PCR tanı yönteminin özünün ayrıntılı bir şekilde anlaşılması için, konuya kısa bir ara vermek gerekir. okul kursu Biyoloji.
Okul kitaplarından bile, deoksiribonükleik asidin (DNA), Dünya'da var olan tüm organizmalarda genetik bilginin ve kalıtsal özelliklerin evrensel bir taşıyıcısı olduğunu biliyoruz. Tek istisna bazı mikroorganizmalardır, örneğin virüsler - evrensel genetik bilgi taşıyıcıları RNA'dır - tek sarmallı ribonükleik asit.
DNA molekülünün yapısı
DNA molekülünün keşfi 1953'te gerçekleşti. Francis Crick ve James Watson, DNA çift sarmalının yapısını keşfettiler ve çalışmaları daha sonra Nobel Ödülü'ne layık görüldü.
DNA, sarmal şeklinde bükülmüş bir çift sarmaldır. Her iplikçik "tuğlalardan" - sıralı olarak bağlı nükleotidlerden oluşur. Her DNA nükleotidi, deoksiriboz ile ilişkili dört azotlu bazdan birini içerir - guanin (G), adenin (A) (pürinler), timin (T) ve sitozin (C) (pirimidinler), ikincisine sırasıyla bir fosfat grup ektedir. Kendi aralarında, bitişik nükleotitler, 3'-hidroksil (3'-OH) ve 5'-fosfat grupları (5'-PO3) tarafından oluşturulan bir fosfodiester bağı ile bir zincire bağlanır. Bu özellik, DNA'da polaritenin varlığını, yani zıt yönü, yani 5'- ve 3'-uçlarını belirler: bir ipliğin 5'-ucu, ikinci ipliğin 3'-ucuna karşılık gelir.
0Array ( => Analizler) Dizi ( => 2) Dizi ( =>.html) 2
DNA yapısı
DNA'nın birincil yapısı, bir zincirdeki DNA nükleotitlerinin doğrusal dizisidir. DNA zincirindeki nükleotidlerin dizisi, bir DNA harf formülü şeklinde yazılır: örneğin - AGTCATGCCAG, kayıt DNA zincirinin 5'- ucundan 3'-ucuna kadardır.
DNA'nın ikincil yapısı, nükleotitlerin (çoğunlukla azotlu bazlar) birbirleriyle, hidrojen bağlarıyla etkileşimleri nedeniyle oluşur. Klasik örnek DNA'nın ikincil yapısı, DNA çift sarmalıdır. DNA çift sarmalı, iki polinükleotit DNA dizisinden oluşan, doğada en yaygın DNA şeklidir. Her yeni DNA zincirinin inşası, tamamlayıcılık ilkesine göre gerçekleştirilir, yani bir DNA zincirinin her bir azotlu bazı, diğer zincirin kesin olarak tanımlanmış bir bazına karşılık gelir: tamamlayıcı bir çiftte, A'nın zıttı T'dir ve zıt G'dir. C'dir, vb.
DNA sentezi. çoğaltma
DNA'nın benzersiz özelliği, çoğaltma (kopyalama) yeteneğidir. Doğada DNA replikasyonu şu şekilde gerçekleşir: katalizör görevi gören (reaksiyonu hızlandıran maddeler) özel enzimler (girazlar) yardımıyla replikasyonun (DNA'nın iki katına çıkması) olduğu bölgedeki hücrede sarmal bükülmez. ) meydana gelmelidir. Ayrıca, iplikleri bağlayan hidrojen bağları kopar ve iplikler birbirinden uzaklaşır.
Yeni bir zincirin inşasında, özel bir enzim olan DNA polimeraz aktif bir "oluşturucu" görevi görür. DNA duplikasyonu ayrıca küçük bir çift sarmallı DNA parçası olan bir katman bloğu veya "temel" gerektirir. Bu başlangıç bloğu veya daha doğrusu, ana DNA zincirinin tamamlayıcı bölümü, 20-30 nükleotitlik tek sarmallı bir fragman olan primer ile etkileşime girer. DNA replikasyonu veya klonlama, her iki zincirde aynı anda gerçekleşir. Bir DNA molekülünden iki DNA molekülü oluşur, burada bir iplik ana DNA molekülünden gelir ve ikincisi, kızı yeni sentezlenir.
5360 ovmak. Bir gastroenterolog ile kapsamlı bir programın maliyeti
25 İNDİRİM KARDİYOLOG RESEPSİYONUNDA
- 25%öncelik
Doktor ziyareti
hafta sonu terapisti
5 160 ovmak. 5.420 ruble yerine. Erkeklerin ürolojik enfeksiyonlar için muayenesi
ALERGOLOJİ 5 120 ovmak. 5.590 ruble yerine.
