Mga istruktura, pangunahing uri ng RNA, ang kanilang papel sa synthesis ng protina. Paglipat ng namamana na impormasyon DNA-RNA-protein

Ang lahat ng nabubuhay na bagay ay nakasalalay sa tatlong pangunahing mga molekula para sa lahat ng kanilang mga biological function. Ang mga molekulang ito ay DNA, RNA at protina. Dalawang hibla ng DNA ang umiikot sa magkasalungat na direksyon at matatagpuan sa tabi ng isa't isa (anti-parallel). Ito ay isang pagkakasunud-sunod ng apat na nitrogenous base na nakadirekta sa kahabaan ng backbone na nag-encode ng biological na impormasyon. Ayon sa genetic code, ang RNA strands ay binago upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga protina. Ang mga hibla ng RNA na ito ay orihinal na ginawa gamit ang mga hibla ng DNA bilang isang template, isang prosesong tinatawag na transkripsyon.

Kung walang DNA, RNA at mga protina, walang biological na buhay ang iiral sa Earth. Ang DNA ay isang matalinong molekula na nagko-code para sa kumpletong hanay ng mga genetic na tagubilin (ang genome) na kailangan upang tipunin, mapanatili, at magparami ng bawat buhay na nilalang. Ang RNA ay gumaganap ng maraming mahahalagang tungkulin sa pag-encode, pag-decode, pag-regulate at pagpapahayag ng genetics. Ang pangunahing tungkulin ng RNA ay gumawa ng mga protina ayon sa mga set ng pagtuturo na naka-encode sa DNA ng cell.

Binubuo ang DNA ng asukal, nitrogenous base, at phosphate group. Ang RNA ay pareho.

Sa DNA, ang nitrogenous base ay binubuo ng mga nucleic acid: cytosine (C), guanine (G), adenine (A), at thymine (T). Sa metapisiko, ang bawat isa sa mga nucleic acid na ito ay nauugnay sa mga elementong sangkap ng planeta: Hangin, Tubig, Apoy at Lupa. Kapag dinudumhan natin ang apat na elementong ito sa Earth, dinudumhan natin ang katumbas na nucleic acid sa ating DNA.

Gayunpaman, sa RNA, ang nitrogenous base ay binubuo ng mga nucleic acid: cytosine (C), guanine (G), adenine (A), at uracil (U). Bilang karagdagan, ang bawat isa sa mga nucleic acid ng RNA ay nauugnay sa mga elementong sangkap ng planeta: Hangin, Tubig, Apoy, at Lupa. Sa parehong DNA at RNA, ang Mitochondrial DNA ay tumutugma sa ikalimang pangunahing elemento na Cosmic Ether, papalabas na t galing lang kay Nanay. Ito ay isang halimbawa ng allotropy, na kung saan ay ang pag-aari ng isang maliit na bilang ng mga elemento ng kemikal na nasa dalawa o higit pang natatanging mga anyo, na kilala bilang mga allotropes ng mga elementong iyon. Ang mga allotrop ay iba't ibang mga pagbabago sa istruktura ng isang elemento. Ang ating DNA ay isang allotrope ng apat na pangunahing elemento ng planeta.

Ang pangunahing biological function ng mga nitrogenous base sa DNA ay ang pag-uugnay ng mga nucleic acid. Ang adenine ay palaging pinagsama sa thymine, at ang guanine ay palaging pinagsama sa cytosine. Kilala sila bilang mga paired base. Ang Uracil ay naroroon lamang sa RNA, pinapalitan ang thymine at pinagsama sa adenine.

Parehong gumagamit ang RNA at DNA ng baseng pagpapares (lalaki + babae) bilang karagdagang wika na maaaring ma-convert sa alinmang direksyon sa pagitan ng DNA at RNA sa pamamagitan ng pagkilos ng naaangkop na mga enzyme. Nagbibigay ang male-female language o base pairing structure na ito ng back-up na kopya ng lahat ng genetic na impormasyon na naka-encode sa loob ng double stranded DNA.

Baliktarin ang twin base

Ang lahat ng DNA at RNA ay gumagana sa prinsipyo ng kasarian ng pagpapares ng base, na lumilikha ng isang hydrogen bond. Ang mga pinagpares na base ay dapat magsama sa pagkakasunud-sunod, na nagpapahintulot sa DNA at RNA na makipag-ugnayan (ayon sa orihinal na blueprint para sa aming 12 Strands ng DNA, ang Diamond Sun Body) at nagpapahintulot din sa RNA na gumawa ng mga gumaganang protina na bumubuo ng mga link na nag-synthesize at nag-aayos ng DNA double helix. Ang DNA ng tao ay nasira ng base-pair mutation at pagbabago ng sequence editing pairs o insert ng mga engineered na organismo gaya ng virus. Ang interbensyon sa mga nakapares na base ay may kinalaman sa teknolohiya ng paghahati ng kasarian ng reverse network ng Nephilim (NRG), na nakakaimpluwensya sa lahat ng lalaki at babae na wika at sa kanilang mga relasyon. Ang mga kopya ng DNA ay nilikha sa pamamagitan ng pagsali sa mga subunit ng nucleic acid na may pares ng baseng lalaki-babae sa bawat strand ng orihinal na molekula ng DNA. Ang ganitong koneksyon ay palaging nangyayari sa ilang mga kumbinasyon. Ang pagbabago ng pangunahing compound ng DNA, pati na rin ang maraming antas ng genetic modification at genetic control, ay nakakatulong sa pagsugpo sa synthesis ng DNA. Ito ay isang sadyang pagsugpo sa pag-activate ng 12 DNA strands ng orihinal na blueprint, ang Silicon Matrix, na binuo at binuo ng mga protina. Ang genetic na pagsugpo na ito ay agresibo nang isinagawa mula noong sakuna ng Atlantis. Direktang nauugnay ito sa pagsugpo sa unyon ng hierogamy, na nakamit sa pamamagitan ng tamang koneksyon ng mga base ng DNA, kung saan posible na lumikha at mag-ipon ng mga protina upang maibalik ang mga sunog na titik ng DNA.

Pag-edit ng RNA gamit ang aspartame

Isang halimbawa ng genetic modification at eksperimento sa populasyon ay ang paggamit ng aspartame*. Ang aspartame ay chemically synthesize mula sa aspartate, na nagpapahina sa function ng uracil-thymine bond sa DNA, at binabawasan din ang mga function ng RNA protein synthesis at komunikasyon sa pagitan ng RNA at DNA. Ang pag-edit ng RNA sa pamamagitan ng pagdaragdag o pag-alis ng uracil at thymine ay ni-recode ang mitochondria ng cell, kung saan ang pinsala ng mitochondrial ay nag-ambag sa sakit na neurological. Ang thymine ay isang malakas na tagapagtanggol ng integridad ng DNA. Bilang karagdagan, ang pagbaba ng uracil ay gumagawa ng substrate aspartate, carbon dioxide at ammonia.

Panghihimasok sa nitrogen cycle

Bilang resulta ng Industrial Revolution, ang deployment ng military complex sa pamamagitan ng NEA contacts, ang kabuuang nitrogen cycle ay makabuluhang nabago sa nakalipas na siglo. Bagama't mahalaga ang nitrogen para sa lahat ng kilalang buhay sa Earth, nagkaroon ng fossil fuel wars na sadyang pinilit ng NAA, na nagpaparumi sa Earth at nakakapinsala sa DNA. Ang nitrogen ay isang bahagi ng lahat ng mga amino acid na bumubuo sa mga protina at naroroon sa mga base na bumubuo sa mga nucleic acid ng RNA at DNA. Gayunpaman, sa pamamagitan ng pakikipagdigma sa mga fossil fuel, pagpilit sa paggamit ng mga internal combustion engine, paglikha ng mga kemikal na pataba, at ang polusyon sa kapaligiran ng mga sasakyan at industriya, ang mga tao ay nag-ambag sa malubhang nitrogen toxicity sa biological forms. Nitric oxide, carbon dioxide, methane, ammonia - lahat ito ay lumilikha ng greenhouse gas na lumalason sa Earth, inuming tubig at karagatan. Ang kontaminasyong ito ay nagdudulot ng pinsala at mutation ng DNA.

Elemental na Pagbabago ng Masakit na Katawan

Kaya, marami sa atin ang nakaranas ng mga elemental na pagbabago sa ating dugo, mga bahagi ng katawan (lalo na sa ibabaw ng balat na tumutugon sa mga pagbabago sa dugo) at malalim na pagbabago sa ating mga selula at tisyu. Ang pagbabagong-buhay ng bagay bilang resulta ng mga magnetic na pagbabago ay tumagos din sa mga antas ng ating emosyonal-elemental na katawan, na makabuluhang nakakaapekto sa mga cellular reaction at memorya na nakaimbak sa Instinctive Body (Pain Body).

Pinipilit ng bagong cycle na ito ang bawat isa sa atin na bigyang pansin ang ating likas na katawan, ang ating emosyonal-elemental na sakit na katawan, at kung ano ang nangyayari dito. Ang relasyon ng solar at lunar na pwersa at ang kanilang pinagsamang epekto sa mga polaridad ng mga puwersa ng planetary body ay nababagay sa epektong ito sa magnetic field.

Sa kasamaang palad, ang kabiguang maunawaan ang mas matataas na mga prinsipyo ng Likas na Batas ay nagreresulta sa malaking kaguluhan at pagdurusa para sa mga nagpapatuloy sa pagkawasak, pagkakabaha-bahagi at karahasan, anuman ang mga pamamaraan na ginamit.

Gayunpaman, ang napakalaking exodus ng mga puwersa ng buwan, mga nilalang na may kadena ng buwan, mga Fallen Angel mula sa ating planeta at solar system ay nagpapatuloy sa oras na ito. Habang naka-quarantine ang solar system, ang mga Ascended (o dalisay ang puso) ay makakaranas ng malalim na pag-aayos ng kanilang mga sagradong sentro ng enerhiya mula sa buwan hanggang sa solar na impluwensya. Ang bifurcation na ito ng solar at lunar na pwersa ay patuloy na nagbabago hindi lamang sa emosyonal-elemental na katawan, kundi pati na rin sa sacral center at lahat ng reproductive organ. Nagdadala ito ng mga pagsasaayos o insight sa marami sa mga isyung nauugnay sa pagdurusa sa sekswal na na-program batay sa mga nakatagong kasaysayang nauugnay sa mga entity ng lunar chain. Ibinabalik ng magnetic command set at mitochondrion ng Ina ang Solar Feminity para sa kanilang mga anak sa lupa.

Synthesis ng DNA

Ang pag-unawa na ang ating emosyonal-elemental na katawan ay gumagalaw mula sa carbon-based na mga atom patungo sa mas mataas na batayan na mga elemento sa pamamagitan ng high frequency activation at planetary magnetic changes, maaari nating ikonekta ang mga tuldok sa espirituwal na pag-unlad ng ating sariling mga katawan na nauugnay sa mga personal na proseso ng alchemical. Sa pagpapanumbalik ng sophianic body, ang alchemical transformation ng ating ebolusyon ng kamalayan ay sumasailalim sa siyentipikong pag-unawa sa DNA synthesis. Ang DNA synthesis ay kasinghalaga ng DNA activation, na gumaganap ng mahalaga at direktang papel sa espirituwal na pag-akyat. Ibinabalik ng Ina ang talaan ng mitochondrial DNA sa pamamagitan ng pagbabalikwas ng magnetic currents, pagpapanumbalik ng blueprint ng ating dugo, utak at nervous system sa mas mataas na paggana kasama ang ating tunay na orihinal na DNA.

*PERO Ang spartam ay isang genetically engineered na kemikal na ipinamahagi at ibinebenta bilang pandagdag sa pandiyeta

Pagsasalin: Oreanda Web

Una, ilang pangkalahatang probisyon.

Ang buong programa ng mga proseso ng kemikal sa katawan ay naitala sa DNA - ang molecular repository ng genetic information. Karaniwan ang daloy ng impormasyong ito ay inilalarawan ng scheme: DNA RNA PROTEIN, na nagpapakita ng proseso ng pagsasalin ng genetic na wika ng mga nucleotide sequence sa mga amino acid sequence. Ang DNA RNA scheme ay tumutukoy sa biosynthesis ng RNA molecules, ang nucleotide sequence na kung saan ay pantulong sa ilang seksyon (gene) ng DNA molecule. Ang prosesong ito ay karaniwang tinutukoy bilang transkripsyon. Kaya, ang tRNA, rRNA, mRNA ay synthesize. Ang pagtatalaga ng RNA PROTEIN ay nagpapahayag ng biosynthesis ng polypeptide chain, ang pagkakasunud-sunod ng amino acid na kung saan ay tinutukoy ng nucleotide sequence ng mRNA na may partisipasyon ng tRNA at rRNA. Ang prosesong ito ay tinatawag na pagsasalin. Ang parehong mga proseso ay nagaganap sa pakikilahok ng maraming mga protina na gumaganap ng catalytic at non-catalytic function.

biosynthesis ng RNA.

Para sa synthesis ng lahat ng uri ng RNA (p, t, m), isang uri lamang ng enzyme ang ginagamit: DNA - dependent RNA - polymerase, na kinabibilangan ng isang mahigpit na nakagapos na zinc ion. Depende sa kung anong uri ng RNA ang synthesize, RNA polymerase 1 (catalyses ang synthesis ng rRNA), RNA polymerase 2 (mRNA) at RNA polymerase 3 (tRNA) ay nakahiwalay. Sa mitochondria, isa pang uri ang natagpuan - RNA - polymerase 4. Ang molecular weights ng lahat ng uri ng RNA polymerases ay nasa hanay na 500,000 - 600,000. Ang lahat ng synthesis ay nagaganap alinsunod sa impormasyong nakapaloob sa kaukulang mga gene ng DNA. Mula sa anumang pinagmulan ang RNA polymerase enzyme ay ihihiwalay (mula sa mga hayop, halaman, bakterya), ang mga sumusunod na katangian ng in vivo functioning ay katangian nito: 1) Triphosphonucleosides ang ginagamit, at hindi di- at ​​non-monophosphonucleosides. 2) Para sa pinakamainam na aktibidad, kinakailangan ang isang co-factor - isang magnesium ion. 3) Gumagamit lamang ang enzyme ng isang strand ng DNA bilang template para sa synthesis ng isang komplementaryong kopya ng RNA (kaya naman ang synthesis ay matrix). Ang sunud-sunod na pagdaragdag ng mga nucleotide ay nangyayari sa paraan na ang chain ay lumalaki mula 5` hanggang 3` dulo (5` - 3` polymerization):

F - F - F - 5` F - F - F - 5` F - F - F -5`

5) Maaaring gamitin ang isang bahagi ng binhi ng RNA upang simulan ang synthesis:

Nucleoside triphosphate

(RNA)n nalalabi (RNA)n + 1 + PF

RNA - polymerase

Kasabay nito, ang polymerization ay maaaring magpatuloy (mas madalas na nangyayari) nang walang binhi, gamit lamang ang isang nucleoside triphosphate sa halip na isang bahagi ng binhi (bilang panuntunan, ito ay ATP o GTP).

6) Sa panahon ng polymerization na ito, ang enzyme ay kumukopya lamang ng isang strand ng DNA at gumagalaw kasama ang template sa 3' - 5' na direksyon. Ang pagpili ng kinopyang chain ay hindi sinasadya.

7) Ang template na DNA chain ay naglalaman ng RNA synthesis initiation signal para sa enzyme na matatagpuan sa ilang partikular na posisyon bago magsimula ang gene, at synthesis termination signal na matatagpuan pagkatapos ng katapusan ng gene o grupo ng mga gene.

8) Para sa mga prosesong inilarawan sa itaas, maaaring kailanganin ang supercoiled DNA, na tumutulong na makilala ang mga signal ng pagsisimula at pagwawakas ng synthesis at pinapadali ang pagbubuklod ng RNA polymerase sa template.

Ang RNA polymerase ay isang oligomeric enzyme na binubuo ng 5 subunits: alpha, alpha`, beta, beta`, gamma. Ang ilang mga subunit ay tumutugma sa ilang mga function: halimbawa, ang beta subunit ay kasangkot sa pagbuo ng isang phosphodiester bond, ang gamma subunit ay kasangkot sa pagkilala sa start signal.

Ang rehiyon ng DNA na responsable para sa paunang pagbubuklod ng RNA polymerase ay tinatawag na isang promoter at naglalaman ng 30-60 nitrogenous base pares.

Synthesis ng RNA sa ilalim ng pagkilos ng DNA - umaasa sa RNA - polymerase ay nangyayari sa 3 yugto: pagsisimula, pagpahaba, pagwawakas.

