомыя ў навуцы. Тлумачыцца гэта тым, што яны з'яўляюцца рэчывамі клеткі, ад якіх залежыць захоўванне і перадача яе спадчыннай інфармацыі. ДНК, адкрытае яшчэ у 1868 году Ф. Мишером, уяўляе сабой малекулы з ярка выяўленымі кіслотнымі ўласцівасцямі. Навуковец вылучыў яе з ядраў лейкацытаў - клетак імуннай сістэмы. На працягу наступных 50 гадоў даследавання нуклеінавых кіслот праводзіліся эпізадычна, так як большасць навукоўцаў біяхімікаў лічылі галоўнымі арганічнымі рэчывамі, якія адказваюць у тым ліку і за спадчынныя прыкметы, вавёркі.

З моманту расшыфроўкі будынкі ДНК, праведзенай Уотсанам і Крыкам ў 1953 годзе, пачынаюцца сур'ёзныя даследаванні, высвятлілася што, дэзаксірыбануклеінавая кіслата - гэта палімер, а мономера ДНК служаць нуклеатыдаў. Іх віды і будова будуць вывучаны намі ў дадзенай працы.

Нуклеатыдаў як структурныя адзінкі спадчыннай інфармацыі

Адно з фундаментальных уласцівасцяў жывой матэрыі - гэта захаванне і перадача інфармацыі аб будынку і функцыях як клеткі, так і ўсяго арганізма ў цэлым. Гэтую ролю выконвае дэзаксірыбануклеінавая кіслата, а мономеры ДНК - нуклеатыдаў ўяўляюць сабой своеасаблівыя «цаглінкі», з якіх і пабудавана унікальная канструкцыя рэчывы спадчыннасці. Разгледзім, якімі ж прыкметамі кіравалася жывая прырода, ствараючы суперспираль нуклеінавых кіслаты.

Як утвараюцца нуклеатыдаў

Каб адказаць на гэтае пытанне, нам спатрэбяцца некаторыя веды з вобласці хіміі арганічных злучэнняў. У прыватнасці, мы нагадаем, што ў прыродзе існуе група азотазмяшчальныя гетэрацыклічных глікозід, злучаных з моносахаридами - пентозы (дезоксирибозой або рыбоза). Яны называюцца нуклеозидами. Напрыклад, адэназін і іншыя віды нуклеозидов прысутнічаюць у цитозоле клеткі. Яны ўступаюць у рэакцыю этерификации з малекуламі ортофосфорной кіслаты. Прадуктамі гэтага працэсу і будуць нуклеатыдаў. Кожны манамер ДНК, а іх чатыры віды, мае назву, напрыклад, гуаниновый, тиминовый і цитозиновый нуклеатыд.

Пурынавых мономеры ДНК

У біяхіміі прынятая класіфікацыя, падзяляльная мономеры ДНК і іх будова на дзве групы: так, пурынавых з'яўляюцца адениновый і гуаниновый нуклеатыдаў. Яны ўтрымліваюць у сваім складзе вытворныя пурина - арганічнага рэчыва, які мае формулу C 5 H 4 N 4. Манамер ДНК - гуаниновый нуклеатыд, таксама змяшчае пурынавых азоцістых падстаў, злучанае з дезоксирибозой N-гликозидной сувяззю, якая знаходзіцца ў бетоконфигурации.

Пиримидиновые нуклеатыдаў

Азоцістыя падставы, званыя цитидином і тимидином, з'яўляюцца вытворнымі арганічнага рэчыва пиримидина. Яго формула C 4 H 4 N 2. Малекула ўяўляе сабой шестичленный плоскі гетероцикл, які змяшчае два атама нитрогена. Вядома, што замест тиминового нуклеатыдаў у малекулах рібанукляінавай кіслаты, такіх як рРНК, тРНК, иРНК, змяшчаецца урациловый манамер. У працэсе транскрыпцыі, падчас спісвання інфармацыі з гена ДНК на малекулу иРНК, тиминовый нуклеатыд замяшчаецца на адениновый, а адениновый нуклеатыд - на урациловый ў сінтэзаванага ланцуга иРНК. Гэта значыць справядлівай будзе наступны запіс: А - У, Т - А.