Böylece, DNA replikasyonu (iki katına çıkma) süreci üç ana aşamayı içerir:
- DNA sarmalının çözülmesi ve ipliklerin ayrılması
- Primerlerin eklenmesi
- Bir kızı zincirinin yeni bir DNA zincirinin oluşumu
Analizin merkezinde PCR yöntemi DNA replikasyonu ilkesi yatıyor - modern bilim adamlarının yapay olarak yeniden yaratmayı başardıkları DNA sentezi: laboratuvarda doktorlar DNA'nın iki katına çıkmasına neden oluyor, ancak DNA zincirinin tamamı değil, küçük parçası.
DNA'nın İşlevleri
İnsan DNA molekülü, kullanılarak bir dizi nükleotit şeklinde yazılmış bir genetik bilgi taşıyıcısıdır. genetik Kod. Yukarıda anlatılan DNA replikasyonu sonucunda DNA genlerinin nesilden nesile aktarımı gerçekleşir.
DNA'daki nükleotid dizisindeki değişiklikler (mutasyonlar) vücutta genetik bozukluklara yol açabilir.
DNA'nın ömrü (deoksiribonükleik asitler)
"DNA"nın tanımı
Gen - ya bir RNA molekülünün ya da bir protein ürününün oluşumuna neden olan bir dizi DNA parçası (Şarkıcı M., Berg P., 1998).
Bir insanın yaklaşık 30.000 geni vardır. Tüm DNA hacminde, yapısal genler (yani, vücudun yapılarını oluşturmaya giden proteinleri kodlayanlar) sadece %3-10'unu kaplar.
DNA'nın en küçük fonksiyonel birimi şu unsurlardan oluşur: yapısal gen, düzenleyici bölgeler, düzenleyici genler.
DNA molekülünün yapısı
DNA molekülleri, monomerler - nükleotidlerden oluşan uzun çift polimer zincirleri - polinükleotitler şeklindedir. Çift zincir bir spiral şeklinde bükülür. Yani DNA sarmal bir merdiven gibidir (yukarıdaki resme bakın). Her nükleotit, dört azotlu bazdan birini içerir - adenin (A), guanin (G), sitozin (C) veya timin (T), bir pentoz molekülü (beş karbonlu şeker) ve bir fosforik asit kalıntısı. Tipik olarak, bir DNA molekülü, bir çift sarmal oluşturan iki tamamlayıcı iplikten oluşur. Bu durumda, bir ipliğin adenini, diğerinin timini ile eşleştirilir (iki hidrojen bağı ile stabilize edilir) ve guanin benzer şekilde sitozin (üç hidrojen bağı) ile ilişkilidir. DNA molekülündeki azotlu bazların dizisi, proteinlerin sentezi için gerekli bilgileri taşır. DNA, birçok nükleotitten oluşan çok uzun bir moleküldür. Örneğin, insan genomu, birlikte yaklaşık 3 milyar nükleotid çiftinden oluşan DNA moleküllerine dayanan 46 kromozomdan oluşur.
Ökaryotlarda, genetik materyal, kromozomlardaki hücrenin çekirdeğinde bulunur. Aktif durumdaki kromozomlar, kromatin şeklinde bulunur. Kromatin yaklaşık %40 DNA, %40 histonlar (alkalin proteinler), yaklaşık %20 histon olmayan kromozomal proteinler ve bir miktar RNA içerir.
Video:Kromozomun yapısı
DNA'yı "canlı sistemler"e, "canlı moleküller"e, genel olarak yaşamın temelini oluşturdukları ve ayrıca canlıların en önemli bir takım özelliklerine, özelde de çoğalma yeteneğine sahip oldukları için atfedebiliriz. DNA o kadar bağımsız ve kendi kendine yeterlidir ki hücrenin dışında bile virüs şeklinde var olabilir. DNA molekülleri yaşamlarında, bize daha karmaşık biyolojik sistemlerin, yani canlı organizmaların yaşamını hatırlatan yaşam evrelerinden geçerler. Bunlar doğum, olgunlaşma, iş (aktivite) ve "ölüm" gibi aşamalardır.
Konu: DNA'nın Yapısı
Ödev
- Bilmek ve yazabilmek yapısal formüller nükleotidler: A, T, G, C, U.
- DNA moleküllerinin yapısını ve kromozomlardaki organizasyonlarını bilmek.
- DNA'daki nükleotitlerin dikey ve yatay olarak nasıl bağlanacağını bilin. 3 "-5" bağ kavramı.
- Boyut olarak 12 veya daha fazla nükleotitten oluşan bir DNA segmentine dayalı peptit molekülleri oluşturmak için genetik kod tablosunu kullanabilme.
Video:Kromozomlar, mitoz, replikasyon
Bir DNA molekülünün yaşam evreleri
Doğum (replikasyon) - olgunlaşma (kromozomlar) - iş (transkripsiyon) - kontrol (düzenleme) - modifikasyon (mutasyon) - "ölüm"
1. DNA replikasyonu - ana zincir üzerinde yeni bir kız DNA zincirinin doğuşu.
2. DNA olgunlaşması - bir kromozom oluşumu.
3. DNA transkripsiyonu - üzerinde RNA'nın şablon sentezi şeklinde DNA'nın çalışması.
4. Transkripsiyonun düzenlenmesi - transkripsiyon için DNA aktivitesinin kontrolü.
5. DNA onarımı - hasarlı alanların restorasyonu.
6. DNA yapısındaki değişiklikler - mutasyonlar, transpozonlar.
7. DNA bozulması - her replikasyon döngüsünde yıkım.
1. Doğum - çoğaltma
DNA replikasyonu, "bir, iki, üç" pahasına, yani üç aşamada çok basittir: 1) başlatma, 2) uzama, 3) sonlandırma.