1) Pagsisimula - ang gamma subunit, bilang bahagi ng RNA polymerase, ay nag-aambag hindi lamang sa "pagkilala" ng mga seksyon ng promoter ng DNA, ngunit direktang nagbubuklod din sa rehiyon ng TATA sequence. Bilang karagdagan sa katotohanan na ang rehiyon ng TATA ay isang senyales para sa pagkilala, maaari rin itong magkaroon ng pinakamababang lakas ng mga bono ng hydrogen, na nagpapadali sa "pag-unwinding" ng mga hibla ng DNA. Mayroong ebidensya na ang cAMP ay kasangkot din sa pagpapasigla ng prosesong ito. Ang gamma subunit ng RNA polymerase ay nakikibahagi din sa pagbubukas ng double helix ng DNA. Sa kasong ito, ang isa sa mga strand ng DNA ay nagsisilbing template para sa synthesis ng isang bagong RNA strand. At sa sandaling magsimula ang synthesis na ito, ang gamma subunit ay nahihiwalay mula sa enzyme, at, sa hinaharap, ay sumali sa isa pang enzyme molecule upang lumahok sa isang bagong transcription cycle. Ang "unwinding" ng DNA ay nangyayari habang gumagalaw ang RNA polymerase kasama ang coding strand. Ito ay kinakailangan para sa tamang pagbuo ng mga pantulong na pares na may mga nucleotide na ipinasok sa RNA chain. Ang laki ng untwisted na seksyon ng DNA ay pare-pareho sa buong proseso at humigit-kumulang 17 base pairs bawat molekula ng RNA polymerase. Ang parehong coding chain ay maaaring sabay na basahin ng ilang RNA polymerase molecule, ngunit ang proseso ay kinokontrol sa paraang sa anumang naibigay na sandali bawat RNA polymerase molecule ay nagsasalin ng iba't ibang seksyon ng DNA. Kasabay nito, ang DNA-dependent RNA-polymerase 3, na synthesizes tRNA, ay nailalarawan sa pamamagitan ng "pagkilala" ng panloob na tagataguyod.

2) Ang pagpahaba, o pagpapatuloy ng synthesis, ay isinasagawa ng RNA polymerase, ngunit nasa anyo na ng isang tetramer, dahil Ang gamma subunit ay humiwalay na. Ang bagong strand ay lumalaki sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagdaragdag ng ribonucleotides sa libreng 3'-hydroxy group. Ang rate ng synthesis ng, halimbawa, serum albumin mRNA ay hanggang sa 100 nucleotides bawat segundo. Hindi tulad ng DNA polymerase (na tatalakayin natin sa ibaba), hindi sinusuri ng RNA polymerase ang kawastuhan ng bagong nabuong polynucleotide chain. Ang error rate sa RNA synthesis ay 1:1,000,000.

3) Pagwawakas - ang protein factor r (ro) ay kasangkot dito. Hindi ito bahagi ng RNA polymerase. Malamang na kinikilala nito ang pagkakasunud-sunod ng terminator ng mga nucleotides sa template sa pamamagitan ng isa sa mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng gamma subunit at ng promoter. Naglalaman din ang terminator ng humigit-kumulang 30-60 base pairs at nagtatapos sa isang serye ng mga AT-pair, bagama't para sa ilang RNA ay nabanggit na ang mga signal ng pagwawakas ay 1000-2000 base bukod sa coding gene. Posible na ang isa sa mga polymerase particle ay kasangkot din sa pagkilala sa pagkakasunud-sunod ng terminator. Sa kasong ito, huminto ang synthesis ng RNA at ang synthesized na molekula ng RNA ay umalis sa enzyme. Karamihan sa mga molekula ng RNA na na-synthesize sa ganitong paraan ay hindi biologically active. Sa halip, ang mga ito ay mga pasimula na dapat umunlad sa mga mature na anyo sa pamamagitan ng iba't ibang reaksyon. Ito ay tinatawag na pagproseso. Ang ganitong mga reaksyon ay: (1) Fragmentation ng long-chain precursors (bukod dito, mula 1 hanggang 3 tRNA ay maaaring mabuo mula sa isang transcript). (2) Pagkakabit ng mga nucleotide sa mga dulo. (3) Tukoy na pagbabago ng mga nucleotides (methylation, sulfonation, deamination, atbp.).

Ang pagproseso ng mRNA ay may isa pang tampok. Ito ay lumabas na kung minsan ang impormasyon sa pag-encode ng AK - isang pagkakasunud-sunod sa mga gene, ay nagambala ng mga di-coding na pagkakasunud-sunod, i.e. "napunit ang mga gene". Ngunit sa panahon ng transkripsyon, ang buong "sirang" gene ay kinopya. Sa kasong ito, sa panahon ng pagproseso ng mga endonucleases, o tinatawag silang mga restriction enzymes, ang mga non-coding na rehiyon (introns) ay pinutol. Sa kasalukuyan, higit sa 200 sa kanila ang nabukod. Ang mga restriction enzymes ay humihiwalay ng mga bono (depende sa uri ng enzyme) sa pagitan ng mahigpit na tinukoy na mga nucleotide (halimbawa, G - A, T - A, atbp.). Pagkatapos ay i-cross-link ng ligases ang mga coding region (exon). Karamihan sa mga pagkakasunud-sunod na ang mga transcript ay naroroon sa mga mature na mRNA ay nasira sa genome mula isa hanggang 50 beses ng mga non-coding na rehiyon (introns). Sa pangkalahatan, ang mga intron ay mas mahaba kaysa sa mga exon. Ang mga pag-andar ng mga intron ay hindi pa tiyak na naitatag. Marahil ay nagsisilbi sila sa pisikal na paghihiwalay ng mga exon upang ma-optimize ang genetic rearrangements (recombinations). Mayroon ding templateless RNA synthesis. Ang prosesong ito ay na-catalyzed ng enzyme polynucleotide phosphorylase: nuklDF + (nuklMF) n (nuklMF) n + 1 + Fk. Ang enzyme na ito ay hindi nangangailangan ng template at hindi nag-synthesize ng polymer na may partikular na polynucleotide sequence. Kailangan niya ang kadena ng RNA bilang isang binhi lamang. Ang isang bilang ng mga antibiotics (mga 30) ay may nagbabawal na epekto sa proseso ng RNA synthesis. Mayroong dalawang mekanismo dito: (1) nagbubuklod sa RNA polymerase, na humahantong sa hindi aktibo ng enzyme (halimbawa, ang rifamycin ay nagbubuklod sa b-unit). (2) Maaaring magbigkis ang mga antibiotic sa template na DNA at harangan ang alinman sa pagbubuklod ng enzyme sa template o ang paggalaw ng RNA polymerase kasama ang DNA (halimbawa, actinomycin D).

biosynthesis ng DNA.

Ang genetic na impormasyon na nakapaloob sa DNA ng isang chromosome ay maaaring ilipat alinman sa pamamagitan ng eksaktong pagtitiklop o sa pamamagitan ng recombination, transposition at conversion:

1) Recombination Dalawang homologous chromosome ang nagpapalitan ng genetic material.

2) Transposition - ang kakayahang ilipat ang mga gene sa kahabaan ng isang chromosome o sa pagitan ng mga chromosome. Maaaring may mahalagang papel ito sa pagkakaiba-iba ng cell.

3) Conversion - ang magkaparehong pagkakasunud-sunod ng mga chromosome ay maaaring bumuo ng mga random na pares, at ang mga hindi tugmang seksyon ay aalisin.

4) Pagtitiklop (ito ang pangunahing uri ng synthesis ng DNA), iyon ay, ang pagpaparami ng "kanilang sariling uri."

Ang pangunahing functional na kahalagahan ng pagtitiklop ay ang pagbibigay ng genetic na impormasyon sa mga supling. Ang pangunahing enzyme na nag-catalyze ng DNA synthesis ay ang DNA polymerase. Ilang uri ng DNA polymerase ang nahiwalay: 1) alpha - (nahihiwalay sa nucleus) - ito ang pangunahing enzyme na nauugnay sa chromosome replication. 2) beta - (na-localize din sa nucleus) - tila, sila ay kasangkot sa mga proseso ng pagkumpuni at recombination. 3) gamma - (naka-localize sa mitochondria) - malamang na kasangkot sa pagtitiklop ng mitochondrial DNA. Ang mga sumusunod na kondisyon ay kinakailangan para gumana ang DNA polymerase: 1) lahat ng 4 na deoxyribonucleotides (dATP, dGTP, dCTP at TTP) ay dapat na nasa medium; 2) para sa pinakamainam na aktibidad, kinakailangan ang isang co-factor: manganese ions; 3) ang pagkakaroon ng kinopyang double-stranded na DNA ay kinakailangan; 4) ang mga nucleotide ay nakakabit sa direksyon na 5` - 3` (5` - 3` - polymerization); 5) nagsisimula ang pagtitiklop sa isang mahigpit na tinukoy na lugar at nagpapatuloy nang sabay-sabay sa magkabilang direksyon sa humigit-kumulang sa parehong bilis; 6) upang simulan ang synthesis, maaaring gamitin ang isang fragment ng DNA o isang RNA fragment bilang bahagi ng binhi, sa kaibahan sa RNA synthesis, kung saan posible ang synthesis mula sa mga indibidwal na nucleotides; 7) ang pagtitiklop ay nangangailangan ng isang supercoiled na molekula ng DNA. Ngunit, kung, tulad ng sinabi namin sa itaas, ang transkripsyon (ibig sabihin, RNA synthesis) ay nangangailangan ng RNA polymerase (na may gamma subunit para sa pagkilala at pagbubuklod sa promoter) at isang termination signal recognition protein (factor r), sa panahon ng pagtitiklop ng DNA, ang pagkilos ng Ang DNA polymerase ay umaakma sa ilang (mga 10) protina, na ang ilan ay mga enzyme. Ang mga karagdagang protinang ito ay nag-aambag sa:

1) pagkilala sa pinagmulan ng pagtitiklop ng DNA polymerase.

2) Lokal na pag-unwinding ng DNA duplex, na nagpapalaya sa mga solong hibla para sa pagkopya ng template.

3) Pagpapatatag ng tunaw na istraktura (untwisted).

4) Pagbubuo ng mga kadena ng binhi upang simulan ang pagkilos ng DNA polymerase.

5) Nakikilahok sa pagbuo at pagsulong ng replication fork.

6) Nagsusulong ng pagkilala sa mga site ng pagwawakas.

7) Itinataguyod ang supercoiling ng DNA.

Tinukoy namin ang lahat ng kinakailangang kondisyon para sa pagtitiklop ng DNA. At kaya, tulad ng nabanggit na, ang pagtitiklop ng DNA ay nagsisimula sa isang mahigpit na tinukoy na lugar. Ang pag-unwinding ng DNA ng magulang ay nangangailangan ng enerhiya na inilabas ng ATP hydrolysis. Dalawang molekula ng ATP ang ginagamit upang paghiwalayin ang bawat pares ng AO. Ang synthesis ng bagong DNA ay nauugnay sa sabay-sabay na pag-unwinding ng DNA ng magulang. Ang site kung saan nangyayari ang pag-unwinding at synthesis ay tinatawag na "replication fork":

DNA ng magulang

Bagong synthesize na DNA

Nangyayari ang pagtitiklop ng DNA sa paraang ang bawat strand ng parental 2-stranded DNA ay isang template para sa synthesis ng isang bagong complementary strand, at dalawang strand (ang orihinal at bagong synthesize) ay nagsasama upang mabuo ang mga susunod na henerasyon ng DNA. Ang mekanismong ito ay tinatawag na semiconservative replication. Sabay-sabay na nagaganap ang pagtitiklop ng DNA sa 2 strand, at nagpapatuloy, gaya ng nabanggit na, sa direksyon na 5` - 3`. Ngunit ang mga kadena ng DNA ng magulang ay nasa iba't ibang direksyon. Gayunpaman, walang enzyme na humahantong sa DNA synthesis sa 3` - 5` na direksyon. Samakatuwid, ang isang strand na kumokopya sa parent strand na may 5`-3` directionality ay patuloy na si-synthesize (tinatawag itong "leading"), ang pangalawang strand ay i-synthesize din sa 5`-3` na direksyon, ngunit sa mga fragment ng 150 -200 nucleotides, na kasunod na pinagsama . Ang chain na ito ay tinatawag na "lagging".

Upang masimulan ang synthesis ng bagong DNA, kailangan ang isang binhi. Nasabi na natin na ang binhi ay maaaring isang fragment ng DNA o RNA. Kung ang RNA ay nagsisilbing buto, kung gayon ito ay isang napakaikling kadena, naglalaman ito ng mga 10 nucleotides at tinatawag na panimulang aklat. Synthesizes isang panimulang aklat na pantulong sa isa sa mga DNA strands, isang espesyal na enzyme - primase. Ang signal para sa primase activation ay ang pagbuo ng isang pre-priming intermediate complex na binubuo ng 5 protina. Ang 3'-terminal group (hydroxyl group ng terminal ribonucleotide ng primer) ay nagsisilbing buto para sa DNA synthesis sa ilalim ng pagkilos ng DNA polymerase. Pagkatapos ng DNA synthesis, ang RNA component (primer) ay na-hydrolyzed ng DNA polymerase.

Ang gawain ng DNA polymerases ay itinuro ng matrix, iyon ay, ang komposisyon ng nucleotide ng bagong synthesize na DNA ay nakasalalay sa likas na katangian ng matrix. Sa turn, ang DNA polymerase ay palaging nag-aalis ng mga hindi komplementaryong nalalabi sa dulo ng primer bago magpatuloy sa polimerisasyon. Kaya, ang pagtitiklop ng DNA ay nagpapatuloy nang may mahusay na katumpakan, dahil ang base pairing ay sinusuri ng dalawang beses. Nagagawa ng mga polymerase ng DNA ang mga kadena ng bagong synthesize na DNA, ngunit hindi kayang i-catalyze ang koneksyon ng 2 DNA strands o isara ang isang strand (sa panahon ng pagbuo ng circular DNA). Ang mga function na ito ay ginagampanan ng DNA ligase, na nagpapagana sa pagbuo ng isang phosphodiester bond sa pagitan ng 2 DNA strands. Ang enzyme na ito ay aktibo sa pagkakaroon ng isang libreng OH group sa 3` dulo ng isang DNA strand at isang phosphate group sa 5` na dulo ng isa pang DNA strand. Ang crosslinking ng mga chain ay nangyayari dahil sa enerhiya ng ATP. Dahil maraming kemikal at pisikal na ahente (ionizing radiation, UV radiation, iba't ibang kemikal) ang nagdudulot ng pinsala sa DNA (nababago o nawawala ang mga AO, nasira ang mga bono ng phosphodiester, atbp.), lahat ng mga cell ay may mga mekanismo upang itama ang mga pinsalang ito. Hinahanap ng Restriction DNA ang mga pinsalang ito at pinuputol ang nasirang lugar, ang DNA polymerase ay nagsasagawa ng repair (restorative) synthesis ng mga nasirang lugar sa 5' - 3' na direksyon. Ang naayos na site ay itinatali sa natitirang bahagi ng kadena ng DNA ligase. Ang pamamaraang ito ng pagkukumpuni ng mga nabago o nasirang lugar ay tinatawag na reparation. Ang listahan ng DNA replication inhibitors ay mahaba at iba-iba. Ang ilan ay nagbubuklod sa DNA polymerase, inactivate ito, ang iba ay nagbubuklod at nag-inactivate ng isang partikular na auxiliary block, ang iba ay ipinakilala sa matrix DNA, na nakakagambala sa kakayahan nito sa pagkopya, at ang iba ay kumikilos bilang mapagkumpitensyang mga inhibitor, na kumakatawan sa isang analogue ng normal na nucleotide triphosphate. Ang mga naturang inhibitor ay ilang antibiotics, mutagens, chemical poisons, antiviral agents, atbp.

Biosynthesis ng protina (pagsasalin ng gene).

Ang pagpupulong ng isang polypeptide chain mula sa constituent AAs nito ay isang kamangha-manghang at napakakomplikadong proseso na maaaring isipin na nagaganap sa 4 na yugto, lalo na:

1) activation at pagpili ng AK (ATP-dependent stage);

2) pagsisimula ng synthesis ng polypeptide chain (stage na umaasa sa GTP);

3) pagpahaba ng polypeptide chain (stage na umaasa sa GTP);

4) pagwawakas ng synthesis ng polypeptide chain.

(1) – pag-activate at pagpili ng AA. Sa lahat ng uri ng cell, ang unang yugto ng pagsasalin ay ang pagbabagong umaasa sa ATP ng bawat AA sa isang kumplikadong: aminoacyl-tRNA. Nakamit nito ang dalawang layunin:

1) ang reaktibiti ng AA ay tumataas sa mga tuntunin ng pagbuo ng isang peptide bond.

2) Ang AA ay nagbubuklod sa isang tiyak na tRNA (iyon ay, nangyayari ang pagpili). Ang reaksyon ay napupunta sa 2 yugto + Mg++

1) AA + ATP aminoacyl - AMP + PF

aminoacyl-tRNA synthetase

2) aminoacyl-AMP + tRNA aminoacyl-tRNA

aminoacyl-tRNA synthetase

Aminoacyl-tRNA synthetase catalyzes ang pagdaragdag ng isang aminoacyl (amino acid residue) sa 3` hydroxyl group ng terminal adenosine. Tandaan natin ang istraktura ng tRNA:

Ang braso na ito ay kinakailangan, ang braso na ito ay kasangkot sa pagbubuklod ng aminoacyl-

Para sa pagkilala sa tRNA tRNA na may ribosome sa site ng synthesis ng protina.

