Нуклейн хүчлийн молекулууд гэж юу вэ? Нуклейн хүчил - ДНХ ба РНХ

ДНХ-ийн генетикийн үүргийг нотлох баримт

"Нуклейн хүчил" гэсэн нэр нь "цөм" гэсэн латин үгнээс гаралтай. гол. Тэднийг анх 1868 онд И.Ф. Лейкоцитын цөм дэх Miescher.

1940-1950-иад оны туршилтууд нь бүх организмын удамшлын мэдээллийг тээвэрлэгч нь нуклейн хүчил (мөн олон хүний ​​таамаглаж байгаа шиг уураг биш) гэдгийг баттай нотолсон. Эдгээр туршилтууд нь үзэгдлийн биологийн мөн чанарыг илрүүлсэн хувиргалт ба хувиргалт, бичил биетний түвшинд организм ба эсийн харилцан үйлчлэлийн механизм.

Өөрчлөлт(Латин хувиргалтаас - хувиргах, өөрчлөх) - гадны ДНХ нэвтэрсний үр дүнд бактерийн эсийн удамшлын шинж чанар өөрчлөгдөх. Анх 1928 онд Ф.Гриффитс нээсэн. Гриффитс хулганыг пневмококкийн хоёр омогтой (R-омог, хоргүй, S-омог нь хоруу чанартай боловч халуунд үхдэг) нэгэн зэрэг тарьснаар тэд хэд хоногийн дараа үхэж, S-ийн хоруу чанартай пневмококк гарч ирдгийг олж мэдэв. цуснаас нь омог илэрсэн (Зураг 7.1.).

ЭНЭ. Эвери хамтран ажиллагсадтайгаа (1944) ДНХ-ийн молекулууд нь эмгэг төрүүлэгч бус бактерийг эмгэг төрүүлэгч болгон хувиргадаг хүчин зүйл болохыг тогтоожээ.

Өөрчлөлтийг нээж, судалснаар ДНХ нь удамшлын мэдээллийн материаллаг тээвэрлэгч болох нь тодорхой болсон. Өндөр организмын эсүүдэд ч хувирах боломжтой.

Дамжуулах (Латин transductio - хөдөлгөөн) - ДНХ-ийн фрагментийг бактериофагийн тусламжтайгаар нэг бактерийн эсээс нөгөөд шилжүүлэх нь эсийн удамшлын шинж чанарыг өөрчлөхөд хүргэдэг. ДНХ-ийн хуулбарлах үйл явцын явцад нэвтрүүлсэн мэдээлэл нь нянгийн хэд хэдэн эсийн үе дамжин дамждаг.

Трансдукцийн үзэгдэл нь ДНХ-ийн удамшлын үүргийн баталгаа бөгөөд хромосомын бүтэц, генийн бүтцийг судлахад ашиглагддаг бөгөөд генийн инженерчлэлийн аргуудын нэг юм.

Зураг 7. 1. Гриффитсийн туршилтын бүдүүвч дүрслэл: a – S-пневмококкийн эмгэг төрүүлэгч капсултай омгийн өсгөвөрт тарьсан хулгана үхдэг; b – эмгэг төрүүлэгч бус капсул бус R-мутантын өсгөвөрт тарьсан хулгана үхдэггүй; в – халуунд устгасан S омгийн өсгөвөрт тарилга хийлгэсэн хулгана үхдэггүй; R-мутантын амьд өсгөвөр ба халуунд устгасан S омгийн өсгөвөрийн холимогийг тарилгын аргаар хүлээн авсан хулгана үхдэг.

Дахиад нэг нотлох баримтУургууд биш харин нуклейн хүчил нь генетикийн мэдээллийн материаллаг субстрат гэдгийг Х.Френкел-Конрат (1950) тамхины мозайк вирус (TMV)-тай хийсэн туршилтууд хийсэн.

Х.Френкел-Конратын туршилтын схем

Ийнхүү бактери дахь хувирах, дамжуулах хүчин зүйлийн химийн шинж чанар, вирус ба эсийн харилцан үйлчлэлийн механизмыг нээснээр удамшлын мэдээллийг дамжуулахад нуклейн хүчлийн үүрэг нотлогдсон.

Нуклейн хүчлийн бүтэц

Нуклейн хүчлүүд нь мономерууд нь нуклеотидууд болох полимерууд юм. Нуклеотид нь азотын суурь, пентозын нүүрс ус, фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг (Зураг 7.2.).

Зураг.7.2. Нуклеотидын бүтэц

Нуклеотидын азотын суурийг хоёр төрөлд хуваадаг. пиримидин(6 гишүүнтэй нэг цагирагаас бүрдэнэ) ба пурин(5 ба 6 гишүүнтэй нийлсэн хоёр цагирагаас бүрдэнэ). Суурийн цагирагуудын нүүрстөрөгчийн атом бүр өөрийн гэсэн тусгай дугаартай боловч анхны индекстэй (′). Нуклеотидын хувьд азотын суурь нь пентозын нүүрсустөрөгчийн эхний атомтай үргэлж холбоотой байдаг.

Энэ нь ДНХ ба РНХ молекулуудын өвөрмөц бүтцийг тодорхойлдог азотын суурь юм. Нуклейн хүчлүүдэд 5 үндсэн төрлийн азотын суурь (пурин - аденин ба гуанин, пиримидин - тимин, цитозин, урацил) ба 50 гаруй ховор (атип) суурь байдаг. Азотын үндсэн суурь нь эхний үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг A, G, T, C, U.Нуклеотидуудыг агуулагдах азотын суурийн дагуу нэрлэсэн байна (Хүснэгт 7.1.).

Хүснэгт 7.1. РНХ ба ДНХ-ийн азотын суурь, нуклеозид ба нуклеотидын төрлүүд

Шугаман полинуклеотидын гинж үүсэх нь формацаар дамждаг фосфодиэфирийн холбоонэг нуклеотидын пентоз, нөгөөгийн фосфат. Пентоз фосфатын нуруу нь (5′-3′) холбооноос бүрдэнэ. Гинжний нэг төгсгөлд байрлах терминал нуклеотид нь үргэлж чөлөөт 5′ бүлэгтэй, нөгөө талд нь 3′ бүлэгтэй байдаг.

Зураг.7.3. ДНХ ба РНХ молекулуудын полипептидийн гинж үүсэх

Байгальд хоёр төрлийн нуклейн хүчил байдаг: ДНХ ба РНХ. Прокариот ба эукариот организмд генетикийн үүргийг хоёр төрлийн нуклейн хүчлүүд гүйцэтгэдэг. Вирус нь үргэлж зөвхөн нэг төрлийн нуклейн хүчил агуулдаг.

ДНХ ба РНХ-ийн үндсэн ялгааг Хүснэгт 7.2-т үзүүлэв.

Хүснэгт 7.2.Нуклейн хүчлийн шинж чанар

ДНХ

азотын суурь:

аденин, гуанин, тимин , цитозин

нүүрс ус: дезоксирибоз C 5 H 10 O 4

фосфорын хүчлийн үлдэгдэл

РНХ

азотын суурь:

аденин, гуанин, тимин, урацил

нүүрс ус: рибоз C 5 H 10 O 5

фосфорын хүчлийн үлдэгдэл

Дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ)

1951 онд Э.Чаргаф томъёолсон ДНХ нуклеотидын найрлагын дүрэм:

1. Биеийн янз бүрийн эд эсийн эсүүд ДНХ-ийн ижил нуклеотидын найрлагатай байдаг.

2. Нэг зүйлийн организмууд өөр өөр нуклеотидын найрлагатай байдаг.

3. ДНХ молекулд A=T ба G=C нь эргээд A+G = T+C болно. Организмын төрөл бүрийн хувьд A + G / T + C харьцаа нь өвөрмөц байдаг (хүний ​​хувьд энэ харьцаа 1.52 байна).

Эдгээр дүрмүүд нь ДНХ-ийн макромолекулын бүтцийг нээх түлхүүр болсон.

ДНХ молекулын бүтцийг анх 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар тайлсан. Тэдний загварын дагуу ДНХ нь бие биенээсээ мушгирсан хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрддэг.

