Para sa isang detalyadong pag-unawa sa kakanyahan ng pamamaraan ng diagnostic ng PCR, kinakailangan na gumawa ng isang maikling paglihis sa kurso sa paaralan biology.
Kahit na mula sa mga aklat-aralin sa paaralan, alam natin na ang deoxyribonucleic acid (DNA) ay isang unibersal na tagapagdala ng genetic na impormasyon at mga namamanang katangian sa lahat ng mga organismo na umiiral sa Earth. Ang tanging pagbubukod ay ang ilang mga microorganism, halimbawa, mga virus - ang kanilang unibersal na carrier ng genetic na impormasyon ay RNA - single-stranded ribonucleic acid.
Ang istraktura ng molekula ng DNA
Ang pagkatuklas ng molekula ng DNA ay naganap noong 1953. Natuklasan nina Francis Crick at James Watson ang istruktura ng double helix ng DNA, at ang kanilang trabaho ay kasunod na ginawaran ng Nobel Prize.
Ang DNA ay isang double strand na pinaikot sa isang helix. Ang bawat strand ay binubuo ng "mga brick" - ng sunud-sunod na konektadong mga nucleotide. Ang bawat DNA nucleotide ay naglalaman ng isa sa apat na nitrogenous base - guanine (G), adenine (A) (purines), thymine (T) at cytosine (C) (pyrimidines), na nauugnay sa deoxyribose, sa huli, isang pospeyt. grupo ay kalakip. Sa pagitan ng kanilang mga sarili, ang mga katabing nucleotide ay konektado sa isang kadena sa pamamagitan ng isang phosphodiester bond na nabuo ng 3'-hydroxyl (3'-OH) at 5'-phosphate group (5'-PO3). Tinutukoy ng property na ito ang pagkakaroon ng polarity sa DNA, ibig sabihin, ang kabaligtaran na direksyon, katulad ng 5'- at 3'-ends: ang 5'-end ng isang strand ay tumutugma sa 3'-end ng pangalawang strand.
0Array ( => Mga Pagsusuri) Array ( => 2) Array ( =>.html) 2
Istruktura ng DNA
Ang pangunahing istruktura ng DNA ay ang linear sequence ng DNA nucleotides sa isang chain. Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA chain ay nakasulat sa anyo ng isang DNA letter formula: halimbawa - AGTCATGCCAG, ang record ay mula sa 5'- hanggang 3'-end ng DNA chain.
Ang pangalawang istraktura ng DNA ay nabuo dahil sa mga pakikipag-ugnayan ng mga nucleotides (karamihan sa mga nitrogenous base) sa isa't isa, mga hydrogen bond. Klasikong halimbawa Ang pangalawang istraktura ng DNA ay ang DNA double helix. Ang DNA double helix ay ang pinakakaraniwang anyo ng DNA sa kalikasan, na binubuo ng dalawang polynucleotide strands ng DNA. Ang pagtatayo ng bawat bagong DNA chain ay isinasagawa ayon sa prinsipyo ng complementarity, ibig sabihin, ang bawat nitrogenous base ng isang DNA chain ay tumutugma sa isang mahigpit na tinukoy na base ng iba pang chain: sa isang complementary pair, ang tapat ng A ay T, at sa tapat ng G ay C, atbp.
Synthesis ng DNA. pagtitiklop
Ang natatanging katangian ng DNA ay ang kakayahang mag-duplicate (magkopya). Sa likas na katangian, ang pagtitiklop ng DNA ay nangyayari tulad ng sumusunod: sa tulong ng mga espesyal na enzyme (gyrazes), na nagsisilbing isang katalista (mga sangkap na nagpapabilis sa reaksyon), ang helix ay hindi nababalot sa cell sa lugar kung saan ang pagtitiklop (pagdodoble ng DNA) ay dapat mangyari. Dagdag pa, ang mga hydrogen bond na nagbubuklod sa mga thread ay nasira at ang mga thread ay naghihiwalay.
Sa pagtatayo ng isang bagong kadena, isang espesyal na enzyme, ang DNA polymerase, ay kumikilos bilang isang aktibong "tagabuo". Ang pagdoble ng DNA ay nangangailangan din ng isang stratum block o "pundasyon", na isang maliit na double-stranded na fragment ng DNA. Ang panimulang bloke na ito, o sa halip, ang komplementaryong seksyon ng parent DNA chain, ay nakikipag-ugnayan sa primer, isang solong-stranded na fragment ng 20-30 nucleotides. Ang pagtitiklop o pag-clone ng DNA ay nangyayari nang sabay-sabay sa parehong mga hibla. Dalawang molekula ng DNA ang nabuo mula sa isang molekula ng DNA, kung saan ang isang strand ay mula sa molekulang DNA ng magulang, at ang pangalawa, ang anak na babae, ay bagong synthesize.
5360 kuskusin. Ang halaga ng isang komprehensibong programa na may gastroenterologist
25% OFF SA RECEPTION NG ISANG CARDIOLOGIST
- 25%pangunahin
Pagbisita ng doktor
therapist sa katapusan ng linggo
5 160 kuskusin. sa halip na 5,420 rubles. Pagsusuri ng mga lalaki para sa mga impeksyon sa urolohiya
ALERGOLOHIYA 5 120 kuskusin. sa halip na 5,590 rubles.
Kaya, ang proseso ng pagtitiklop ng DNA (pagdodoble) ay may kasamang tatlong pangunahing hakbang:
- Unwinding ng DNA helix at divergence ng strands
- Kalakip ng mga panimulang aklat
- Pagbuo ng bagong DNA strand ng daughter strand
Sa puso ng pagsusuri Paraan ng PCR namamalagi ang prinsipyo ng DNA replication - DNA synthesis, na pinamamahalaang muling likhain ng mga modernong siyentipiko: sa laboratoryo, ang mga doktor ay nagdudulot ng pagdodoble ng DNA, ngunit hindi ang buong DNA chain, ngunit ang maliit na fragment nito.