Aminoacyl-tRNA-

Petidase

anticodon

Bilang karagdagan sa aktibidad ng catalytic, ang aminoacyl-tRNA synthetase ay may napakataas na pagtitiyak, "nakikilala" ang parehong mga amino acid at ang kanilang mga kaukulang tRNA. Ipinapalagay na ang mga cell ay naglalaman ng 20 synthetases - isa para sa bawat AA, habang ang tRNA ay mas malaki (hindi bababa sa 31-32), dahil maraming mga AA ang maaaring pagsamahin sa dalawa o kahit tatlong magkakaibang mga molekula ng tRNA.

(2) Ang pagsisimula ay ang pangalawang hakbang sa synthesis ng protina.

Upang simulan ang pagsasalin, ang eksaktong pagkilala sa unang codon, na matatagpuan kaagad pagkatapos ng hindi na-translate na pagkakasunud-sunod ng mRNA, ay kinakailangan. Ang initiator codon ay AUG, at ang initiator ay methionine-tRNA

Hindi isinalin ang mRNA hindi isinalin

sequence sequence sequence

1st codon.

Ang pagkilala ay nangyayari sa tulong ng tRNA anticodon. Ang pagbabasa ay nangyayari sa direksyon na 5` - 3`. Ang pagkilalang ito ay nangangailangan ng isang ordered, energy-consuming (GTP) na pakikipag-ugnayan sa mga dissociated ribosome. Ang prosesong ito ay nangyayari sa pakikilahok ng mga karagdagang protina, na tinatawag na mga kadahilanan ng pagsisimula (FI), mayroong 8 sa kanila. Ang 40S at 60S na mga subunit ng ribosome ay kasangkot sa proseso. Isaalang-alang natin ang detalyadong mekanismo ng pagsisimula.

1) 40S - ang rRNA subunit ay nagbubuklod sa rehiyon ng mRNA bago ang unang codon. Ang FI-3 ay nakikibahagi dito.

2) Ang unang aminoacyl-tRNA na kasangkot sa pagsasalin ng unang codon ay nakikipag-ugnayan sa GMP at FI-2. Ang resultang complex na ito, sa pagkakaroon ng PI-1, ay nakakabit ng tRNA sa unang codon ng template at bumubuo ng initiation complex na may 40S subunit ng ribosome.

3) Matapos ilabas ang lahat ng mga kadahilanan sa pagsisimula (FI-1,2,3), ang 60S subunit ng ribosome ay nakakabit sa GTP, at ang GTP ay na-hydrolyzed. Kinukumpleto nito ang pagbuo ng isang kumpletong 80S-particle ng ribosome. kaya, ang isang kumpletong initiation complex ay nabuo: ribosome - mRNA - tRNA.

Ang isang ganap na pinagsama-samang ribosome ay naglalaman ng 2 functional na mga site para sa pakikipag-ugnayan sa mga molekula ng tRNA. Peptidyl site (P-site) - naglalaman ng lumalaking polypeptide chain bilang bahagi ng peptidyl-tRNA sa complex na may huling protranslated na mRNA codon. Ang aminoacyl site (A-site) ay naglalaman ng aminoacyl-tRNA na konektado sa kaukulang codon, ang aminoacyl-tRNA ay pumapasok sa umuusbong na P-site, na iniiwan ang A-site na libre para sa susunod na Aminoacyl-tRNA.

Sa eskematiko, maaari nating katawanin ang buong prosesong ito tulad ng sumusunod:

1) Ang 40S-subunit ng ribosome, na may partisipasyon ng PI-3, ay nakakabit sa hindi nagsasalin na pagkakasunud-sunod ng mRNA kaagad bago ang unang codon.

2) aminoacyl-tRNA, nagbubuklod sa GTP at PI-2 at, kasama ang pakikilahok ng PI-1, ay sumasali sa unang codon, habang bumubuo ng isang initiation complex kasama ang 40S subunit.

3) mayroong paglabas ng FI-1,2,3.

4) Ang 60S subunit ay nakikipag-ugnayan sa GTP at pagkatapos ay nakakabit sa initiator complex. Ang isang kumpletong 80S ribosome ay nabuo, na mayroong isang P-site at isang A-site.

5) pagkatapos ng pagbuo ng initiation complex na may unang codon, ang aminoacyl-tRNA ay pumapasok sa umuusbong na P-site, na iniiwan ang A-site na libre.

(3) Pagpahaba - pagpapatuloy ng synthesis. Sa yugtong ito, ang peptide chain ay pinahaba. Sa 80S ribosome na ganap na nabuo sa yugto ng pagsisimula, ang A site ay libre. Sa katunayan, sa proseso ng pagpahaba, ang isang ikot ng 3 yugto ay patuloy na paulit-ulit:

1) Ang tamang lokasyon ng susunod na aminoacyl-tRNA.

2) pagbuo ng isang peptide bond.

3) paggalaw ng bagong nabuong peptidyl-tRNA mula sa A-site patungo sa P-site.

(1) Ang pag-attach ng kaukulang (susunod) na aminoacyl-tRNA sa A site ay nangangailangan ng tumpak na pagkilala sa codon. Nangyayari ito sa tulong ng tRNA anticodon. Ang attachment ng aminoacyl-tRNA sa ribosome ay nangyayari dahil sa pagbuo ng isang complex na binubuo ng aminoacyl-tRNA, GTP at protein elongation factor (PE), mayroon ding ilan sa kanila. Inilalabas nito ang PE-GDP complex at phosphate. Ang kumplikadong ito (PE-GDP) noon (na may partisipasyon ng GTP at iba pang mga kadahilanan ng protina) ay muling na-convert sa PE-GTP.

(2) - ang alpha amino group ng bagong aminoacyl-tRNA sa site A ay nagsasagawa ng nucleophilic attack ng esterified carboxyl group ng peptidyl-tRNA na sumasakop sa P-site. Ang reaksyong ito ay na-catalyzed ng peptidyl transferase, isang bahagi ng protina na bahagi ng 60S subunit ng ribosome. dahil ang AA isang aminoacyl-tRNA ay aktibo na, ang reaksyong ito (ang reaksyon ng pagbuo ng peptide bond) ay hindi nangangailangan ng karagdagang enerhiya. Bilang resulta ng reaksyon, ang lumalaking polypeptide chain ay nakakabit sa tRNA na matatagpuan sa A-site.

(3) – pagkatapos alisin ang peptyl residue mula sa tRNA papunta sa mga P-site, ang libreng molekula ng RNA ay umaalis sa P-site. Ang FE-2-GTP complex ay kasangkot sa paggalaw ng bagong nabuong peptidyl-tRNA mula sa A site patungo sa P site, na nagpapalaya sa A site para sa isang bagong elongation cycle. Ang kabuuan ng paghihiwalay ng deacylated tRNA, ang paggalaw ng bagong nabuo na peptidyl-tRNA mula sa A site hanggang sa P site, pati na rin ang paggalaw ng mRNA na nauugnay sa ribosome, ay tinatawag na translocation. Dahil ang enerhiya na nakuha sa panahon ng hydrolysis ng ATP hanggang AMP ay ginugol sa pagbuo ng aminoacyl-tRNA, at ito ay katumbas ng enerhiya ng hydrolysis ng 2ATP hanggang 2 ADP; ang attachment ng aminoacyl-tRNA sa A-site ay nangangailangan ng enerhiya na nakuha sa panahon ng hydrolysis ng GTP sa GDP, at isa pang GTP molecule ang ginugol sa pagsasalin. Maaari nating kalkulahin na ang pagbuo ng isang peptide bond ay nangangailangan ng enerhiya na nakuha mula sa hydrolysis ng 2 ATP molecule at 2 GTP molecule.

Ang rate ng paglaki ng polypeptide chain (ibig sabihin ang rate ng pagpahaba) sa vivo ay tinatantya sa 10 amino acid residues bawat segundo. Ang mga prosesong ito ay pinipigilan ng iba't ibang antibiotics. Halimbawa, hinaharangan ng puromycin ang pagsasalin sa pamamagitan ng pagbubuklod sa

R-plot. Ang Streptomycin ay nagbubuklod sa mga ribosomal na protina at nakakagambala sa pagkilala ng codon sa pamamagitan ng anticodon. Ang Chloromycitin ay nagbubuklod sa A site, hinaharangan ang pagpahaba. Sa eskematiko, ito ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod: 1) ang susunod na aminoacyl-tRNA, dahil sa pagkilala sa tulong ng isang anticodon, ay naayos sa A-site. Ang attachment ay nangyayari sa complex kasama ang GTP at FE-1. sa kasong ito, ang GDP - FE - 1 at Fk ay inilabas, na pagkatapos ay babalik sa GTP - FE-1 at nakikibahagi sa mga bagong cycle. 2) Ang isang peptide bond ay nabuo sa pagitan ng nakakabit na aminoacyl-tRNA at ang peptide na matatagpuan sa P-site. 3) Kapag nabuo ang peptide bond na ito, ang tRNA ay nahihiwalay sa peptide at umalis sa P-site. 4) Ang bagong nabuo na peptidyl-tRNA sa tulong ng GTP-PE2 complex ay gumagalaw mula sa A patungo sa P-site, at ang GTP-PE2 complex ay na-hydrolyzed sa GDP-PE-2 at FA. 5) Bilang resulta ng paggalaw na ito, ang A-site ay pinalaya para sa attachment ng isang bagong aminoacyl-tRNA.

(4) Ang pagwawakas ay ang huling yugto ng synthesis ng protina. Pagkatapos ng maraming mga cycle ng pagpahaba, bilang isang resulta kung saan ang polypeptide chain ng protina ay synthesize, sa

Lumilitaw ang isang pagtatapos o walang kapararakan na codon sa A site. Karaniwan, walang mga tRNA na maaaring makilala ang walang kapararakan na codon. Kinikilala sila ng mga tiyak na protina - mga kadahilanan ng pagwawakas (R-factor). Partikular nilang kinikilala ang walang kapararakan na codon, nagbubuklod sa ribosome malapit sa A site, na hinaharangan ang attachment ng susunod na aminoacyl-tRNA. Ang mga R-factor na may partisipasyon ng GTP at peptidyltransferase ay nagbibigay ng hydrolysis ng bono sa pagitan ng polypeptide at ng tRNA molecule na sumasakop sa P-site. Pagkatapos ng hydrolysis at paglabas ng polypeptide at tRNA, ang 80S ribosome ay naghihiwalay sa 40S at 60S na mga subunit, na maaaring magamit muli sa pagsasalin ng mga bagong mRNA.

Isinaalang-alang namin ang paglaki ng isang solong chain ng protina sa isang solong ribosome na nakakabit sa isang solong molekula ng mRNA. Sa katotohanan, ang proseso ay nagpapatuloy nang mas mahusay, dahil ang mRNA ay karaniwang isinalin nang sabay-sabay hindi sa isang ribosome, ngunit sa ribosome complexes (polysomes) at bawat yugto ng pagsasalin (pagsisimula, pagpahaba, pagwawakas) ay isinasagawa ng bawat ribosome sa polysome na ito, sa ang ribosomal complex na ito, iyon ay, nagiging posible na mag-synthesize ng ilang mga kopya ng polypeptide bago ma-cleaved ang mRNA.

Ang mga sukat ng mga polysomal complex ay malaki ang pagkakaiba-iba at kadalasang tinutukoy ng laki ng molekula ng mRNA. Ang napakalaking molekula ng mRNA ay nagagawang bumuo ng mga complex na may 50-100 ribosome. Gayunpaman, mas madalas, ang complex ay naglalaman ng 3 hanggang 20 ribosomes.

Sa mga selula ng hayop at tao, maraming mga protina ang na-synthesize mula sa mRNA sa anyo ng mga precursor molecule, na pagkatapos ay dapat baguhin upang bumuo ng mga aktibong molekula, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa synthesis ng NA. Depende sa protina, maaaring mangyari ang isa o higit pa sa mga sumusunod na pagbabago.

1) Ang pagbuo ng isang disulfide bond.

2) Pagpasok ng mga co-factor at co-enzymes.

3) Pag-attach ng mga prosthetic na grupo.

4) Bahagyang proteolysis (proinsulin - insulin).

5) Pagbubuo ng mga oligomer.

6) Pagbabago ng kemikal (acylation, amination, methylation, phosphorylation, carboxylation, atbp.) - higit sa 150 chemical modification ng AA ang kilala sa molekula ng protina.

Ang lahat ng mga pagbabagong ito ay humantong sa mga pagbabago sa istraktura at aktibidad ng mga protina.

Genetic code.

Ang katotohanan na ang paglilipat ng genetic na impormasyon ng DNA ay nangyayari sa tulong ng isang molekula ng mRNA ay unang iminungkahi noong 1961 nina F. Jacob at J. Monod. Mga kasunod na gawa (M. Nirenberg, H. G. Korana, R. Holly):

M. Nirenberg - pinag-aralan ang synthesis ng polypeptides at ang pagbubuklod ng aminoacyl-tRNA sa ribosomes.

H.G. Koran - bumuo ng isang paraan para sa chemical synthesis ng poly- at oligonucleotides.

R. W. Holii - natukoy ang istruktura ng DNA gamit ang isang anticodon site.

1) Kinumpirma ang hypothesis tungkol sa paglahok ng mRNA

2) Ipinakita nila ang triplet na katangian ng code, ayon sa kung saan ang bawat AK ay na-program sa mRNA ng 3 base, na tinatawag na codon

3) Itinatag na ang mRNA code ay binabasa sa pamamagitan ng komplementaryong pagkilala sa codon ng anticodon triplet ng tRNA.

4) Nagtatag ng isang sulat sa pagitan ng AK at karamihan sa 64 na posibleng mga codon. Kasalukuyang alam na 61 codons code para sa AK, at 3 ay mga senyales ng pagwawakas (nonsense codon).

Ito ay pinaniniwalaan na ang genetic code ay pangkalahatan, iyon ay, para sa lahat ng mga organismo at lahat ng uri ng mga cell, ang parehong mga halaga ay ginagamit para sa lahat ng mga codon. Gayunpaman, ang mga kamakailang pag-aaral ng mitochondrial DNA ay nagpakita na ang genetic system ng mitochondria ay makabuluhang naiiba mula sa genetic system ng iba pang mga formations (nucleus, chloroplasts), iyon ay, ang ilang mga codon ay nagbabasa ng tRNA ng mitochondria na naiiba kaysa sa tRNA ng iba pang mga formations. Bilang resulta, 22 na uri lamang ng tRNA ang kailangan para sa mitochondria. Habang ang 31-32 na uri ng tRNA ay ginagamit para sa synthesis ng protina sa cytoplasm, iyon ay, ang buong hanay ng tRNA.

18 sa 20 AKs ay na-encode ng higit sa isang codon (2, 3, 4, 6) - ang ari-arian na ito ay tinatawag na "degeneracy" ng code at mahalaga para sa organismo. Dahil sa pagkabulok, ang ilang mga error sa pagtitiklop o transkripsyon ay hindi nagiging sanhi ng pagbaluktot ng genetic na impormasyon. Ang genetic code ay hindi nagsasapawan at walang mga punctuation mark, ibig sabihin, ang pagbabasa ay napupunta nang walang anumang gaps, sunud-sunod, hanggang sa maabot ang isang walang kapararakan na codon. Kasabay nito, ang isang ganap na magkakaibang pag-aari ay nabanggit para sa mga virus - ang mga codon ay maaaring "magpatong":

1) Kung ang kapalit ay nahuhulog sa ika-3 nucleotide ng codon, kung gayon, dahil sa "pagkabulok" ng code, may posibilidad na ang pagkakasunud-sunod ng AK ay mananatiling hindi nagbabago at ang mutation ay hindi magpapakita mismo.

2) Maaaring may missense effect kapag ang isang AK ay pinalitan ng isa pa; ang pagpapalit na ito ay maaaring katanggap-tanggap, bahagyang katanggap-tanggap o hindi katanggap-tanggap, iyon ay, ang pag-andar ng protina ay apektado, may kapansanan o ganap na nawala.

3) Bilang resulta ng mutasyon, maaaring mabuo ang isang nonsense codon. Ang pagbuo ng isang walang kapararakan na codon (terminator codon) ay maaaring humantong sa napaaga na pagwawakas ng synthesis ng protina.

Summarizing kung ano ang sinabi:

1) Sa genetically, ang code ("wika ng buhay") ay binubuo ng isang sequence ng mga codon, na, sa katunayan, ay bumubuo ng isang gene.

2) Ang genetic code ay triplet, ibig sabihin, ang bawat codon ay binubuo ng tatlong nucleotides, iyon ay, ang bawat codon ay nag-encode ng 1 AK. Kasabay nito, 64 na kumbinasyon ang maaaring mabuo mula sa 4 na uri ng DNA nucleotides, na higit sa sapat para sa 20 AAs.

3) Ang code ay "degenerate" - ibig sabihin, ang isang AK ay maaaring ma-encode ng 2, 3, 4, 6 na codon.

4) Ang code ay hindi malabo, ibig sabihin, ang isang codon ay nag-encode lamang ng isang AK.

5) Ang code ay hindi magkakapatong, pagkatapos ay walang mga nucleotide na kasama sa dalawang katabing codon.

6) Code na "walang mga kuwit", ibig sabihin, walang mga nucleotide sa pagitan ng dalawang magkatabing codon.

8) Ang pagkakasunud-sunod ng AK sa polypeptide ay tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng mga codon sa gene - ang ari-arian na ito ay tinatawag na collinearity.