Эдгээр гинжний мономерууд нь нуклеотидууд юм. Нуклеотидууд нь нэг нуклеотидын дезоксирибоз болон хөрш зэргэлдээх нуклеотидын фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд фосфодиэстер (ковалентын) холбоо үүсгэн гинжин хэлхээнд холбогддог (Зураг 7.4.).

Хоёр полинуклеотидын гинжийг өөр өөр гинжний нуклеотидын азотын суурийн хоорондох устөрөгчийн холбоог ашиглан ДНХ молекул болгон нэгтгэдэг. Азотын суурь нь нэмэлт зарчмын дагуу холбогддог. (аденин нь хоёр устөрөгчийн холбоог ашиглан тиминтэй, гуанин нь гурвыг ашиглан цитозинтэй холбогддог)

Зураг.7.4. Нэмэлт байх зарчим

Нэмэлт байх зарчим нь удамшлын мэдээллийг дамжуулах механизмыг тодорхойлдог амьд байгалийн үндсэн хуулиудын нэг юм.

Нэг молекулын полинуклеотидын гинж нь эсрэг параллель, i.e. Нэг гинжний 3′ төгсгөлийн эсрэг талд нөгөө гинжний 5′ төгсгөл байна.

Хэдийгээр ДНХ-ийн молекулд ердөө 4 төрлийн өөр өөр нуклеотид байдаг ч полипептидийн гинжин хэлхээнд өөр өөр дараалал, асар их тооны улмаас ДНХ-ийн молекулуудын гайхалтай олон янз байдлыг олж авдаг.

ДНХ-ийн гинжин хэлхээний нуклеотидын дарааллыг зөрчих нь хүний ​​​​биед удамшлын өөрчлөлт - мутацид хүргэдэг. ДНХ нь эсийн хуваагдлын явцад үнэн зөв үрждэг бөгөөд энэ нь удамшлын шинж чанар, шинж чанарыг хэд хэдэн үе, эсүүдэд дамжуулах боломжийг олгодог.

ДНХ-ийн давхар мушгиа нээсэн нь биологийн түүхэн дэх хамгийн гайхалтай үйл явдлуудын нэг байв. Зөвхөн таван жилийн дараа ДНХ-ийн загварын анхны туршилтын баталгааг М.Месельсон, Ф.Стал нарын бүтээлээс олж авсан. Эдгээр нээлтүүдийн дараа байгалийн хамгийн агуу нууц болох удамшлын мэдээллийг хэрэгжүүлэхэд урьд өмнө байгаагүй ахиц дэвшил гарах цаг болжээ. Молекул биологийн эрин үе эхэллээ.

ДНХ-ийн зүйлийн өвөрмөц байдал

Төрөл бүрийн зүйлийн төлөөлөгчид (A + T) ба (G + C) харьцаагаар ялгаатай байдаг. Амьтанд A+T хос давамгайлж, бичил биетэнд (A+T) ба (G+C) харьцаа ижил байна. Энэ бол ДНХ-ийн зүйлийн өвөрмөц онцлог юм. Энэ үзүүлэлтийг төрөл зүйлийг тодорхойлох генетикийн шалгууруудын нэг болгон ашигладаг.

ДНХ-ийн бүтцийн түвшин

ДНХ нь анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч бүтэц гэж хуваагддаг.

Анхдагч бүтэцнь полинуклеотидын гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал юм.

Хоёрдогч бүтэцустөрөгчийн холбоогоор холбогдсон полинуклеотидын гинжин хэлхээний давхар мушгиа юм.

ДНХ-ийн мушгиа хэд хэдэн төрөл байдаг. Физиологийн хэвийн нөхцөлд баруун гарт хамгийн түгээмэл мушгиа бол В хэлбэр юм. Энэ бол Ватсон-Крикийн стандарт бүтэц юм. Спираль диаметр нь 2 нм, мушгиа нь 3.4 нм, мушгиа бүр нь 10 суурь хос агуулдаг.

В хэлбэрийн хамт ДНХ-ийн хэсгүүд нь баруун гартай (A- ба С-хэлбэр) ба зүүн гартай (Z-хэлбэр) хоёулаа өөр өөр тохиргоотой байдаг.

А хэлбэрийн - мушгиа бүтэн эргэлт нь 2.8 2.8 нм, нэг эргэлт нь 11 хос азотын суурьтай. Энэ хэлбэрийн ДНХ нь репликацийн үед загвар болж ажилладаг.

С хэлбэр нь мушгиа нэг эргэлтэнд 9 суурь хостой байна. Ζ хэлбэр нь эргэлтэнд 12 хос суурьтай зүүн гар талын мушгиа юм. Z үсэг нь ДНХ-ийн сахар-фосфатын нурууны зигзаг хэлбэрийг заадаг. Эсэд ДНХ нь ихэвчлэн В хэлбэртэй байдаг боловч тус тусдаа хэсгүүд нь A-Z хэлбэртэй байж болно, эсвэл ДНХ-ийн хэт ороомгийн улмаас өөр тохиргоотой байж болно. ДНХ молекулуудын зохицол нь нөхцөл байдлаас хамаардаг бөгөөд генийн үйл ажиллагаанд нөлөөлөх хөшүүргийн нэг юм.

Гуравдагч бүтэц -Энэ гурван хэмжээстДНХ-ийн супергеликс нь эукариот хромосомын шинж чанартай бөгөөд ДНХ-ийн цөмийн уурагтай харилцан үйлчлэлцсэнээс үүсдэг. Ихэнх прокариотууд, зарим вирусууд, түүнчлэн эукариотуудын митохондри ба хлоропластуудад ДНХ нь уурагтай холбоогүй байдаг.

ДНХ-ийн гол шинж чанар нь түүний хуулбарлах, нөхөн сэргээх чадвар юм

ДНХ-ийн хуулбар

Репликаци (автор үйлдвэрлэл, автосинтез, репликаци) нь тусгай ферментийн оролцоотойгоор ДНХ-ийн молекулыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх явдал юм. Энэ нь интерфазын S үе дэх цөмийн хуваагдал бүрийн өмнө тохиолддог. Репликаци нь ДНХ-ийн молекулуудад агуулагдах удамшлын мэдээллийг үеэс үед дамжуулахыг баталгаажуулдаг.

Эукариотуудын ДНХ-ийн аварга молекулууд нь хуулбарлах олон газартай байдаг бол прокариотуудын харьцангуй жижиг дугуй хэлбэртэй ДНХ молекулууд тус бүр нэг репликоныг төлөөлдөг. Эукариотуудын ДНХ-ийн асар том молекулуудын полирепликатив шинж чанар нь бүх молекулыг нэгэн зэрэг задлахгүйгээр хуулбарлах боломжийг олгодог. Үгүй бол ерөнхийд нь прокариот ба эукариотуудын хуулбарлах үйл явц нь маш төстэй юм.

Репликон дахь ДНХ-ийн хуулбарлах үйл явц нь хэд хэдэн өөр ферментийг хамарсан 3 үе шаттайгаар явагддаг.

Эхний шат.ДНХ-ийн репликаци нь ДНХ-ийн давхар спираль (ДНХ-ийн геликаза, ДНХ топоизомераза гэх мэт ферментүүдийн үйлчлэлээр) задарч, устөрөгчийн холбоо тасарч, гинж нь хуваагддаг орон нутгийн цэгээс эхэлдэг. Үүний үр дүнд бүтэц гэж нэрлэгддэг хуулбарлах сэрээ(Зураг 7.5).

Зураг.7.5. ДНХ-ийн хуулбарлах схем

Хоёр дахь шатандЕрдийн матрицын синтез үүсдэг. Чөлөөт нуклеотидууд нь нэмэлт (A-T, G-C) зарчмын дагуу эх ДНХ-ийн хэлхээнд үүссэн чөлөөт холбоонд нэмэгддэг. Энэ үйл явц нь бүхэл бүтэн ДНХ молекулын дагуу явагддаг. Охин ДНХ молекул бүрийн хувьд нэг хэлхээ эх молекулаас гардаг бол нөгөө нь шинээр нийлэгждэг. Энэ хуулбарлах загварыг нэрлэдэг хагас консерватив. Энэ үе шатыг ДНХ полимераза ферментээр гүйцэтгэдэг (хэд хэдэн сортыг мэддэг).

