Jelentés

A Testkultúra és Sport Intézet 13. csoportjának 1. évfolyamos hallgatói

Testkultúra Kar egészségi állapotában eltérésekkel küzdők számára (Adaptív Testnevelés)

Razmus Alena

Semenova Ekaterina

Az előadások a következő témára: "Nukleinsavak"

Nukleinsavak. Meghatározás. Nyítás. Fajták nukleinsavak.

Nukleotid. Összetett. Szerkezet.

Chaargaff szabálya

DNS. Watson és Crick modell. Szerkezet. Összetett. Funkciók.

RNS. összetétele és sokszínűsége.

A DNS a hordozó örökletes információk.

Rövid összefoglaló.

Nukleinsavak.

Nukleinsavak (Hk) – biopolimerek, amelyek az élő szervezetekben örökletes (genetikai) információk tárolását és továbbítását biztosítják.

A Hc-t először 1868-ban írta le egy svájci biokémikus Friedrich Miescher (1844-1895) .

A gennyben lévő sejtmaradványokból izolált egy anyagot, amely N 2 -t és P-t tartalmazott. A tudós ezt az anyagot nevezte el. nuklein(lat. nucleus - mag), úgy gondolva, hogy csak a sejtek magjaiban található. Később ennek az anyagnak a nem fehérje részét nevezték el nukleinsav.

A természetben kétféle nukleinsav létezik, amelyek összetételükben, szerkezetükben és funkciójukban különböznek egymástól. Az egyiket DNS-nek (dizoxiribonukleinsav), a másodikat RNS-nek (ribonukleinsav) hívják.

Nukleinsavak a legfontosabb biopolimerek, amelyek meghatározzák az élőlények alapvető tulajdonságait.

Nukleotidok. Összetett. Szerkezet.

DNS egy polimer molekula, amely több tízezer vagy millió monomerből áll, dezoxiribonukleotidok.

A DNS-molekulák méretének meghatározása csak speciális módszerek kidolgozása után vált lehetségessé: elektronmikroszkópia, ultracentrifugálás, elektroforézis. A teljes hidrolízis után ezek a molekulák purin- és pirimidinbázisokra, pentagonális monoszacharidra, dezoxiribózra és foszforsavra hasadnak.

Purin bázisok - purin származékok. Ezek közül a nukleinsavak összetétele magában foglalja adeninÉs guanin:

Pirimidin bázisok nukleinsavakban található - citozinÉs timin a DNS-ben citozinÉs uracil az RNS-ben ezek pirimidin-származékok:

A timin az uraciltól egy metilcsoport (-CH 3) jelenlétében különbözik. A purin és pirimidin bázisokat ún nitrogéntartalmú bázisok.

Nukleinsavak enyhe hidrolízisével olyan vegyületeket kaptak, amelyek dezoxiribóza az N 2 atomon keresztül purin- vagy pirimidinbázishoz kapcsolódott. Az ilyen vegyületeket ún nukleozidok. A nukleozidok egy foszforsavmolekulával kombinálva összetettebb anyagokat képeznek - nukleotidok. Ezek a nukleinsavak DNS és RNS monomerei.

Így, A nukleotid nitrogéntartalmú bázisból, pentózcukorból és foszforsavból áll.

Erwin Chaargaff szabálya.

A DNS nukleotid-összetételét először egy amerikai biokémikus elemezte kvantitatívan Erwin Chaargaf, aki 1951-ben bebizonyította, hogy a DNS-ben négy bázis található. E. Chaargaf megállapította, hogy az összes általa vizsgált fajnál az adenin purinbázisának mennyisége (A) megegyezik a timin-pirimidin bázis mennyiségével (T), azaz A=T.

Hasonlóképpen, a purinbázis guanin mennyisége (G) mindig egyenlő a citozin pirimidinbázisának mennyiségével (C), azaz G=C. És így, a purin DNS száma mindig megegyezik a pirimidin számával, azaz az adenin mennyisége megegyezik az imin mennyiségével, a guanin mennyisége pedig a citozin mennyiségével. Ezt a mintát nevezték el Chaargaf szabályok.

DNS. Watson és Crick modell. Szerkezet. Összetett. Funkciók.

1950-ben angol fizikus Maurice Hugh Wilkins DNS röntgent kapott. Megmutatta, hogy a DNS-molekulának van egy bizonyos másodlagos szerkezete, amelynek megfejtése segítene megérteni a DNS működési mechanizmusát. A nagy tisztaságú DNS-en kapott röntgendiffrakciós minták megengedettek Rosalind Franklin, Wilkins munkatársa, hogy lássunk egy tiszta keresztes mintát – a kettős hélix azonosító jelét. Ismertté vált az is, hogy a nukleotidok egymástól 0,34 nm távolságra helyezkednek el, és a hélix fordulatonként 10 darab van belőlük, egy DNS-molekula átmérője körülbelül 2 nm. A röntgendiffrakciós adatokból azonban nem derült ki, hogyan tartják össze a szálakat a DNS-molekulákban.

A térkép 1953-ban vált teljesen világossá, amikor James Watson amerikai biokémikus és Francis Crick angol fizikus a DNS szerkezetére vonatkozó ismert adatok összességét mérlegelve arra a következtetésre jutott, hogy a cukor-foszfát gerinc a DNS perifériáján helyezkedik el. a DNS molekula, valamint a purin és pirimidin bázisok középen vannak. Ráadásul az utóbbiak úgy vannak orientálva, hogy az ellentétes láncok bázisai között hidrogénkötések jöhetnek létre. Modelljük kimutatta, hogy az egyik szálban lévő purin mindig hidrogénkötéssel kapcsolódik a másik szálban lévő, ellentétes pirimidinhez.

Az ilyen párok a molekula teljes hosszában azonos méretűek. Ugyanilyen fontos, hogy az adenin csak a timinnel, a guanin pedig csak a citozinnal tud párosodni. Ebben az esetben két hidrogénkötés jön létre az adenin és a timin között, három pedig a guanin és a citozin között.

A DNS-szálak mindegyikében a bázisok minden lehetséges módon váltakozhatnak. Ha egy lánc bázisainak sorrendje ismert (pl. T - C - G - C - A - T), akkor a párosítás sajátossága miatt ( kiegészítés elve, azok. komplementaritás) ismertté válik és partnerének bázissorrendje, a második szál ( A - G - C - G - T - A). Az ellentétes szekvenciákat és a megfelelő polinukleotid láncokat nevezzük kiegészítő. Bár a bázispárokat stabilizáló hidrogénkötések viszonylag gyengék, minden DNS-molekula annyi párat tartalmaz, hogy fiziológiás körülmények között (hőmérséklet, pH) a komplementer szálak soha nem válnak el maguktól.