Katulad na impormasyon.

Ang oras kung saan tayo nabubuhay ay minarkahan ng mga kamangha-manghang pagbabago, malaking pag-unlad, kapag ang mga tao ay nakatanggap ng mga sagot sa parami nang parami ng mga bagong tanong. Ang buhay ay mabilis na sumusulong, at kung ano hanggang kamakailan ay tila imposible ay nagsisimulang magkatotoo. Posible na ang tila ngayon ay isang balangkas mula sa genre ng science fiction ay malapit na ring makuha ang mga tampok ng katotohanan.

Ang isa sa pinakamahalagang pagtuklas sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo ay ang mga nucleic acid na RNA at DNA, salamat sa kung saan ang tao ay naging mas malapit sa pag-unraveling ng mga misteryo ng kalikasan.

Mga nucleic acid

Ang mga nucleic acid ay mga organikong compound na may mataas na mga katangian ng molekular na timbang. Kabilang dito ang hydrogen, carbon, nitrogen at phosphorus.

Natuklasan sila noong 1869 ni F. Misher, na nag-imbestiga ng nana. Gayunpaman, sa oras na iyon ang kanyang pagtuklas ay hindi binigyan ng malaking kahalagahan. Nang maglaon lamang, nang ang mga acid na ito ay natagpuan sa lahat ng mga selula ng hayop at halaman, dumating ang pagkaunawa sa kanilang napakalaking papel.

Mayroong dalawang uri ng nucleic acid: RNA at DNA (ribonucleic at deoxyribonucleic acids). Ang artikulong ito ay nakatuon sa ribonucleic acid, ngunit para sa pangkalahatang pag-unawa, isasaalang-alang din natin kung ano ang DNA.

Anong nangyari

Binubuo ang DNA ng dalawang strand na konektado ayon sa batas ng complementarity ng hydrogen bonds sa pagitan ng nitrogenous bases. Ang mga mahabang kadena ay pinaikot sa isang spiral, ang isang pagliko ay naglalaman ng halos sampung nucleotides. Ang diameter ng double helix ay dalawang milimetro, ang distansya sa pagitan ng mga nucleotide ay halos kalahating nanometer. Ang haba ng isang molekula kung minsan ay umaabot ng ilang sentimetro. Ang haba ng DNA sa nucleus ng isang selula ng tao ay halos dalawang metro.

Ang istraktura ng DNA ay naglalaman ng lahat ng DNA na may pagtitiklop, na nangangahulugang isang proseso kung saan ang dalawang ganap na magkaparehong molekula ng anak na babae ay nabuo mula sa isang molekula.

Tulad ng nabanggit na, ang kadena ay binubuo ng mga nucleotides, na, naman, ay binubuo ng mga nitrogenous base (adenine, guanine, thymine at cytosine) at isang residue ng phosphorus acid. Ang lahat ng mga nucleotide ay naiiba sa mga nitrogenous base. Ang hydrogen bonding ay hindi nangyayari sa pagitan ng lahat ng mga base; ang adenine, halimbawa, ay maaari lamang pagsamahin sa thymine o guanine. Kaya, mayroong kasing dami ng adenyl nucleotides sa katawan gaya ng thymidyl nucleotides, at ang bilang ng guanyl nucleotides ay katumbas ng cytidyl nucleotides (Chargaff's rule). Lumalabas na ang pagkakasunud-sunod ng isang kadena ay paunang natukoy ang pagkakasunud-sunod ng isa pa, at ang mga kadena ay tila nagsasalamin sa isa't isa. Ang gayong pattern, kung saan ang mga nucleotide ng dalawang kadena ay nakaayos sa isang maayos na paraan, at konektado din nang pili, ay tinatawag na prinsipyo ng complementarity. Bilang karagdagan sa mga compound ng hydrogen, ang double helix ay nakikipag-ugnayan din sa hydrophobically.

Ang dalawang kadena ay nasa magkasalungat na direksyon, iyon ay, sila ay matatagpuan sa magkasalungat na direksyon. Samakatuwid, sa tapat ng tatlong "-end of one is the five"-end ng kabilang chain.

Sa panlabas, ito ay kahawig ng isang spiral na hagdanan, ang rehas na kung saan ay isang gulugod ng asukal-pospeyt, at ang mga hakbang ay mga pantulong na base ng nitrogen.

Ano ang ribonucleic acid?

Ang RNA ay isang nucleic acid na may mga monomer na tinatawag na ribonucleotides.

Sa mga kemikal na katangian, ito ay halos kapareho sa DNA, dahil pareho ang mga polymer ng nucleotides, na isang phosphorylated N-glycoside na itinayo sa isang pentose (five-carbon sugar) na nalalabi, na may phosphate group sa ikalimang carbon atom at isang nitrogen base sa unang carbon atom.

Ito ay isang solong polynucleotide chain (maliban sa mga virus), na mas maikli kaysa sa DNA.

Ang isang RNA monomer ay ang mga nalalabi ng mga sumusunod na sangkap:

• mga base ng nitrogen;
• limang-carbon monosaccharide;
• mga phosphorus acid.

Ang mga RNA ay may mga baseng pyrimidine (uracil at cytosine) at purine (adenine, guanine). Ang Ribose ay ang monosaccharide ng RNA nucleotide.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng RNA at DNA

Ang mga nucleic acid ay naiiba sa bawat isa sa mga sumusunod na katangian:

• ang dami nito sa cell ay depende sa physiological state, edad at organ affiliation;
• Ang DNA ay naglalaman ng carbohydrate deoxyribose, at ang RNA ay naglalaman ng ribose;
• ang nitrogenous base sa DNA ay thymine, at sa RNA ito ay uracil;
• ang mga klase ay gumaganap ng iba't ibang mga function, ngunit na-synthesize sa DNA matrix;
• Ang DNA ay binubuo ng isang double helix, habang ang RNA ay binubuo ng isang solong strand;
• ito ay uncharacteristic ng pagkilos sa DNA;
• Ang RNA ay may mas maliliit na base;
• ang mga kadena ay lubhang nag-iiba sa haba.

Kasaysayan ng pag-aaral

Ang RNA cell ay unang natuklasan ng isang German biochemist na si R. Altman habang nag-aaral ng yeast cells. Sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, napatunayan ang papel ng DNA sa genetika. Noon lamang inilarawan ang mga uri, pag-andar, at iba pa ng RNA. Hanggang sa 80-90% ng masa sa cell ay nahuhulog sa rRNA, na kasama ng mga protina ay bumubuo ng ribosome at nakikilahok sa biosynthesis ng protina.

Sa mga ikaanimnapung taon ng huling siglo, unang iminungkahi na dapat mayroong isang tiyak na species na nagdadala ng genetic na impormasyon para sa synthesis ng protina. Pagkatapos nito, siyentipikong itinatag na mayroong mga naturang ribonucleic acid na nagbibigay-kaalaman na kumakatawan sa mga pantulong na kopya ng mga gene. Tinatawag din silang messenger RNA.

Ang tinatawag na mga transport acid ay kasangkot sa pag-decode ng impormasyong naitala sa kanila.

Nang maglaon, nagsimulang bumuo ng mga pamamaraan para sa pagtukoy ng pagkakasunud-sunod ng nucleotide at pagtatatag ng istraktura ng RNA sa puwang ng acid. Kaya't napag-alaman na ang ilan sa mga ito, na tinatawag na ribozymes, ay maaaring magputol ng mga polyribonucleotide chain. Bilang isang resulta, sinimulan nilang ipagpalagay na sa oras na ipinanganak ang buhay sa planeta, ang RNA ay kumilos nang walang DNA at mga protina. Bukod dito, ang lahat ng pagbabago ay isinagawa kasama ang kanyang pakikilahok.

Ang istraktura ng molekula ng ribonucleic acid

Halos lahat ng mga RNA ay mga solong kadena ng polynucleotides, na, naman, ay binubuo ng monoribonucleotides - purine at pyrimidine base.

Ang mga nucleotide ay tinutukoy ng mga unang titik ng mga base:

• adenine (A), A;
• guanine (G), G;
• cytosine (C), C;
• uracil (U), U.

Ang mga ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng tatlong- at limang-phosphodiester na mga bono.

Ang isang napaka-ibang bilang ng mga nucleotides (mula sa ilang sampu hanggang sampu-sampung libo) ay kasama sa istraktura ng RNA. Maaari silang bumuo ng isang pangalawang istraktura na binubuo pangunahin ng maikling double-stranded strands na nabuo sa pamamagitan ng mga pantulong na base.

Istraktura ng isang molekula ng ribnucleic acid

Tulad ng nabanggit na, ang molekula ay may isang solong-stranded na istraktura. Natatanggap ng RNA ang pangalawang istraktura at hugis nito bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga nucleotide sa bawat isa. Ito ay isang polimer na ang monomer ay isang nucleotide na binubuo ng isang asukal, isang phosphorus acid residue at isang nitrogen base. Sa panlabas, ang molekula ay katulad ng isa sa mga kadena ng DNA. Ang mga nucleotides adenine at guanine, na bahagi ng RNA, ay purine. Ang cytosine at uracil ay mga base ng pyrimidine.

Proseso ng synthesis

Upang ma-synthesize ang isang molekula ng RNA, ang template ay isang molekula ng DNA. Totoo, ang kabaligtaran na proseso ay nangyayari rin, kapag ang mga bagong molekula ng deoxyribonucleic acid ay nabuo sa ribonucleic acid matrix. Nangyayari ito sa panahon ng pagtitiklop ng ilang uri ng mga virus.

Ang iba pang mga molekula ng ribonucleic acid ay maaari ding magsilbing batayan para sa biosynthesis. Ang transkripsyon nito, na nangyayari sa cell nucleus, ay nagsasangkot ng maraming mga enzyme, ngunit ang pinakamahalaga sa kanila ay ang RNA polymerase.

Mga uri

Depende sa uri ng RNA, magkakaiba din ang mga pag-andar nito. Mayroong ilang mga uri:

• impormasyong i-RNA;
• ribosomal r-RNA;
• transportasyon t-RNA;
• menor de edad;
• ribozymes;
• viral.

Impormasyon ribonucleic acid

Ang ganitong mga molekula ay tinatawag ding matrix. Binubuo nila ang halos dalawang porsyento ng kabuuan sa cell. Sa mga eukaryotic cell, sila ay synthesize sa nuclei sa mga template ng DNA, pagkatapos ay pumasa sa cytoplasm at nagbubuklod sa mga ribosome. Dagdag pa, nagiging mga template ang mga ito para sa synthesis ng protina: pinagsasama sila ng mga transfer RNA na nagdadala ng mga amino acid. Ito ay kung paano nagaganap ang proseso ng pagbabago ng impormasyon, na natanto sa natatanging istraktura ng protina. Sa ilang mga viral RNA, isa rin itong chromosome.

Sina Jacob at Mano ang mga nakatuklas ng species na ito. Walang matibay na istraktura, ang kadena nito ay bumubuo ng mga hubog na loop. Hindi gumagana, ang i-RNA ay nagtitipon sa mga fold at nakatiklop sa isang bola, at nagbubukas sa kondisyon ng pagtatrabaho.

Ang mRNA ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina na synthesize. Ang bawat amino acid ay naka-encode sa isang partikular na lugar gamit ang mga genetic code, na nailalarawan sa pamamagitan ng:

• triplet - mula sa apat na mononucleotides posible na bumuo ng animnapu't apat na codon (genetic code);
• non-crossing - gumagalaw ang impormasyon sa isang direksyon;
• pagpapatuloy - ang prinsipyo ng operasyon ay ang isang mRNA ay isang protina;
• universality - isa o ibang uri ng amino acid ay naka-encode sa lahat ng nabubuhay na organismo sa parehong paraan;
• degeneracy - dalawampung amino acid ang kilala, at animnapu't isang codon, iyon ay, sila ay naka-encode ng ilang genetic code.

Ribosomal ribonucleic acid

Ang nasabing mga molekula ay bumubuo sa karamihan ng cellular RNA, katulad ng walumpu hanggang siyamnapung porsyento ng kabuuan. Pinagsasama nila ang mga protina at bumubuo ng mga ribosom - ito ay mga organel na nagsasagawa ng synthesis ng protina.

Ang mga ribosom ay animnapu't limang porsyentong rRNA at tatlumpu't limang porsyentong protina. Ang polynucleotide chain na ito ay madaling yumuko kasama ng protina.

Ang ribosome ay binubuo ng mga rehiyon ng amino acid at peptide. Matatagpuan ang mga ito sa mga contact surface.

Ang mga ribosome ay malayang gumagalaw sa mga tamang lugar. Ang mga ito ay hindi masyadong tiyak at hindi lamang makakapagbasa ng impormasyon mula sa mRNA, ngunit bumubuo rin ng isang matrix sa kanila.

Transport ribonucleic acid

Ang mga tRNA ay ang pinaka pinag-aralan. Binubuo nila ang sampung porsyento ng cellular ribonucleic acid. Ang mga uri ng RNA na ito ay nagbubuklod sa mga amino acid salamat sa isang espesyal na enzyme at inihahatid sa mga ribosom. Sa kasong ito, ang mga amino acid ay dinadala ng mga molekula ng transportasyon. Gayunpaman, nangyayari na ang iba't ibang mga codon ay naka-code para sa isang amino acid. Pagkatapos ay dadalhin sila ng ilang transport RNA.

Ito ay kumukulot sa isang bola kapag hindi aktibo, at kapag gumagana, ay may hitsura ng isang dahon ng klouber.

Naglalaman ito ng mga sumusunod na seksyon:

• isang acceptor stem na mayroong ACC nucleotide sequence;
• site para sa attachment sa ribosome;
• isang anticodon na naka-encode sa amino acid na nakakabit sa tRNA na ito.

Minor species ng ribonucleic acid

Kamakailan lamang, ang mga species ng RNA ay napalitan ng isang bagong klase, ang tinatawag na maliliit na RNA. Ang mga ito ay malamang na mga unibersal na regulator na nag-on o nag-off ng mga gene sa pagbuo ng embryonic, at kinokontrol din ang mga proseso sa loob ng mga cell.

Ang mga ribozymes ay natukoy din kamakailan, sila ay aktibong kasangkot kapag ang RNA acid ay na-ferment, na kumikilos bilang isang katalista.

Mga uri ng viral na acid

Ang virus ay may kakayahang maglaman ng alinman sa ribonucleic acid o deoxyribonucleic acid. Samakatuwid, kasama ang kaukulang mga molekula, sila ay tinatawag na RNA-containing. Kapag ang naturang virus ay pumasok sa isang cell, nangyayari ang reverse transcription - ang bagong DNA ay lilitaw sa batayan ng ribonucleic acid, na isinama sa mga cell, na tinitiyak ang pagkakaroon at pagpaparami ng virus. Sa isa pang kaso, ang pagbuo ng komplementaryong RNA ay nangyayari sa papasok na RNA. Ang mga virus ay mga protina, ang mahahalagang aktibidad at pagpaparami ay nagpapatuloy nang walang DNA, ngunit batay lamang sa impormasyong nakapaloob sa RNA ng virus.

pagtitiklop

Upang mapabuti ang pangkalahatang pag-unawa, kinakailangang isaalang-alang ang proseso ng pagtitiklop, na nagreresulta sa dalawang magkaparehong molekula ng nucleic acid. Ito ay kung paano nagsisimula ang cell division.

Kabilang dito ang DNA polymerases, DNA-dependent, RNA polymerases at DNA ligases.

Ang proseso ng pagtitiklop ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:

• despiralization - mayroong isang sequential unwinding ng maternal DNA, pagkuha ng buong molekula;
• pagkasira ng mga bono ng hydrogen, kung saan naghihiwalay ang mga kadena, at lumilitaw ang isang tinidor ng pagtitiklop;
• pagsasaayos ng mga dNTP sa inilabas na mga base ng maternal chain;
• cleavage ng pyrophosphates mula sa dNTP molecules at ang pagbuo ng phosphorodiester bonds dahil sa inilabas na enerhiya;
• paghinga.

Matapos ang pagbuo ng molekula ng anak na babae, ang nucleus, cytoplasm at ang natitira ay nahahati. Kaya, nabuo ang dalawang anak na selula na ganap na nakatanggap ng lahat ng genetic na impormasyon.

Bilang karagdagan, ang pangunahing istraktura ng mga protina na na-synthesize sa cell ay naka-encode. Ang DNA ay tumatagal ng isang hindi direktang bahagi sa prosesong ito, at hindi direkta, na binubuo sa katotohanan na ito ay sa DNA na ang synthesis ng mga protina, RNA na kasangkot sa pagbuo, ay nagaganap. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon.

Transkripsyon

Ang synthesis ng lahat ng mga molekula ay nangyayari sa panahon ng transkripsyon, iyon ay, ang muling pagsusulat ng genetic na impormasyon mula sa isang partikular na operon ng DNA. Ang proseso ay katulad sa ilang paraan sa pagtitiklop, at sa iba naman ay ibang-iba ito.

Ang mga pagkakatulad ay ang mga sumusunod na bahagi:

• ang simula ay mula sa despiralization ng DNA;
• mayroong isang pahinga sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga base ng mga kadena;
• Ang mga NTF ay komplementaryong inaayos sa kanila;
• nabuo ang mga bono ng hydrogen.