Хоёр эх утас дээр синтез өөр өөр явагддаг.Синтез нь зөвхөн 5′ - 3′ чиглэлд явагдах боломжтой тул нэг хэлхээнд хурдан синтез, нөгөө хэлхээнд 1000-2000 нуклеотидын богино фрагментуудад удаан синтез явагдана. Тэднийг нээсэн Р.Оказакигийн нэрээр дууддаг. Оказакигийн хэсгүүд.Оказаки хэлтэрхийнүүд нь РНХ праймеруудын (РНХ праймерууд) үндсэн дээр үүсдэг бөгөөд эдгээр нь тусгай фермент РНХ примаза ашиглан нийлэгждэг. Түүний функцийг гүйцэтгэсний дараа РНХ праймерыг арилгаж, ДНХ-ийн ligase нь Оказаки хэлтэрхийнүүдтэй нэгдэж, ДНХ-ийн анхдагч бүтцийг сэргээдэг.

Гурав дахь шатандДНХ гиразагийн тусламжтайгаар мушгиа мушгиж, ДНХ-ийн хоёрдогч бүтцийг сэргээдэг.

ДНХ-ийн хуулбарлахад оролцдог ихэнх ферментүүд нь ДНХ-тэй холбоотой олон ферментийн цогцолборт ажилладаг. Энэ нь репликацийг асар хурдтай (прокариотуудад - секундэд 3000 хос нуклеотид (bp), эукариотуудад - секундэд 100-300 bp) хийх боломжийг олгодог.

Хоёр шинэ ДНХ молекул нь анхны молекулын яг хуулбар юм (Зураг 7.6)

Зураг.7.6. A - ДНХ-ийн хуулбар; B - ДНХ-ийн синтез

Хэрэв хуулбарлах явцад өсөн нэмэгдэж буй ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд алдаатай нуклеотид гарч ирвэл энэ тохиолдолд өөрийгөө засах механизм идэвхждэг. ДНХ-ийн өөрийгөө засах нь нуклейн хүчлийн нийлэгжилтийн явцад гарсан алдааг ДНХ полимераза ферментийг (эсвэл эндонуклеазыг бууруулдаг ойролцоо фермент) ашиглан засах явдал юм.

ДНХ засвар

Reparation (Латин хэлнээс reparation - нөхөн сэргээх)– мутаген хүчин зүйлийн нөлөөгөөр гэмтсэн ДНХ-ийн анхдагч бүтцийг сэргээх үйл явц.

Эсүүд цацраг туяа эсвэл химийн хүчин зүйлээс үүдэлтэй ДНХ-ийн гэмтлийг засдаг янз бүрийн "засвар" системтэй байдаг. Нөхөн төлбөрийн гурван үндсэн төрлийг ихэвчлэн авч үздэг.

· гэрэл зургийн засвар (фото дахин идэвхжүүлэх);

· тайрах засвар;

· репликацийн дараах засвар.

Хамгийн сайн судлагдсан зүйл бол хэт ягаан туяанаас үүдэлтэй гэмтлийг арилгах явдал юм. Хэт ягаан туяанд өртөх үед ижил ДНХ-ийн хэлхээний зэргэлдээ пиримидины суурийн хооронд димерүүд гарч ирдэг. Ихэнхдээ T-T dimer, i.e. Хоёр нуклеотидын гинжин хэлхээний Т ба А хоорондын устөрөгчийн бондуудын оронд нэг гинжин хэлхээнд Т-Т бонд үүсдэг (Зураг 7.7).

Фото засвархарагдахуйц гэрэлд өртөх үед үүсдэг. Үүний зэрэгцээ, фермент ДНХ фотолигаза димерийг мономер болгон хувааж, нэмэлт гинж хоорондын Т-А устөрөгчийн холбоог дахин сэргээдэг.

Таслах ба репликацийн дараахнөхөн төлбөр нь гэрлээс хамаардаггүй тул үүнийг нэрлэдэг харанхуй засвар .

Таслах засварДНХ-ийн гэмтлийг таних, гэмтсэн хэсгийг таслах (заслах), шинэ фрагментийг нэгтгэх, оруулах зэргээс бүрдэнэ.

Энэ нь 4 үе шаттайгаар явагддаг:

1. Эндонуклеаз нь гэмтсэн хэсгийг таньж, түүний хажууд байгаа ДНХ-ийн хэлхээг тасалдаг.

2. Экзонуклеаз нь гэмтсэн хэсгийг "тасалж" авдаг

3. Загварын үүрэг гүйцэтгэдэг бүрэн бүтэн гинжин хэлхээнд суурилсан ДНХ полимераз нь нэмэлт байх зарчмын дагуу шинэ фрагментийг нэгтгэдэг.

4. Лигаза нь гинжин хэлхээний хуучин хэсгийн чөлөөт үзүүрийг шинээр нийлэгжсэн фрагментийн төгсгөлүүдтэй холбодог.

Зураг 7.7. Нөхөн сэргээх үйл явц. A. Таслах засвар (захиалах савханцарын жишээг ашиглан). B. Хуулбарласаны дараах засвар. Үзүүлсэн жишээнд ДНХ-ийн нэг молекул дахь эвдрэлийг SOS засвараар хааж, мутаци үүсдэг (M). Хоёрдахь ДНХ молекулын завсарлага байж болно; Энэ нь мөн SOS засвараар дүүргэгдсэн эсвэл дараачийн засварын нийлэгжилттэй рекомбинацаар хаагддаг бөгөөд энэ нь бүрэн бүтэн ДНХ-ийн хэлхээ нь загвар болж үйлчилдэг. (Бөхмегийн хэлснээр, Адлер, өөрчлөлттэй.)

Хуулбарласаны дараах засвар ДНХ-ийн хуулбарлахаас өмнө үүссэн гэмтэл арилаагүй тохиолдолд асдаг.

Хэрэв димерүүдийг арилгахгүй бол харгалзах суурь нь загвар болж чадахгүй бөгөөд шинээр нийлэгжсэн ДНХ-ийн эдгээр газруудад цоорхой (завсарлага) гарч ирнэ. ДНХ-ийн хоёр давхар хэлхээний хооронд фрагментуудыг (рекомбинаци) солилцох замаар репликацийн бүтээгдэхүүн нь нэг хэвийн давхар хэлхээ (репликацын дараах засвар) үүсгэж болно.

Хэрэв ДНХ-ийн гэмтэл нь хоорондоо маш ойрхон байвал цоорхой нь давхцаж байвал цоорхойг нөхөхийн тулд өөр "засвар" системийг идэвхжүүлдэг. SOS нөхөн төлбөр , гэмтэлтэй загвар дээр шинэ ДНХ-ийн хэлхээг нэгтгэх чадвартай. Энэхүү хуулбарлах системийн тусламжтайгаар алдаа ихэвчлэн гардаг ба мутаци .

Эсийн нөхөн сэргээх систем нь генетикийн гомеостаз, амьд системийн бүтэц, үйл ажиллагааны тогтвортой байдлыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. .

Рибонуклейн хүчил

Рибонуклейн хүчилнь үндсэндээ нэг полинуклеотидын гинжээс бүрддэг биополимер юм. РНХ дахь нуклеотидын бүтэц нь ДНХ-ийн бүтэцтэй төстэй боловч дараахь зүйлүүд байдаг ялгаа :

1. РНХ нуклеотид нь дезоксирибозын оронд рибоз агуулдаг;

2. Тимин азотын суурийн оронд - урацил.

Эсэд хэд хэдэн төрлийн РНХ байдаг бөгөөд тэдгээр нь молекулын хэмжээ, бүтэц, эс ​​дэх байршил, үйл ажиллагааны хувьд ялгаатай байдаг.