1. Başlatma - başlangıç
Çoğaltmayı başlatmak için hedef
Devasa bir DNA molekülünün replikasyonu, bir replikasyon noktasının ortaya çıkmasıyla başlar. Bu nokta, zengin belirli bir diziye sahiptir. çiftler A-T. DNA'daki bu tür yerler, tam olarak replikasyonu başlatan proteinlerin hedefleridir. Replikasyon enzimlerinin bağlanmasını sağlayan özel tanıma proteinlerinin bağlanması onlara aittir. sarmallar ve topoizomerazlar(gyrase) ve böylece çoğaltma işlemini başlatın. sarmal DNA'yı iki zincire ayırır. Bir çoğaltma çatalı oluşturulur. DNA molekülü, nükleer matris üzerine katı bir şekilde sabitlenmiştir ve herhangi bir bölüm bükülmediğinde serbestçe dönemez. Bu, zincir boyunca sarmalın ilerlemesini engeller. Topoizomeraz, DNA zincirlerini keser ve yapısal stresi azaltır.
Bir çoğaltma çatalında, zıt yönlerde hareket eden iki sarmal vardır. Ayrılan iplikler, DNA bağlayıcı proteinler tarafından sabitlenir. Çoğaltma çatalının oluşum bölgelerine "ori noktaları" (köken - başlangıç) denir. Ökaryotlarda, aynı anda binlerce çatal oluşur, bu da yüksek bir replikasyon oranı sağlar.
2. Uzama - devam (uzatma)
Kız DNA ipliklerinin iki ana iplik üzerinde büyümesi farklı şekilde gerçekleşir. Prokaryotik DNA polimeraz III ve ökaryotik δ- veya α-DNA polimerazları, yeni bir DNA zincirini yalnızca 5'>3' yönünde sentezleyebilir, çünkü karbona yalnızca 3' konumunda yeni bir nükleotit ekleyebilir, ancak 5' konumunda değil.
Bu yöne sahip bir devreye denir. lider . Üzerinde, kızı DNA zincirinin sentezi sürekli olarak devam eder. DNA polimeraz III veya δ polimeraz, ona sürekli olarak tamamlayıcı nükleotidler ekler.
3'>5' kutuplu bir devre geride kalmak ve parçalar halinde tamamlandı (ayrıca 5'>3' yönünde). α-DNA polimeraz (veya DNA polimeraz III) bu zincir - Okazaki fragmanları üzerinde kısa bölümler sentezler.
Okazaki parçalarının ve lider zincirin sentezi oluşumla başlar. RNA primerleri (tohumlar ) enzim tarafından uzun 10-15 ribonükleotid primaz (RNA polimeraz). DNA polimerazların hiçbiri, DNA sentezini sıfırdan başlatma yeteneğine sahip değildir, ancak yalnızca binayı bitirmek mevcut zincir. Önde gelen iplik veya Okazaki fragmanlarının oluşumuna paralel olarak, ribonükleotitler primerlerden çıkarılır ve DNA nükleotitleri ile değiştirilir. Ribonükleik bölgelerin (primerler) DNA bölümleriyle değiştirilmesi, hem eksonükleaz hem de polimeraz aktivitesine sahip olan β-DNA polimerazın yardımıyla gerçekleşir.
Bu nedenle, kısmi geçici transkripsiyon olmadan replikasyon imkansızdır.
DNA replikasyonu (uzama) hızı dakikada yaklaşık 45.000 nükleotittir, bu nedenle ana çatal 4.500 rpm'de çözülür. Bu, örneğin bir bilgisayardaki soğutma fanının dönüş hızıyla (1300-4800 rpm) karşılaştırılabilir.
3. Fesih - tamamlama (bitiş)
Okazaki fragmanları arasındaki boşluklar (DNA ligazın katılımıyla) nükleotidlerle doldurulduğunda ve iki sürekli DNA çift zinciri oluşturulduğunda ve iki replikasyon çatalı birleştiğinde, replikasyonun tamamlanması gerçekleşir. Daha sonra sentezlenen DNA, süper bobinler oluşturmak için bükülür.
Replikasyonun doğruluğu, tamamlayıcı baz çiftlerinin tam olarak uyuşması ve polimerazın yanı sıra eksonükleaz aktivitesine de sahip olan ve hataları tanıyıp düzeltebilen DNA polimerazlarının etkisi ile sağlanır. Tamamlayıcı olmayan bir nükleotid eklenirse, enzim bir adım geri gider, onu ayırır ve polimeraz reaksiyonunu sürdürür. Bu nedenle, çoğaltma işlemi son derece doğrudur.
