Monomer DNA. Které monomery tvoří molekulu DNA?

Nukleové kyseliny,

Od okamžiku dešifrování struktura DNA, provedené Watsonem a Crickem v roce 1953, začínají vážné studie zjistit, že deoxyribonukleová kyselina je polymer a nukleotidy slouží jako DNA monomery. Jejich typy a struktura budou studovány v tomto článku.

Nucleotidy jako strukturální jednotky dědičných informací

Jednou ze základních vlastností živé hmoty je uchování a přenos informací o struktuře a funkcích buňky i celého organismu. Tuto roli hraje deoxyribonukleové kyseliny, a DNA monomery - nukleotidy jsou jedinečné "cihly", z nichž je postavena jedinečná konstrukce látky dědičnosti. Zvažme, jaké znaky vedly živou přírodu, vytvářely superhelix nukleové kyseliny.

Jak se tvoří nukleotidy

Chcete-li odpovědět na tuto otázku, potřebujeme znalosti z oblasti chemie organických sloučenin. Zejména se připomenout, že v přírodě je skupina obsahující dusík heterocyklických glykosidy připojených na monosacharidy - pentózy (ribózy nebo deoxyribózy). Jsou nazývány nukleosidy. Například adenosin a jiné typy nukleosidů jsou přítomny v cytosolu buňky. Vstupují do esterifikační reakce s molekulami kyseliny ortofosforečné. Výrobky tohoto procesu budou nukleotidy. Každý DNA monomer a čtyři z nich mají název, například guanin, thymin a cytosinový nukleotid.

Purinové monomery DNA

V biochemii přijala klasifikaci, která odděluje DNA monomery a jejich struktury do dvou skupin: například, purin je adeninu a guaninu nukleotidy. Obsahují ve svém složení deriváty purinu - organické látky mající vzorec C₅H₄N₄. Monomer DNA - guanin nukleotid, také obsahuje purinovou dusíkatou bázi spojenou s deoxyribozového N-glykosidickou vazbou je v betokonfiguratsii.

Pyrimidinové nukleotidy

Dusíkaté báze, nazývané cytidin a thymidin, jsou deriváty organické látky pyrimidinu. Její vzorec C₄H₄N₂. Molekula je šestičlenný plochý heterocyklus obsahující dva atomy dusíku. Je známo, že místo thyminu nukleotidů molekul ribonukleové kyseliny, jako je například rRNA, tRNA, mRNA, obsahovala uracil monomer. V procesu transkripce, při odepsání informace z molekuly DNA v genu mRNA thyminu nukleotidu je nahrazen adeninem, adenin nukleotidu a - na uracil v mRNA nascentního řetězce. To znamená, že následující údaj bude fér: A - Y, T - A.

Pravidlo Chargaff

V předcházející části jsme již částečně dotkl zásad souladu s monomery v řetězcích DNA a komplexní mRNA genu. Uznávaný biochemik E. Chargaff stanovena poměrně jedinečnou vlastnost molekul deoxyribonukleové kyseliny, a to, že množství adeninových nukleotidů v něm se vždy rovná thymin, guanin a cytosin -. Hlavní teoretický základ zásad Chargaff sloužily jako studium Watsona a Cricka, určit, které monomery tvoří molekulu DNA, a to, co mají prostorové uspořádání. Další vzorek vydáván Chargaff a nazývá princip komplementarity, označuje chemickou afinitu purinových a pyrimidinových bází a jejich schopnost interakce mezi nimi pro vytvoření vodíkové vazby. To znamená, že uspořádání monomerů v obou řetězců DNA striktně deterministický tedy naproti první řetězec DNA může být pouze T a ostatní mají dvě vodíkové vazby mezi nimi. Na rozdíl od guaninového nukleotidu může být lokalizován pouze cytosin. V tomto případě se mezi dusíkatými bázemi tvoří tři vodíkové vazby.

Úloha nukleotidů v genetickém kódu

K realizaci, přičemž reakce probíhá v ribozomy biosyntézy proteinu, jsou informace o překladu mechanismu složení aminokyselin v peptidové sekvenci nukleotidů v mRNA sekvenci aminokyselin. Ukázalo se, že tři sousední monomery obsahují informace o jedné z 20 možných aminokyselin. Tento jev se nazývá genetický kód. Při řešení problémů v molekulární biologii se používá k určení jak aminokyselinového složení peptidu, tak k objasnění otázky: které monomery tvoří molekulu DNA, jinými slovy co je složení odpovídajícího genu. Například triplet (kodon) AAA v genu kóduje aminokyselinu fenylalanin v proteinové molekule a v genetickém kódu bude odpovídat tripletu UUU v řetězci mRNA.

Interakce nukleotidů v procesu DNA reduplication

Jak bylo vysvětleno dříve, strukturní jednotky, monomery DNA jsou nukleotidy. Jejich specifická sekvence v řetězcích je matrice pro syntézu dceřinné molekuly deoxyribonukleové kyseliny. Tento jev se vyskytuje ve fázi S mezifáze buňky. Sekvence nukleotidů nové molekuly DNA je sestavena na mateřských okruzích za působení enzymu DNA polymerázy, přičemž se bere v úvahu princip komplementarity (A-T, D-C). Replikace se týká reakcí syntézy matrice. To znamená, že monomery DNA a jejich struktura v mateřských obvodech jsou základem, tedy matrice pro její dceřinou kopii.

Může se struktura nukleotidu změnit

Mimochodem, řekněme, že kyselina deoxyribonukleová je velmi konzervativní struktura buněčného jádra. Existuje logické vysvětlení: dědičné informace, uložené v jádrovém chromatinu, musí být nezměněny a kopírovány bez zkreslení. Buněčný genom je neustále "pod puškou" ​​environmentálních faktorů. Například takové agresivní chemické sloučeniny jako alkohol, lék, radioaktivní záření. Všechny z nich jsou tak zvanými mutageny, jejichž vliv může každý monomer DNA změnit svou chemickou strukturu. Takové zkreslení v biochemii se nazývá bodová mutace. Četnost jejich výskytu v genomu buňky je poměrně vysoká. Mutace jsou opraveny dobře fungujícími pracemi systému opravy buněk, který zahrnuje soubor enzymů.

Některé z nich, jako je restrikční enzym, „cut“ poškozené nukleotidy, polymerázy, aby syntéza běžných monomerů ligázy „zesítěný“ zpět části genu. Pokud je výše uvedený mechanismus, z nějakého důvodu, buňka nefunguje a defektní DNA monomer zůstane ve své molekule, mutace je zvednut procesy syntézy matrice a fenotypicky projevuje ve formě proteinů se změněnými vlastnostmi, schopna plnit potřebné funkce spojená buněčného metabolismu. To je vážný negativní faktor, který snižuje životaschopnost buňky a zkracuje její životnost.