Mga Pag-andar ng DNA
Ang molekula ng DNA ng tao ay isang carrier ng genetic na impormasyon, na nakasulat sa anyo ng isang sequence ng mga nucleotide gamit ang genetic code. Bilang resulta ng pagtitiklop ng DNA na inilarawan sa itaas, ang paglilipat ng mga gene ng DNA mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon ay nangyayari.
Ang mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa DNA (mutations) ay maaaring humantong sa mga genetic disorder sa katawan.
Ang buhay ng DNA (deoxyribonucleic acids)
Kahulugan ng "DNA"
Gene - isang set ng mga segment ng DNA na nagiging sanhi ng pagbuo ng alinman sa isang molekula ng RNA o isang produktong protina (Kumanta M., Berg P., 1998).
Ang isang tao ay may humigit-kumulang 30,000 genes. Sa buong dami ng DNA, ang mga istrukturang gene (i.e., yaong mga nag-encode ng mga protina na pumupunta sa pagbuo ng mga istruktura ng katawan) ay sumasakop lamang ng 3-10%.
Ang pinakamaliit na functional unit ng DNA ay binubuo ng mga sumusunod na elemento: structural gene, regulatory zone, regulatory genes.
Ang istraktura ng molekula ng DNA
Ang mga molekula ng DNA ay may anyo ng mahabang double chain ng polymers - polynucleotides, na binubuo ng mga monomer - nucleotides. Ang double chain ay baluktot sa isang spiral. Kaya ang DNA ay parang spiral staircase (tingnan ang larawan sa itaas). Kasama sa bawat nucleotide ang isa sa apat na nitrogenous base - adenine (A), guanine (G), cytosine (C) o thymine (T), isang pentose molecule (five-carbon sugar) at isang phosphoric acid residue. Karaniwan, ang molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang pantulong na hibla na bumubuo ng double helix. Sa kasong ito, ang adenine ng isang strand ay ipinares sa thymine ng isa (ito ay nagpapatatag ng dalawang hydrogen bond), at ang guanine ay katulad na nauugnay sa cytosine (tatlong hydrogen bond). Ang pagkakasunud-sunod ng mga nitrogenous base sa molekula ng DNA ay nagdadala ng impormasyong kinakailangan para sa synthesis ng mga protina. Ang DNA ay isang napakahabang molekula na binubuo ng maraming nucleotides. Halimbawa, ang genome ng tao ay binubuo ng 46 na chromosome, na nakabatay sa mga molekula ng DNA, na magkakasamang pinagsama-sama mula sa humigit-kumulang 3 bilyong pares ng nucleotide.
Sa eukaryotes, ang genetic material ay matatagpuan sa nucleus ng cell sa mga chromosome. Ang mga chromosome sa aktibong estado ay umiiral sa anyo ng chromatin. Ang Chromatin ay naglalaman ng humigit-kumulang 40% DNA, 40% histones (alkaline proteins), humigit-kumulang 20% non-histone chromosomal protein, at ilang RNA.
Video:Ang istraktura ng chromosome
Maaari nating iugnay ang DNA sa "mga buhay na sistema", sa "mga buhay na molekula" sa kadahilanang pinagbabatayan ng mga ito ang buhay sa pangkalahatan, at mayroon ding ilang pinakamahalagang katangian ng mga nabubuhay na bagay, lalo na, ang kakayahang magparami. Ang DNA ay napakaindependyente at sapat sa sarili na maaari itong umiral kahit sa labas ng selula - sa anyo ng mga virus. Sa kanilang buhay, dumaan ang mga molekula ng DNA sa mga yugto ng buhay na nagpapaalala sa atin ng buhay ng mas kumplikadong biological system - mga buhay na organismo. Ito ang mga yugto tulad ng kapanganakan, pagkahinog, trabaho (aktibidad) at "kamatayan".
Paksa: Istraktura ng DNA
Takdang aralin
- Alam at marunong magsulat mga pormula sa istruktura mga nucleotide: A, T, G, C, U.
- Upang malaman ang istraktura ng mga molekula ng DNA at ang kanilang organisasyon sa mga chromosome.
- Alamin kung paano itali ang mga nucleotide sa DNA nang patayo at pahalang. Ang konsepto ng 3 "-5" na mga bono.
- Magagamit ang talahanayan ng genetic code upang bumuo ng mga peptide molecule batay sa isang DNA segment na 12 o higit pang mga nucleotide ang laki.
Video:Mga kromosom, mitosis, pagtitiklop
Mga yugto ng buhay ng isang molekula ng DNA
Kapanganakan (pagtitiklop) - pagkahinog (chromosomes) - trabaho (transkripsyon) - kontrol (regulasyon) - pagbabago (mutation) - "kamatayan"
1. DNA replication - ang pagsilang ng bagong anak na babae na DNA strand sa parent strand.
2. DNA maturation - ang pagbuo ng isang chromosome.
3. DNA transcription - ang gawain ng DNA sa anyo ng template synthesis ng RNA dito.
4. Regulasyon ng transkripsyon - kontrol sa aktibidad ng DNA para sa transkripsyon.
5. Pag-aayos ng DNA - pagpapanumbalik ng mga nasirang lugar.
6. Mga pagbabago sa istruktura ng DNA - mutation, transposon.
7. Pagkasira ng DNA - pagkasira sa bawat cycle ng pagtitiklop.
1. Kapanganakan - pagtitiklop
Ang pagtitiklop ng DNA ay napakasimple, sa gastos ng "isa, dalawa, tatlo", iyon ay, sa tatlong yugto: 1) pagsisimula, 2) pagpapahaba, 3) pagwawakas.