Az 50-es évek elején tudósok nagy csoportja egy angol tudós vezetésével A. Todd meghatározta az egy lánc nukleotidjait összekötő kötések pontos szerkezetét. Mindezek a kötések azonosnak bizonyultak: az egyik nukleotid dezoxiribóz-csoportjának 5"-es pozíciójában lévő szénatom (a számok prímekkel jelzik az öttagú cukor - ribóz vagy dezoxiribóz - szénatomjait) foszfátcsoporton keresztül kapcsolódik a szomszédos nukleotid 3'-helyzetében lévő szénatomhoz. Nincs jele szokatlan A. Todd és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a DNS polinukleotid láncai, valamint a fehérje polipeptid láncai szigorúan lineárisak. Szabályosan elrendezett kötések a cukrok és foszfátcsoportok alkotják a polinukleotid lánc vázát.

Az egyik lánc 5"-os végével szemben található a komplementer lánc 3'-vége. A láncok ilyen orientációját ún. nem párhuzamos.

A Földön élő összes szervezetben a DNS-t kétszálú spirális molekulák képviselik. Kivételt képeznek egyesek egyszálú DNS-molekulái fágok- baktériumsejteket megfertőző vírusok. Ezek az egyszálú DNS-ek mindig kör alakúak. A kettős szálú DNS lehet cirkuláris és lineáris is. A baktériumok csak körkörös DNS-t tartalmaznak. A növények, gombák és állatok egyaránt rendelkeznek lineáris (a sejtmagban) és körkörös (kloroplasztiszokban és mitokondriumokban) molekulákkal.

DNS funkciói:

Adattárolás

Nemzedékeken átívelő átvitel és szaporodás genetikai információ

A DNS határozza meg, hogy mely fehérjéket kell szintetizálni és milyen mennyiségben

A dezoxiribonukleinsavak (DNS) lineáris (vagy ciklikus), el nem ágazó polidezoxiribonukleotidok. A DNS szerkezeti egysége a dezoxiribonukleotidok, nevezetesen a dezoxiribonukleozid-monofoszfátok (DNMP).

A DNMF purint vagy pirimidint tartalmazó vegyületek nitrogén bázis, dezoxiribóz és egy foszforsav maradék.

Purinbázisként a DNMF az adenint és a guanint tartalmazza, a pirimidinbázisokat a timin és a citozin képviseli. A purin és pirimidin hidroxi-származékainak fontos jellemzője tautomer (laktim-laktám) átalakulásuk lehetősége. A DNS összetételében a nitrogénbázisok összes hidroxi-származéka laktámok (keto-forma) formájában van jelen.

Dezoribonukleozid-monofoszfátok.

Dezoxiadenozin-monofoszfát Deoxiguanozin-monofoszfát

dAMP dGMP

Dezoxicitidin-monofoszfát Dezoxitimidin-monofoszfát

dCMP dTMP

A DNS összetételében a jelzett DNMP-kkel együtt kis mennyiségben találhatók kisebb (egzotikus) bázisú DNMP-k is. A kisebb nitrogéntartalmú bázisok metilezett, hidroxi-metilezett vagy glükozilált bázisok, amelyek a fő bázisok módosulásából származnak egy polidezoxiribonukleotid összetételében a DNS-feldolgozás (érés) során. Példák kisebb nitrogéntartalmú bázisokra:

Purin bázisok Pirimidin bázisok

N6-metil-adenin-5-metil-citozin

1(vagy 3, vagy 7)-metil-guanin-5-hidroxi-metil-citozin-uranil

N2-metil (vagy dimetil)-guanin-hidroxi-metil-uracil

A DNS nukleotid-összetételének tanulmányozására DNS-hidrolízist, majd kromatográfiát, valamint a nitrogénbázisok kvalitatív és kvantitatív meghatározását alkalmazzák. A klasszikus elemzési módszerek mellett a DNS nukleotid-összetétele meghatározható a DNS olvadáspontjából (a GC-párok tartalma egyenesen arányos az olvadási hőmérséklettel) és a DNS céziumban történő ultracentrifugálása során mért felhajtósűrűségéből is. kloridsűrűség gradiens (a GC-párok tartalma egyenesen arányos a felhajtósűrűséggel).

A DNS nukleotid összetételének elemzésekor különböző típusokélőlények esetében számos mintázatot állapítottak meg, amelyek a nitrogénbázisok mennyiségi arányát jellemzik (Chargaff-szabályok).

1. Az adenin moláris tartalma megegyezik a timin moláris tartalmával, a guanin moláris tartalma pedig a citozin moláris tartalmával.

A = T, vagy A: T = 1.

G = C, vagy G: C = 1.

2. A purinbázisok összege megegyezik a pirimidinbázisok összegével.

A + G = T + C vagy (A + G) : (T + C) = 1.

purinok = pirimidinek.

3. A DNS nukleotid összetétele különböző sejtek többsejtű szervezet ugyanaz.

4. Minden biológiai fajra jellemző a DNS állandó specifikus nukleotid összetétele, amely a specifitási együtthatóban tükröződik.

K = -----------;

Az AT vagy GC túlsúlyától függően AT és GC DNS típusokat különböztetünk meg. Az AT-típus különösen a hordákra és a gerinctelenekre, a magasabb rendű növényekre és az élesztőkre jellemző. Különböző baktériumfajokban a nukleotid-összetételben szóródás van az erősen kifejezett GC típustól az AT típusig. A specificitási együttható alapján kidolgozták a növény- és állatvilág objektumainak génrendszertani alapelveit.

3.3 A DNS ELSŐDLEGES SZERKEZETE.

A dezoxiribonukleinsavak (DNS) lineárisak

(vagy ciklikus) polidezoxiribonukleotidok.

A DNS elsődleges szerkezete a polidezoxiribonukleotid-láncban váltakozó dezoxiribonukleozid-monofoszfát (DNMP) csoportok szekvenciája.

A DNS elsődleges szerkezete kovalens szerkezet, mivel a polidezoxiribonukleotid lánc DNMP-maradékai 3", 5"-os foszfodiészter kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.

A polidezoxiribonukleotid váza (gerincváza, gerince) monotonan váltakozó dezoxiribóz- és foszfátcsoportokból áll, amelyek a gerinchez kapcsolódnak egymástól egyenlő távolságra. A nagy negatív töltésű DNS cukor-foszfát gerince a molekula erősen poláris része, míg a nitrogéntartalmú bázisok nem poláris, hidrofób komponensek.

A polidezoxiribonukleotid lánc vektoros, iránya az 5'-végtől (a lánc eleje) a 3'-végéig (a lánc vége) irányul, azaz. 5"---->3". Az 5'-vég (foszfát-vég) és a 3'-vég (hidroxil-vég) azok a végek, amelyeken az 5'- és a 3'-dezoxiribóz-atomok mentesek az internukleotid-kötéstől. A vektoritást a polidezoxiribonukleotid lánc összeállítási iránya határozza meg.