правіла Чаргаффа

У папярэднім раздзеле мы ўжо часткова закранулі прынцыпаў адпаведнасці мономеров ў ланцугах ДНК і ў комплексе ген-иРНК. Вядомы біяхімік Э. Чаргафф ўсталяваў цалкам унікальнае ўласцівасць малекул дэзаксірыбануклеінавай кіслаты, а менавіта, што колькасць адениновых нуклеатыдаў у ёй заўсёды роўна тиминовым, а гуаниновых - цитозиновым. Галоўнай тэарэтычнай базай прынцыпаў Чаргаффа паслужылі даследаванні Ўотсана і Крыку, якія ўсталявалі, якія мономеры ўтвараюць малекулу ДНК і якую прасторавую арганізацыю яны маюць. Яшчэ адна заканамернасць, выведзеная Чаргаффом і названая прынцыпам камплементарнай, паказвае на хімічнае сваяцтва пурынавых і пиримидиновых падстаў і іх здольнасць пры ўзаемадзеянні паміж сабой ўтвараць вадародныя сувязі. Гэта значыць, што размяшчэнне мономеров ў абедзвюх ланцугах ДНК строга дэтэрмінавана: так, насупраць А першай ланцугу ДНК можа знаходзіцца толькі Т іншы і паміж імі ўзнікаюць дзве вадародныя сувязі. Насупраць гуанинового нуклеатыдаў можа размяшчацца толькі цитозиновый. У гэтым выпадку паміж азоцістымі падставамі ўтвараюцца тры вадародныя сувязі.

Ролю нуклеатыдаў ў генетычным кодзе

Для ажыццяўлення рэакцыі біясінтэзу бялкоў, якая адбываецца ў Рыбасомы, існуе механізм перакладу інфармацыі аб амінакіслотным складзе пептыда з паслядоўнасці нуклеатыдаў иРНК ў паслядоўнасць амінакіслот. Аказалася, што тры побач размешчаных мономера нясуць у сабе інфармацыю аб адной з 20 магчымых амінакіслот. Гэта з'ява атрымала назву генетычны код. У рашэнні задач па малекулярнай біялогіі яго ўжываюць для вызначэння як амінакіслотнага складу пептыда, так і для высвятлення пытання: якія мономеры ўтвараюць малекулу ДНК, іншымі словамі, які склад адпаведнага гена. Напрыклад, трыплет (кодон) ААА ў гене кадуе амінакіслату фенілаланін ў малекуле бялку, а ў генетычным кодзе ёй будзе адпавядаць трыплет UUU ў ланцугі иРНК.

Узаемадзеянне нуклеатыдаў ў працэсе редупликации ДНК

Як было высветлена раней, структурныя адзінкі, мономеры ДНК - гэта нуклеатыдаў. Іх пэўная паслядоўнасць у ланцугах з'яўляецца матрыцай для працэсу сінтэзу даччынай малекулы дэзаксірыбануклеінавай кіслаты. Гэта з'ява адбываецца ў S-стадыі Інтэрфаза клеткі. Паслядоўнасць нуклеатыдаў новай малекулы ДНК збіраецца на матчыных ланцугах пад дзеяннем фермента ДНК-полимеразы з улікам прынцыпу камплементарнай (А - Т, Д - С). Рэплікацыя ставіцца да рэакцыяў матрычнага сінтэзу. Гэта значыць, што мономеры ДНК і іх будова ў матчыных ланцугах служаць асновай, то ёсць матрыцай для яе даччынай копіі.

Ці можа змяняцца будынак нуклеатыдаў

Дарэчы скажам, што дэзаксірыбануклеінавая кіслата - гэта вельмі кансерватыўная структура клеткавага ядра. Гэтаму ёсць лагічнае тлумачэнне: спадчынная інфармацыя, якая захоўваецца ў храмаціне ядра, павінна быць нязменнай і капіявацца без скажэнняў. Ну а клеткавы геном пастаянна знаходзіцца «пад прыцэлам» фактараў навакольнага асяроддзя. Напрыклад, такіх агрэсіўных хімічных злучэнняў, як алкаголь, лекавы сродак, радыёактыўнае выпраменьванне. Усе яны з'яўляюцца так званымі мутагенамі, пад уздзеяннем якіх любы манамер ДНК можа змяніць сваё хімічны будынак. Такое скажэнне ў біяхіміі называюць точковой мутацыяй. Частата ўзнікнення іх у геноме клеткі досыць высокая. Мутацыі выпраўляюцца добра адладжанай працай клеткавай рэпарацыйных сістэмы, якая ўключае ў сябе набор ферментаў.

Адны з іх, напрыклад рестриктазы, «выразаюць» пашкоджаныя нуклеатыдаў, полимеразы забяспечваюць сінтэз нармальных мономеров, лигазы «сшываюць» адноўленыя ўчасткі гена. Калі ж вышэйапісаны механізм па нейкай прычыне ў клетцы не спрацоўвае і дэфектны манамер ДНК застаецца ў яе малекуле, мутацыя падхапляецца працэсамі матрычнага сінтэзу і фенатыпічнае выяўляецца ў выглядзе бялкоў з парушанымі ўласцівасцямі, няздольных выконваць неабходныя функцыі, уласцівыя ім у клеткавым абмене рэчываў. Гэта з'яўляецца сур'ёзным негатыўным фактарам, якія зніжаюць жыццяздольнасць клеткі і скарачаюць працягласць яе жыцця.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.