1. Pagsisimula - simula
Target na simulan ang pagtitiklop
Ang pagtitiklop ng isang malaking molekula ng DNA ay nagsisimula sa paglitaw ng isang punto ng pagtitiklop. Ang puntong ito ay may isang tiyak na pagkakasunud-sunod na mayaman sa pares A-T. Ang ganitong mga site sa DNA ay tiyak na mga target para sa mga protina na nagpapasimula ng pagtitiklop. Ito ay sa kanila na ang mga espesyal na protina ng pagkilala ay naka-attach, na tinitiyak ang attachment ng mga enzyme ng pagtitiklop. mga helicase at topoisomerases(gyrase) at sa gayon ay simulan ang proseso ng pagtitiklop. helicase binubuksan ang DNA sa dalawang hibla. Isang replication fork ang nabuo. Ang molekula ng DNA ay mahigpit na naayos sa nuclear matrix at hindi maaaring malayang umiikot kapag ang anumang seksyon ay hindi nabali. Hinaharangan nito ang pag-unlad ng helicase sa kahabaan ng kadena. Pinutol ng Topoisomerase ang mga hibla ng DNA at pinapawi ang stress sa istruktura.
Sa isang replication fork, mayroong dalawang helicase na gumagalaw sa magkasalungat na direksyon. Ang mga pinaghiwalay na strand ay naayos ng mga protina na nagbubuklod ng DNA. Ang mga site ng pagbuo ng replication fork ay tinatawag na "ori points" (pinagmulan - ang simula). Sa mga eukaryote, libu-libong mga naturang tinidor ang nabuo nang sabay-sabay, na nagsisiguro ng mataas na rate ng pagtitiklop.
2. Pagpahaba - pagpapatuloy (pagpahaba)
Ang paglaki ng mga anak na babae na DNA strands sa dalawang magulang na hibla ay nangyayari nang magkaiba. Ang prokaryotic DNA polymerase III at eukaryotic δ- o α-DNA polymerases ay maaaring mag-synthesize ng bagong DNA strand lamang sa direksyong 5'>3', dahil maaari lamang magdagdag ng bagong nucleotide sa carbon sa 3' na posisyon, ngunit hindi sa 5' na posisyon.
Ang isang circuit na may ganitong direksyon ay tinatawag nangunguna . Dito, ang synthesis ng anak na DNA strand ay patuloy na nagpapatuloy. Ang DNA polymerase III o δ polymerase ay patuloy na nagdaragdag ng mga pantulong na nucleotide dito.
Ang isang circuit na may polarity na 3'>5' ay nahuhuli at natapos sa mga bahagi (din sa direksyon 5'>3'). Ang α-DNA polymerase (o DNA polymerase III) ay nag-synthesize ng mga maikling seksyon sa chain na ito - mga fragment ng Okazaki.
Ang synthesis ng mga fragment ng Okazaki at ang leader strand ay nagsisimula sa pagbuo RNA primers (mga buto ) 10-15 ribonucleotides ang haba ng enzyme primase (RNA polymerase). Wala sa mga DNA polymerases ang may kakayahang magsimula ng DNA synthesis mula sa simula, ngunit maaari lamang tapusin ang gusali umiiral na kadena. Kaayon ng pagbuo ng nangungunang strand o mga fragment ng Okazaki, ang ribonucleotides ay tinanggal mula sa mga primer at pinalitan ng mga nucleotide ng DNA. Ang pagpapalit ng mga ribonucleic site (primer) ng mga seksyon ng DNA ay nangyayari sa tulong ng β-DNA polymerase, na mayroong parehong exonuclease at polymerase na aktibidad.
Kaya, imposible ang pagtitiklop nang walang bahagyang lumilipas na transkripsyon.
Ang rate ng pagtitiklop ng DNA (pagpapahaba) ay humigit-kumulang 45,000 nucleotides kada minuto, kaya ang parent fork ay humihinto sa 4,500 rpm. Ito ay maihahambing, halimbawa, sa bilis ng pag-ikot ng isang cooling fan sa isang computer (1300-4800 rpm).
3. Pagwawakas - pagkumpleto (katapusan)
Ang pagkumpleto ng pagtitiklop ay nangyayari kapag ang mga puwang sa pagitan ng mga fragment ng Okazaki ay napuno ng mga nucleotide (na may partisipasyon ng DNA ligase) upang bumuo ng dalawang tuloy-tuloy na DNA double strand at kapag nagtagpo ang dalawang replication forks. Pagkatapos ay ang synthesized DNA ay baluktot upang bumuo ng mga supercoils.
Ang katumpakan ng pagtitiklop ay tinitiyak ng eksaktong pagsusulatan ng mga pantulong na pares ng base at ang pagkilos ng mga polymerase ng DNA, na, bilang karagdagan sa polymerase, ay mayroon ding aktibidad ng exonuclease at nagagawang makilala at itama ang mga pagkakamali. Kung ang isang hindi komplementaryong nucleotide ay kasama, pagkatapos ay ang enzyme ay babalik ng isang hakbang, pinuputol ito at nagpapatuloy sa polymerase reaction. Samakatuwid, ang proseso ng pagtitiklop ay lubos na tumpak.