Replikasyon tamamlandıktan sonra, adenindeki –GATC- bölgelerinde (N-metiladenin oluşumu ile) ve sitozin kalıntılarında 5-metilsitozin oluşumu ile DNA metilasyonu meydana gelir. Metilasyon, zincir tamamlayıcılığını ihlal etmez ve kromozom yapısının oluşumu ve gen transkripsiyonunun düzenlenmesi için gereklidir.
Bakteriler gibi prokaryotlarda DNA, doğrusal bir moleküle dönüşmeden, yani karakteristik dairesel şeklinde kalmaksızın çoğalabilir.
Video: DNA'nın replikasyonu (duplikasyonu)
2. Olgunlaşma - kromozom ve kromatin oluşumu
3. İş - transkripsiyon
Video:Genin çalışmasını bloke etmek
4. Yönetim - düzenleme
5. Kurtarma (onarım) - onarım
6. Modifikasyon - mutasyon .
7. "Ölüm" - çoğaltma sırasında bozulma.
Rusya Federasyonu Eğitim Bakanlığı
Güney Ural Devlet Üniversitesi
Ekonomi ve Yönetim Bölümü
Disiplin "Modern doğa bilimi kavramı"
"DNA yapısının kimyasal temelleri"
Tamamlandı: öğrenci EiU-232
Sedrakyan İgor
Kontrol eden: Senin A.V.
Çelyabinsk
Tanıtım
DNA yapısı
DNA'nın bileşimi
DNA'nın makromoleküler yapısı
4.1 Deoksiribonükleik asitlerin izolasyonu
4.2 Fraksiyonasyon
DNA'nın İşlevleri
nükleotidler arası bağlar
6.1 DNA'daki nükleotidler arası bağ
7. DNA şablon sentezi
7.1 DNA polimerazlar
7.2 DNA zincirlerinin başlatılması
7.3 DNA çift sarmalının çözülmesi
7.4 Süreksiz DNA sentezi
7.5 Replikasyon çatal proteinlerinin işbirlikçi eylemi
8. Sonuç
Kullanılan kaynaklar
Tanıtım
Kalıtsal özellikler, hücre çekirdeğinin kromozomlarında bulunan genler olan maddi birimlerde belirlenir. Genlerin kimyasal yapısı 1944'ten beri bilinmektedir: deoksiribonükleik asitten (DNA) bahsediyoruz. Fiziksel yapı 1953'te aydınlatıldı. Bu makromolekülün çift sarmalı, özelliklerin kalıtsal aktarım mekanizmasını açıklıyor.
Çevremizdeki dünyaya yakından baktığımızda, bitkilerden hayvanlara kadar çok çeşitli canlılar görüyoruz. Görünen bu çeşitliliğin altında, gerçekte, canlı hücrelerin şaşırtıcı birliği yatar - herhangi bir organizmanın bir araya geldiği ve etkileşimi onun uyumlu varlığını belirleyen unsurlar. Türler açısından bakıldığında, bireyler arasındaki benzerlikler büyüktür, ancak yine de (tek yumurta ikizleri dışında) kesinlikle özdeş iki organizma yoktur. 19. yüzyılın sonunda, Gregor Mendel'in eserlerinde, özelliklerin nesilden nesile kalıtsal aktarımını belirleyen temel yasalar formüle edildi. 20. yüzyılın başında, T. Morgan'ın deneylerinde, temel kalıtsal özelliklerin, birbiri ardına yerleştirildikleri kromozomlarda lokalize olan maddi birimlerden (genler) kaynaklandığı gösterilmiştir.
1944'te Avery, McLeod ve McCarthy'nin çalışmaları genlerin kimyasal yapısını belirledi: genler deoksiribonükleik asitten (DNA) oluşur. 10 yıl sonra, J. Watson ve F. Crick, DNA molekülünün fiziksel yapısının bir modelini önerdiler. Uzun bir molekül bir çift sarmal tarafından oluşturulur ve bu sarmalın iki ipliği arasındaki tamamlayıcı etkileşim, genetik bilginin nasıl doğru bir şekilde kopyalandığını (kopyalandığını) ve sonraki nesillere nasıl aktarıldığını anlamamızı sağlar.
Bu keşiflerle eş zamanlı olarak bilim adamları, genlerin "ürünlerini", yani genlerin "ürünlerini" analiz etmeye çalıştılar. kontrolleri altındaki hücrelerde sentezlenen moleküllerdir. Ephrussi, Beadle ve Tatum'un II. Dünya Savaşı arifesindeki çalışmaları, genlerin proteinleri "ürettiği" fikrini ortaya koydu. Bu nedenle, bir gen, bir hücrede belirli bir reaksiyonun başarılı bir şekilde uygulanması için gerekli olan bir proteinin (enzim) sentezi için bilgi depolar. Ancak DNA'da bulunan bilgilerin deşifre edilmesi ve proteine dönüştürülmesi gibi karmaşık mekanizmanın çözülmesi için 60'lı yıllara kadar beklemek zorunda kaldı. Sonunda, büyük ölçüde Nirenberg'in (ABD) çalışması nedeniyle, DNA ve proteinler arasındaki yazışma yasası - genetik kod - keşfedildi.