A DNS polikondenzációs együtthatója 0,5 között változik. 10 4 a vírusok esetében, 10 8 a magasabb rendű eukarióták nukleáris DNS-ére. Ennek megfelelően a DNS molekulatömege is széles tartományban változik, a magasabb rendű eukariótákban eléri a több tízmilliárd daltont. Ugyanakkor a kódolt fehérjék száma a prokariótákban és az eukariótákban legfeljebb egy nagyságrenddel tér el egymástól. Ez a gének bonyolult szerveződésének és az eukariótákban előforduló ismétlődő DNS-nek köszönhető.

A prokariótákban a DNS-t egyetlen molekula képviseli. A fajok összetettebbé válásával a különböző DNS-ek mérete és száma növekszik. Az eukariótákban a DNS száma megegyezik a kromoszómák számával. Így az emberi sejtekben 46 különböző DNS található.

Minden DNS-nek egyedi elsődleges szerkezete van, és elsődleges szerkezetük egy többsejtű szervezet összes sejtjében teljesen azonosnak tűnik.

A DNS nukleotidszekvenciáját az 5"-es végétől kezdve a nukleozidok A, G, C és T egybetűs szimbólumaival jelöltük.

(nukleotidok) és f - a foszfátcsoportra, például: fAphTfGfGfC vagy fATHGC.

A DNS elsődleges szerkezetének tanulmányozásának bonyolultsága a polidezoxiribonukleotid-lánc nagyon hosszú hosszának és mindössze négyféle nukleotid jelenlétének köszönhető. A DNS elsődleges szerkezetének megfejtésére korábban közvetett módszereket alkalmaztak:

purin és pirimidin nukleotid egységek kohéziójával, az egyes nukleotidfrakciók (ún. izolemezek) számának és szerkezetének tisztázása;

a DNS-reasszociáció kinetikájáról (ismétlődő szekvenciák jelenléte);

kisebb bázisok terjesztésével;

DNS kimutatására és palindromok szekvenciájának meghatározására.

Jelenleg széles körben használják a közvetlen módszereket, amelyeket a következő sorrendben használnak:

különböző restrikciós enzimekkel történő hasítás átfedő szekvenciák kialakításával;

DNS-fragmensek elektroforetikus elválasztása poliakrilamid gélben a bennük lévő nukleotidok száma szerint;

a nukleotid szekvencia megfejtése a fragmentumokban;

a nukleotidfragmensek elrendeződésének sorrendjének megállapítása az átfedő területeken.

POLIDEZOZZIBONUKLEOTIDOK KIALAKULÁSA.

Rizs. Polidezoxiribonukleoid lánc töredéke

A nukleinsavak olyan makromolekuláris vegyületek, amelyek molekulatömege 25 ezer és 1 millió között van.

A nukleinsavak polimer láncai monomer egységekből - nukleotidokból épülnek fel, amelyekhez kapcsolódóan a nukleinsavakat polinukleotidoknak nevezik.

A nukleotidokban lévő „oszthatatlan” monomer egység (például aminosav-maradék a fehérjékben) jellemzően háromkomponensű képződmény, amely magában foglal egy heterociklusos bázist, egy szénhidrátmaradékot és egy foszfátcsoportot.

A szénhidrát komponensek pentózok - D-ribóz és 2-dezoxi-e-ribóz. Ettől függően a nukleinsavakat felosztják ribonukleinsav(RNS) tartalmazó ribóz, és dezoxiribonukleinsav(DNS), amely dezoxiribózt tartalmaz.

A DNS főként a sejtek magjában, az RNS elsősorban a riboszómákban, valamint a sejtek protoplazmájában található. Az RNS közvetlenül részt vesz a fehérjeszintézisben.

14.1. Nukleotidok

14.1.1. Nukleozidok

A nukleinsavak kémiájában az összetételükben szereplő pirimidin és purin sorozat heterociklusos vegyületeit általában ún. nukleinsav bázisok.

A nukleinbázisok, mint szubsztituensek a heterociklusban, a következőket tartalmazhatják:

Vagy egy oxocsoport, mint az uracilban és a timinben;

Vagy aminocsoport, mint az adeninben;

Vagy mindkét csoport egyszerre, mint a citozinban és a guaninban.

Az oxigéntartalmú bázisokat laktám tautomer formák képviselik, amelyekben az aromásság nincs hatással (lásd 13.4). Minden alap esetében hárombetűs rövidített jelöléseket alkalmaznak, amelyek a latin nevük kezdőbetűiből állnak.

A nukleinsavak heterociklusos bázisaikban különböznek egymástól: az uracil csak az RNS-ben, a timin pedig

a DNS-ben:

A nukleinbázisok az egyik nitrogénatom rovására kötést képeznek a pentóz anomer központjával (D-ribóz vagy 2-dezoxi-D-ribóz). Ez a fajta kötés hasonló a normál glikozidos kötéshez, és az úgynevezett N-glikozidos kötés,és maguk a glikozidok – mint N-glikozidok. A nukleinsavkémiában ún nukleozidok.

A természetes nukleozidok összetétele tartalmazza a furanóz formájú pentózokat (a bennük lévő szénatomok egy vonallal vannak számozva). A glikozidos kötés a pirimidin és az N-9 purin bázisok N-1 nitrogénatomjával jön létre.

A természetes nukleozidok mindigβ-anomerek.

A szénhidrát-maradék természetétől függően vannak ribonukleozidokÉs dezoxiribonukleozidok. Nukleozidok esetében a megfelelő nukleinbázis triviális nevéből származó köznevek utótagokkal -idine pirimidinekben és -osin purin nukleozidokban.

Kivételt képez a „timidin” elnevezés (dezoxitimidin helyett), amelyet a DNS részét képező timin-dezoxiribozidra használnak. Azokban a ritka esetekben, amikor a timin előfordul az RNS-ben, a megfelelő nukleozidot ribotimidinnek nevezik.

A hárombetűs nukleozid szimbólumok az utolsó betűvel különböznek az alapszimbólumoktól. Az egybetűs szimbólumokat csak az összetettebb szerkezetekben lévő nukleozidok maradékaira (gyökeire) használják.

A nukleozidok gyengén ellenállnak a hidrolízisnek lúgos környezet, hanem savban hidrolizál. A purin nukleozidok könnyen hidrolizálódnak, míg a pirimidinek nehezebben hidrolizálódnak.

Az onkológiában gyógyszerként a pirimidin és purin sorozat szintetikus származékait használják, amelyek szerkezetükben hasonlóak a természetes metabolitokhoz (jelen esetben a nukleinbázisokhoz), de nem teljesen azonosak velük, vagyis antimetabolitok. Például, 5-fluor-uracil beszél

mint az uracil és a timin antagonistája, 6-merkaptopurin- adenin. A metabolitokkal versenyezve különböző szakaszokban megzavarják a nukleinsavak szintézisét a szervezetben.