Элч РНХ – мРНХ (мРНХ)Энэ нь ДНХ-ийн молекулын гинжин хэлхээний аль нэг хэсэгт нийлэгжиж, эсийн цөмөөс уургийн бүтцийн талаарх мэдээллийг рибосом руу дамжуулдаг. Энэ нь 300-3000 (бусад зохиогчид 300-30000 өгдөг) нуклеотидуудаас бүрдэх ба эсийн нийт РНХ-ийн 3-5% -ийг бүрдүүлдэг.

ДНХ молекулын нэгэн адил устөрөгчийн холбоо, гидрофобик, электростатик харилцан үйлчлэлээр үүсдэг хоёрдогч болон гуравдагч бүтэцтэй.

Рибосомын РНХ (рРНХ)эсийн нийт РНХ-ийн 80-85%-ийг бүрдүүлдэг. 3000-5000 нуклеотид агуулдаг. Рибосомын нэг хэсэг. рРНХ нь уургийн нийлэгжилтийн үед мРНХ ба тРНХ-ийн тодорхой орон зайн зохицуулалтыг хангадаг гэж үздэг. рРНХ-ийн бүтцийн талаархи мэдээлэл нь хоёрдогч хромосомын нарийсалт хэсэгт агуулагддаг.

Дамжуулах РНХ (tRNA) 70-80 нуклеотидээс бүрдэх ба эсийн нийт РНХ-ийн 10-15%-ийг бүрдүүлдэг. tRNA-ийн үүрэг нь амин хүчлийг цитоплазмаас рибосом дахь уургийн нийлэгжилтийн газар руу шилжүүлэх явдал юм. тРНХ молекулууд нь хоёрдогч бүтэцтэй байдаг хошоонгор навч (Зураг 7.8).

tRNA-ийн гурван хэмжээст загвар нь L хэлбэрийн авсаархан хэлбэртэй байдаг. tRNA-д дөрвөн гогцоо байдаг: хүлээн авагчийн гогцоо (амин хүчлийг хавсаргах цэг болдог), антикодон гогцоо (мРНХ дэх кодонуудыг таних) ба хоёр хажуугийн гогцоо.

Зураг.7.8. tRNA-ийн бүтэц

Гетероген цөмийн РНХ- гиа-РНХ. Энэ нь эукариотуудын мРНХ-ийн урьдал зүйл бөгөөд боловсруулалтын үр дүнд мРНХ болж хувирдаг. Ерөнхийдөө hn-РНХ нь i-РНХ-ээс хамаагүй урт байдаг.

Жижиг цөмийн РНХ - snRNA. HRNA-ийн өөрчлөлтийн үйл явцад оролцдог.

РНХ праймер -ДНХ-ийн хуулбарлах үйл явцад оролцдог жижиг РНХ (ихэвчлэн 10 нуклеотид).

РНХ-ийн биологийн үүрэгудамшлын мэдээллийг хадгалах, хэрэгжүүлэх, дамжуулах, уургийн биосинтезийг хангахаас бүрдэнэ.

Аденозин трифосфорын хүчил (ATP)

ATP нь азотын суурь аденин, рибоз моносахарид, фосфорын хүчлийн гурван үлдэгдэлээс бүрдэх мононуклеотид юм (Зураг 7.9). Фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь өндөр энергитэй холбоогоор хоорондоо холбогддог. Эрчим хүч шаардагдах үед ATP задрахын тулд аденозин дифосфорын хүчил (ADP) болон фосфорын үлдэгдэл үүсдэг. Энэ нь энерги ялгаруулдаг.

ATP + H 2 O = ADP + H 3 PO 4 + 40 кЖ

Мөн ADP нь задарч AMP (аденозин монофосфорын хүчил) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэл үүсгэдэг.

ADP + H 2 O = AMP + H 3 PO 4 + 40 кЖ

Зураг.7.9. ATP-ийн бүтэц, түүнийг ADP болгон хувиргах схем

AMP-ийг ADP, ADP-ийг ATP болгон хувиргах урвуу урвал нь энергийн солилцоо, фотосинтезийн үйл явцад энерги шингээх үед үүсдэг.

ATP нь амьд организмын амьдралын бүхий л үйл явцын эрчим хүчний бүх нийтийн эх үүсвэр юм.

1. нуклейн хүчлүүд - Полинуклеотидууд, фосфор агуулсан биополимерууд нь амьд байгальд түгээмэл тархсан байдаг. Тэдгээрийг анх 1868 онд Ф.Мишер цөмийн материалаар баялаг эсүүдээс (лейкоцит, хулд эр бэлгийн эс) нээсэн. "Н. руу." 1889 онд санал болгосон. Биологийн нэвтэрхий толь бичиг
2. НУКЛЕЙН ХҮЧИЛ - НУКЛЕЙН ХҮЧИЛ гэдэг нь бүх амьд организм болон вируст байдаг химийн макромолекулууд юм. Хоёр төрлийн нуклейн хүчлүүд байдаг: ДНХ (дезоксирибонуклеины хүчил) нь удамшлын кодыг хадгалдаг... Шинжлэх ухаан, техникийн толь бичиг
3. Нуклейн хүчлүүд - Полинуклеотидууд нь амьд байгальд түгээмэл тархсан биологийн идэвхт биополимеруудын хамгийн чухал юм. Бүх организмын эс бүрт агуулагддаг. Н.К.-г 1868 онд Швейцарийн эрдэмтэн... Зөвлөлтийн агуу нэвтэрхий толь бичиг
4. нуклейн хүчлүүд - (полинуклеотидууд), бүх амьд эс, вируст агуулагддаг биополимерууд. Тэднийг анх Швейцарийн биохимич И.Ф. Мишер 1868 онд. Гэхдээ зөвхөн дунд үед. Биологи. Орчин үеийн нэвтэрхий толь бичиг
5. НУКЛЕИН ХҮЧИЛ - НУКЛЕИН ХҮЧИЛ (полинуклеотид) нь нуклеотидын үлдэгдэлээс үүссэн өндөр молекул жинтэй органик нэгдлүүд юм. Нуклейн хүчилд ямар нүүрс ус агуулагдаж байгаагаас шалтгаалж дезоксирибоз эсвэл рибоз... Том нэвтэрхий толь бичиг

Нуклейн хүчил нь өндөр молекул жинтэй органик нэгдлүүд юм. Тэдгээрийг анх эсийн цөмд олж илрүүлсэн тул холбогдох нэр (цөм - цөм) болжээ.

Эсийн доторх нуклейн хүчлүүдийн ач холбогдол маш их. Тэд удамшлын мэдээллийг хадгалж, дамжуулдаг. Нукеин хүчлийн хоёр төрөл байдаг: дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) ба рибонуклеины хүчил (РНХ) . ДНХ нь үндсэндээ эсийн цөмд үүсч, агуулагддаг, цөмд үүссэн РНХ нь цитоплазм, цөмд үүргээ гүйцэтгэдэг. Нуклейн хүчлүүд нь нуклеотид гэж нэрлэгддэг асар олон тооны мономерийн нэгжүүдээс бүрддэг полимерууд юм .

Нуклеотид бүр нь азотын суурь, таван нүүрстөрөгчийн сахар (пентоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх химийн нэгдэл юм.

Сүүлийнх нь нуклейн хүчлүүд нь хүчлүүдийн ангилалд хамаарах эсэхийг тодорхойлдог. Нуклеотид дахь пентозын янз бүрийн төрлөөс хамааран хоёр төрлийн нуклейн хүчлийг ялгадаг: рибонуклеины хүчил (РНХ) нь рибоз, дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) нь дезоксирибоз агуулдаг. Хоёр төрлийн нуклейн хүчил агуулдаг аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) ба тимин (Т) гэсэн дөрвөн өөр төрлийн азотын суурь ба РНХ-д тимины оронд урацил байдаг.