DNA yapısı.
1869'da İsviçreli biyokimyacı Friedrich Miescher, asit özellikleri ve proteinlerden bile daha yüksek moleküler ağırlığa sahip. Altman, onlara Latince "çekirdek" - çekirdek kelimesinden gelen nükleik asitler adını verdi. Tıpkı proteinler gibi, nükleik asitler de polimerlerdir. Monomerleri nükleotidlerdir ve bu nedenle nükleik asitlere polinükleotidler de denilebilir.
Nükleik asitler, en basitinden en yükseğine kadar tüm organizmaların hücrelerinde bulunmuştur. En şaşırtıcı olan, bu maddelerin kimyasal bileşimi, yapısı ve temel özelliklerinin çeşitli canlılarda benzer olmasıdır. Ancak proteinlerin yapımında yaklaşık 20 çeşit amino asit yer alıyorsa, nükleik asitleri oluşturan sadece dört farklı nükleotit vardır.
Nükleik asitler iki tipe ayrılır - deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). DNA'nın bileşimi azotlu bazlar (adenin (A), guanin (G), timin (T), sitozin (C))), deoksiriboz C5H1004 ve bir fosforik asit kalıntısı içerir. RNA, timin yerine urasil (U) ve deoksiriboz yerine riboz (C5H10O5) içerir. DNA ve RNA monomerleri, azotlu, pürin (adenin ve guanin) ve pirimidin (urasil, timin ve sitozin) bazlarından, bir fosforik asit kalıntısından ve karbonhidratlardan (riboz ve deoksiriboz) oluşan nükleotidlerdir.
DNA molekülleri, canlı organizmaların hücre çekirdeğinin kromozomlarında, mitokondri, kloroplastların eşdeğer yapılarında, prokaryotik hücrelerde ve birçok virüste bulunur. Yapısında DNA molekülü bir çift sarmalı andırır. DNA'nın yapısal modeli
çift sarmal formu ilk olarak 1953'te Amerikalı biyokimyacı J. Watson ve 1962'de Nobel Ödülü'ne layık görülen İngiliz biyofizikçi ve genetikçi F. Crick tarafından X-'i alan İngiliz biyofizikçi M. Wilkinson ile birlikte önerildi. DNA ışını Nükleik asitler, makromolekülleri tekrar tekrar tekrar eden bağlantılardan - nükleotidlerden oluşan biyopolimerlerdir. Bu nedenle polinükleotidler olarak da adlandırılırlar. Nükleik asitlerin en önemli özelliği nükleotid bileşimleridir. Nükleotidin bileşimi - nükleik asitlerin yapısal birimi - üç bileşen içerir:
azotlu baz - pirimidin veya pürin. Nükleik asitler 4 farklı baz türü içerir: ikisi pürin sınıfına, ikisi de pirimidin sınıfına aittir. Halkalarda bulunan azot, moleküllere temel özelliklerini verir.
monosakarit - riboz veya 2-deoksiriboz. Nükleotidin bir parçası olan şeker, beş karbon atomu içerir, yani. bir pentozdur. Nükleotitte bulunan pentoz tipine bağlı olarak, iki tip nükleik asit vardır - riboz içeren ribonükleik asitler (RNA) ve deoksiriboz içeren deoksiribonükleik asitler (DNA).
fosforik asit kalıntısı. Nükleik asitler asittir çünkü molekülleri fosforik asit içerir.
Nükleotid, nükleositin fosfat esteridir. Nükleosid iki bileşenden oluşur: bir monosakarit (riboz veya deoksiriboz) ve bir azotlu baz.
PC'nin bileşimini belirleme yöntemi, enzimatik veya kimyasal bölünmeleri sırasında oluşan hidrolizatların analizine dayanır. NC'lerin kimyasal parçalanması için üç yöntem yaygın olarak kullanılmaktadır. Sert koşullar altında asit hidrolizi (%70 perklorik asit, 100°C, 1 saat veya %100 formik asit, 175°C, 2 saat), hem DNA hem de RNA analizi için kullanılır, tüm N-glikosidik bağların bölünmesiyle sonuçlanır ve pürin ve pirimidin bazlarının bir karışımının oluşumu.
Nükleotitler, kovalent bağlarla bir zincire bağlanır. Bu şekilde oluşturulan nükleotit zincirleri, hidrojen bağları ile tüm uzunluk boyunca bir DNA molekülünde birleştirilir: bir zincirin adenin nükleotidi, diğer zincirin timin nükleotidine ve guanin nükleotidi sitozine bağlanır. Bu durumda, adenin her zaman sadece timini tanır ve ona bağlanır ve bunun tersi de geçerlidir. Benzer bir çift guanin ve sitozin tarafından oluşturulur. Nükleotitler gibi bu tür baz çiftlerine tamamlayıcı denir ve çift sarmallı bir DNA molekülünün oluşum ilkesine tamamlayıcılık ilkesi denir. Örneğin insan vücudundaki nükleotid çiftlerinin sayısı 3 - 3,5 milyardır.