Mga pagkakaiba mula sa pagtitiklop:

• sa panahon ng transkripsyon, tanging ang seksyon ng DNA na naaayon sa transcripton ay hindi nababaluktot, habang sa panahon ng pagtitiklop, ang buong molekula ay hindi nababaluktot;
• sa panahon ng transkripsyon, ang mga mahimig na NTP ay naglalaman ng ribose, at sa halip na thymine, uracil;
• ang impormasyon ay isinulat lamang mula sa isang tiyak na lugar;
• pagkatapos ng pagbuo ng molekula, ang hydrogen bond at ang synthesized strand ay nasira, at ang strand ay dumulas sa DNA.

Para sa normal na paggana, ang pangunahing istraktura ng RNA ay dapat na binubuo lamang ng mga seksyon ng DNA na natanggal mula sa mga exon.

Ang bagong nabuo na RNA ay nagsisimula sa proseso ng pagkahinog. Ang mga tahimik na rehiyon ay tinanggal, at ang mga rehiyong nagbibigay-kaalaman ay pinagsama upang bumuo ng polynucleotide chain. Dagdag pa, ang bawat species ay may mga pagbabagong likas lamang dito.

Sa mRNA, nangyayari ang attachment sa paunang dulo. Ang polyadenylate ay sumali sa huling site.

Ang mga base ay binago sa tRNA upang bumuo ng mga menor de edad na species.

Sa r-RNA, ang mga indibidwal na base ay methylated din.

Protektahan mula sa pagkasira at pagbutihin ang transportasyon ng mga protina sa cytoplasm. Ang RNA sa mature na estado ay konektado sa kanila.

Kahalagahan ng mga deoxyribonucleic at ribonucleic acid

Ang mga nucleic acid ay may malaking kahalagahan sa buhay ng mga organismo. Nag-iimbak sila, naglilipat sa cytoplasm at nagmana sa mga cell ng anak na babae ng impormasyon tungkol sa mga protina na na-synthesize sa bawat cell. Ang mga ito ay naroroon sa lahat ng nabubuhay na organismo, ang katatagan ng mga acid na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel para sa normal na paggana ng parehong mga cell at ng buong organismo. Anumang mga pagbabago sa kanilang istraktura ay hahantong sa mga pagbabago sa cellular.

Sa kanan ay ang pinakamalaking human DNA helix na ginawa mula sa mga tao sa beach sa Varna (Bulgaria), na kasama sa Guinness Book of Records noong Abril 23, 2016

Deoxyribonucleic acid. Pangkalahatang Impormasyon

Ang DNA (deoxyribonucleic acid) ay isang uri ng blueprint ng buhay, isang kumplikadong code na naglalaman ng data sa namamana na impormasyon. Ang kumplikadong macromolecule na ito ay may kakayahang mag-imbak at magpadala ng namamana na genetic na impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Tinutukoy ng DNA ang mga katangian ng anumang buhay na organismo bilang pagmamana at pagkakaiba-iba. Tinutukoy ng impormasyong naka-encode dito ang buong programa ng pag-unlad ng anumang buhay na organismo. Ang mga genetically embedded na kadahilanan ay paunang tinutukoy ang buong kurso ng buhay ng isang tao at anumang iba pang organismo. Ang artipisyal o natural na impluwensya ng panlabas na kapaligiran ay maaari lamang bahagyang makaapekto sa pangkalahatang kalubhaan ng mga indibidwal na genetic na katangian o makakaapekto sa pagbuo ng mga naka-program na proseso.

Deoxyribonucleic acid(DNA) ay isang macromolecule (isa sa tatlong pangunahing, ang iba pang dalawa ay RNA at mga protina), na nagbibigay ng imbakan, paghahatid mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon at pagpapatupad ng genetic program para sa pagbuo at paggana ng mga buhay na organismo. Naglalaman ang DNA ng impormasyon tungkol sa istruktura ng iba't ibang uri ng RNA at mga protina.

Sa mga eukaryotic cell (hayop, halaman, at fungi), ang DNA ay matatagpuan sa cell nucleus bilang bahagi ng mga chromosome, gayundin sa ilang cell organelles (mitochondria at plastids). Sa mga selula ng mga prokaryotic na organismo (bacteria at archaea), isang pabilog o linear na molekula ng DNA, ang tinatawag na nucleoid, ay nakakabit mula sa loob hanggang sa lamad ng selula. Ang mga ito at ang lower eukaryotes (halimbawa, yeast) ay mayroon ding maliit na autonomous, karamihan ay pabilog na mga molekula ng DNA na tinatawag na plasmids.

Mula sa isang kemikal na pananaw, ang DNA ay isang mahabang polymeric na molekula na binubuo ng paulit-ulit na mga bloke - mga nucleotide. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous base, isang asukal (deoxyribose), at isang phosphate group. Ang mga bono sa pagitan ng mga nucleotide sa isang kadena ay nabuo sa pamamagitan ng deoxyribose ( MULA SA) at pospeyt ( F) pangkat (phosphodiester bonds).

kanin. 2. Ang nuclertide ay binubuo ng nitrogenous base, asukal (deoxyribose) at isang phosphate group

Sa napakaraming kaso (maliban sa ilang mga virus na naglalaman ng single-stranded DNA), ang DNA macromolecule ay binubuo ng dalawang chain na naka-orient sa pamamagitan ng nitrogenous na mga base sa isa't isa. Ang double-stranded na molekula na ito ay pinaikot sa isang helix.

Mayroong apat na uri ng nitrogenous base na matatagpuan sa DNA (adenine, guanine, thymine, at cytosine). Ang nitrogenous base ng isa sa mga chain ay konektado sa nitrogenous base ng kabilang chain sa pamamagitan ng hydrogen bond ayon sa prinsipyo ng complementarity: ang adenine ay pinagsama lamang sa thymine ( A-T), guanine - may cytosine lamang ( G-C). Ang mga pares na ito ang bumubuo sa "mga baitang" ng helical na "hagdan" ng DNA (tingnan ang: Fig. 2, 3 at 4).

kanin. 2. Nitrogenous base

Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa iyo na "i-encode" ang impormasyon tungkol sa iba't ibang uri ng RNA, ang pinakamahalaga sa mga ito ay impormasyon o template (mRNA), ribosomal (rRNA) at transportasyon (tRNA). Ang lahat ng mga uri ng RNA na ito ay na-synthesize sa DNA template sa pamamagitan ng pagkopya sa DNA sequence sa RNA sequence na na-synthesize sa panahon ng transkripsyon at nakikibahagi sa biosynthesis ng protina (proseso ng pagsasalin). Bilang karagdagan sa mga coding sequence, ang cell DNA ay naglalaman ng mga sequence na gumaganap ng mga regulatory at structural function.

kanin. 3. Pagtitiklop ng DNA

Ang lokasyon ng mga pangunahing kumbinasyon ng mga kemikal na compound ng DNA at ang mga quantitative ratio sa pagitan ng mga kumbinasyong ito ay nagbibigay ng pag-encode ng namamana na impormasyon.

Edukasyon bagong DNA (pagtitiklop)

1. Ang proseso ng pagtitiklop: ang pag-unwinding ng DNA double helix - ang synthesis ng mga complementary strands ng DNA polymerase - ang pagbuo ng dalawang molekula ng DNA mula sa isa.
2. Ang double helix ay "nag-unzip" sa dalawang sangay kapag sinira ng mga enzyme ang bono sa pagitan ng mga baseng pares ng mga kemikal na compound.
3. Ang bawat sangay ay isang bagong elemento ng DNA. Ang mga bagong pares ng base ay konektado sa parehong pagkakasunud-sunod tulad ng sa pangunahing sangay.

Sa pagkumpleto ng pagdoble, dalawang independiyenteng helice ang nabuo, na nilikha mula sa mga kemikal na compound ng magulang na DNA at pagkakaroon ng parehong genetic code kasama nito. Sa ganitong paraan, ang DNA ay nakakapag-rip ng impormasyon mula sa cell patungo sa cell.

Higit pang detalyadong impormasyon:

ISTRUKTURA NG NUCLEIC ACID

kanin. 4 . Nitrogenous base: adenine, guanine, cytosine, thymine

Deoxyribonucleic acid(DNA) ay tumutukoy sa mga nucleic acid. Mga nucleic acid ay isang klase ng hindi regular na biopolymer na ang mga monomer ay mga nucleotides.

MGA NUCLEOTIDE binubuo ng nitrogenous na base, konektado sa isang limang-carbon carbohydrate (pentose) - deoxyribose(sa kaso ng DNA) o ribose(sa kaso ng RNA), na pinagsasama sa isang residue ng phosphoric acid (H 2 PO 3 -).

Nitrogenous base Mayroong dalawang uri: mga base ng pyrimidine - uracil (sa RNA lamang), cytosine at thymine, mga base ng purine - adenine at guanine.

kanin. Fig. 5. Ang istraktura ng mga nucleotide (kaliwa), ang lokasyon ng nucleotide sa DNA (ibaba) at ang mga uri ng nitrogenous base (kanan): pyrimidine at purine

Ang mga carbon atom sa isang pentose molecule ay binibilang mula 1 hanggang 5. Ang Phosphate ay pinagsama sa ikatlo at ikalimang carbon atoms. Ito ay kung paano pinagsama-sama ang mga nucleic acid upang bumuo ng isang kadena ng mga nucleic acid. Kaya, maaari nating ihiwalay ang 3' at 5' na dulo ng DNA strand:

kanin. 6. Paghihiwalay ng 3' at 5' na dulo ng DNA strand

Dalawang hibla ng DNA form dobleng helix. Ang mga chain na ito sa isang spiral ay nakatuon sa magkasalungat na direksyon. Sa iba't ibang mga hibla ng DNA, ang mga nitrogenous na base ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng hydrogen bonds. Ang adenine ay palaging pinagsama sa thymine, at ang cytosine ay palaging pinagsama sa guanine. Ito ay tinatawag na tuntunin ng komplementaridad.

Panuntunan ng komplementaridad:

A-T G-C

Halimbawa, kung bibigyan tayo ng DNA strand na may sequence

3'-ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

pagkatapos ay ang pangalawang kadena ay magiging pantulong dito at ididirekta sa kabaligtaran na direksyon - mula sa 5'-end hanggang sa 3'-end:

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3'.

kanin. 7. Ang direksyon ng mga chain ng DNA molecule at ang koneksyon ng nitrogenous bases gamit ang hydrogen bonds

DNA REPLICATION

Pagtitiklop ng DNA ay ang proseso ng pagdodoble ng molekula ng DNA sa pamamagitan ng template synthesis. Sa karamihan ng mga kaso ng natural na pagtitiklop ng DNApanimulang aklatpara sa DNA synthesis ay maikling snippet (nilikha muli). Ang nasabing ribonucleotide primer ay nilikha ng enzyme primase (DNA primase sa prokaryotes, DNA polymerase sa eukaryotes), at pagkatapos ay pinalitan ng deoxyribonucleotide polymerase, na karaniwang gumaganap ng mga function ng pag-aayos (pagwawasto ng pinsala sa kemikal at pagkasira sa molekula ng DNA).

Ang pagtitiklop ay nangyayari sa isang semi-konserbatibong paraan. Nangangahulugan ito na ang double helix ng DNA ay nag-unwinds at ang isang bagong chain ay nakumpleto sa bawat isa sa mga chain nito ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang molekula ng DNA ng anak na babae ay naglalaman ng isang strand mula sa molekula ng magulang at isang bagong synthesize. Ang pagtitiklop ay nangyayari sa 3' hanggang 5' na direksyon ng parent strand.

kanin. 8. Pagtitiklop (pagdodoble) ng molekula ng DNA

Synthesis ng DNA- hindi ito isang kumplikadong proseso na tila sa unang tingin. Kung iisipin mo ito, kailangan mo munang malaman kung ano ang synthesis. Ito ay ang proseso ng pagsasama-sama ng isang bagay. Ang pagbuo ng isang bagong molekula ng DNA ay nagaganap sa maraming yugto:

1) Ang DNA topoisomerase, na matatagpuan sa harap ng replication fork, ay pinuputol ang DNA upang mapadali ang pag-unwinding at pag-unwinding nito.
2) Ang DNA helicase, kasunod ng topoisomerase, ay nakakaapekto sa proseso ng "pag-unwinding" ng DNA helix.
3) Ang mga protina na nagbubuklod ng DNA ay nagsasagawa ng pagbubuklod ng mga hibla ng DNA, at isinasagawa din ang kanilang pagpapapanatag, na pinipigilan ang mga ito na dumikit sa isa't isa.
4) DNA polymerase δ(delta) , coordinated sa bilis ng paggalaw ng replication fork, nagsasagawa ng synthesisnangungunamga tanikala subsidiary DNA sa direksyon na 5" → 3" sa matrix maternal mga hibla ng DNA sa direksyon mula sa 3" dulo nito hanggang 5" na dulo (bilis hanggang 100 base pairs bawat segundo). Ang mga kaganapang ito maternal Ang mga hibla ng DNA ay limitado.

kanin. 9. Eskematiko na representasyon ng proseso ng pagtitiklop ng DNA: (1) Lagging strand (lag strand), (2) Leading strand (leading strand), (3) DNA polymerase α (Polα), (4) DNA ligase, (5) RNA -primer, (6) Primase, (7) Okazaki fragment, (8) DNA polymerase δ (Polδ ), (9) Helicase, (10) Single-stranded DNA-binding protein, (11) Topoisomerase.

Ang synthesis ng lagging daughter na DNA strand ay inilarawan sa ibaba (tingnan sa ibaba). scheme replication fork at function ng replication enzymes)

Para sa karagdagang impormasyon sa pagtitiklop ng DNA, tingnan ang

5) Kaagad pagkatapos ng pag-unwinding at pag-stabilize ng isa pang strand ng molekula ng magulang, ito ay sumasali.DNA polymerase α(alpha)at sa direksyon na 5 "→3" ay nag-synthesize ng isang primer (RNA primer) - isang RNA sequence sa isang template ng DNA na may haba na 10 hanggang 200 nucleotides. Pagkatapos nito, ang enzymetinanggal mula sa DNA strand.

sa halip na DNA polymeraseα nakakabit sa 3" dulo ng primer DNA polymeraseε .

6) DNA polymeraseε (epsilon) na parang patuloy na pahabain ang panimulang aklat, ngunit bilang isang substrate na naka-embeddeoxyribonucleotides(sa halagang 150-200 nucleotides). Bilang isang resulta, ang isang solidong thread ay nabuo mula sa dalawang bahagi -RNA(i.e. primer) at DNA. DNA polymerase εgumagana hanggang sa makatagpo ito ng panimulang aklat ng naunafragment Okazaki(na-synthesize ng kaunti mas maaga). Ang enzyme na ito ay aalisin sa kadena.

7) DNA polymerase β(beta) ay pumapalit saDNA polymerases ε,gumagalaw sa parehong direksyon (5" → 3") at inaalis ang mga primer na ribonucleotides habang ipinapasok ang mga deoxyribonucleotides sa kanilang lugar. Gumagana ang enzyme hanggang sa kumpletong pag-alis ng panimulang aklat, i.e. hanggang sa isang deoxyribonucleotide (kahit na mas dati nang na-synthesizeDNA polymerase ε). Hindi maiugnay ng enzyme ang resulta ng trabaho nito at ang DNA sa harap, kaya umalis ito sa kadena.

Bilang resulta, ang isang fragment ng DNA ng anak na babae ay "namamalagi" sa matrix ng thread ng ina. Ito ay tinatawag nafragment ng Okazaki.

8) Ang DNA ligase ay nagpapalit ng dalawang katabi mga fragment ng Okazaki , ibig sabihin. 5 "-end ng segment, na-synthesizeDNA polymerase ε,at 3" chain end built-inDNA polymeraseβ .

ISTRUKTURA NG RNA

Ribonucleic acid(RNA) ay isa sa tatlong pangunahing macromolecules (ang iba pang dalawa ay DNA at mga protina) na matatagpuan sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo.

Tulad ng DNA, ang RNA ay binubuo ng isang mahabang kadena kung saan tinatawag ang bawat link nucleotide. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous base, ribose sugar, at phosphate group. Gayunpaman, hindi tulad ng DNA, ang RNA ay karaniwang may isa sa halip na dalawang hibla. Ang pentose sa RNA ay kinakatawan ng ribose, hindi deoxyribose (ribose ay may karagdagang hydroxyl group sa pangalawang carbohydrate atom). Sa wakas, ang DNA ay naiiba sa RNA sa komposisyon ng mga nitrogenous base: sa halip na thymine ( T) uracil ay naroroon sa RNA ( U) , na pantulong din sa adenine.

Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa RNA na mag-encode ng genetic na impormasyon. Ang lahat ng cellular organism ay gumagamit ng RNA (mRNA) upang i-program ang synthesis ng protina.

Ang mga cellular RNA ay nabuo sa isang proseso na tinatawag transkripsyon , iyon ay, ang synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, na isinasagawa ng mga espesyal na enzyme - RNA polymerases.