14.1.2. Nukleotidok

A nukleotidokat nukleozid-foszfátoknak nevezzük. A foszforsav általában a ribóz (ribonukleotid) vagy dezoxiribóz (dezoxiribonukleotid) maradékában észterezi az alkohol-hidroxilcsoportot a C-5" vagy C-3" helyen.

A nukleotidok szerkezetének általános elvét az adenozin-foszfátok példáján mutatjuk be. A nukleotidmolekula három komponensének összekapcsolására észter- és N-glikozidkötéseket használnak.

A nukleotidok egyrészt nukleozid-észtereknek (foszfátok), másrészt savaknak (a foszforsav-maradék jelenléte miatt) tekinthetők.

A foszfátmaradék miatt a nukleotidok kétbázisú sav tulajdonságait mutatják, és fiziológiás körülmények között ~7 pH-értéknél teljesen ionizált állapotban vannak.

A nukleotidokhoz kétféle elnevezést használunk (14.1. táblázat). Az egyik tartalmazza a nukleozid nevét, jelezve a benne lévő foszfátmaradék helyzetét, például adenozin-3'-foszfát, uridin-5'-foszfát; egy másik kombináció hozzáadásával épül fel -ilsav egy pirimidinbázis, például 5'-uridilsav vagy egy purinbázis, például 3'-adenilsav maradékának nevére.

A nukleozidoknál elfogadott egybetűs kódot használva az 5 "-foszfátokat a latin "r" betű hozzáadásával írják le. előtt nukleozid szimbólum, 3"-foszfátok - után nukleozid szimbólum. Az adenozin-5"-foszfát jelölése pA, adenozin-3"-foszfát - Ap stb. Ezeket a rövidítéseket a nukleinsavak nukleotid-maradékainak szekvenciájának rögzítésére használják. A szabad nukleotidokkal kapcsolatban a biokémiai irodalomban,

a turné széles körben monofoszfátként használja a nevüket, és ezt a tulajdonságot egy rövidített kódban tükrözik, például AMP (vagy AMP) az adenozin-5"-foszfáthoz stb. (lásd a 14.1. táblázatot).

14.1. táblázat.A nukleinsavakat alkotó legfontosabb nukleotidok

Ciklofoszfátok.Ide tartoznak azok a nukleotidok, amelyekben egy foszforsavmolekula egyidejűleg észterezi a szénhidrátmaradék két hidroxilcsoportját. Szinte minden sejt két nukleozid ciklofoszfátot tartalmaz: adenozin-3,5"-ciklofoszfátot (cAMP) és guanozin-3",5"-ciklofoszfátot (cGMP).

14.2. A nukleinsavak szerkezete

14.2.1. Elsődleges szerkezet

A polinukleotid láncokban a nukleotid egységek foszfátcsoporton keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A foszfátcsoport két észterkötést képez: az előző nukleotidegység C-3-jával és a következő nukleotidegységek C-5-jével (14.1. ábra). A lánc gerincét váltakozó pentóz és foszfát csoportok alkotják, a heterociklusos bázisok pedig a pentóz-maradékokhoz kapcsolódó "függő" csoportok. A szabad 5"-OH csoporttal rendelkező nukleotidot 5"-terminálisnak, a szabad 3"-OH csoportot tartalmazó nukleotidot 3"-terminálisnak nevezzük.

A 14.2. ábra a DNS-lánc egy tetszőleges szakaszának szerkezetét mutatja, amely négy nukleinbázist tartalmaz. Könnyen elképzelhető, hogy négy nukleotid szekvenciájának változtatásával hány kombinációt lehet elérni. Az RNS-lánc felépítésének elve ugyanaz, mint a DNS-é, két kivétellel: a D-ribóz az RNS-ben pentóz-maradékként szolgál, és nem timint, hanem uracilt használnak a heterociklusos bázisok halmazában.

A nukleinsavak elsődleges szerkezetét a kapcsolt nukleotidegységek sorrendje határozza meg kovalens kötések folytonos polinukleotid láncba.

Az elsődleges szerkezet megírásának megkönnyítése érdekében többféle rövidítési mód létezik. Az egyik a nukleozidok korábban megadott rövidített elnevezése. ábrán látható például. 14.2 DNS lánc fragmentum írható

Rizs. 14.1.A polinukleotid lánc szerkezetének általános elve

Rizs. 14.2.A DNS-lánc egy szakaszának elsődleges szerkezete

mint a d(ApCpGpTp...) vagy a d(A-C-G-T...). A d betűt gyakran kihagyják, ha nyilvánvaló, hogy DNS-ről beszélünk.

A nukleinsavak fontos jellemzője a nukleotid összetétel, azaz a nukleotid komponensek halmaza és mennyiségi aránya. A nukleotid-összetételt általában a nukleinsavak hidrolitikus hasítási termékeinek tanulmányozásával állapítják meg.

A DNS és az RNS viselkedésében különböznek egymástól lúgos és savas hidrolízis körülményei között. A DNS ellenáll a lúgos környezetben történő hidrolízisnek. Az RNS-ek enyhe körülmények között lúgos közegben könnyen hidrolizálódnak nukleotidokká, amelyek viszont képesek lehasítani a foszforsav-maradékot lúgos közegben, és így nukleozidokat képeznek. A nukleozidok savas környezetben heterociklusos bázisokká és szénhidrátokká hidrolizálódnak.

14.2.2. A DNS másodlagos szerkezete

A másodlagos szerkezet alatt érthető a polinukleotid lánc térbeli szerveződése. A Watson-Crick modell szerint a DNS-molekula két polinukleotid láncból áll, amelyek egy közös tengely körül jobbra helyezkednek el, és kettős hélixet alkotnak. A purin és pirimidin bázisok a hélix belsejébe irányulnak. Az egyik lánc purinbázisa és a másik lánc pirimidinbázisa között hidrogénkötések jönnek létre. Ezek az indokok komplementer párok.

Hidrogénkötések jönnek létre az egyik bázis aminocsoportja és egy másik bázis karbonilcsoportja között -NH...O=C-, valamint az amid és az imin nitrogénatomja között is -NH ... N- Például, ahogy az alábbiakban látható, az adenin és a timin között két hidrogénkötés jön létre, és ezek a bázisok egy komplementer párt alkotnak, azaz az adenin egy láncban a timinnek felel meg. a többi láncban. Egy másik komplementer bázispár a guanin és a citozin, amelyek között három hidrogénkötés található.