DNA, bir dizi nükleotit tarafından kodlanan, kalıtsal bilginin maddi bir taşıyıcısıdır. DNA zincirlerinde dört tip nükleotidin düzenlenmesi, protein moleküllerindeki amino asitlerin sırasını belirler, yani. onların birincil yapısı. Hücrelerin özellikleri ve organizmaların bireysel özellikleri bir dizi proteine bağlıdır. Proteinin yapısı ve DNA molekülündeki konumlarının sırası hakkında bilgi taşıyan belirli bir nükleotid kombinasyonu, genetik kodu oluşturur. Gen (Yunanca genus - cins, köken) - herhangi bir özelliğin oluşumundan sorumlu kalıtsal bir materyal birimi. Bir protein molekülünün yapısını belirleyen DNA molekülünün bir bölümünü kaplar. Belirli bir organizmanın tek bir kromozom setinde bulunan genlerin toplamına genom denir ve organizmanın genetik yapısına (tüm genlerinin toplamına) genotip denir. DNA zincirindeki ve dolayısıyla genotipteki nükleotid dizisinin ihlali, vücut mutasyonlarında kalıtsal değişikliklere yol açar.
DNA molekülleri, iki katına çıkmanın önemli bir özelliği ile karakterize edilir - her biri orijinal molekülle aynı olan iki özdeş çift sarmalın oluşumu. Bu DNA molekülünü kopyalama işlemine replikasyon denir. Replikasyon, eskinin kırılmasını ve nükleotit zincirlerini birleştiren yeni hidrojen bağlarının oluşumunu içerir. Çoğalmanın başlangıcında, iki eski zincir çözülmeye ve birbirinden ayrılmaya başlar. Daha sonra tamamlayıcılık ilkesine göre iki eski zincire yenileri eklenir. Bu, iki özdeş çift sarmal oluşturur. Replikasyon, DNA moleküllerinde bulunan genetik bilginin tam bir kopyasını sağlar ve onu nesilden nesile aktarır.
DNA'nın bileşimi
DNA (deoksiribonükleik asit)- birbirine bağlı iki polinükleotit zincirinden oluşan biyolojik bir polimer. DNA zincirlerinin her birini oluşturan monomerler, dört azotlu bazdan birini içeren karmaşık organik bileşiklerdir: adenin (A) veya timin (T), sitozin (C) veya guanin (G); beş atomlu şeker pentoz - deoksiriboz, bundan sonra DNA'nın kendisi ve ayrıca bir fosforik asit tortusu seçildi. Bu bileşiklere nükleotidler denir. Her zincirde, nükleotidler oluşturularak bağlanır. kovalent bağlar bir nükleotidin deoksiribozu ile bir sonraki nükleotidin fosforik asit kalıntısı arasında. Farklı zincirleri oluşturan nükleotitlerin parçası olan azotlu bazlar arasında oluşan hidrojen bağları kullanılarak iki zincir bir molekülde birleştirilir.
Chargaff, çeşitli kökenlerden DNA'nın nükleotid bileşimini araştırarak aşağıdaki kalıpları keşfetti.
1. Tüm DNA, kökeni ne olursa olsun, aynı sayıda pürin ve pirimidin bazı içerir. Bu nedenle, her biri için herhangi bir DNA'da pürin nükleotidi bir pirimidin var.
2. Herhangi bir DNA, çiftler halinde her zaman eşit miktarlarda adenin ve timin, guanin ve sitozin içerir ve genellikle A=T ve G=C olarak adlandırılır. Bu düzenliliklerden üçüncü bir kalıp gelir.
3. Pirimidin çekirdeğinin 4 pozisyonunda ve purinin 6 pozisyonunda (sitozin ve adenin) amino grupları içeren bazların sayısı, aynı pozisyonlarda (guanin ve timin) okso grubunu içeren bazların sayısına eşittir, yani A + C = G + T . Bu kalıplara Chargaff kuralları denir. Bununla birlikte, her bir DNA tipi için toplam guanin ve sitozin içeriğinin toplam adenin ve timin içeriğine eşit olmadığı, yani (G + C) / (A + T) olduğu bulundu. kural, birlikten farklıdır (belki hem daha fazla hem de daha az). Bu özelliğe göre, iki ana DNA tipi ayırt edilir: Adenin ve timin ağırlıklı içeriğine sahip AT tipi ve baskın guanin ve sitozin içeriğine sahip GC tipi.