Ang mga Messenger RNA (mRNAs) ay nakikibahagi sa isang prosesong tinatawag broadcast, mga. synthesis ng protina sa template ng mRNA na may partisipasyon ng mga ribosome. Ang iba pang mga RNA ay sumasailalim sa mga pagbabagong kemikal pagkatapos ng transkripsyon, at pagkatapos ng pagbuo ng mga sekundarya at tersiyaryong istruktura, nagsasagawa sila ng mga function na nakasalalay sa uri ng RNA.

kanin. 10. Ang pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA sa mga tuntunin ng nitrogenous base: sa halip na thymine (T), ang RNA ay naglalaman ng uracil (U), na pantulong din sa adenine.

TRANSCRIPTION

Ito ang proseso ng RNA synthesis sa isang template ng DNA. Nag-unwind ang DNA sa isa sa mga site. Ang isa sa mga chain ay naglalaman ng impormasyon na kailangang kopyahin sa RNA molecule - ang chain na ito ay tinatawag na coding. Ang pangalawang strand ng DNA, na pantulong sa coding strand, ay tinatawag na template strand. Sa proseso ng transkripsyon sa template chain sa 3'-5' na direksyon (kasama ang DNA chain), isang RNA chain na pandagdag dito ay na-synthesize. Kaya, ang isang kopya ng RNA ng coding strand ay nilikha.

kanin. 11. Schematic na representasyon ng transkripsyon

Halimbawa, kung bibigyan tayo ng sequence ng coding strand

3'-ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

pagkatapos, ayon sa panuntunan ng complementarity, ang matrix chain ay magdadala ng sequence

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3',

at ang RNA na na-synthesize mula rito ay ang sequence

BROADCAST

Isaalang-alang ang mekanismo synthesis ng protina sa RNA matrix, pati na rin ang genetic code at mga katangian nito. Gayundin, para sa kalinawan, sa link sa ibaba, inirerekomenda naming manood ng maikling video tungkol sa mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin na nagaganap sa isang buhay na cell:

kanin. 12. Proseso ng synthesis ng protina: Mga code ng DNA para sa RNA, mga code ng RNA para sa protina

GENETIC CODE

Genetic code- isang paraan ng pag-encode ng amino acid sequence ng mga protina gamit ang isang sequence ng nucleotides. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides - isang codon o isang triplet.

Genetic code na karaniwan sa karamihan ng pro- at eukaryotes. Ang talahanayan ay naglilista ng lahat ng 64 na codon at naglilista ng kaukulang mga amino acid. Ang base order ay mula sa 5" hanggang 3" na dulo ng mRNA.

Talahanayan 1. Standard genetic code

1st ang pundasyon nie	2nd base								ika-3 ang pundasyon nie
	U		C		A		G
U	U U U	(Phe/F)	U C U	(Ser/S)	U A U	(Tyr/Y)	U G U	(Cys/C)	U
	U U C		U C C		U A C		U G C		C
	U U A	(Leu/L)	U C A		U A A	Itigil ang codon**	U G A	Itigil ang codon**	A
	U U G		U C G		U A G	Itigil ang codon**	U G G	(Trp/W)	G
C	C U U		C C U	(Pro/P)	C A U	(Kanya/H)	C G U	(Arg/R)	U
	C U C		C C C		C A C		C G C		C
	C U A		C C A		C A A	(Gln/Q)	CGA		A
	C U G		C C G		C A G		C G G		G
A	A U U	(Ile/I)	A C U	(Thr/T)	A A U	(Asn/N)	A G U	(Ser/S)	U
	Isang U C		A C C		A A C		A G C		C
	A U A		A C A		A A A	(Lys/K)	A G A		A
	A U G	(Met/M)	A C G		A A G		A G G		G
G	G U U	(Val/V)	G C U	(Ala/A)	G A U	(Asp/D)	G G U	(Gly/G)	U
	G U C		G C C		G A C		G G C		C
	G U A		G C A		G A A	(Glu/E)	G G A		A
	G U G		G C G		G A G		G G G		G

Sa mga triplet, mayroong 4 na espesyal na sequence na nagsisilbing "punctuation marks":

• *Triplet AUG, din ang pag-encode ng methionine, ay tinatawag simulan ang codon. Ang codon na ito ay nagsisimula sa synthesis ng isang molekula ng protina. Kaya, sa panahon ng synthesis ng protina, ang unang amino acid sa sequence ay palaging methionine.

• **Triplets UAA, UAG At UGA tinawag itigil ang mga codon at huwag mag-code para sa anumang mga amino acid. Sa mga sequence na ito, humihinto ang synthesis ng protina.

Mga katangian ng genetic code

1. Tripletity. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides - isang triplet o codon.

2. Pagpapatuloy. Walang karagdagang mga nucleotide sa pagitan ng mga triplets, patuloy na binabasa ang impormasyon.

3. Hindi nagsasapawan. Ang isang nucleotide ay hindi maaaring maging bahagi ng dalawang triplets sa parehong oras.

4. Kakaiba. Ang isang codon ay maaaring mag-code para lamang sa isang amino acid.

5. Pagkabulok. Ang isang amino acid ay maaaring ma-encode ng maraming magkakaibang mga codon.

6. Kagalingan sa maraming bagay. Ang genetic code ay pareho para sa lahat ng nabubuhay na organismo.

Halimbawa. Binibigyan kami ng pagkakasunud-sunod ng coding strand:

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

Ang matrix chain ay magkakaroon ng sequence:

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Ngayon ay "nag-synthesize" kami ng impormasyong RNA mula sa chain na ito:

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

Ang synthesis ng protina ay napupunta sa direksyon na 5' → 3', samakatuwid, kailangan nating i-flip ang sequence upang "basahin" ang genetic code:

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Ngayon hanapin ang start codon AUG:

5’- AU AUG CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Hatiin ang pagkakasunod-sunod sa triplets:

parang ganito: ang impormasyon mula sa DNA ay inililipat sa RNA (transkripsyon), mula sa RNA patungo sa protina (pagsasalin). Ang DNA ay maaari ding madoble sa pamamagitan ng pagtitiklop, at ang proseso ng reverse transcription ay posible rin, kapag ang DNA ay na-synthesize mula sa isang RNA template, ngunit ang ganitong proseso ay pangunahing katangian ng mga virus.

kanin. 13. Central dogma ng molecular biology

GENOM: GENES AT CHROMOSOMES

(pangkalahatang konsepto)

Genome - ang kabuuan ng lahat ng mga gene ng isang organismo; kumpletong set ng chromosome nito.

Ang terminong "genome" ay iminungkahi ni G. Winkler noong 1920 upang ilarawan ang kabuuan ng mga gene na nakapaloob sa haploid set ng mga chromosome ng mga organismo ng parehong biological species. Ang orihinal na kahulugan ng terminong ito ay nagpapahiwatig na ang konsepto ng genome, sa kaibahan ng genotype, ay isang genetic na katangian ng species sa kabuuan, at hindi ng isang indibidwal. Sa pag-unlad ng molecular genetics, nagbago ang kahulugan ng terminong ito. Ito ay kilala na ang DNA, na siyang tagapagdala ng genetic na impormasyon sa karamihan ng mga organismo at, samakatuwid, ay bumubuo ng batayan ng genome, ay kinabibilangan ng hindi lamang mga gene sa modernong kahulugan ng salita. Karamihan sa DNA ng mga eukaryotic cell ay kinakatawan ng non-coding (“redundant”) nucleotide sequence na hindi naglalaman ng impormasyon tungkol sa mga protina at nucleic acid. Kaya, ang pangunahing bahagi ng genome ng anumang organismo ay ang buong DNA ng haploid set ng mga chromosome nito.

Ang mga gene ay mga segment ng mga molekula ng DNA na nagko-code para sa mga polypeptides at mga molekula ng RNA.

Sa nakalipas na siglo, malaki ang pagbabago sa ating pag-unawa sa mga gene. Dati, ang genome ay isang rehiyon ng isang chromosome na nag-encode o tumutukoy sa isang katangian o phenotypic(nakikita) ari-arian, tulad ng kulay ng mata.

Noong 1940, iminungkahi nina George Beadle at Edward Tatham ang isang molekular na kahulugan ng isang gene. Pinoproseso ng mga siyentipiko ang mga spore ng fungus Neurospora crassa X-ray at iba pang mga ahente na nagdudulot ng mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng DNA ( mutasyon), at natagpuan ang mga mutant strain ng fungus na nawalan ng ilang partikular na enzyme, na sa ilang mga kaso ay humantong sa pagkagambala sa buong metabolic pathway. Sina Beadle at Tatham ay dumating sa konklusyon na ang isang gene ay isang seksyon ng genetic na materyal na tumutukoy o nagko-code para sa isang enzyme. Ganito ang hypothesis "isang gene, isang enzyme". Ang konseptong ito ay kalaunan ay pinalawak sa kahulugan "isang gene - isang polypeptide", dahil maraming mga gene ang nag-encode ng mga protina na hindi mga enzyme, at ang polypeptide ay maaaring maging isang subunit ng isang kumplikadong protina complex.

Sa fig. Ang 14 ay nagpapakita ng isang diagram kung paano tinutukoy ng mga triplet ng DNA ang isang polypeptide, ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng isang protina, na pinapamagitan ng mRNA. Ang isa sa mga strand ng DNA ay gumaganap ng papel ng isang template para sa synthesis ng mRNA, ang mga nucleotide triplets (codons) na kung saan ay pantulong sa DNA triplets. Sa ilang bakterya at maraming eukaryote, ang mga pagkakasunud-sunod ng coding ay naaantala ng mga rehiyong hindi nagko-coding (tinatawag na mga intron).

Modernong biochemical na kahulugan ng isang gene mas partikular. Ang mga gene ay lahat ng mga seksyon ng DNA na nag-encode sa pangunahing pagkakasunud-sunod ng mga produkto, na kinabibilangan ng mga polypeptides o RNA na may structural o catalytic function.

Kasama ng mga gene, naglalaman din ang DNA ng iba pang mga sequence na gumaganap ng eksklusibong pagpapaandar ng regulasyon. Mga pagkakasunud-sunod ng regulasyon maaaring markahan ang simula o pagtatapos ng mga gene, makaapekto sa transkripsyon, o ipahiwatig ang lugar ng pagsisimula ng pagtitiklop o recombination. Ang ilang mga gene ay maaaring ipahayag sa iba't ibang paraan, na may parehong piraso ng DNA na nagsisilbing template para sa pagbuo ng iba't ibang mga produkto.

Maaari naming halos kalkulahin pinakamababang laki ng gene coding para sa intermediate na protina. Ang bawat amino acid sa isang polypeptide chain ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides; ang mga pagkakasunud-sunod ng mga triplet na ito (codons) ay tumutugma sa kadena ng mga amino acid sa polypeptide na naka-encode ng ibinigay na gene. Ang polypeptide chain ng 350 amino acid residues (medium length chain) ay tumutugma sa isang sequence na 1050 bp. ( bp). Gayunpaman, maraming mga eukaryotic genes at ilang mga prokaryotic genes ang nagambala ng mga segment ng DNA na hindi nagdadala ng impormasyon tungkol sa protina, at samakatuwid ay naging mas mahaba kaysa sa isang simpleng kalkulasyon na nagpapakita.

Ilang gene ang nasa isang chromosome?

kanin. 15. View ng mga chromosome sa prokaryotic (kaliwa) at eukaryotic cells. Ang mga histone ay isang malawak na klase ng mga nuklear na protina na gumaganap ng dalawang pangunahing pag-andar: sila ay kasangkot sa pag-iimpake ng mga hibla ng DNA sa nucleus at sa epigenetic na regulasyon ng mga prosesong nuklear tulad ng transkripsyon, pagtitiklop, at pagkumpuni.

Tulad ng alam mo, ang mga bacterial cell ay may chromosome sa anyo ng isang DNA strand, na nakaimpake sa isang compact na istraktura - isang nucleoid. prokaryotic chromosome Escherichia coli, na ang genome ay ganap na na-decode, ay isang pabilog na molekula ng DNA (sa katunayan, ito ay hindi isang regular na bilog, ngunit sa halip ay isang loop na walang simula at wakas), na binubuo ng 4,639,675 bp. Ang pagkakasunud-sunod na ito ay naglalaman ng humigit-kumulang 4300 na mga gene ng protina at isa pang 157 na mga gene para sa mga matatag na molekula ng RNA. SA genome ng tao humigit-kumulang 3.1 bilyong base pairs na tumutugma sa halos 29,000 genes na matatagpuan sa 24 na magkakaibang chromosome.

Prokaryotes (Bacteria).

Bacterium E. coli ay may isang double-stranded na pabilog na molekula ng DNA. Binubuo ito ng 4,639,675 b.p. at umabot sa haba na humigit-kumulang 1.7 mm, na lumalampas sa haba ng cell mismo E. coli humigit-kumulang 850 beses. Bilang karagdagan sa malaking pabilog na chromosome bilang bahagi ng nucleoid, maraming bakterya ang naglalaman ng isa o higit pang maliliit na pabilog na molekula ng DNA na malayang matatagpuan sa cytosol. Ang mga extrachromosomal na elementong ito ay tinatawag plasmids(Larawan 16).

Karamihan sa mga plasmid ay binubuo lamang ng ilang libong base pairs, ang ilan ay naglalaman ng higit sa 10,000 bp. Nagdadala sila ng genetic na impormasyon at gumagaya upang bumuo ng mga plasmid ng anak na babae, na pumapasok sa mga selula ng anak na babae sa panahon ng paghahati ng selula ng magulang. Ang mga plasmid ay matatagpuan hindi lamang sa bakterya, kundi pati na rin sa lebadura at iba pang fungi. Sa maraming mga kaso, ang mga plasmid ay hindi nag-aalok ng kalamangan sa mga host cell at ang kanilang tanging trabaho ay upang magparami nang nakapag-iisa. Gayunpaman, ang ilang mga plasmid ay nagdadala ng mga gene na kapaki-pakinabang sa host. Halimbawa, ang mga gene na nakapaloob sa mga plasmid ay maaaring magbigay ng paglaban sa mga antibacterial agent sa bacterial cells. Ang mga plasmid na nagdadala ng β-lactamase gene ay nagbibigay ng paglaban sa mga β-lactam antibiotic tulad ng penicillin at amoxicillin. Maaaring dumaan ang mga plasmid mula sa mga cell na lumalaban sa antibiotic patungo sa iba pang mga cell ng pareho o iba't ibang bacterial species, na nagiging sanhi ng mga cell na iyon na maging lumalaban din. Ang masinsinang paggamit ng mga antibiotic ay isang makapangyarihang selective factor na nagsusulong ng pagkalat ng mga plasmid na nag-e-encode ng antibiotic resistance (pati na rin ang mga transposon na nag-encode ng mga katulad na gene) sa mga pathogenic bacteria, at humahantong sa paglitaw ng mga bacterial strain na may resistensya sa ilang antibiotics. Ang mga doktor ay nagsisimulang maunawaan ang mga panganib ng malawakang paggamit ng mga antibiotics at inireseta lamang ang mga ito kapag talagang kinakailangan. Para sa mga katulad na dahilan, ang malawakang paggamit ng mga antibiotic para sa paggamot ng mga hayop sa bukid ay limitado.

Tingnan din: Ravin N.V., Shestakov S.V. Genome of prokaryotes // Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2013. V. 17. No. 4/2. pp. 972-984.

Eukaryotes.

Talahanayan 2. DNA, mga gene at chromosome ng ilang mga organismo

	nakabahaging DNA, b.s.	Bilang ng mga chromosome*	Tinatayang bilang ng mga gene
Escherichia coli(bacterium)	4 639 675		4 435
Saccharomyces cerevisiae(lebadura)	12 080 000	16**	5 860
Caenorhabditis elegans(nematode)	90 269 800	12***	23 000
Arabidopsis thaliana(halaman)	119 186 200		33 000
Drosophila melanogaster(lipad ng prutas)	120 367 260		20 000
Oryza sativa(bigas)	480 000 000		57 000
Mus muscle(mouse)	2 634 266 500		27 000
Homo sapiens(tao)	3 070 128 600		29 000

Tandaan. Ang impormasyon ay patuloy na ina-update; Para sa higit pang napapanahong impormasyon, sumangguni sa mga indibidwal na website ng genomic na proyekto.

* Para sa lahat ng eukaryote, maliban sa lebadura, ang diploid na hanay ng mga chromosome ay ibinibigay. diploid kit chromosomes (mula sa Greek diploos - double at eidos - view) - isang double set ng chromosomes (2n), bawat isa ay may homologous one.
**Haploid set. Ang mga ligaw na strain ng yeast ay karaniwang may walong (octaploid) o higit pang set ng mga chromosome na ito.
***Para sa mga babaeng may dalawang X chromosome. Ang mga lalaki ay may X chromosome, ngunit walang Y, ibig sabihin, 11 chromosome lamang.

Ang yeast cell, isa sa pinakamaliit na eukaryote, ay may 2.6 beses na mas maraming DNA kaysa sa isang cell E. coli(Talahanayan 2). mga selula ng langaw ng prutas Drosophila, isang klasikong bagay ng genetic research, naglalaman ng 35 beses na mas maraming DNA, at ang mga cell ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 700 beses na mas maraming DNA kaysa sa mga cell. E. coli. Maraming halaman at amphibian ang naglalaman ng higit pang DNA. Ang genetic na materyal ng mga eukaryotic cell ay nakaayos sa anyo ng mga chromosome. Diploid set ng mga chromosome (2 n) depende sa uri ng organismo (Talahanayan 2).