A komplementer bázisok közötti hidrogénkötések a kettős hélixet stabilizáló kölcsönhatások egyik fajtája. A kettős hélixet alkotó két DNS-szál nem azonos, hanem komplementer egymást. Ez azt jelenti, hogy az egyik szál elsődleges szerkezete, azaz nukleotidszekvenciája határozza meg a második szál elsődleges szerkezetét (14.3. ábra).

Rizs. 14.3.Polinukleotid láncok komplementaritása a kettős hélixben

DNS

14.3. Nukleotid koenzimek

A nukleotidoknak van nagyon fontos nemcsak hogyan építőanyag nukleinsavak esetében. Részt vesznek a biokémiai folyamatokban, és különösen fontosak a szerepükben koenzimek azaz az enzimekkel szorosan rokon és enzimaktivitásuk megnyilvánulásához szükséges anyagok.

14.3.1. Nukleozid polifoszfátok

A test minden szövete tartalmaz nukleozidok mono-, di- és trifoszfátjait. Különösen széles körben ismertek az adenint tartalmazó nukleotidok - adenozin-5'-foszfát (AMP), adenozin-5'-difoszfát (ADP)

és adenozin-5'-trifoszfát (ATP) (ezekre a vegyületekre a latin betűkkel megadott rövidítésekkel együtt az orosz szakirodalom a megfelelő orosz nevek rövidítéseit használja - AMP, ADP, ATP).

In foszforilált nukleotidok változó mértékben, képesek a foszfátcsoportok felhalmozódása vagy eliminációja révén egymás közötti átalakulásra. A difoszfát csoport egy, a trifoszfát csoport két anhidrid kötést, ún. makroergikus, mert sok energiájuk van. Az ilyen kötés kialakításához szükséges energiaköltségeket a szénhidrát-anyagcsere folyamatában felszabaduló energia pótolja. A makroerg P~O kötés felhasadásakor (hullámvonallal jelölve) ~32 kJ/mol szabadul fel. Ehhez kapcsolódik az ATP, mint energia "ellátó" legfontosabb szerepe minden élő sejtben.

Az AMP, ADP és ATP alább bemutatott interkonverziói során ezeknek a vegyületeknek a képlete megfelel a nem ionizált állapotuknak. Fiziológiás körülmények között, pH ~ 7-nél a foszfátcsoportok szinte teljesen ionizálódnak, ezért a biokémiai irodalomban ezeket és minden más nukleotidot anionként írják le.

Nukleozid polifoszfátok a biokémiai folyamatokban. Az ATP és az ADP részvételével a szervezetben a legfontosabb biokémiai folyamatot hajtják végre - foszfátcsoportok átvitele. Például az észterek (foszfátok) képződése a szénhidrát-anyagcsere tipikus reakciója. A glikolízis minden szakasza (a glükóz piruváttá történő átalakítása) csak foszfát formában történik. A hidroxil-tartalmú vegyületek foszfátjainak előállítását egy általános séma ábrázolja.

Így a galaktóz, amely a laktóz lebomlása során képződik, a metabolikus glükózzá való átalakulás kezdeti szakaszában, kölcsönhatásba lép az ATP-vel, és monofoszfátot képez.

14.3.2. Nikotinamid nukleotidok

Ennek a vegyületcsoportnak a legfontosabb képviselői a nikotinamid-adenin-dinukleotid(NAD, vagy az orosz irodalomban NAD) és foszfátja (NADP, vagy NADP). Ezek a kapcsolatok igen fontos szerep koenzimek végrehajtásában sok

redox reakciók. Ennek megfelelően oxidált (NAD+, NADP+) és redukált (NADH, NADPH) formában egyaránt létezhetnek.

A NAD + és NADP + szerkezeti fragmentuma egy nikotinamid-maradék piridinium-kation formájában. A NADH és NADPH összetételében ez a fragmentum 1,4-dihidropiridin-maradékká alakul.

A biológiai dehidrogénezés során a szubsztrát két hidrogénatomot, azaz két protont és két elektront (2H+, 2e) vagy egy protont és egy hidridiont (H+ és H-) veszít. A NAD+ koenzimet általában a H - hidridion akceptorának tekintik (bár még nem állapították meg véglegesen, hogy a hidrogénatom átvitele ehhez a koenzimhez az elektron transzferrel egyidejűleg történik-e, vagy ezek a folyamatok külön-külön mennek végbe).

A NAD+-hoz hidridion hozzáadásával végzett redukció eredményeként a piridiniumgyűrű 1,4-dihidropiridin-fragmentummá alakul. Ez a folyamat visszafordítható.

Az oxidációs reakció során az aromás piridingyűrű nem aromás 1,4-dihidropiridingyűrűvé alakul. Az aromásság elvesztése miatt a NADH energiája megnő a NAD + -hoz képest. Ily módon a NADH energiát tárol, amelyet aztán más, energiaköltséget igénylő biokémiai folyamatokban fogyaszt el.

A NAD+ részvételével zajló biokémiai reakciók tipikus példái az alkoholcsoportok oxidációja aldehid csoportokká (például a retinol átalakítása retinává, lásd 15.4), valamint a NADH részvételével a karbonilcsoportok alkoholcsoportokká redukálása (az piroszőlősav tejsavvá, lásd 9.2. 3).

Minden fajnak megvan a maga sajátos DNS-nukleotid-összetétele.

Larson és szerzőtársai egy mikrooszlopon (0,15 x 10 cm) végzett analitikai kísérletekben a restriktív DNS frakcionálásának optimális körülményeit vizsgálták a HOF-5 rendszerben átlagos nyomáson (33 atm) és 13 ml/h elúciós sebesség mellett. . A 17, 43 és 850 bázispár közötti méretű fragmens legjobb elválasztását 40 ml (220 Fj) térfogatú, 43 °C-os semleges pufferben, nagyon enyhe lineáris gradiens (0,55-0,75 M K I) alkalmazásával kaptuk. A hőmérséklet emelkedése szerintük megnehezíti a DNS-elúciót és megnyújtja a profilját. Lehetőség van 98 és 102 bázispár hosszúságú fragmentumok szétválasztására, ami elektroforézissel messze nem mindig lehetséges. A restrikció ragadós végeinek hossza és összetétele befolyásolja az elválasztást, csakúgy, mint a DNS nukleotid-összetétele, sőt a bázisszekvencia is. Neo-t hangsúlyozzák

Annak a ténynek köszönhetően, hogy az egész elmúlt évtizedben Az irodalomban javaslatok jelentek meg a DNS összetételében lévő nukleotidok arányának használatára a baktériumok osztályozására bizonyos fajták mikrobák, röviden foglalkoznunk kell ezzel a kérdéssel. A DNS nukleotid összetétele nagymértékben függ a szervezet szisztematikus helyzetétől. A Chargaff laboratóriumában megállapított fajspecifikusság

A mosást 5 perc elteltével megismételjük azonos térfogatú foszfátpufferrel. Ez a két mosás eltávolítja az adott hőmérsékleten eluálható DNS 90%-át. Ezután a ciklus megismétlődik magasabb hőmérsékleten. A kapott frakciókban meghatározható a nukleotid-összetétel.