Guanin ve sitozin toplamının içeriğinin, belirli bir DNA tipinin nükleotit bileşimini karakterize eden adenin ve timin içeriğinin toplamına oranının değerine yaygın olarak denir. özgüllük katsayısı. Her DNA, 0,3 ila 2,8 arasında değişebilen karakteristik bir özgüllük katsayısına sahiptir. Özgüllük katsayısı hesaplanırken, ana bazların türevleriyle değiştirilmesinin yanı sıra küçük bazların içeriği de dikkate alınır. Örneğin, %6 5-metilsitozin içeren buğday tohumu EDNA'sı için özgüllük katsayısı hesaplanırken, ikincisi guanin (%22.7) ve sitozin (%16.8) içeriğinin toplamına dahil edilir. Chargaff'ın DNA için koyduğu kuralların anlamı, DNA'nın uzamsal yapısının kurulmasından sonra netlik kazandı.
| Parametre adı | Anlam |
| Makale konusu: | DNA'nın yapısı ve işlevleri |
| Dereceli puanlama anahtarı (tematik kategori) | Eğitim |
DNA- monomerleri deoksiribonükleotitler olan bir polimer. DNA molekülünün uzamsal yapısının çift sarmal şeklinde bir modeli 1953'te önerildi. J. Watson ve F. Crick (bu modeli oluşturmak için M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff'ın çalışmalarını kullandılar).
DNA molekülü iki polinükleotid zincirinden oluşan, birbiri etrafında ve birlikte hayali bir eksen etrafında spiral olarak bükülmüş, ᴛ.ᴇ. bir çift sarmaldır (istisna - bazı DNA içeren virüslerin tek sarmallı DNA'sı vardır). DNA çift sarmalının çapı 2 nm, bitişik nükleotitler arasındaki mesafe 0.34 nm'dir ve sarmalın dönüşü başına 10 baz çifti vardır. Molekülün uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir. Moleküler ağırlık - onlarca ve yüz milyonlarca. İnsan hücre çekirdeğindeki toplam DNA uzunluğu yaklaşık 2 m'dir Ökaryotik hücrelerde DNA, proteinlerle kompleksler oluşturur ve belirli bir uzaysal konformasyona sahiptir.
DNA monomer - nükleotit (deoksiribonükleotit)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakkarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. Nükleik asitlerin azotlu bazları, pirimidin ve pürin sınıflarına aittir. DNA'nın pirimidin bazları(moleküllerinde bir halka var) - timin, sitozin. pürin bazları(iki halka var) - adenin ve guanin.
DNA nükleotidinin monosakariti, deoksiriboz ile temsil edilir.
Nükleotidin adı, karşılık gelen bazın adından türetilmiştir. Nükleotidler ve azotlu bazlar büyük harflerle belirtilir.
Nükleotit yoğunlaşma reaksiyonlarının bir sonucu olarak bir polinükleotit zinciri oluşur. Bu durumda, bir nükleotidin deoksiriboz kalıntısının 3"-karbonu ile diğerinin fosforik asit kalıntısı arasında, fosfoeter bağı(güçlü kovalent bağlar kategorisine aittir). Polinükleotit zincirinin bir ucu 5 "karbonla (5" ucu olarak adlandırılır), diğer ucu 3 "karbon (3" ucu) ile biter.
Bir nükleotid zincirine karşı ikinci bir zincirdir. Bu iki zincirdeki nükleotitlerin düzenlenmesi rastgele değil, kesin olarak tanımlanmıştır: timin her zaman diğer zincirdeki bir zincirin adeninine karşı bulunur ve sitozin her zaman guanine karşı bulunur, adenin ve timin arasında, guanin ve guanin arasında iki hidrojen bağı oluşur. sitozin - üç hidrojen bağı. Farklı DNA ipliklerinin nükleotidlerinin kesin olarak düzenli bir şekilde (adenin - timin, guanin - sitozin) düzenlendiği ve seçici olarak birbirine bağlandığı modele yaygın olarak denir. tamamlayıcılık ilkesi. J. Watson ve F. Crick'in, E. Chargaff'ın eserlerini okuduktan sonra tamamlayıcılık ilkesini anlamaya başladığı belirtilmelidir. E. Chargaff, çeşitli organizmaların çok sayıda doku ve organ örneğini inceledikten sonra, herhangi bir DNA fragmanında guanin kalıntılarının içeriğinin her zaman tam olarak sitozin içeriğine ve adeninin timine karşılık geldiğini buldu ( ʼʼChargaff kuralıʼʼ), ancak bu gerçeği açıklayamadı.
Tamamlayıcılık ilkesinden, bir zincirin nükleotid dizisinin diğerinin nükleotid dizisini belirlediği sonucu çıkar.
DNA zincirleri anti-paraleldir (zıttır), ᴛ.ᴇ. farklı zincirlerin nükleotidleri zıt yönlerde bulunur ve bu nedenle, 3 "bir zincirin ucu, diğerinin 5" ucudur. DNA molekülü bazen sarmal bir merdivenle karşılaştırılır. Bu merdivenin "korkuluğu" bir şeker-fosfat omurgasıdır (deoksiriboz ve fosforik asitin değişen kalıntıları); ʼʼadımlarʼʼ - tamamlayıcı azotlu bazlar.
DNA'nın İşlevi- kalıtsal bilgilerin saklanması ve iletilmesi.