Halimbawa, sa isang somatic cell ng tao mayroong 46 chromosome ( kanin. 17). Ang bawat chromosome sa isang eukaryotic cell, tulad ng ipinapakita sa Fig. 17, ngunit, ay naglalaman ng isang napakalaking double-stranded na molekula ng DNA. Dalawampu't apat na chromosome ng tao (22 magkapares na chromosome at dalawang sex chromosome X at Y) ay nag-iiba sa haba ng higit sa 25 beses. Ang bawat eukaryotic chromosome ay naglalaman ng isang tiyak na hanay ng mga gene.

kanin. 17. eukaryotic chromosome.ngunit- isang pares ng konektado at condensed sister chromatid mula sa human chromosome. Sa form na ito, ang mga eukaryotic chromosome ay nananatili pagkatapos ng pagtitiklop at sa metaphase sa panahon ng mitosis. b- isang kumpletong hanay ng mga chromosome mula sa isang leukocyte ng isa sa mga may-akda ng libro. Ang bawat normal na somatic cell ng tao ay naglalaman ng 46 chromosome.

Kung ikinonekta mo ang mga molekula ng DNA ng genome ng tao (22 chromosome at chromosome X at Y o X at X), makakakuha ka ng isang sequence na halos isang metro ang haba. Tandaan: Sa lahat ng mammal at iba pang heterogametic na organismong lalaki, ang mga babae ay may dalawang X chromosome (XX) at ang mga lalaki ay may isang X chromosome at isang Y chromosome (XY).

Karamihan sa mga selula ng tao, kaya ang kabuuang haba ng DNA ng naturang mga selula ay humigit-kumulang 2m. Ang isang may sapat na gulang na tao ay may humigit-kumulang 10 14 na mga selula, kaya ang kabuuang haba ng lahat ng mga molekula ng DNA ay 2・10 11 km. Para sa paghahambing, ang circumference ng Earth ay 4・10 4 km, at ang distansya mula sa Earth hanggang sa Araw ay 1.5・10 8 km. Ganyan kahanga-hangang compactly packaged na DNA sa ating mga cell!

Sa mga eukaryotic cell, mayroong iba pang mga organel na naglalaman ng DNA - ito ay mitochondria at chloroplast. Maraming mga hypotheses ang iniharap tungkol sa pinagmulan ng mitochondrial at chloroplast DNA. Ang pangkalahatang tinatanggap na pananaw ngayon ay ang mga ito ay ang mga simulain ng mga chromosome ng sinaunang bakterya na tumagos sa cytoplasm ng mga host cell at naging mga pasimula ng mga organel na ito. Mitochondrial DNA code para sa mitochondrial tRNA at rRNA, pati na rin ang ilang mitochondrial protein. Higit sa 95% ng mitochondrial proteins ay naka-encode ng nuclear DNA.

ISTRUKTURA NG MGA GENES

Isaalang-alang ang istruktura ng gene sa mga prokaryote at eukaryotes, ang kanilang pagkakatulad at pagkakaiba. Sa kabila ng katotohanan na ang isang gene ay isang seksyon ng DNA na naka-encode lamang ng isang protina o RNA, bilang karagdagan sa direktang bahagi ng coding, kabilang din dito ang mga regulatory at iba pang mga elemento ng istruktura na may ibang istraktura sa mga prokaryote at eukaryotes.

pagkakasunud-sunod ng coding- ang pangunahing estruktural at functional unit ng gene, nasa loob nito ang mga triplets ng nucleotides encodingpagkakasunud-sunod ng amino acid. Nagsisimula ito sa isang start codon at nagtatapos sa isang stop codon.

Bago at pagkatapos ng coding sequence ay hindi na-translate na 5' at 3' na mga sequence. Nagsasagawa sila ng mga regulatory at auxiliary function, halimbawa, tinitiyak ang landing ng ribosome sa mRNA.

Ang mga hindi na-translated at coding sequence ay bumubuo ng isang transcription unit - isang na-transcribe na rehiyon ng DNA, iyon ay, isang rehiyon ng DNA kung saan na-synthesize ang mRNA.

Terminator Isang hindi na-transcribe na rehiyon ng DNA sa dulo ng isang gene kung saan humihinto ang RNA synthesis.

Sa simula ng gene ay lugar ng regulasyon, na kinabibilangan ng tagataguyod At operator.

tagataguyod- ang pagkakasunud-sunod kung saan ang polymerase ay nagbubuklod sa panahon ng pagsisimula ng transkripsyon. Operator- ito ang lugar kung saan maaaring magbigkis ang mga espesyal na protina - mga panunupil, na maaaring bawasan ang aktibidad ng RNA synthesis mula sa gene na ito - sa madaling salita, bawasan ito pagpapahayag.

Ang istraktura ng mga gene sa prokaryotes

Ang pangkalahatang plano para sa istraktura ng mga gene sa mga prokaryote at eukaryote ay hindi naiiba - pareho sa mga ito ay naglalaman ng isang rehiyon ng regulasyon na may isang tagataguyod at operator, isang yunit ng transkripsyon na may mga coding at hindi na-translate na mga pagkakasunud-sunod, at isang terminator. Gayunpaman, ang organisasyon ng mga gene sa prokaryotes at eukaryotes ay magkaiba.

kanin. 18. Scheme ng istraktura ng gene sa prokaryotes (bacteria) -ang imahe ay pinalaki

Sa simula at sa dulo ng operon, may mga karaniwang regulasyong rehiyon para sa ilang mga istrukturang gene. Mula sa na-transcribe na rehiyon ng operon, binabasa ang isang molekula ng mRNA, na naglalaman ng ilang mga pagkakasunud-sunod ng coding, bawat isa ay may sariling simula at stop codon. Mula sa bawat isa sa mga lugar na itoisang protina ang na-synthesize. Sa ganitong paraan, Maraming mga molekula ng protina ang na-synthesize mula sa isang molekula ng i-RNA.

Ang mga prokaryote ay nailalarawan sa pamamagitan ng kumbinasyon ng ilang mga gene sa isang solong functional unit - operon. Ang gawain ng operon ay maaaring kontrolin ng iba pang mga gene, na maaaring kapansin-pansing alisin mula sa operon mismo - mga regulator. Ang protina na isinalin mula sa gene na ito ay tinatawag panunupil. Ito ay nagbubuklod sa operator ng operon, na kinokontrol ang pagpapahayag ng lahat ng mga gene na nakapaloob dito nang sabay-sabay.

Ang mga prokaryote ay nailalarawan din ng hindi pangkaraniwang bagay transkripsyon at pagsasalin ng conjugations.

kanin. 19 Ang phenomenon ng conjugation ng transkripsyon at pagsasalin sa prokaryotes - ang imahe ay pinalaki

Ang pagpapares na ito ay hindi nangyayari sa mga eukaryote dahil sa pagkakaroon ng isang nuclear envelope na naghihiwalay sa cytoplasm, kung saan nagaganap ang pagsasalin, mula sa genetic na materyal, kung saan nangyayari ang transkripsyon. Sa mga prokaryote, sa panahon ng synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, ang isang ribosome ay maaaring agad na magbigkis sa synthesized na molekula ng RNA. Kaya, nagsisimula ang pagsasalin bago pa man makumpleto ang transkripsyon. Bukod dito, maraming ribosom ang maaaring sabay-sabay na magbigkis sa isang molekula ng RNA, na nag-synthesize ng ilang molekula ng isang protina nang sabay-sabay.

Ang istraktura ng mga gene sa eukaryotes

Ang mga gene at chromosome ng mga eukaryote ay napaka kumplikadong organisado.

Ang bakterya ng maraming species ay may isang chromosome lamang, at sa halos lahat ng kaso mayroong isang kopya ng bawat gene sa bawat chromosome. Ilang genes lang, gaya ng rRNA genes, ang nakapaloob sa maraming kopya. Ang mga gene at regulatory sequence ay bumubuo sa halos buong genome ng prokaryotes. Bukod dito, halos bawat gene ay mahigpit na tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng amino acid (o pagkakasunud-sunod ng RNA) na ine-encode nito (Larawan 14).

Ang istruktura at functional na organisasyon ng eukaryotic genes ay mas kumplikado. Ang pag-aaral ng mga eukaryotic chromosome, at kalaunan ang pagkakasunud-sunod ng kumpletong eukaryotic genome sequences, ay nagdala ng maraming sorpresa. Marami, kung hindi man karamihan, ang mga eukaryotic genes ay may isang kawili-wiling tampok: ang kanilang mga nucleotide sequence ay naglalaman ng isa o higit pang mga rehiyon ng DNA na hindi naka-encode sa amino acid sequence ng polypeptide na produkto. Ang ganitong mga hindi isinalin na pagsingit ay nakakagambala sa direktang pagsusulatan sa pagitan ng nucleotide sequence ng gene at ng amino acid sequence ng naka-encode na polypeptide. Ang mga hindi naisaling segment na ito sa mga gene ay tinatawag mga intron, o built-in mga pagkakasunod-sunod, at ang mga segment ng coding ay mga exon. Sa mga prokaryote, iilan lamang sa mga gene ang naglalaman ng mga intron.

Kaya, sa mga eukaryote, halos walang kumbinasyon ng mga gene sa mga operon, at ang coding sequence ng isang eukaryotic gene ay kadalasang nahahati sa mga isinaling rehiyon. - mga exon, at mga hindi naisaling seksyon - mga intron.

Sa karamihan ng mga kaso, ang pag-andar ng mga intron ay hindi pa naitatag. Sa pangkalahatan, halos 1.5% lamang ng DNA ng tao ang "coding", ibig sabihin, nagdadala ito ng impormasyon tungkol sa mga protina o RNA. Gayunpaman, isinasaalang-alang ang malalaking intron, lumalabas na ang 30% ng DNA ng tao ay binubuo ng mga gene. Dahil ang mga gene ay bumubuo ng isang medyo maliit na proporsyon ng genome ng tao, ang isang malaking halaga ng DNA ay nananatiling hindi natukoy.

kanin. 16. Scheme ng istraktura ng gene sa eukaryotes - ang imahe ay pinalaki

Mula sa bawat gene, isang immature, o pre-RNA, ang unang na-synthesize, na naglalaman ng parehong mga intron at exon.

Pagkatapos nito, ang proseso ng splicing ay nagaganap, bilang isang resulta kung saan ang mga rehiyon ng intron ay excised, at isang mature na mRNA ay nabuo, kung saan ang isang protina ay maaaring synthesize.

kanin. 20. Alternatibong proseso ng splicing - ang imahe ay pinalaki

Ang ganitong organisasyon ng mga gene ay nagbibigay-daan, halimbawa, kapag ang iba't ibang anyo ng isang protina ay maaaring synthesize mula sa isang gene, dahil sa ang katunayan na ang mga exon ay maaaring pinagsama sa iba't ibang mga pagkakasunud-sunod sa panahon ng splicing.

kanin. 21. Mga pagkakaiba sa istruktura ng mga gene ng prokaryotes at eukaryotes - ang imahe ay pinalaki

MGA MUTASYON AT MUTAGENESIS

mutation tinatawag na isang patuloy na pagbabago sa genotype, iyon ay, isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide.

Ang prosesong humahantong sa mutation ay tinatawag mutagenesis, at ang organismo lahat na ang mga selula ay nagdadala ng parehong mutation mutant.

teorya ng mutation ay unang binuo ni Hugh de Vries noong 1903. Kasama sa modernong bersyon nito ang mga sumusunod na probisyon:

1. Ang mga mutasyon ay nangyayari bigla, biglaan.

2. Ang mga mutasyon ay ipinapasa mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.

3. Ang mga mutasyon ay maaaring maging kapaki-pakinabang, nakakapinsala o neutral, nangingibabaw o recessive.

4. Ang posibilidad ng pag-detect ng mga mutasyon ay depende sa bilang ng mga indibidwal na pinag-aralan.

5. Ang mga katulad na mutasyon ay maaaring mangyari nang paulit-ulit.

6. Ang mga mutasyon ay hindi nakadirekta.

Ang mga mutasyon ay maaaring mangyari sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng mga mutation na dulot ng mutagenic mga epekto: pisikal (hal. ultraviolet o radiation), kemikal (hal. colchicine o reactive oxygen species) at biological (hal. virus). Ang mga mutasyon ay maaari ding sanhi mga error sa pagtitiklop.

Depende sa mga kondisyon para sa hitsura ng mutations ay nahahati sa kusang-loob- iyon ay, mga mutasyon na lumitaw sa ilalim ng normal na mga kondisyon, at sapilitan- iyon ay, mga mutasyon na lumitaw sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon.

Maaaring mangyari ang mga mutasyon hindi lamang sa nuclear DNA, kundi pati na rin, halimbawa, sa DNA ng mitochondria o plastids. Alinsunod dito, maaari nating makilala nuklear At cytoplasmic mutasyon.

Bilang resulta ng paglitaw ng mga mutasyon, madalas na lumitaw ang mga bagong alleles. Kung na-override ng mutant allele ang normal na allele, tinatawag ang mutation nangingibabaw. Kung pinipigilan ng normal na allele ang mutated, tinatawag ang mutation recessive. Karamihan sa mga mutasyon na nagdudulot ng mga bagong alleles ay resessive.

Ang mga mutasyon ay nakikilala sa pamamagitan ng epekto adaptive, na humahantong sa pagtaas ng kakayahang umangkop ng organismo sa kapaligiran, neutral na hindi nakakaapekto sa kaligtasan ng buhay nakakapinsala na nagpapababa sa kakayahang umangkop ng mga organismo sa mga kondisyon sa kapaligiran at nakamamatay humahantong sa pagkamatay ng organismo sa mga unang yugto ng pag-unlad.

Ayon sa mga kahihinatnan, ang mga mutasyon ay nakikilala, na humahantong sa pagkawala ng function ng protina, mutations na humahantong sa paglitaw may bagong function ang protina, pati na rin ang mga mutasyon na baguhin ang dosis ng isang gene, at, nang naaayon, ang dosis ng protina na na-synthesize mula dito.

Ang isang mutation ay maaaring mangyari sa anumang cell ng katawan. Kung ang isang mutation ay nangyari sa isang germ cell, ito ay tinatawag na germinal(germinal, o generative). Ang ganitong mga mutasyon ay hindi lilitaw sa organismo kung saan sila lumitaw, ngunit humahantong sa hitsura ng mga mutant sa mga supling at minana, kaya mahalaga ang mga ito para sa genetika at ebolusyon. Kung ang mutation ay nangyayari sa anumang iba pang cell, ito ay tinatawag na somatic. Ang gayong mutation ay maaaring magpakita mismo sa ilang lawak sa organismo kung saan ito lumitaw, halimbawa, ay humantong sa pagbuo ng mga kanser na tumor. Gayunpaman, ang gayong mutation ay hindi minana at hindi nakakaapekto sa mga supling.

Maaaring makaapekto ang mga mutasyon sa mga bahagi ng genome na may iba't ibang laki. Maglaan genetic, chromosomal At genomic mutasyon.

Mga mutation ng gene

Ang mga mutasyon na nangyayari sa isang sukat na mas maliit sa isang gene ay tinatawag genetic, o may tuldok (dotted). Ang ganitong mga mutasyon ay humantong sa isang pagbabago sa isa o higit pang mga nucleotide sa pagkakasunud-sunod. Kasama sa mga mutation ng genepagpapalit, na humahantong sa pagpapalit ng isang nucleotide ng isa pa,mga pagtanggal na humahantong sa pagkawala ng isa sa mga nucleotides,mga pagsingit, na humahantong sa pagdaragdag ng dagdag na nucleotide sa sequence.

kanin. 23. Gene (point) mutations

Ayon sa mekanismo ng pagkilos sa protina, ang mga mutation ng gene ay nahahati sa:magkasingkahulugan, na (bilang resulta ng pagkabulok ng genetic code) ay hindi humantong sa pagbabago sa komposisyon ng amino acid ng produktong protina,missense mutations, na humahantong sa pagpapalit ng isang amino acid ng isa pa at maaaring makaapekto sa istraktura ng synthesized na protina, bagaman madalas ang mga ito ay hindi gaanong mahalaga,walang kapararakan mutations, na humahantong sa pagpapalit ng coding codon ng isang stop codon,mutations na humahantong sa disorder ng splicing:

kanin. 24. Mutation scheme

Gayundin, ayon sa mekanismo ng pagkilos sa protina, ang mga mutasyon ay nakahiwalay, na humahantong sa paglilipat ng frame mga pagbabasa tulad ng pagsingit at pagtanggal. Ang ganitong mga mutasyon, tulad ng mga walang katuturang mutasyon, bagaman nangyayari ang mga ito sa isang punto sa gene, ay kadalasang nakakaapekto sa buong istraktura ng protina, na maaaring humantong sa isang kumpletong pagbabago sa istraktura nito.

kanin. 29. Chromosome bago at pagkatapos ng pagdoble

Genomic mutations

Sa wakas, genomic mutations nakakaapekto sa buong genome, iyon ay, ang bilang ng mga kromosom ay nagbabago. Ang polyploidy ay nakikilala - isang pagtaas sa ploidy ng cell, at aneuploidy, iyon ay, isang pagbabago sa bilang ng mga chromosome, halimbawa, trisomy (ang pagkakaroon ng karagdagang homologue sa isa sa mga chromosome) at monosomy (ang kawalan ng isang homolog sa chromosome).