Matapos makumpleto ang pagtitiklop, ang DNA methylation ay nangyayari sa –GATC- na mga rehiyon sa adenine (na may pagbuo ng N-methyladenine) at mga nalalabi sa cytosine na may pagbuo ng 5-methylcytosine. Ang methylation ay hindi lumalabag sa chain complementarity at kinakailangan para sa pagbuo ng chromosome structure at ang regulasyon ng gene transcription.
Sa mga prokaryote, tulad ng bakterya, ang DNA ay maaaring magtiklop nang hindi itinutuwid sa isang linear na molekula, iyon ay, nananatili sa katangian nitong pabilog na hugis.
Video: Replikasyon (pagdoble) ng DNA
2. Maturation - ang pagbuo ng chromosome at chromatin
3. Trabaho - transkripsyon
Video:Hinaharang ang gawain ng gene
4. Pamamahala - regulasyon
5. Pagbawi (repair) - reparation
6. Pagbabago - mutation .
7. "Kamatayan" - pagkasira sa panahon ng pagtitiklop.
Ministri ng Edukasyon ng Russian Federation
South Ural State University
Kagawaran ng Economics at Pamamahala
Disiplina "Ang konsepto ng modernong natural na agham"
"Mga kemikal na pundasyon ng istraktura ng DNA"
Nakumpleto: mag-aaral EiU-232
Sedrakyan Igor
Sinuri ni: Senin A.V.
Chelyabinsk
Panimula
Istruktura ng DNA
Komposisyon ng DNA
Macromolecular na istraktura ng DNA
4.1 Paghihiwalay ng mga deoxyribonucleic acid
4.2 Fractionation
Mga Pag-andar ng DNA
Mga bono ng internucleotide
6.1 Internucleotide bond sa DNA
7. DNA template synthesis
7.1 DNA polymerases
7.2 Pagsisimula ng mga hibla ng DNA
7.3 Pag-unwinding ng DNA double helix
7.4 Hindi tuloy-tuloy na synthesis ng DNA
7.5 Kooperatibong pagkilos ng mga protina ng replication fork
8. Konklusyon
Mga ginamit na mapagkukunan
Panimula
Ang mga minanang katangian ay inilatag sa mga yunit ng materyal, mga gene, na matatagpuan sa mga chromosome ng cell nucleus. Ang kemikal na katangian ng mga gene ay kilala mula noong 1944: ang pinag-uusapan natin ay ang deoxyribonucleic acid (DNA). Ang pisikal na istraktura ay pinaliwanag noong 1953. Ang double helix ng macromolecule na ito ay nagpapaliwanag ng mekanismo ng namamana na paghahatid ng mga katangian.
Kung titingnang mabuti ang mundo sa paligid natin, mapapansin natin ang iba't ibang uri ng buhay na nilalang - mula sa mga halaman hanggang sa mga hayop. Sa ilalim ng tila pagkakaiba-iba na ito, sa katotohanan, namamalagi ang kamangha-manghang pagkakaisa ng mga buhay na selula - ang mga elemento kung saan ang anumang organismo ay binuo at ang pakikipag-ugnayan nito ay tumutukoy sa maayos na pag-iral nito. Mula sa pananaw ng mga species, ang mga pagkakatulad sa pagitan ng mga indibidwal ay mahusay, ngunit walang dalawang ganap na magkaparehong mga organismo (maliban sa magkatulad na kambal). Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, sa mga gawa ni Gregor Mendel, ang mga pangunahing batas ay nabuo na tumutukoy sa namamana na paghahatid ng mga katangian mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Sa simula ng ika-20 siglo, sa mga eksperimento ng T. Morgan, ipinakita na ang mga elementarya na minanang katangian ay dahil sa mga materyal na yunit (genes) na naisalokal sa mga chromosome, kung saan sila ay matatagpuan nang sunud-sunod.
Noong 1944, tinukoy ng gawain ni Avery, McLeod at McCarthy ang kemikal na katangian ng mga gene: binubuo sila ng deoxyribonucleic acid (DNA). Pagkatapos ng 10 taon, iminungkahi nina J. Watson at F. Crick ang isang modelo ng pisikal na istraktura ng molekula ng DNA. Ang isang mahabang molekula ay nabuo sa pamamagitan ng isang dobleng helix, at ang komplementaryong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang hibla ng helix na ito ay nagbibigay-daan sa amin na maunawaan kung paano tumpak na kinopya (kinokopya) ang genetic na impormasyon at ipinadala sa mga susunod na henerasyon.
Kasabay ng mga pagtuklas na ito, sinubukan ng mga siyentipiko na pag-aralan ang "mga produkto" ng mga gene, i.e. yaong mga molekula na na-synthesize sa mga cell na nasa ilalim ng kanilang kontrol. Ang gawain nina Ephrussi, Beadle, at Tatum noong bisperas ng World War II ay naglagay ng ideya na ang mga gene ay "gumagawa" ng mga protina. Kaya, ang isang gene ay nag-iimbak ng impormasyon para sa synthesis ng isang protina (enzyme) na kinakailangan para sa matagumpay na pagpapatupad ng isang tiyak na reaksyon sa isang cell. Ngunit kinailangan itong maghintay hanggang sa 60s bago ma-unravel ang kumplikadong mekanismo ng pag-decipher ng impormasyong nakapaloob sa DNA at ang pagsasalin nito sa anyo ng isang protina. Sa huli, higit sa lahat dahil sa gawain ng Nirenberg (USA), natuklasan ang batas ng pagsusulatan sa pagitan ng DNA at mga protina - ang genetic code.
Istruktura ng DNA.