ДНХ молекулнь нэг урт тэнхлэгийг тойрон мушгисан хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрдэх ба давхар мушгиа үүсгэдэг. ДНХ-ийн хоёр хэлхээ нь азотын суурьтай нэг молекулд нэгддэг. Энэ тохиолдолд аденин нь зөвхөн тиминтэй, гуанин нь цитозинтэй нийлдэг. Үүнтэй холбогдуулан нэг гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь нөгөө гинжин хэлхээний дарааллыг хатуу тодорхойлдог. ДНХ молекулын хосолсон гинжин хэлхээн дэх нуклеотидын бие биентэйгээ нягт уялдаатай байхыг нэмэлт гэж нэрлэдэг. Полинуклеотидын гинжин хэлхээнд хөрш зэргэлдээх нуклеотидууд нь элсэн чихэр (дезоксирибоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээр дамжин хоорондоо холбогддог. ДНХ-ийн молекулд олон мянган нуклеотидууд цувралаар холбогддог бөгөөд энэ нэгдлийн молекул жин хэдэн арван, хэдэн зуун саяд хүрдэг.

ДНХ-ийн үүрэг бол удамшлын мэдээллийг хадгалах, үржүүлэх, үеэс үед дамжуулах явдал юм. ДНХ нь эсийн нийлэгжүүлсэн уураг дахь амин хүчлүүдийн дарааллын тухай кодлогдсон мэдээллийг агуулдаг. Эс нь ДНХ-ийн нийлэгжилтэд шаардлагатай механизмтай байдаг.

Өөрийгөө хуулбарлах үйл явц , эсвэл хуулбарлах (дупликаци, авторепликаци) нь үе шаттайгаар явагддаг: эхлээд тусгай ферментийн нөлөөн дор азотын суурийн хоорондох устөрөгчийн холбоо тасарч, үүний үр дүнд ДНХ молекулын анхны хос хэлхээ аажмаар хоёр дан болж задардаг. утаснууд. ДНХ-ийн нэг хэлхээ нөгөөгөөсөө салж, дараа нь тус бүр нь цитоплазмд байрлах чөлөөт нэмэлт нуклеотидуудыг (адениныг тиминд, гуаниныг цитозинд) холбож шинээр нийлэгжүүлдэг.

ДНХ-ийн давхар хэлхээ ингэж сэргээгддэг - "эх" ДНХ молекулын яг хуулбар. Харин одоо ийм хоёр давхар молекул аль хэдийн бий болсон. Тиймээс ДНХ-ийн нийлэгжилтийг репликаци (давхардах) гэж нэрлэдэг: ДНХ-ийн молекул бүр өөрөө хоёр дахин нэмэгддэг. Өөрөөр хэлбэл, ДНХ-ийн хэлхээ бүр загвар болж үйлчилдэг бөгөөд түүний давхардлыг загвар синтез гэж нэрлэдэг. Амьд эсэд давхардсаны үр дүнд шинэ ДНХ молекулууд анхныхтай ижил бүтэцтэй байдаг: нэг хэлхээ нь анхных байсан, хоёр дахь нь дахин угсарсан. Үүнтэй холбогдуулан ижил удамшлын

мэдээлэл. Энэ нь биологийн гүн гүнзгий утгатай, учир нь ДНХ-ийн бүтцийг зөрчих нь бие махбодид агуулагдах шинж чанаруудын хөгжлийг хангах генетикийн мэдээллийг хадгалах, өвлөн авах боломжгүй болно.

РНХ-ийн молекулын бүтэц нь ДНХ-тэй ойролцоо байдаг. Гэхдээ РНХ нь ДНХ-ээс ялгаатай нь ихэнх тохиолдолд нэг судалтай байдаг.

РНХ молекул нь мөн 4 төрлийн нуклеотид агуулдаг боловч тэдгээрийн нэг нь ДНХ-ээс ялгаатай: тимины оронд РНХ байдаг. урацил . Үүнээс гадна РНХ молекулын бүх нуклеотид нь дезоксирибоз биш харин рибоз агуулдаг. РНХ молекулууд нь ДНХ-ийн молекулууд шиг том биш юм. РНХ-ийн хэд хэдэн хэлбэр байдаг. Тэдний нэрс нь гүйцэтгэдэг функц эсвэл нүдэн дэх байршилтай холбоотой байдаг.

рРНХ молекулууд нь харьцангуй жижиг бөгөөд 3 - 5 мянган нуклеотидээс бүрддэг.

Мэдээлэл (мРНХ) , эсвэл загвар (мРНХ), РНХ Цөмд хадгалагдсан ДНХ дахь нуклеотидын дарааллын талаарх мэдээллийг уургийн нийлэгжилтийн талбарт шилжүүлэх . Эдгээр РНХ-ийн хэмжээ нь тэдгээрийн нийлэгжсэн ДНХ-ийн бүсийн уртаас хамаарна. мРНХ-ийн молекулууд нь 300-30,000 нуклеотидаас бүрдэх боломжтой.

Дамжуулах РНХ (tRNA) молекулууд нь хамгийн богино бөгөөд 76 - 85 нуклеотидээс бүрддэг. Шилжүүлгийн РНХ нь амин хүчлийг уургийн нийлэгжилтийн газарт хүргэдэг бөгөөд амин хүчил бүр өөрийн гэсэн тРНХ-тэй байдаг. Бүх төрлийн РНХ нь эсийн цөмд ДНХ-ийн хэлхээний аль нэг дээр нөхөх ижил зарчмын дагуу нийлэгждэг.

РНХ-ийн ач холбогдол нь эсийн өвөрмөц уургийн нийлэгжилтийг хангадагт оршино.

Аденозин трифосфат (ATP) нь аливаа эсийн нэг хэсэг бөгөөд хамгийн чухал функцүүдийн нэг болох эрчим хүчний хуримтлалыг гүйцэтгэдэг. Энэ нь азотын суурь аденин, сахарын рибоз, фосфорын хүчлийн гурван үлдэгдэлээс бүрддэг нуклеотид юм. ATP дахь фосфорын хүчлийн молекулуудыг холбодог тогтворгүй химийн холбоо нь эрчим хүчээр маш баялаг (макроэргик холбоо). Эдгээр холбоо тасарсан үед энерги ялгарч, амьд эсэд ашиглагдаж, амин чухал үйл явц, органик бодисын нийлэгжилтийг хангадаг. Фосфорын хүчлийн нэг молекулыг салгахад ойролцоогоор 40 кЖ энерги ялгардаг. Энэ тохиолдолд ATP нь аденозин дифосфат (ADP) болж хувирч, фосфорын хүчлийн үлдэгдлийг ADP-ээс салгаснаар аденозин монофосфат (AMP) үүсдэг (Зураг 1.4). Тиймээс, ATP нь эрчим хүч шаарддаг янз бүрийн процессыг явуулахад ашиглагддаг эсийн гол өндөр энергитэй нэгдэл юм .

Хяналтын асуултууд

1. Ямар химийн элементүүд эсийг бүрдүүлдэг вэ?

2. Ямар органик бус бодисууд эсийг бүрдүүлдэг вэ?

3. Эсийн амьдралд ус ямар ач холбогдолтой вэ?

4. Ямар органик бодисууд эсийг бүрдүүлдэг вэ?

5. Уургийн үүргийг нэрлэ.

6. ДНХ ба РНХ молекулуудын бүтэц ямар ялгаатай вэ?

ДНХ

1. Нуклейн хүчил, тэдгээрийн бүтэц, үүрэг

2. Уургийн биосинтезийн үндсэн үе шатууд. Генетик код, түүний үндсэн шинж чанарууд

3. Генийн илэрхийлэлийн зохицуулалт

1. Нуклейн хүчил, тэдгээрийн бүтэц, үүрэг

Нуклейн хүчил мономерууд нь фосфодиэфирийн бондоор холбогдсон нуклеотидууд болох шугаман, салаалаагүй гетерополимерууд юм.

Нуклеотидууд - эдгээр нь молекулууд нь пентозын үлдэгдэл (рибоз эсвэл дезоксирибоз) -ээс бүрдэх органик бодис бөгөөд үүнд фосфорын хүчлийн үлдэгдэл ба азотын суурь нь ковалент байдлаар холбогддог. Нуклеотид дахь азотын суурь нь пурин (аденин ба гуанин) ба пиримидин (цитозин, тимин, урацил) гэсэн хоёр бүлэгт хуваагддаг. Дезоксирибонуклеотидууд нь дезоксирибоз ба азотын суурьуудын нэгийг агуулдаг.аденин (А), гуанин (G), тимин (Т), цитозин (C). Рибонуклеотидууд нь рибоз ба азотын суурьуудын нэгийг агуулдаг: аденин (A), гуанин (G), урацил (U), цитозин (C).