Video na nauugnay sa DNA

DNA REPLICATION, RNA CODING, PROTEIN SYNTHESIS

Alam nating lahat na ang hitsura ng isang tao, ilang mga gawi at maging ang mga sakit ay namamana. Ang lahat ng impormasyong ito tungkol sa isang buhay na nilalang ay naka-encode sa mga gene. Kaya ano ang hitsura ng mga kilalang gene na ito, paano gumagana ang mga ito, at saan matatagpuan ang mga ito?

Kaya, ang carrier ng lahat ng gene ng sinumang tao o hayop ay DNA. Ang tambalang ito ay natuklasan noong 1869 ni Johann Friedrich Miescher. Sa kemikal, ang DNA ay deoxyribonucleic acid. Ano ang ibig sabihin nito? Paano dinadala ng acid na ito ang genetic code ng lahat ng buhay sa ating planeta?

Magsimula tayo sa pamamagitan ng pagtingin sa kung saan matatagpuan ang DNA. Mayroong maraming mga organel sa selula ng tao na gumaganap ng iba't ibang mga function. Ang DNA ay matatagpuan sa nucleus. Ang nucleus ay isang maliit na organelle na napapalibutan ng isang espesyal na lamad na nag-iimbak ng lahat ng genetic material - DNA.

Ano ang istraktura ng isang molekula ng DNA?

Una, tingnan natin kung ano ang DNA. Ang DNA ay isang napakahabang molekula na binubuo ng mga elemento ng istruktura - mga nucleotide. Mayroong 4 na uri ng nucleotides - adenine (A), thymine (T), guanine (G) at cytosine (C). Ang chain ng mga nucleotides ay schematically ganito ang hitsura: GGAATTSTAAG.... Ang sequence ng nucleotides ay ang DNA chain.

Ang istraktura ng DNA ay unang na-decipher noong 1953 nina James Watson at Francis Crick.

Sa isang molekula ng DNA, mayroong dalawang kadena ng mga nucleotide na pinaikot-ikot sa bawat isa. Paano nagdidikit ang mga nucleotide chain na ito at nagiging spiral? Ang kababalaghan na ito ay dahil sa pag-aari ng complementarity. Ang complementarity ay nangangahulugan na ang ilang mga nucleotide (complementary) lamang ang maaaring magkatapat sa bawat isa sa dalawang chain. Kaya, ang kabaligtaran ng adenine ay palaging thymine, at ang kabaligtaran ng guanine ay palaging cytosine lamang. Kaya, ang guanine ay komplementaryong may cytosine, at adenine kasama ang thymine.Ang ganitong mga pares ng nucleotides na magkatapat sa isa't isa sa iba't ibang chain ay tinatawag ding complementary.

Maaari itong i-schematically na kinakatawan tulad ng sumusunod:

G - C
T - A
T - A
C - G

Ang mga komplementaryong pares na ito A - T at G - C ay bumubuo ng isang kemikal na bono sa pagitan ng mga nucleotide ng pares, at ang bono sa pagitan ng G at C ay mas malakas kaysa sa pagitan ng A at T. Ang bono ay nabuo nang mahigpit sa pagitan ng mga komplementaryong base, iyon ay, ang pagbuo ng isang bono sa pagitan ng hindi komplementaryong G at A ay imposible.

Ang "packaging" ng DNA, paano nagiging chromosome ang isang strand ng DNA?

Bakit ang mga nucleotide chain na ito ng DNA ay umiikot din sa isa't isa? Bakit kailangan ito? Ang katotohanan ay ang bilang ng mga nucleotides ay napakalaki at kailangan mo ng maraming espasyo upang mapaunlakan ang gayong mahabang kadena. Para sa kadahilanang ito, mayroong isang spiral twisting ng dalawang hibla ng DNA sa paligid ng isa. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na spiralization. Bilang resulta ng spiralization, ang mga chain ng DNA ay pinaikli ng 5-6 beses.

Ang ilang mga molekula ng DNA ay aktibong ginagamit ng katawan, habang ang iba ay bihirang ginagamit. Ang mga bihirang ginagamit na molekula ng DNA, bilang karagdagan sa helicalization, ay sumasailalim sa mas compact na "packaging". Ang ganitong compact na pakete ay tinatawag na supercoiling at pinaikli ang DNA strand ng 25-30 beses!

Paano naka-package ang DNA helix?

Para sa supercoiling, ginagamit ang mga protina ng histone, na may hitsura at istraktura ng isang baras o spool ng sinulid. Ang mga spiralized strands ng DNA ay nasugatan sa mga "coils" na ito - mga histone protein. Sa ganitong paraan, ang mahabang filament ay nagiging sobrang siksik at tumatagal ng napakaliit na espasyo.

Kung kinakailangan na gumamit ng isa o ibang molekula ng DNA, ang proseso ng "unwinding" ay nangyayari, iyon ay, ang DNA thread ay "unwound" mula sa "coil" - ang histone protein (kung ito ay nasugatan dito) at unwind mula sa ang helix sa dalawang parallel chain. At kapag ang molekula ng DNA ay nasa isang hindi nababagong estado, kung gayon ang kinakailangang genetic na impormasyon ay mababasa mula dito. Higit pa rito, ang pagbabasa ng genetic na impormasyon ay nangyayari lamang mula sa mga untwisted DNA strands!

Ang isang set ng mga supercoiled chromosome ay tinatawag heterochromatin, at ang mga chromosome na magagamit para sa pagbabasa ng impormasyon - euchromatin.

Ano ang mga gene, ano ang kanilang kaugnayan sa DNA?

Ngayon tingnan natin kung ano ang mga gene. Nabatid na may mga gene na tumutukoy sa pangkat ng dugo, kulay ng mata, buhok, balat at marami pang ibang katangian ng ating katawan. Ang gene ay isang mahigpit na tinukoy na seksyon ng DNA, na binubuo ng isang tiyak na bilang ng mga nucleotide na nakaayos sa isang mahigpit na tinukoy na kumbinasyon. Ang lokasyon sa isang mahigpit na tinukoy na seksyon ng DNA ay nangangahulugan na ang isang partikular na gene ay may lugar nito, at imposibleng baguhin ang lugar na ito. Angkop na gumawa ng gayong paghahambing: ang isang tao ay nakatira sa isang tiyak na kalye, sa isang tiyak na bahay at apartment, at ang isang tao ay hindi maaaring basta-basta lumipat sa ibang bahay, apartment o sa ibang kalye. Ang isang tiyak na bilang ng mga nucleotide sa isang gene ay nangangahulugan na ang bawat gene ay may isang tiyak na bilang ng mga nucleotides at hindi maaaring maging mas marami o mas kaunti. Halimbawa, ang gene encoding insulin production ay 60 base pairs ang haba; ang gene na naka-encode sa produksyon ng hormone oxytocin ay 370 bp.

Ang isang mahigpit na pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay natatangi para sa bawat gene at mahigpit na tinukoy. Halimbawa, ang AATTAATA sequence ay isang fragment ng isang gene na nagko-code para sa produksyon ng insulin. Upang makakuha ng insulin, ang gayong pagkakasunud-sunod lamang ang ginagamit; upang makakuha, halimbawa, adrenaline, ginagamit ang ibang kumbinasyon ng mga nucleotide. Mahalagang maunawaan na ang isang tiyak na kumbinasyon ng mga nucleotide lamang ang nag-encode ng isang tiyak na "produkto" (adrenaline, insulin, atbp.). Ang ganitong natatanging kumbinasyon ng isang tiyak na bilang ng mga nucleotide, na nakatayo sa "lugar nito" - ito ay gene.

Bilang karagdagan sa mga gene, ang tinatawag na "non-coding sequence" ay matatagpuan sa DNA chain. Ang ganitong mga non-coding na nucleotide sequence ay kumokontrol sa gawain ng mga gene, tumutulong sa chromosome spiralization, at markahan ang simula at pagtatapos ng isang gene. Gayunpaman, hanggang ngayon, ang papel ng karamihan sa mga non-coding na pagkakasunud-sunod ay nananatiling hindi maliwanag.

Ano ang chromosome? mga chromosome sa sex

Ang kabuuan ng mga gene ng isang indibidwal ay tinatawag na genome. Naturally, ang buong genome ay hindi maaaring i-pack sa isang solong DNA. Ang genome ay nahahati sa 46 na pares ng mga molekula ng DNA. Ang isang pares ng mga molekula ng DNA ay tinatawag na chromosome. Kaya tiyak na ang mga chromosome na ito na ang isang tao ay may 46 na piraso. Ang bawat chromosome ay nagdadala ng isang mahigpit na tinukoy na hanay ng mga gene, halimbawa, ang ika-18 na chromosome ay naglalaman ng mga gene na naka-encode ng kulay ng mata, atbp. Ang mga chromosome ay naiiba sa haba at hugis. Ang pinakakaraniwang anyo ay nasa anyo ng X o Y, ngunit mayroon ding iba. Ang isang tao ay may dalawang chromosome ng parehong hugis, na tinatawag na paired (pares). Kaugnay ng gayong mga pagkakaiba, ang lahat ng ipinares na chromosome ay binibilang - mayroong 23 pares. Nangangahulugan ito na mayroong isang pares ng chromosome #1, pares #2, #3, at iba pa. Ang bawat gene na responsable para sa isang partikular na katangian ay matatagpuan sa parehong chromosome. Sa modernong mga manual para sa mga espesyalista, ang lokalisasyon ng gene ay maaaring ipahiwatig, halimbawa, tulad ng sumusunod: chromosome 22, mahabang braso.

Ano ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga chromosome?

Paano pa naiiba ang mga chromosome sa bawat isa? Ano ang ibig sabihin ng long arm? Kunin natin ang mga chromosome na hugis X. Ang pagtawid ng mga DNA strands ay maaaring mangyari nang mahigpit sa gitna (X), o maaari itong mangyari hindi sa gitna. Kapag ang naturang intersection ng DNA strands ay hindi nangyayari sa gitna, pagkatapos ay nauugnay sa punto ng intersection, ang ilang mga dulo ay mas mahaba, ang iba, ayon sa pagkakabanggit, ay mas maikli. Ang ganitong mga mahabang dulo ay karaniwang tinatawag na mahabang braso ng chromosome, at maikling mga dulo, ayon sa pagkakabanggit, ang maikling braso. Ang mga chromosome na hugis Y ay kadalasang inookupahan ng mahahabang braso, at ang mga maikli ay napakaliit (hindi man lang sila ipinahiwatig sa eskematiko na imahe).

Ang laki ng mga chromosome ay nagbabago-bago: ang pinakamalaki ay ang mga chromosome ng mga pares No. 1 at No. 3, ang pinakamaliit na chromosome ng mga pares No. 17, No. 19.

Bilang karagdagan sa mga hugis at sukat, ang mga chromosome ay naiiba sa kanilang mga pag-andar. Sa 23 pares, 22 pares ay somatic at 1 pares ay sekswal. Ano ang ibig sabihin nito? Tinutukoy ng mga somatic chromosome ang lahat ng mga panlabas na palatandaan ng isang indibidwal, ang mga katangian ng kanyang mga reaksyon sa pag-uugali, namamana na psychotype, iyon ay, ang lahat ng mga tampok at katangian ng bawat indibidwal na tao. Tinutukoy ng isang pares ng sex chromosome ang kasarian ng isang tao: lalaki o babae. Mayroong dalawang uri ng human sex chromosomes - X (X) at Y (Y). Kung sila ay pinagsama bilang XX (x - x) - ito ay isang babae, at kung XY (x - y) - mayroon kaming isang lalaki sa harap namin.

Mga namamana na sakit at pinsala sa chromosome

Gayunpaman, may mga "pagkasira" ng genome, pagkatapos ay nakita ang mga genetic na sakit sa mga tao. Halimbawa, kapag mayroong tatlong chromosome sa 21 pares ng chromosome sa halip na dalawa, ang isang tao ay ipinanganak na may Down syndrome.

Mayroong maraming mas maliit na "pagkasira" ng genetic na materyal na hindi humantong sa pagsisimula ng sakit, ngunit, sa kabaligtaran, ay nagbibigay ng magagandang katangian. Ang lahat ng "pagkasira" ng genetic na materyal ay tinatawag na mutations. Ang mga mutasyon na humahantong sa sakit o pagkasira ng mga katangian ng organismo ay itinuturing na negatibo, at ang mga mutasyon na humahantong sa pagbuo ng mga bagong kapaki-pakinabang na katangian ay itinuturing na positibo.

Gayunpaman, may kaugnayan sa karamihan sa mga sakit na dinaranas ng mga tao ngayon, hindi ito isang sakit na minana, ngunit isang predisposisyon lamang. Halimbawa, sa ama ng isang bata, ang asukal ay hinihigop nang dahan-dahan. Hindi ito nangangahulugan na ang bata ay ipanganak na may diabetes, ngunit ang bata ay magkakaroon ng predisposisyon. Nangangahulugan ito na kung ang isang bata ay nag-abuso sa mga matamis at mga produkto ng harina, pagkatapos ay magkakaroon siya ng diabetes.

Ngayon, ang tinatawag na predicative ang gamot. Bilang bahagi ng medikal na kasanayan na ito, ang mga predisposisyon ay nakikilala sa isang tao (batay sa pagkakakilanlan ng kaukulang mga gene), at pagkatapos ay ibibigay sa kanya ang mga rekomendasyon - kung anong diyeta ang dapat sundin, kung paano maayos na kahalili ang mga rehimen sa trabaho at pahinga upang hindi makakuha ng may sakit.

Paano basahin ang impormasyong naka-encode sa DNA?

Ngunit paano mo mababasa ang impormasyong nakapaloob sa DNA? Paano ito ginagamit ng sarili niyang katawan? Ang DNA mismo ay isang uri ng matrix, ngunit hindi simple, ngunit naka-encode. Upang basahin ang impormasyon mula sa DNA matrix, ito ay unang inilipat sa isang espesyal na carrier - RNA. Ang RNA ay kemikal na ribonucleic acid. Naiiba ito sa DNA dahil maaari itong dumaan sa nuclear membrane papunta sa cell, at ang DNA ay kulang sa kakayahang ito (maaari lamang itong nasa nucleus). Ang naka-encode na impormasyon ay ginagamit sa cell mismo. Kaya, ang RNA ay isang carrier ng naka-code na impormasyon mula sa nucleus hanggang sa cell.

Paano nangyayari ang RNA synthesis, paano na-synthesize ang protina sa tulong ng RNA?

Ang mga hibla ng DNA kung saan ang impormasyon ay dapat na "basahin" ay humiwalay, isang espesyal na enzyme, ang "tagabuo", ay lumalapit sa kanila at nag-synthesize ng isang komplementaryong RNA chain na kahanay ng DNA strand. Ang molekula ng RNA ay binubuo rin ng 4 na uri ng nucleotides - adenine (A), uracil (U), guanine (G) at cytosine (C). Sa kasong ito, ang mga sumusunod na pares ay pantulong: adenine - uracil, guanine - cytosine. Tulad ng nakikita mo, hindi tulad ng DNA, ang RNA ay gumagamit ng uracil sa halip na thymine. Iyon ay, ang "tagabuo" na enzyme ay gumagana tulad ng sumusunod: kung nakikita nito ang A sa DNA strand, pagkatapos ay nakakabit ito sa Y sa RNA strand, kung G, pagkatapos ay nakakabit ito sa C, atbp. Kaya, ang isang template ay nabuo mula sa bawat aktibong gene sa panahon ng transkripsyon - isang kopya ng RNA na maaaring dumaan sa nuclear membrane.

Paano naka-encode ang synthesis ng isang protina ng isang partikular na gene?

Pagkatapos umalis sa nucleus, ang RNA ay pumapasok sa cytoplasm. Nasa cytoplasm na, ang RNA ay maaaring, bilang isang matrix, na binuo sa mga espesyal na sistema ng enzyme (ribosomes), na maaaring synthesize, ginagabayan ng impormasyon ng RNA, ang kaukulang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng protina. Tulad ng alam mo, ang isang molekula ng protina ay binubuo ng mga amino acid. Paano malalaman ng ribosome kung aling amino acid ang ikakabit sa lumalaking chain ng protina? Ginagawa ito batay sa isang triplet code. Ang triplet code ay nangangahulugan na ang pagkakasunud-sunod ng tatlong nucleotides ng RNA chain ( triplet, halimbawa, GGU) code para sa isang amino acid (sa kasong ito, glycine). Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang tiyak na triplet. At kaya, "binabasa" ng ribosome ang triplet, tinutukoy kung aling amino acid ang dapat idagdag sa susunod habang binabasa ang impormasyon sa RNA. Kapag ang isang kadena ng mga amino acid ay nabuo, ito ay tumatagal ng isang tiyak na spatial na anyo at nagiging isang protina na may kakayahang magsagawa ng enzymatic, pagbuo, hormonal at iba pang mga function na itinalaga dito.

Ang protina para sa anumang buhay na organismo ay isang produkto ng gene. Ito ay mga protina na tumutukoy sa lahat ng iba't ibang mga katangian, katangian at panlabas na pagpapakita ng mga gene.