A nukleotid összetétel az NA egyik legfontosabb jellemzője, amely képet ad az RNS és a DNS természetéről, tulajdonságairól, keletkezéséről és funkcióiról.

Az RNS nukleotid-összetételét általában a készítmény lúgos hidrolízise után határozzák meg, így szabad ribonukleotidok keverékét kapjuk. A DNS nukleotid-összetételét a gyógyszer mély savas hidrolízise során képződött nitrogénbázisok aránya alapján ítélik meg.

Ezenkívül a DNS nukleotid összetétele meghatározható Del. A tisztított DNS-t 0,1 N-ben oldjuk. CH3COOH (25-50 t/ml). Az oldat optikai sűrűségét 260 és 280 mc-nél mérjük 0,1 i-hez képest. A CH3COOH-t és a GC-párok tartalmát egy DNS-molekulában az empirikus képlet segítségével számítjuk ki

A különböző fajok DNS-ének nukleotid-összetétele eltérő

Közvetlenül a Watson és Crick hipotézis 1953-as megjelenése után felmerült, hogy a riboszomális RNS (rRNS), amely egyes sejtekben az RNS teljes mennyiségének akár 90%-át teszi ki, genetikai információ hordozója a sejtmagokból a citoplazmába. . 1960-ra azonban ez a feltevés helyesnek bizonyult. Így különösen a DNS nukleotid-összetételében mutatkozó jelentős különbségek ellenére a különböző baktériumok riboszómáiban lévő RNS mérete és nukleotid-összetétele nagyon hasonlónak bizonyult (2. fejezet, D. szakasz, 8.). Ráadásul ekkorra világossá vált, hogy az információátadás egy viszonylag instabil, rövid életű RNS-forma felhasználásával történik, míg a riboszómális RNS nagyon stabilnak bizonyult.

A DNS nukleotid-összetételében bekövetkezett változások tartománya meglepően széles. A citozin és a guanin (G-tartalom) teljes százaléka a különböző baktériumokban 22 és 74% között változik. (A G-tartalom az E. oli DNS-ében 51,7%). Az eukarióták esetében ez a tartomány szűkebb (28-58%). Az a tény, hogy a bakteriális DNS nukleotid-összetétele sokkal szélesebb tartományban változik, mint a magasabb rendű organizmusoké, nem meglepő. A prokarióták majdnem annyi millió éve élnek a Földön, mint mi. Ám egyszerűbb szerkezetük és nagymértékű osztódásuk miatt a természet sokkal több kísérletet végzett genetikai anyagukon, és sokkal több változtatást eszközölt rajta, mint a miénk.

A prokarióták természetes taxonómiájának megteremtése felé tett fontos lépés a molekuláris biológia fejlődéséhez kapcsolódik. A 60-as években. 20. század kiderült, hogy a szervezet minden tulajdonságát egyedi kémiai molekulák - DNS - határozzák meg, így a baktériumok genomjuk összehasonlításával osztályozhatók. Olyan alapon, mint a genetikai anyag alapján, a hasonlóság mértékének megállapítása alapján lehetségesnek bizonyult következtetést levonni az élőlények közötti rokonság mértékére vonatkozóan. Kezdetben taxonómiai célból a guanin és citozin (GC) összegének moláris tartalmát hasonlították össze a különböző objektumokban található DNS-bázisok teljes számának százalékában. Ez a mutató a prokariótákban 25 és 75% között van. A HC index azonban csak a genomok szűk összehasonlítását teszi lehetővé. Ha az organizmusok DNS-ének azonos nukleotid-összetétele van, lehetségesek közöttük hasonlóságok és különbségek, mivel a genetikai kódolás nem csak a kódoló egységben (tripletben) lévő bázisok bizonyos tartalmán alapul, hanem ezek kölcsönös elrendeződésén is.

Az 1-5. példák felhasználásával azt találtuk, hogy a nukleotid-összetétel befolyásolja az interkaláló etidium-bromid festék fluoreszcencia intenzitását. Tehát az oldatok optikai sűrűségének egyenlő értékeinél az 1 uaninban szegény oligonukleotidok sokkal rosszabbul festődnek etidium-bromiddal. Úgy tűnik, a guanin jelenléte befolyásolja a festék interkalációs képességét. Az összes szintetizált oligonukleotidot felhasználtuk a DNS-templát megfelelő régióinak amplifikálására.

E. Volkin és F. Astrachan (1956) egymástól függetlenül vizsgálták az RNS-szintézist a DNS-t tartalmazó T2 bakteriofággal fertőzött baktériumokban. A fertőzés után a baktériumok leállítják fehérjeszintézisét, és a sejt teljes fehérjeszintézise átvált fágfehérje-termelésre. Kiderült, hogy a gazdasejt RNS-ének fő része nem változik, de a sejt elkezdi termelni a metabolikusan instabil (rövid életű) RNS kis részét, amelynek nukleotid-összetétele hasonló a fág DNS-éhez.

A Bergi's Key to Bacteria kilencedik kiadásában a Prokaryotae királysághoz tartozó összes felfedezett szervezetet 33 csoportra osztják. Azokat a jeleket, amelyek alapján a csoportokra osztás történik, általában könnyen azonosíthatóként osztályozzák, és a csoportok nevébe helyezik, például Gram-negatív aerob rudak és coccusok (4. csoport), anaerob Gram-negatív coccusok ( 8. csoport), endospórákat képző Gram-pozitív rudak és coccusok (13. csoport), termőtesteket alkotó siklóbaktériumok (24. csoport). Bergi osztályozásának fő gondolata a baktériumok könnyű azonosítása. Ennek megvalósításához morfológiai jellemzők kombinációja (test alakja, a kapszula flagelláinak megléte vagy hiánya, spóraképző képesség, az intracelluláris szerkezet jellemzői, Gram-festés), kulturális (a laboratóriumban végzett tenyésztés során észlelt jelek). tenyészet), fiziológiai és biokémiai (energiaszerzési módszerek, tápanyagigény) használatosak. környezeti tényezőkkel kapcsolatos nukleotid-összetétel és nukleotid-szekvencia a DNS-molekulában a kisebb bázisok jelenléte és természete a DNS-ben, a riboszómális RNS aminosav-szekvenciájának nukleotid-összetétele hasonló funkciójú enzimatikus fehérjék).