Зарим тохиолдолд жагсаасан азотын суурийн янз бүрийн деривативууд нь эсүүдэд байдаг - бага зэргийн нуклеотидын нэг хэсэг болох бага суурь.

Чөлөөт нуклеотид ба тэдгээртэй төстэй бодисууд нь бодисын солилцоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээлбэл, NAD (никотинамид аденины динуклеотид) ба NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) нь электрон ба протоны тээвэрлэгч болдог.

Чөлөөт нуклеотидууд нь 1...2 фосфорын бүлгийг нэмж, өндөр энергитэй нэгдлүүдийг үүсгэх чадвартай. Эсийн энергийн бүх нийтийн эх үүсвэр нь ATP – аденин, рибоз ба гурван фосфорын (пирофосфорын) хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх аденозин трифосфорын хүчил. Нэг терминалын пирофосфатын бондын гидролиз нь эсэд ашиглаж болох 30.6 кЖ/моль (эсвэл 8.4 ккал/моль) чөлөөт энерги ялгаруулдаг. Ийм пирофосфатын холбоог макроэргик (өндөр энерги) гэж нэрлэдэг.

ATP-ээс гадна нуклеотид дээр суурилсан бусад өндөр энергитэй нэгдлүүд байдаг: GTP (гуанин агуулдаг; уураг ба глюкозын биосинтезд оролцдог), UTP (урацил агуулдаг; полисахаридын нийлэгжилтэнд оролцдог).

Нуклеотидууд нь циклийн хэлбэрийг үүсгэх чадвартай, жишээлбэл, cAMP, cCMP, cGMP. Циклийн нуклеотидууд нь янз бүрийн физиологийн үйл явцын зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Нуклейн хүчил

Хоёр төрлийн нуклейн хүчил байдаг: ДНХ (дезоксирибонуклеины хүчил) ба РНХ (рибонуклеины хүчил). Нуклейн хүчил нь генетикийн (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, нөхөн үржих, хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. Энэ мэдээлэл нь нуклеотидын дараалал хэлбэрээр тусгагдсан (кодлогдсон). Ялангуяа нуклеотидын дараалал нь уургийн анхдагч бүтцийг тусгадаг (доороос үзнэ үү). Амин хүчлүүд болон тэдгээрийг кодлодог нуклеотидын дарааллын хоорондын уялдаа холбоог генетикийн код гэж нэрлэдэг. ДНХ ба РНХ-ийн генетик кодын нэгж нь гурвалсан - гурван нуклеотидын дараалал юм.

Нуклейн хүчил - Эдгээр нь химийн идэвхтэй бодисууд юм. Тэд уурагтай янз бүрийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг - нуклеопротейн эсвэл нуклеопротейн.

Дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) нь нуклейн хүчил бөгөөд түүний мономерууд нь дезоксирибонуклеотидууд юм. ДНХ нь удамшлын мэдээллийн үндсэн тээвэрлэгч юм. Энэ нь бие даасан эс, бүх организмын бүтэц, үйл ажиллагаа, хөгжлийн талаархи бүх мэдээллийг ДНХ-ийн нуклеотидын дараалал хэлбэрээр бүртгэдэг гэсэн үг юм.

Нуклейн хүчлийг Мишер 1868 онд нээсэн.Гэвч ДНХ хромосомын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг гэдгийг 1924 онд л Фельген баталжээ. 1944 онд Avery, McLeod, McCarthy нар ДНХ нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, хэрэгжүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоожээ.

ДНХ-ийн хэд хэдэн төрөл байдаг: A, B, Z, T хэлбэрүүд. Эдгээрээс В хэлбэр нь ихэвчлэн эсүүдэд байдаг - хос баруун гарт спираль нь устөрөгчийн бондоор холбогдсон хоёр хэлхээ (эсвэл гинж) -ээс бүрддэг. Мөр бүр нь дезоксирибоз ба фосфорын хүчлийн үлдэгдэлтэй, азотын суурь нь дезоксирибозтой ковалентаар холбогддог. Энэ тохиолдолд ДНХ-ийн хоёр хэлхээний азотын суурь нь бие бие рүүгээ чиглэсэн бөгөөд устөрөгчийн холбоо үүссэний улмаас A=T (хоёр устөрөгчийн холбоо) ба G≡C (устөрөгчийн гурван холбоо) нэмэлт хосуудыг үүсгэдэг. Тиймээс эдгээр гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь бие биентэйгээ өвөрмөц тохирдог. Давхар мушгиа эргэх урт нь 3.4 нм, азотын суурийн зэргэлдээх хос хоорондын зай 0.34 нм, давхар мушгиа диаметр нь 1.8 нм байна.

ДНХ-ийн уртыг хос нуклеотидын тоогоор (bp гэж товчилсон) хэмждэг. Нэг ДНХ молекулын урт нь хэдэн мянган bp (tbp гэж товчилсон) -аас хэдэн сая bp (mpp) хүртэл хэлбэлздэг. Жишээлбэл, хамгийн энгийн вирусын хувьд ДНХ-ийн урт нь ойролцоогоор 5 кб, хамгийн төвөгтэй вируст - 100 кб-аас дээш, гэдэсний савханцар ~ 3,8 мб, мөөгөнцөрт ~ 13,5 мб, дрозофила ялаа ~ 105 мб, хүний ​​хувьд ~ 2900 MPN (ДНХ-ийн хэмжээг хамгийн бага хромосомын багцад өгсөн - гаплоид). ДНХ-ийн уртыг ердийн метрийн уртын нэгжээр мөн илэрхийлж болно: E. coli дахь ДНХ молекулын нийт урт ~ 1.3 мм, хүний ​​анхны хромосом дахь ДНХ молекулын урт ~ 16 см, Хүний бүх геном дахь ДНХ-ийн урт (23 хромосом дахь) ~ 1 метр. Эукариот эсүүдэд ДНХ нь гистоны уураг агуулсан нуклеопротеины цогцолбор хэлбэрээр байдаг.

ДНХ-ийн хуулбар (өөрийгөө хуулбарлах). - Энэ бол генетикийн мэдээллийн нөхөн үржихүйг баталгаажуулдаг биологийн хамгийн чухал процессуудын нэг юм. Нэг ДНХ молекулыг хуулбарласны үр дүнд хоёр шинэ молекул үүсдэг бөгөөд энэ нь анхны молекулын яг хуулбар болох матриц юм. Шинэ молекул бүр хоёр гинжээс бүрддэг - нэг нь эцэг, нөгөө нь эгч. ДНХ-ийн хуулбарлах энэ механизмыг хагас консерватив гэж нэрлэдэг.

Нэг гетерополимер молекул нь нэмэлт бүтэцтэй өөр гетерополимер молекулыг нийлэгжүүлэх загвар (хэлбэр) болж үйлчилдэг урвалыг загвар хэлбэрийн урвал гэж нэрлэдэг. Хэрэв урвалын явцад матрицын үүрэг гүйцэтгэдэг ижил бодисын молекулууд үүсдэг бол урвалыг автокаталитик гэж нэрлэдэг. Хэрэв урвалын явцад нэг бодисын матриц дээр өөр бодисын молекулууд үүссэн бол ийм урвалыг гетерокаталитик гэж нэрлэдэг. Тиймээс ДНХ-ийн хуулбар (өөрөөр хэлбэл ДНХ-ийн загвар дээрх ДНХ-ийн нийлэгжилт) нь автокаталитик загварын синтезийн урвал юм.