Noong 1869, natuklasan ng Swiss biochemist na si Friedrich Miescher ang mga compound na may mga katangian ng acid at may mas mataas na molekular na timbang kaysa sa mga protina. Tinawag sila ni Altman ng mga nucleic acid, mula sa salitang Latin na "nucleus" - ang nucleus. Tulad ng mga protina, ang mga nucleic acid ay mga polimer. Ang kanilang mga monomer ay mga nucleotides, at samakatuwid ang mga nucleic acid ay maaari ding tawaging polynucleotides.
Ang mga nucleic acid ay natagpuan sa mga selula ng lahat ng mga organismo, mula sa pinakasimple hanggang sa pinakamataas. Ang pinaka nakakagulat na bagay ay ang komposisyon ng kemikal, istraktura at mga pangunahing katangian ng mga sangkap na ito ay naging katulad sa iba't ibang mga nabubuhay na organismo. Ngunit kung humigit-kumulang 20 uri ng mga amino acid ang nakikibahagi sa pagbuo ng mga protina, mayroon lamang apat na magkakaibang mga nucleotide na bumubuo sa mga nucleic acid.
Ang mga nucleic acid ay nahahati sa dalawang uri - deoxyribonucleic acid (DNA) at ribonucleic acid (RNA). Kasama sa komposisyon ng DNA ang mga nitrogenous base (adenine (A), guanine (G), thymine (T), cytosine (C)), deoxyribose C 5 H 10 O 4 at isang residue ng phosphoric acid. Ang RNA ay naglalaman ng uracil (U) sa halip na thymine, at ribose (C5H10O5) sa halip na deoxyribose. Ang mga monomer ng DNA at RNA ay mga nucleotides, na binubuo ng nitrogenous, purine (adenine at guanine) at pyrimidine (uracil, thymine at cytosine) na mga base, isang phosphoric acid residue at carbohydrates (ribose at deoxyribose).
Ang mga molekula ng DNA ay nakapaloob sa mga chromosome ng cell nucleus ng mga buhay na organismo, sa mga katumbas na istruktura ng mitochondria, chloroplast, sa mga prokaryotic na selula at sa maraming mga virus. Sa istraktura nito, ang molekula ng DNA ay katulad ng isang double helix. Structural model ng DNA sa
ang anyo ng double helix ay unang iminungkahi noong 1953 ng American biochemist na si J. Watson at ng English biophysicist at geneticist na si F. Crick, na ginawaran ng Nobel Prize noong 1962 kasama ang English biophysicist na si M. Wilkinson, na tumanggap ng X- ray ng DNA Ang mga nucleic acid ay mga biopolymer na ang mga macromolecule ay binubuo mula sa paulit-ulit na paulit-ulit na mga link - nucleotides. Samakatuwid, tinatawag din silang polynucleotides. Ang pinakamahalagang katangian ng mga nucleic acid ay ang kanilang komposisyon ng nucleotide. Ang komposisyon ng nucleotide - ang yunit ng istruktura ng mga nucleic acid - ay may kasamang tatlong bahagi:
nitrogenous base - pyrimidine o purine. Ang mga nucleic acid ay naglalaman ng 4 na magkakaibang uri ng mga base: dalawa sa kanila ay kabilang sa klase ng mga purine at dalawa ay kabilang sa klase ng pyrimidines. Ang nitrogen na nakapaloob sa mga singsing ay nagbibigay sa mga molekula ng kanilang mga pangunahing katangian.
monosaccharide - ribose o 2-deoxyribose. Ang asukal, na bahagi ng nucleotide, ay naglalaman ng limang carbon atoms, i.e. ay isang pentose. Depende sa uri ng pentose na nasa nucleotide, mayroong dalawang uri ng nucleic acid - ribonucleic acids (RNA), na naglalaman ng ribose, at deoxyribonucleic acids (DNA), na naglalaman ng deoxyribose.
nalalabi ng phosphoric acid. Ang mga nucleic acid ay mga acid dahil ang kanilang mga molekula ay naglalaman ng phosphoric acid.
Ang nucleotide ay ang phosphate ester ng nucleoside. Ang nucleoside ay binubuo ng dalawang bahagi: isang monosaccharide (ribose o deoxyribose) at isang nitrogenous base.
Ang pamamaraan para sa pagtukoy ng komposisyon ng PC ay batay sa pagsusuri ng mga hydrolysate na nabuo sa panahon ng kanilang enzymatic o chemical cleavage. Tatlong paraan ng chemical cleavage ng mga NC ang karaniwang ginagamit. Acid hydrolysis sa ilalim ng malupit na mga kondisyon (70% perchloric acid, 100°C, 1h o 100% formic acid, 175°C, 2h), na ginagamit upang pag-aralan ang parehong DNA at RNA, sinisira ang lahat ng N- glycosidic bond at ang pagbuo ng pinaghalong purine at pyrimidine base.
Ang mga nucleotide ay konektado sa isang kadena sa pamamagitan ng mga covalent bond. Ang mga kadena ng mga nucleotide na nabuo sa ganitong paraan ay pinagsama sa isang molekula ng DNA sa buong haba sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen: ang adenine nucleotide ng isang chain ay konektado sa thymine nucleotide ng kabilang chain, at ang guanine nucleotide sa cytosine one. Sa kasong ito, ang adenine ay palaging kinikilala lamang ang thymine at nagbubuklod dito at vice versa. Ang isang katulad na pares ay nabuo ng guanine at cytosine. Ang ganitong mga pares ng base, tulad ng mga nucleotide, ay tinatawag na komplementaryo, at ang mismong prinsipyo ng pagbuo ng isang double-stranded na molekula ng DNA ay tinatawag na prinsipyo ng complementarity. Ang bilang ng mga pares ng nucleotide, halimbawa, sa katawan ng tao ay 3 - 3.5 bilyon.