Megállapítást nyert, hogy a DNS nukleotid összetétele minden baktériumtípusra annyira jellemző, hogy a baktériumok 5- és H-változatokra való hasadási típusának megfelelő variabilitásával azonos DNS-összetételűek. Azt is megállapították, hogy a különböző szisztematikus csoportokhoz tartozó baktériumok DNS-nukleotid összetétele hasonló (E. coli és egyes corynebacteriumok 50-52% HC pseudomonas és mycobacteriumok 57-70% HC). Az azonos DNS-összetételű baktériumtenyészetek nem feltétlenül rokonok. Ismert összefüggés van a nukleotid-összetétel és az antigénszerkezet között. Eddig nem sikerült összefüggést megállapítani a DNS összetétele és a baktériumok Gram-pozitív csoporthoz való tartozása között. A patogén és szaprofita fajok, hemolitikus és nem hemolitikus, közeli rokon baktériumok a DNS-specifitás mutatóinak bizonyultak.

A DNS-molekula túlnyomó részét mRNS cisztronok képviselik. Ez magyarázza azt a tényt, hogy a szöveti mRNS teljes nukleotid-összetétele általában közel áll a teljes DNS nukleotid-összetételéhez.

Az RNS lúgos hidrolízise. Az RNS nukleotid összetétele meghatározható az NA előzetes kivonása nélkül a növényekből és azok kivonása után. Ha a nukleotid összetétel meghatározását az NA kivonása nélkül végezzük

Nukleinsavak foszfortartalmú szabálytalan heteropolimerek. 1868-ban nyitotta meg G.F. Misher.

A nukleinsavak minden élő szervezet sejtjében megtalálhatók. Sőt, minden szervezettípus saját nukleinsavkészletet tartalmaz, amely csak rá jellemző. A természetben több mint 1 200 000 élőlényfaj található - baktériumokból és emberekből. Ez azt jelenti, hogy körülbelül 10 10 különböző nukleinsav létezik, amelyek mindössze négy nitrogéntartalmú bázisból épülnek fel. Hogyan kódolhat négy nitrogéntartalmú bázis 10 10 nukleinsavat? Körülbelül ugyanaz, mint ahogy papírra kódoljuk gondolatainkat. Létrehozzuk az ábécé betűinek sorozatát, szavakba csoportosítva őket, a természet pedig az örökletes információkat kódolja, sok nukleotidból álló sorozatot létrehozva.

Nukleotid - viszonylag egyszerű monomer, amelynek molekuláiból nukleinsavak épülnek fel. Mindegyik nukleotid a következőkből áll: egy nitrogéntartalmú bázis, egy öt szénatomos cukor (ribóz vagy dezoxiribóz) és egy foszforsav-maradék. A nukleotidok fő része a nitrogénbázis.

A nitrogéntartalmú bázisok ciklikus szerkezetűek, amelyek más atomokkal (C, O, H) együtt nitrogénatomokat is tartalmaznak. Emiatt ezeket a vegyületeket ún nitrogéntartalmú. A nitrogéntartalmú bázisok legfontosabb tulajdonságai is a nitrogénatomokhoz kapcsolódnak, például gyengén bázikus (lúgos) tulajdonságaik. Ezért ezeket a vegyületeket "bázisoknak" nevezik.

A természetben a nukleinsavak az ismert nitrogénbázisok közül csak ötöt tartalmaznak. Minden sejttípusban megtalálhatók, a mikoplazmáktól az emberi sejtekig.

Ez purin nitrogéntartalmú bázisok adenin (A) és guanin (G) és pirimidin Uracil (U), timin (T) és citozin (C) A purin bázisok a purin heterociklus származékai, a pirimidin bázisok a pirimidin származékai. Az uracil csak az RNS-ben, míg a timin a DNS-ben található. A, G és C megtalálható a DNS-ben és a DNS-ben egyaránt.

A nukleinsavakban kétféle nukleotid található: dezoxiribonukleotidok - a DNS-ben, ribonukleotidok - az RNS-ben. A dezoxiribóz szerkezete abban különbözik a ribóz szerkezetétől, hogy a dezoxiribóz második szénatomján nincs hidroxilcsoport.

A nitrogéntartalmú bázis és a pentóz kombinációjának eredményeként nukleozid. Nukleozid egy foszforsav-maradékhoz kapcsolódik nukleotid:

nitrogénbázis + pentóz = nukleozid + foszforsavmaradék = nukleotid

Leírják a nitrogénbázisok arányát egy DNS-molekulában Chargaff szabályok:

1. Az adenin mennyisége megegyezik a timin mennyiségével (A = T).

2. A guanin mennyisége megegyezik a citozin mennyiségével (G = C).

3. A purinok száma megegyezik a pirimidinek számával (A + G = T + C), azaz. A + G / T + C \u003d 1.

4. A hat aminocsoportot tartalmazó bázisok száma megegyezik a hat ketocsoportot tartalmazó bázisok számával (A + C = G + T).

5. Az A + C / G + T bázisok aránya állandó érték, szigorúan fajspecifikus: ember - 0,66; polip - 0,54; egér - 0,81; búza - 0,94; alga - 0,64-1,76; baktériumok - 0,45-2,57.

E. Chargaff purin- és pirimidinbázisok arányára vonatkozó adatai, valamint M. Wilkins és R. Franklin által 1953-ban kapott röntgendiffrakciós elemzés eredményei alapján J. Watson és F. Crick javasolta a DNS-molekula modelljét. A kettős szálú DNS-molekula kifejlesztéséért Watson, Crick és Wilkins 1962-ben Nobel-díjat kapott.

A DNS-molekulának két egymással párhuzamos szála van, de fordított sorrendben. A DNS monomerek dezoxiribonukleotidok: adenil (A), timidil (T), guanil (G) és citozil (C). A láncokat hidrogénkötések tartják össze: A és T között két hidrogénkötés, G és C között három hidrogénkötés található. A DNS-molekula kettős hélixe spirál formájában csavarodott, és egy fordulat 10 pár nukleotidot tartalmaz. A hélix tekercseit hidrogénkötések és hidrofób kölcsönhatások tartják össze. A dezoxiribóz molekulában a szabad hidroxilcsoportok a 3' és 5' helyzetben vannak. Ezekben a pozíciókban diészter kötés alakulhat ki a dezoxiribóz és a foszforsav között, amely összeköti a nukleotidokat egymással. Ebben az esetben a DNS egyik vége egy 5'-OH-csoportot, a másik végén pedig egy 3'-OH-csoportot hordoz. A DNS a legnagyobb szerves molekulák. Hosszúságuk 0,25 nm és 40 mm között van emberben baktériumokban (a legnagyobb fehérjemolekula hossza nem haladja meg a 200 nm-t). Egy DNS-molekula tömege 6 x 10-12 g.

DNS posztulátumok

1. Minden DNS-molekula két antiparallel polinukleotid láncból áll, amelyek kettős hélixet alkotnak a központi tengely körül csavarodva (jobbra vagy balra). Az antiparallelizmust úgy biztosítjuk, hogy az egyik szál 5'-végét a másik szál 3'-végéhez kötjük, és fordítva.