Загварын төрлийн урвалд юуны түрүүнд ДНХ-ийн репликаци (ДНХ-ийн загвар дээрх ДНХ-ийн синтез), ДНХ-ийн транскрипци (ДНХ загвар дээрх РНХ-ийн нийлэгжилт) болон РНХ-ийн орчуулга (РНХ загвар дээрх уургийн нийлэгжилт) орно. Гэсэн хэдий ч бусад загвар хэлбэрийн урвалууд байдаг, жишээлбэл, РНХ загвар дээр РНХ-ийн нийлэгжилт, РНХ загвар дээрх ДНХ-ийн синтез. Сүүлийн хоёр төрлийн урвал нь эсүүд тодорхой вирусээр халдварлагдсан үед ажиглагддаг. РНХ загвар дээрх ДНХ-ийн синтез (урвуу транскрипц) нь генийн инженерчлэлд өргөн хэрэглэгддэг.

Бүх матрицын процессууд нь гурван үе шатаас бүрдэнэ.эхлэл (эхлэл), сунгалт (үргэлжлэл), төгсгөл (төгсгөл).

ДНХ-ийн хуулбар - Энэ бол хэдэн арван фермент оролцдог нарийн төвөгтэй процесс юм. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь ДНХ полимеразууд (хэд хэдэн төрөл), примаза, топоизомераза, лигаз болон бусад. ДНХ-ийн репликацийн гол асуудал бол нэг молекулын өөр өөр гинжин хэлхээнд фосфорын хүчлийн үлдэгдэл өөр өөр чиглэлд чиглэгддэг боловч гинжин хэлхээний өргөтгөл нь зөвхөн OH бүлэгтэй төгсдөг төгсгөлөөс үүсдэг. Иймээс хуулбарлах сэрээ гэж нэрлэгддэг хувилсан мужид хуулбарлах үйл явц өөр өөр гинжин хэлхээнд өөр өөрөөр явагддаг. Тэргүүлэгч хэлхээ гэж нэрлэгддэг хэлхээнүүдийн аль нэг дээр ДНХ-ийн загвар дээр тасралтгүй ДНХ-ийн синтез явагддаг. Хоцрогдсон хэлхээ гэж нэрлэгддэг нөгөө хэлхээнд эхлээд тодорхой РНХ-ийн фрагмент болох праймерыг холбодог. Уг праймер нь Оказаки фрагмент гэж нэрлэгддэг ДНХ-ийн фрагментийн нийлэгжилтэнд праймер болдог. Дараа нь праймерыг зайлуулж, Оказаки хэлтэрхийнүүд нь ДНХ-ийн лигаза ферментийн нэг хэлхээнд наалддаг. ДНХ-ийн репликацийг нөхөн сэргээлт дагалддаг - репликацийн явцад зайлшгүй гардаг алдааг засах. Маш олон засварын механизм байдаг.

Рибонуклейн хүчил (РНХ) нь нуклейн хүчил бөгөөд түүний мономерууд нь рибонуклеотидууд юм.

Нэг РНХ молекул дотор бие биенээ нөхдөг хэд хэдэн муж байдаг. Ийм нэмэлт бүсүүдийн хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг. Үүний үр дүнд нэг РНХ молекулд хоёр судалтай, нэг судалтай бүтэц ээлжлэн оршдог бөгөөд молекулын ерөнхий хэлбэр нь ишний хошоонгор навчтай төстэй байдаг.

РНХ-ийг бүрдүүлдэг азотын суурь нь ДНХ ба РНХ-ийн аль алинд нь нэмэлт суурьтай устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай. Энэ тохиолдолд азотын суурь нь A=U, A=T ба G≡C хосуудыг үүсгэдэг. Үүний ачаар мэдээллийг ДНХ-ээс РНХ, РНХ-ээс ДНХ, РНХ-ээс уураг руу шилжүүлэх боломжтой.

Өөр өөр үүрэг гүйцэтгэдэг эсүүдэд гурван үндсэн төрлийн РНХ байдаг.

1. Мэдээлэл, эсвэл элч РНХ (mRNA, эсвэл mRNA). Эсийн РНХ-ийн 5%-ийг бүрдүүлдэг. Уургийн биосинтезийн явцад удамшлын мэдээллийг ДНХ-ээс рибосом руу шилжүүлэх үүрэгтэй. Эукариот эсүүдэд мРНХ (мРНХ) нь тодорхой уургаар тогтворждог. Энэ нь цөм идэвхгүй байсан ч уургийн биосинтезийг үргэлжлүүлэх боломжтой болгодог.

2. Рибосомын буюу рибосомын РНХ (рРНХ). Эсийн РНХ-ийн 85%-ийг бүрдүүлдэг. Энэ нь рибосомын нэг хэсэг бөгөөд том, жижиг рибосомын дэд хэсгүүдийн хэлбэрийг тодорхойлж, рибосомын бусад төрлийн РНХ-тэй холбоо тогтоох боломжийг олгодог.

3. Дамжуулах РНХ (tRNA). Эсийн РНХ-ийн 10%-ийг бүрдүүлдэг. Амин хүчлийг рибосом дахь мРНХ-ийн харгалзах газар руу зөөвөрлөнө. tRNA-ийн төрөл бүр нь тодорхой амин хүчлийг зөөвөрлөж байдаг.

Туслах функцийг гүйцэтгэдэг эсүүдэд өөр төрлийн РНХ байдаг.

Бүх төрлийн РНХ нь загвар синтезийн урвалын үр дүнд үүсдэг. Ихэнх тохиолдолд ДНХ-ийн хэлхээний аль нэг нь загвар болж үйлчилдэг. Тиймээс ДНХ-ийн загвар дээрх РНХ-ийн нийлэгжилт нь загвар хэлбэрийн гетерокаталитик урвал юм. Энэ процессыг транскрипци гэж нэрлэдэг бөгөөд тодорхой ферментүүд - РНХ полимеразууд (транскриптаза) -аар хянагддаг.

TO нуклейн хүчилГидролизийн явцад пурин ба пиримидины суурь, пентоз, фосфорын хүчилд задардаг өндөр полимер нэгдлүүд орно. Нуклейн хүчлүүд нь нүүрстөрөгч, устөрөгч, фосфор, хүчилтөрөгч, азот агуулдаг. Нуклейн хүчлүүдийн хоёр ангилал байдаг: рибонуклеины хүчил (РНХ)Тэгээд дезоксирибонуклеин хүчил (ДНХ).

ДНХ-ийн бүтэц, үүрэг

ДНХ- мономерууд нь дезоксирибонуклеотидууд болох полимер. ДНХ молекулын орон зайн бүтцийн давхар спираль хэлбэртэй загварыг 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар санал болгосон (энэ загварыг бүтээхэд тэд М. Вилкинс, Р. Франклин, Э. Чаргафф нарын бүтээлийг ашигласан. ).

ДНХ молекулхоёр полинуклеотидын гинжээр үүсгэгдсэн, бие биенээ тойрон мушгиж, хамтдаа төсөөллийн тэнхлэгийн эргэн тойронд, өөрөөр хэлбэл. нь давхар мушгиа (зарим ДНХ агуулсан вирусууд нь нэг хэлхээтэй ДНХ-тэй байдгийг эс тооцвол). ДНХ-ийн давхар спираль диаметр нь 2 нм, зэргэлдээх нуклеотидын хоорондох зай 0.34 нм, нэг эргэлтэнд 10 хос нуклеотид байдаг. Молекулын урт нь хэдэн см хүрч болно. Молекулын жин - хэдэн арван, хэдэн зуун сая. Хүний эсийн цөм дэх ДНХ-ийн нийт урт нь 2 м орчим байдаг.Эукариот эсүүдэд ДНХ нь уурагтай нэгдэл үүсгэдэг ба орон зайн өвөрмөц конформацтай байдаг.

ДНХ мономер - нуклеотид (дезоксирибонуклеотид)- 1) азотын суурь, 2) таван нүүрстөрөгчийн моносахарид (пентоз) ба 3) фосфорын хүчил гэсэн гурван бодисын үлдэгдэлээс бүрдэнэ. Нуклейн хүчлийн азотын суурь нь пиримидин ба пурины ангилалд багтдаг. ДНХ пиримидины суурь(тэдний молекулд нэг цагирагтай) - тимин, цитозин. Пурины суурь(хоёр цагирагтай) - аденин ба гуанин.

ДНХ-ийн нуклеотид моносахарид нь дезоксирибоз юм.