DNA'nın yapısı ve işlevleri - kavram ve türleri. "DNA'nın yapısı ve işlevleri" kategorisinin sınıflandırılması ve özellikleri 2017, 2018.
Moleküler biyoloji, biyolojik bilimlerin en önemli dallarından biridir ve canlı organizmaların hücrelerinin ve bileşenlerinin ayrıntılı bir incelemesini içerir. Araştırmasının kapsamı doğum, solunum, büyüme, ölüm gibi birçok hayati süreci içerir.
Moleküler biyolojinin paha biçilmez keşfi, daha yüksek varlıkların genetik kodunun deşifre edilmesi ve hücrenin genetik bilgiyi depolama ve iletme yeteneğinin belirlenmesiydi. Bu süreçlerdeki ana rol, doğada iki tip - DNA ve RNA ile ayırt edilen nükleik asitlere aittir. Bu makromoleküller nelerdir? Nelerden yapılmışlar ve neyden biyolojik fonksiyonlar rol yapmak?
DNA nedir?
DNA, deoksiribonükleik asit anlamına gelir. Organizmaların gelişiminin ve aktivitesinin genetik kodunun korunmasını ve iletilmesini sağlayan hücrenin üç makromolekülünden biridir (diğer ikisi proteinler ve ribonükleik asittir). basit kelimelerle DNA, genetik bilginin taşıyıcısıdır. Kendini çoğaltma yeteneğine sahip olan ve kalıtım yoluyla bilgi aktaran bir bireyin genotipini içerir.
nasıl Kimyasal madde asit, 1860'ların başlarında hücrelerden izole edildi, ancak 20. yüzyılın ortalarına kadar kimse onun bilgi depolama ve iletme yeteneğine sahip olduğunu varsaymadı. 
Uzun süre bu işlevlerin proteinler tarafından gerçekleştirildiğine inanılıyordu, ancak 1953'te bir grup biyolog, molekülün özünün anlaşılmasını önemli ölçüde genişletebildi ve DNA'nın genotipin korunması ve iletilmesindeki birincil rolünü kanıtlayabildi. . Buluntu, yüzyılın keşfi oldu ve bilim adamları çalışmaları için aldı Nobel Ödülü.
DNA neyden yapılmıştır?
DNA, biyolojik moleküllerin en büyüğüdür ve bir fosforik asit kalıntısından oluşan dört nükleotitten oluşur. Yapısal olarak, asit oldukça karmaşıktır. Nükleotitleri, çiftler halinde ikincil yapılara - çift sarmallara birleştirilen uzun zincirlerle birbirine bağlanır.
DNA, molekülde bir mutasyon sürecinin meydana gelmesi nedeniyle radyasyon veya çeşitli oksitleyici maddeler tarafından hasar görme eğilimindedir. Bir asidin işleyişi, doğrudan başka bir molekül - proteinler ile etkileşimine bağlıdır. Hücrede onlarla etkileşime girerek, içinde bilginin gerçekleştiği kromatin maddesini oluşturur.
RNA nedir?
RNA, azotlu bazlar ve fosforik asit kalıntıları içeren bir ribonükleik asittir. 
Gezegenimizin oluşum çağında - prebiyolojik sistemlerde kendini yeniden üretme yeteneğini kazanan ilk molekül olduğuna dair bir hipotez var. RNA hala bireysel virüslerin genomlarına dahil edilir ve onlarda DNA'nın daha yüksek varlıklarda oynadığı rolü yerine getirir.
Ribonükleik asit 4 nükleotitten oluşur, ancak DNA'da olduğu gibi çift sarmal yerine zincirleri tek bir eğri ile bağlanır. Nükleotitler, metabolizmaya aktif olarak katılan riboz içerir. Bir proteini kodlama yeteneğine bağlı olarak, RNA, matris ve kodlama yapmayan olarak ikiye ayrılır.
Birincisi, kodlanmış bilgilerin ribozomlara transferinde bir tür aracı görevi görür. İkincisi proteinleri kodlayamaz, ancak başka yeteneklere sahiptir - moleküllerin translasyonu ve ligasyonu.
DNA, RNA'dan nasıl farklıdır?
Kendi yolumda kimyasal bileşim asitler birbirine çok benzer. Her ikisi de lineer polimerlerdir ve beş karbonlu şeker kalıntılarından oluşturulan bir N-glikozittir. Aralarındaki fark, RNA'nın şeker kalıntısının, suda kolayca çözünen pentoz grubundan bir monosakkarit olan riboz olmasıdır. DNA'nın şeker kalıntısı, deoksiriboz veya biraz farklı bir yapıya sahip olan bir riboz türevidir. 
4 karbon atomu ve 1 oksijen atomundan oluşan bir halka oluşturan ribozun aksine, deoksiribozda ikinci karbon atomunun yerini hidrojen alır. DNA ve RNA arasındaki diğer bir fark, boyutlarıdır - daha büyüktür. Ayrıca DNA'yı oluşturan dört nükleotitten biri timin adı verilen azotlu bir bazdır, RNA'da ise timin yerine varyantı urasil bulunur.