2. Mindegyik nukleozid (pentóz + bázis) a hélix tengelyére merőleges síkban helyezkedik el.

3. A hélix két láncát az A–T (két) és a G–C (három) bázisok közötti hidrogénkötések tartják össze.

4. A bázispárosítás erősen specifikus és a komplementaritás elve szerint történik, így csak az A: T, G: C párok lehetségesek.

5. Az egyik láncban a bázisok sorrendje jelentősen változhat, de egy másik láncban szigorúan komplementer a szekvenciájuk.

A DNS-nek egyedülálló tulajdonságai vannak a replikációnak (az önmegkettőzés képessége) és a javításnak (az önjavítás képességének).

DNS replikáció- reakció mátrix szintézis, a DNS-molekula megkettőzésének folyamata reduplikációval. 1957-ben M. Delbrück és G. Stent kísérleti eredmények alapján három modellt javasolt a DNS-molekula megkettőzésére:

NAK NEK konzervatív: biztosítja az eredeti kétszálú DNS-molekula megőrzését és egy új, szintén kétszálú molekula szintézisét;

- félig konzervatív: magában foglalja a DNS-molekula monoláncokra való szétválását a két lánc nitrogéntartalmú bázisai közötti hidrogénkötések felszakítása következtében, majd minden partnert elvesztett bázishoz egy komplementer bázis kapcsolódik; a leánymolekulák az anyamolekula pontos másolatai;

- szétszórva: abban áll, hogy az eredeti molekulát nukleotid-fragmensekre bontják, amelyek replikálódnak. A replikáció után az új és a szülő fragmentumok véletlenszerűen összeállnak.

Ugyanebben az évben, 1957-ben, M. Meselson és F. Stahl kísérletileg bebizonyította az Escherichia coli alapú félkonzervatív modell létezését. 10 évvel később, 1967-ben pedig R. Okazaki japán biokémikus félig konzervatív módon megfejtette a DNS-replikáció mechanizmusát.

A replikáció számos enzim irányítása alatt történik, és több szakaszban megy végbe. A replikáció mértékegysége az replikon - egy DNS-szakasz, amely minden sejtciklusban csak 1 alkalommal kerül aktív állapotba. A Replicon rendelkezik kiindulópontokÉs vége replikáció. Az eukariótákban sok replikon jelenik meg egyszerre minden DNS-ben. A replikációs origó szekvenciálisan mozog a DNS-szál mentén ugyanabba az irányba, vagy ellentétes irányba. A replikáció mozgó frontja egy villa - replikatív vagy replikációs villa.

Mint minden mátrixszintézis reakcióban, a replikációnak három szakasza van.

Megindítás, inicializálás: enzim kötődés helicases (helicases) a replikáció origójához. A Helicase feltekerteti a DNS rövid szakaszait. Ezt követően minden elválasztott lánchoz egy DNS-kötő fehérje (DBP) kapcsolódik, amely megakadályozza a láncok újraegyesülését. A prokarióták további enzimmel rendelkeznek DNS giráz, ami segíti a helikázt a DNS feloldásában.

Megnyúlás: nukleotidok egymást követő komplementer addíciója, melynek eredményeként a DNS-lánc meghosszabbodik.

A DNS szintézise azonnal megtörténik mindkét láncán. Mivel a DNS-polimeráz enzim csak 5'-3' irányban tud összeállítani egy nukleotidláncot, az egyik lánc folyamatosan replikálódik (a replikációs villa irányában), a másik pedig szakaszosan replikálódik (Okazaki-fragmensek képződésével). ), a replikációs villa mozgásával ellentétes irányban. Az első lánc ún vezető, a második pedig az lemaradva. A DNS-szintézist a DNS-polimeráz enzim részvételével hajtják végre. Hasonlóképpen, a lemaradó szálon DNS-fragmensek szintetizálódnak, amelyeket ezután enzimek - ligázok - térhálósítanak.

Felmondás: a DNS-szintézis leállása a kívánt molekulahossz elérésekor.

DNS javítás- a DNS-molekula azon képessége, hogy „kijavítsa” a láncaiban keletkezett károsodást. Ebben a folyamatban több mint 20 enzim (endonukleázok, exonukleázok, restrikciós enzimek, DNS polimerázok, ligázok) vesz részt. Ők:

1) megtalálni a megváltozott területeket;

2) vágja le és távolítsa el őket a láncból;

3) állítsa vissza a nukleotidok helyes sorrendjét;

4) a helyreállított DNS-fragmenst a szomszédos régiókkal fuzionálják.

A DNS speciális funkciókat lát el a sejtben, amelyeket kémiai összetétele, szerkezete és tulajdonságai határoznak meg: örökletes információk tárolása, reprodukálása és megvalósítása a sejtek és élőlények új generációi között.

Az RNS-ek minden élő szervezetben gyakoriak, és különböző méretű, szerkezetű és funkciójú molekulák képviselik őket. Egy polinukleotid láncból állnak, amelyet négyféle monomer alkot - ribonukleotidok: adenil (A), uracil (U), guanil (G) és citozil (C). Mindegyik ribonukleotid egy nitrogénbázisból, egy ribózból és egy foszforsavból áll. Minden RNS-molekula a DNS bizonyos szakaszainak (géneknek) pontos másolata.

Az RNS szerkezetét a ribonukleotidok sorrendje határozza meg:

- elsődleges– a ribonukleotidok sorrendje az RNS-láncban; ez a genetikai információ egyfajta nyilvántartása; meghatározza a másodlagos szerkezetet;

-másodlagos- egy spirálba csavart RNS-szál;

- harmadlagos– a teljes RNS-molekula térbeli elrendezése; a harmadlagos szerkezet a primer másodlagos szerkezetét és fragmentumait foglalja magában, amelyek a másodlagos szerkezet egyik szakaszát a másikhoz kapcsolják (transzport, riboszomális RNS).

A másodlagos és harmadlagos szerkezetek hidrogénkötések és nitrogéntartalmú bázisok közötti hidrofób kölcsönhatások révén jönnek létre.

Messenger RNS (i-RNS)- programozza a sejtfehérjék szintézisét, mivel minden fehérjét a megfelelő mRNS kódol (az i-RNS információt tartalmaz a szintetizálandó fehérjében lévő aminosavak sorrendjéről); súly 10 4 -2x10 6; rövid életű molekula.

Transzfer RNS (t-RNS)- 70-90 ribonukleotid, tömege 23 000-30 000; a genetikai információ megvalósítása során aktivált aminosavakat szállít a polipeptid szintézis helyére, „felismeri” az i-RNS megfelelő szakaszát; a citoplazmában két formája képviseli: szabad formában lévő t-RNS és aminosavhoz kapcsolódó t-RNS; több mint 40 faj; 10%.