DNA-monomer. Vad monomerer bildar en DNA-molekyl?

Nukleinsyror, särskilt DNA, är väl känd inom tekniken. Detta förklaras av det faktum att de är de celler ämnen som påverkar lagring och överföring av dess genetiska information. DNA fortfarande öppen i 1868, är F. Miescher en molekyl med starkt sura egenskaper. Forskare har identifierat henne från kärnorna av vita blodkroppar - immunsystemets celler. Under de närmaste 50 åren, har studien av nukleinsyror utförs ibland, eftersom de flesta forskare trodde biokemister huvudsakliga organiska substanser som ansvarar även för ärvda drag, proteiner.

Eftersom avkodningen av strukturen av DNA, utförs av Watson och Crick under 1953, börjar en seriös studie, fann man att, deoxiribonukleinsyra - är en polymer och DNA-monomerer är nukleotider. Deras typer och strukturer kommer att studeras av oss i detta arbete.

Nukleotider, som en strukturell enhet av genetisk information

En av de grundläggande egenskaperna hos levande materia - är att bevara och överföring av information om strukturen och funktionerna hos cellerna och hela organismen. Denna roll utföres deoxiribonukleinsyra och DNA-monomerer - nukleotider representerar ett slags "byggstenar", från vilken den unika designen och byggd substans ärftlighet. Överväga vilka tecknen guidad djurliv, skapar supercoil nukleinsyra.

Hur man bildar nukleotider

För att svara på denna fråga, behöver vi kunskap om kemin av organiska föreningar. I synnerhet, minns vi att i naturen finns det en grupp av kvävehaltiga heterocykliska glykosider anslutna till monosackarider - pentoser (ribos eller deoxiribos). De kallas nukleosider. Till exempel, adenosin och andra nukleosider är närvarande i cytosolen hos cellen. De reagerar med molekyler av förestring med ortofosforsyra. Produkterna i denna process och kommer nukleotider. Varje DNA-monomer, och det finns fyra arter, har ett namn, till exempel, guanin, tymin och cytosin nukleotid.

Purin DNA monomerer

I biokemi antog en klassificering som separerar DNA-monomerer och deras struktur i två grupper: till exempel, är purin adenin och guaninnukleotider. De innehåller i sin sammansättning purinderivat - organisk substans som har formeln C ₅ H ₄ N _4. Monomer DNA - guanin nukleotid, innehåller också en purin kvävehaltig bas ansluten till deoxiribos N-glykosidbindning är i betokonfiguratsii.

pyrimidinnukleotider

Kvävebaser, kallade cytidin och tymidin är pyrimidinderivat av organiskt material. Dess formel är C ₄ H ₄ N _2. Molekylen är en platt sex-ledad heterocykel innehållande två kväveatomer. Är det känt att i stället för tymin nukleotider i molekylerna av ribonukleinsyra, såsom rRNA, tRNA, mRNA, innehöll uracil monomer. I processen för transkription, under debiteringsinformation från DNA-molekylen i genen mRNA tymin nukleotid ersätts med adenin, adenin nukleotid- och - till uracil i mRNA framväxande kedjan. Det är rättvist följande post: A - Y, T - A.

Chargaff regler

I föregående avsnitt har vi redan delvis berört principerna för efterlevnad av monomererna i de DNA-kedjor och komplexa genprodukter mRNA. Berömda biokemi E. Chargaff etablerade ganska unik egenskap hos molekylerna av deoxiribonukleinsyra, nämligen, att mängden av adeninnukleotider i det alltid är lika med tymin och guanin - cytosin. Den huvudsakliga teoretiska grundval av de principer Chargaff tjänade som studiet av Watson och Crick, fastställa vilka monomerer bildar en DNA-molekyl, och vad de har spatial organisation. Ett annat mönster som matas ut av Chargaff och kallade principen komplementaritet, indikerar den kemiska affiniteten hos purin- och pyrimidinbaser och deras förmåga att interaktionen mellan dem för att bilda vätebindningar. Detta innebär att arrangemanget av monomererna i båda DNA-strängarna strikt deterministisk sålunda motsatt En första sträng av DNA endast kan vara T och de andra som har två vätebindningar mellan dem. Endast cytosin kan placeras motsatt guanin nukleotid. I detta fall, mellan kvävehaltiga baser bildar tre vätebindningar.

Rollen av nukleotider i den genetiska koden

Att genomföra, reaktionen äger rum i ribosomerna av biosyntesen proteinet, det finns information om mekanismen för aminosyrasammansättningen av peptidsekvensen av nukleotider i mRNA-sekvensen av aminosyror översättning. Det visade sig att de tre intilliggande monomeren bära information om en av de 20 möjliga aminosyror. Detta fenomen kallas den genetiska koden. För att möta utmaningarna inom molekylärbiologi den används för att bestämma både peptidaminosyrakomposition och att klargöra frågan: vilken bildar en DNA-molekyl monomerer, med andra ord, vad sammansättningen av den motsvarande genen. Till exempel, triplett (kodon) AAA i genen kodar för aminosyran fenylalanin i proteinmolekylen, och i den genetiska koden det kommer att passa triplett UUU i mRNA kedjan.

Interaktion av nukleotider under DNA-replikation

Såsom tidigare klargjorts, de strukturella enheter av DNA-monomerer - det nukleotider. Deras specifika sekvensen i kretsarna är en mall för syntesen processen dotterbolag deoxiribonukleinsyramolekyl. Detta fenomen inträffar i S-stadium av interfasceller. Nukleotidsekvensen av nya DNA-molekyler i materngående kedjor genom enzymet DNA-polymeras med den principen om komplementaritet (A - C, A - C). Replikering avser reaktioner av matrissyntes. Detta innebär att DNA-monomerer och deras struktur i moderkedjan är grunden, som är en mall för kopior av dess dotterbolag.

Det kan ändra strukturen av nukleotiden

Förresten, låt oss säga att deoxiribonukleinsyra - är mycket konservativ struktur cellkärnan. Det finns en logisk förklaring: den genetiska informationen lagrad i kromatinet i kärnan, bör fortsätta och replikeras utan distorsion. Men det cellulära genomet är ständigt "under the gun" miljöfaktorer. Till exempel, sådana aggressiva kemikalier som alkohol, narkotika, radioaktiv strålning. Alla av dem är så kallade mutagener, under påverkan av vilken som helst DNA-monomer kan ändra deras kemiska struktur. Denna distorsion i biokemi kallas en punktmutation. Frekvensen av förekomsten av en tillräckligt hög cellgenomet. Mutationer korrigeras väl fungerande cellreparationssystem drift, inklusive en uppsättning av enzymer.

Vissa av dem, såsom ett restriktionsenzym, "cut" de skadade nukleotider, polymeraser tillåter syntesen av normala monomerer ligas "tvärbunden" utvunna delar av genen. Om ovanstående mekanism, av någon anledning, cellen fungerar inte och defekt DNA-monomer kvarstår i sin molekyl, är mutationen plockas upp av processer av matrissyntes och fenotypiskt manifesteras i form av proteiner med förändrade egenskaper, inte kan utföra de nödvändiga funktionerna som ingår i cellulär metabolism. Detta är en allvarlig negativ faktor, vilket minskar cellernas livskraft och minska varaktigheten av hennes liv.