Ang DNA ay isang materyal na carrier ng namamana na impormasyon, na naka-encode ng isang sequence ng mga nucleotides. Ang pag-aayos ng apat na uri ng nucleotides sa mga chain ng DNA ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga molekula ng protina, i.e. kanilang pangunahing istraktura. Ang mga katangian ng mga selula at ang mga indibidwal na katangian ng mga organismo ay nakasalalay sa isang hanay ng mga protina. Ang isang tiyak na kumbinasyon ng mga nucleotide na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istraktura ng protina, at ang pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa molekula ng DNA, ay bumubuo sa genetic code. Gene (mula sa Greek genos - genus, pinanggalingan) - isang yunit ng namamana na materyal na responsable para sa pagbuo ng anumang katangian. Sinasakop nito ang isang seksyon ng molekula ng DNA na tumutukoy sa istruktura ng isang molekula ng protina. Ang kabuuan ng mga gene na nakapaloob sa isang set ng chromosome ng isang partikular na organismo ay tinatawag na genome, at ang genetic na konstitusyon ng organismo (ang kabuuan ng lahat ng mga gene nito) ay tinatawag na genotype. Ang paglabag sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa kadena ng DNA, at dahil dito, sa genotype ay humahantong sa namamana na mga pagbabago sa mga mutasyon ng katawan.
Ang mga molekula ng DNA ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahalagang katangian ng pagdodoble - ang pagbuo ng dalawang magkaparehong double helix, na ang bawat isa ay magkapareho sa orihinal na molekula. Ang prosesong ito ng pagdodoble ng molekula ng DNA ay tinatawag na pagtitiklop. Ang pagtitiklop ay nagsasangkot ng pagkasira ng luma at ang pagbuo ng mga bagong hydrogen bond na nagbubuklod sa mga kadena ng nucleotides. Sa simula ng pagtitiklop, ang dalawang lumang kadena ay nagsisimulang mag-unwind at maghiwalay sa isa't isa. Pagkatapos, ayon sa prinsipyo ng complementarity, ang mga bago ay idinagdag sa dalawang lumang kadena. Ito ay bumubuo ng dalawang magkaparehong double helix. Ang pagtitiklop ay nagbibigay ng eksaktong kopya ng genetic na impormasyon na nilalaman ng mga molekula ng DNA at ipinapasa ito mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.
Komposisyon ng DNA
DNA (deoxyribonucleic acid)- isang biological polymer na binubuo ng dalawang polynucleotide chain na konektado sa isa't isa. Ang mga monomer na bumubuo sa bawat chain ng DNA ay mga kumplikadong organikong compound na kinabibilangan ng isa sa apat na nitrogenous base: adenine (A) o thymine (T), cytosine (C) o guanine (G); ang limang-atom na asukal na pentose - deoxyribose, pagkatapos ay pinangalanan ang DNA mismo, pati na rin ang nalalabi ng phosphoric acid. Ang mga compound na ito ay tinatawag na nucleotides. Sa bawat kadena, ang mga nucleotide ay konektado sa pamamagitan ng pagbuo mga covalent bond sa pagitan ng deoxyribose ng isang nucleotide at ng phosphoric acid residue ng susunod na nucleotide. Ang dalawang kadena ay pinagsama sa isang molekula gamit ang mga bono ng hydrogen na nangyayari sa pagitan ng mga nitrogenous na base na bahagi ng mga nucleotide na bumubuo ng iba't ibang mga kadena.
Sa pagtuklas sa komposisyon ng nucleotide ng DNA ng iba't ibang pinagmulan, natuklasan ni Chargaff ang mga sumusunod na pattern.
1. Lahat ng DNA, anuman ang kanilang pinagmulan, ay naglalaman ng parehong bilang ng purine at pyrimidine base. Samakatuwid, sa anumang DNA para sa bawat isa purine nucleotide mayroong isang pyrimidine.
2. Anumang DNA ay laging naglalaman ng magkaparehas na dami ng adenine at thymine, guanine at cytosine, na karaniwang tinutukoy bilang A=T at G=C. Ang ikatlong pattern ay sumusunod mula sa mga regular na ito.
3. Ang bilang ng mga base na naglalaman ng mga amino group sa posisyon 4 ng pyrimidine nucleus at 6 ng purine (cytosine at adenine) ay katumbas ng bilang ng mga base na naglalaman ng oxo group sa parehong mga posisyon (guanine at thymine), i.e. A + C = G + T . Ang mga pattern na ito ay tinatawag na mga panuntunan ng Chargaff. Kasabay nito, natagpuan na para sa bawat uri ng DNA, ang kabuuang nilalaman ng guanine at cytosine ay hindi katumbas ng kabuuang nilalaman ng adenine at thymine, ibig sabihin, na (G + C) / (A + T), bilang isang panuntunan, naiiba mula sa pagkakaisa (marahil ay higit pa at mas kaunti). Ayon sa tampok na ito, dalawang pangunahing uri ng DNA ang nakikilala: AT-type na may pangunahing nilalaman ng adenine at thymine at GC-type na may pangunahing nilalaman ng guanine at cytosine.
Ang halaga ng ratio ng nilalaman ng kabuuan ng guanine at cytosine sa kabuuan ng nilalaman ng adenine at thymine, na nagpapakilala sa komposisyon ng nucleotide ng isang naibigay na uri ng DNA, ay karaniwang tinatawag koepisyent ng pagtitiyak. Ang bawat DNA ay may katangian na koepisyent ng pagtitiyak, na maaaring mag-iba mula 0.3 hanggang 2.8. Kapag kinakalkula ang koepisyent ng pagtitiyak, ang nilalaman ng mga menor de edad na base ay isinasaalang-alang, pati na rin ang pagpapalit ng mga pangunahing base ng kanilang mga derivatives. Halimbawa, kapag kinakalkula ang koepisyent ng pagtitiyak para sa EDNA ng mikrobyo ng trigo, na naglalaman ng 6% 5-methylcytosine, ang huli ay kasama sa kabuuan ng nilalaman ng guanine (22.7%) at cytosine (16.8%). Ang kahulugan ng mga panuntunan ni Chargaff para sa DNA ay naging malinaw pagkatapos na maitatag ang spatial na istraktura nito.
| Pangalan ng parameter | Ibig sabihin |
| Paksa ng artikulo: | Istraktura at pag-andar ng DNA |
| Rubric (temang kategorya) | Edukasyon |
DNA- isang polimer na ang mga monomer ay deoxyribonucleotides. Ang isang modelo ng spatial na istraktura ng molekula ng DNA sa anyo ng isang double helix ay iminungkahi noong 1953 ᴦ. J. Watson at F. Crick (upang bumuo ng modelong ito ay ginamit nila ang gawain ni M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff).
Molekyul ng DNA nabuo sa pamamagitan ng dalawang polynucleotide chain, na paikot-ikot sa bawat isa at magkasama sa paligid ng isang haka-haka na axis, ᴛ.ᴇ. ay isang double helix (exception - ilang mga virus na naglalaman ng DNA ay may single-stranded DNA). Ang diameter ng DNA double helix ay 2 nm, ang distansya sa pagitan ng mga katabing nucleotides ay 0.34 nm, at mayroong 10 base pairs sa bawat pagliko ng helix. Ang haba ng molekula ay maaaring umabot ng ilang sentimetro. Molecular weight - sampu at daan-daang milyon. Ang kabuuang haba ng DNA sa human cell nucleus ay humigit-kumulang 2 m. Sa eukaryotic cells, ang DNA ay bumubuo ng mga complex na may mga protina at may partikular na spatial conformation.
DNA monomer - nucleotide (deoxyribonucleotide)- binubuo ng mga nalalabi ng tatlong sangkap: 1) isang nitrogenous base, 2) isang limang-carbon monosaccharide (pentose) at 3) phosphoric acid. Ang mga nitrogenous base ng mga nucleic acid ay nabibilang sa mga klase ng pyrimidines at purines. Pyrimidine base ng DNA(may isang singsing sa kanilang molekula) - thymine, cytosine. Mga base ng purine(may dalawang singsing) - adenine at guanine.
Ang monosaccharide ng DNA nucleotide ay kinakatawan ng deoxyribose.
Ang pangalan ng nucleotide ay nagmula sa pangalan ng kaukulang base. Ang mga nucleotide at nitrogenous base ay ipinahiwatig ng malalaking titik.
Ang isang polynucleotide chain ay nabuo bilang isang resulta ng nucleotide condensation reactions. Sa kasong ito, sa pagitan ng 3 "-carbon ng deoxyribose residue ng isang nucleotide at ang phosphoric acid residue ng isa pa, bono ng phosphoether( nabibilang sa kategorya ng malakas na covalent bonds). Ang isang dulo ng polynucleotide chain ay nagtatapos sa isang 5 "carbon (ito ay tinatawag na 5" na dulo), ang isa ay nagtatapos sa isang 3 "carbon (3" na dulo).
Laban sa isang kadena ng mga nucleotides ay isang pangalawang kadena. Ang pag-aayos ng mga nucleotides sa dalawang chain na ito ay hindi random, ngunit mahigpit na tinukoy: ang thymine ay palaging matatagpuan laban sa adenine ng isang chain sa kabilang chain, at ang cytosine ay palaging laban sa guanine, dalawang hydrogen bond ang lumitaw sa pagitan ng adenine at thymine, sa pagitan ng guanine at cytosine - tatlong hydrogen bond. Ang pattern ayon sa kung saan ang mga nucleotide ng iba't ibang mga strand ng DNA ay nakaayos sa isang mahigpit na pagkakasunud-sunod na paraan (adenine - thymine, guanine - cytosine) at piling konektado sa isa't isa ay karaniwang tinatawag ang prinsipyo ng complementarity. Dapat pansinin na sina J. Watson at F. Crick ay naunawaan ang prinsipyo ng complementarity pagkatapos basahin ang mga gawa ni E. Chargaff. E. Chargaff, na pinag-aralan ang isang malaking bilang ng mga sample ng mga tisyu at organo ng iba't ibang mga organismo, natagpuan na sa anumang fragment ng DNA ang nilalaman ng mga residu ng guanine ay palaging eksaktong tumutugma sa nilalaman ng cytosine, at adenine sa thymine ( ʼʼChargaff ruleʼʼ), ngunit hindi niya maipaliwanag ang katotohanang ito.
Mula sa prinsipyo ng complementarity, ito ay sumusunod na ang nucleotide sequence ng isang chain ay tumutukoy sa nucleotide sequence ng isa pa.
Ang mga chain ng DNA ay anti-parallel (kabaligtaran), ᴛ.ᴇ. Ang mga nucleotide ng iba't ibang mga kadena ay matatagpuan sa magkasalungat na direksyon, at, samakatuwid, sa tapat ng 3 "dulo ng isang kadena ay ang 5" na dulo ng isa pa. Ang molekula ng DNA kung minsan ay inihahambing sa isang spiral staircase. Ang ʼʼrailingʼʼ ng hagdan na ito ay isang sugar-phosphate backbone (alternating residues ng deoxyribose at phosphoric acid); ʼʼstepsʼʼ - komplementaryong nitrogenous base.
Pag-andar ng DNA- imbakan at paghahatid ng namamana na impormasyon.
Ang istraktura at pag-andar ng DNA - ang konsepto at mga uri. Pag-uuri at mga tampok ng kategoryang "Istruktura at pag-andar ng DNA" 2017, 2018.
Ang molecular biology ay isa sa pinakamahalagang sangay ng biological sciences at nagsasangkot ng detalyadong pag-aaral ng mga selula ng mga buhay na organismo at ang kanilang mga bahagi. Kasama sa saklaw ng kanyang pananaliksik ang maraming mahahalagang proseso, tulad ng kapanganakan, paghinga, paglaki, kamatayan.
Ang napakahalagang pagtuklas ng molecular biology ay ang pag-decipher ng genetic code ng mas mataas na nilalang at ang pagpapasiya ng kakayahan ng cell na mag-imbak at magpadala ng genetic na impormasyon. Ang pangunahing papel sa mga prosesong ito ay kabilang sa mga nucleic acid, na nakikilala sa kalikasan sa pamamagitan ng dalawang uri - DNA at RNA. Ano ang mga macromolecule na ito? Ano ang mga ito at kung ano biological function gumanap?
Ano ang DNA?
Ang DNA ay kumakatawan sa deoxyribonucleic acid. Ito ay isa sa tatlong macromolecules ng cell (ang iba pang dalawa ay mga protina at ribonucleic acid), na nagsisiguro sa pangangalaga at paghahatid ng genetic code ng pag-unlad at aktibidad ng mga organismo. Sa simpleng salita Ang DNA ay ang carrier ng genetic information. Naglalaman ito ng genotype ng isang indibidwal, na may kakayahang magparami ng sarili nito at nagpapadala ng impormasyon sa pamamagitan ng mana.
paano Kemikal na sangkap ang acid ay nahiwalay sa mga selula noon pang 1860s, ngunit hanggang sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, walang sinuman ang nag-akala na ito ay may kakayahang mag-imbak at magpadala ng impormasyon. 
Sa loob ng mahabang panahon ay pinaniniwalaan na ang mga pag-andar na ito ay ginagampanan ng mga protina, ngunit noong 1953 ang isang pangkat ng mga biologist ay nakapagpalawak ng pag-unawa sa kakanyahan ng molekula at napatunayan ang pangunahing papel ng DNA sa pangangalaga at paghahatid ng genotype. . Ang paghahanap ay naging pagtuklas ng siglo, at natanggap ng mga siyentipiko para sa kanilang trabaho Nobel Prize.
Ano ang gawa sa DNA?
Ang DNA ang pinakamalaki sa mga biyolohikal na molekula at binubuo ng apat na nucleotides, na binubuo ng isang residue ng phosphoric acid. Sa istruktura, ang acid ay medyo kumplikado. Ang mga nucleotide nito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng mahahabang kadena, na pinagsama sa mga pares sa pangalawang istruktura - dobleng helix.
Ang DNA ay may posibilidad na masira ng radiation o iba't ibang mga oxidizing substance, dahil sa kung saan ang proseso ng mutation ay nangyayari sa molekula. Ang paggana ng isang acid ay direktang nakasalalay sa pakikipag-ugnayan nito sa isa pang molekula - mga protina. Ang pakikipag-ugnayan sa kanila sa cell, ito ay bumubuo ng sangkap na chromatin, kung saan ang impormasyon ay natanto.
Ano ang RNA?
Ang RNA ay isang ribonucleic acid na naglalaman ng nitrogenous bases at phosphoric acid residues. 
Mayroong isang hypothesis na ito ang unang molekula na nakakuha ng kakayahang magparami ng sarili sa panahon ng pagbuo ng ating planeta - sa mga prebiological system. Ang RNA ay kasama pa rin sa mga genome ng mga indibidwal na mga virus, na gumaganap sa kanila ng papel na ginagampanan ng DNA sa mas mataas na nilalang.
Ang ribonucleic acid ay binubuo ng 4 na nucleotides, ngunit sa halip na isang double helix, tulad ng sa DNA, ang mga kadena nito ay konektado sa pamamagitan ng isang solong kurba. Ang mga nucleotide ay naglalaman ng ribose, na aktibong kasangkot sa metabolismo. Depende sa kakayahang mag-encode ng isang protina, ang RNA ay nahahati sa matrix at non-coding.
Ang una ay gumaganap bilang isang uri ng tagapamagitan sa paglilipat ng naka-encode na impormasyon sa mga ribosome. Ang huli ay hindi maaaring mag-code para sa mga protina, ngunit may iba pang mga kakayahan - pagsasalin at ligation ng mga molekula.
Paano naiiba ang DNA sa RNA?
Sa sarili kong paraan komposisyong kemikal ang mga acid ay halos magkapareho sa bawat isa. Parehong mga linear polymer at isang N-glycoside na nilikha mula sa limang-carbon na residu ng asukal. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay ang nalalabi sa asukal ng RNA ay ribose, isang monosaccharide mula sa pangkat ng pentose, na madaling natutunaw sa tubig. Ang nalalabi sa asukal ng DNA ay deoxyribose, o isang derivative ng ribose, na may bahagyang naiibang istraktura. 
Hindi tulad ng ribose, na bumubuo ng isang singsing ng 4 na carbon atoms at 1 oxygen atom, sa deoxyribose ang pangalawang carbon atom ay pinalitan ng hydrogen. Ang isa pang pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA ay ang kanilang laki - mas malaki. Bilang karagdagan, kabilang sa apat na nucleotide na bumubuo sa DNA, ang isa ay isang nitrogenous base na tinatawag na thymine, habang sa RNA, sa halip na thymine, ang variant nito, uracil, ay naroroon.