Нуклеотидын нэр нь харгалзах суурийн нэрнээс гаралтай. Нуклеотид ба азотын суурийг том үсгээр тэмдэглэв.

Полинуклеотидын гинж нь нуклеотидын конденсацийн урвалын үр дүнд үүсдэг. Энэ тохиолдолд нэг нуклеотидын дезоксирибозын үлдэгдлийн 3"-нүүрстөрөгч ба нөгөө нуклеотидын фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд; фосфоэфирийн холбоо(хүчтэй ковалент бондын ангилалд хамаарна). Полинуклеотидын гинжин хэлхээний нэг төгсгөл нь 5" нүүрстөрөгчөөр (5" төгсгөл гэж нэрлэгддэг), нөгөө төгсгөл нь 3" нүүрстөрөгчөөр (3" төгсгөл) төгсдөг.

Нуклеотидын нэг хэлхээний эсрэг талд хоёр дахь хэлхээ байдаг. Эдгээр хоёр гинж дэх нуклеотидын зохион байгуулалт нь санамсаргүй биш, харин хатуу тодорхойлогдсон байдаг: тимин нь нөгөө гинжин хэлхээний нэг гинжний аденины эсрэг талд, цитозин нь гуанины эсрэг байрладаг, аденин ба тимин хоёрын хооронд хоёр устөрөгчийн холбоо үүсдэг ба гурван Гуанин ба цитозины хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг. Янз бүрийн ДНХ-ийн гинжин хэлхээний нуклеотидууд хатуу дарааллаар (аденин - тимин, гуанин - цитозин) хоорондоо сонгомол байдлаар холбогддог хэв маягийг нэрлэдэг. харилцан нөхөх зарчим. Ж.Уотсон, Ф.Крик нар Э.Чаргаффын бүтээлүүдтэй танилцсаны дараа харилцан нөхөх зарчмыг ойлгосон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Э.Чаргафф янз бүрийн организмын эд, эрхтнүүдийн асар олон тооны дээжийг судалж үзээд аливаа ДНХ-ийн хэлтэрхий дэх гуанины үлдэгдлийн агууламж нь цитозины агууламжтай, аденин нь тиминтэй яг таарч байгааг олж мэдэв. "Чаргаффын дүрэм"), гэхдээ тэр энэ баримтыг тайлбарлаж чадаагүй.

Нэмэлт байдлын зарчмаас харахад нэг гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь нөгөөгийн нуклеотидын дарааллыг тодорхойлдог.

ДНХ-ийн хэлхээ нь эсрэг параллель (олон чиглэлтэй), i.e. Янз бүрийн гинжин хэлхээний нуклеотидууд нь эсрэг чиглэлд байрладаг тул нэг гинжин хэлхээний 3" төгсгөлийн эсрэг талд нөгөөгийн 5" төгсгөл байдаг. ДНХ-ийн молекулыг заримдаа спираль шаттай зүйрлэдэг. Энэ шатны "хашлага" нь сахар-фосфатын нуруу (дезоксирибоз ба фосфорын хүчлийн үлдэгдэл) юм; "Алхам" нь нэмэлт азотын суурь юм.

ДНХ-ийн үйл ажиллагаа- удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах.

ДНХ-ийн хуулбар (репликаци)

- ДНХ молекулын гол өмч болох өөрийгөө хувилах үйл явц. Репликаци нь матрицын синтезийн урвалын ангилалд хамаарах бөгөөд ферментийн оролцоотойгоор явагддаг. Ферментийн нөлөөн дор ДНХ-ийн молекул задарч, нэмэлт ба эсрэг параллелизмын зарчмын дагуу гинж бүрийг тойрон шинэ гинж үүсдэг. Тиймээс охин бүрийн ДНХ-д нэг хэлхээ нь эх хэлхээ, хоёр дахь нь шинээр нийлэгждэг. Энэ синтезийн аргыг нэрлэдэг хагас консерватив.

Хуулбарлах “барилгын материал” ба эрчим хүчний эх үүсвэр нь дезоксирибонуклеозид трифосфатууд(ATP, TTP, GTP, CTP) гурван фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулсан. Дезоксирибонуклеозидын трифосфатуудыг полинуклеотидын гинжин хэлхээнд оруулахад хоёр төгсгөлийн фосфорын хүчлийн үлдэгдэл тасарч, ялгарсан энерги нь нуклеотидын хооронд фосфодиэфирийн холбоо үүсгэхэд зарцуулагдана.

Дараах ферментүүд хуулбарлахад оролцдог.

1. геликазууд ("ДНХ-г задлах");
2. тогтворгүй уургууд;
3. ДНХ топоизомераза (ДНХ-г таслах);
4. ДНХ полимеразууд (дезоксирибонуклеозидын трифосфатуудыг сонгож, тэдгээрийг ДНХ-ийн загвар хэлхээнд хавсаргана);
5. РНХ праймерууд (РНХ праймеруудыг үүсгэдэг);
6. ДНХ лигаза (ДНХ-ийн хэсгүүдийг хооронд нь холбох).

Геликазын тусламжтайгаар ДНХ тодорхой хэсгүүдэд задарч, ДНХ-ийн нэг судалтай хэсгүүд нь тогтворгүй уургуудаар холбогддог ба хуулбарлах сэрээ. 10 хос нуклеотидын зөрүүтэй (спираль нэг эргэлт) ДНХ молекул тэнхлэгээ тойрон бүрэн эргэлт хийх ёстой. Энэ эргэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд ДНХ-ийн топоизомераза нь ДНХ-ийн нэг хэлхээг таслаж, хоёр дахь хэлхээний эргэн тойронд эргэх боломжийг олгодог.

ДНХ полимераз нь нуклеотидыг зөвхөн өмнөх нуклеотидын дезоксирибозын 3" нүүрстөрөгчтэй хавсаргаж чаддаг тул энэ фермент ДНХ-ийн загвар дагуу зөвхөн нэг чиглэлд шилжих чадвартай: энэ загвар ДНХ-ийн 3" төгсгөлөөс 5" төгсгөл хүртэл. Эхийн ДНХ-д гинж нь эсрэг параллель байдаг тул түүний өөр өөр гинж дээр охин полинуклеотидын гинжүүд өөр өөр бөгөөд эсрэг чиглэлд явагддаг. 3"-5" гинж дээр охин полинуклеотидын гинжний нийлэгжилт тасалдалгүй явагддаг; энэ охин. гинж гэж нэрлэгдэх болно тэргүүлэх. 5"-3" гинж дээр - үе үе, хэсгүүдэд ( Оказакигийн хэсгүүд), репликаци дууссаны дараа ДНХ-ийн лигазуудаар нэг хэлхээнд наалддаг; энэ хүүхдийн сүлжээг дуудах болно хоцрогдолтой (хоцорч байна).

ДНХ полимеразын нэг онцлог шинж чанар нь зөвхөн түүний ажлыг эхлүүлж чаддагт оршино "үр" (праймер). "Праймер" -ын үүргийг РНХ-ийн примазын ферментээр үүсгэсэн, загвар ДНХ-тэй хослуулсан богино РНХ дараалал гүйцэтгэдэг. Полинуклеотидын гинжийг угсарч дууссаны дараа РНХ праймерыг арилгадаг.

Репликаци нь прокариот ба эукариотуудад адилхан явагддаг. Прокариотуудын ДНХ-ийн нийлэгжилтийн хурд нь эукариотуудынхаас (секундэд 100 нуклеотид) хамаагүй өндөр (секундэд 1000 нуклеотид) байдаг. Хуулбарлах нь ДНХ молекулын хэд хэдэн хэсэгт нэгэн зэрэг эхэлдэг. Нэг репликацийн гарал үүслээс нөгөөд шилжих ДНХ-ийн хэсэг нь хуулбарлах нэгжийг үүсгэдэг - хуулбар.

Репликаци нь эс хуваагдахаас өмнө явагддаг. ДНХ-ийн энэхүү чадварын ачаар удамшлын мэдээлэл эх эсээс охин эс рүү шилждэг.

Засвар ("засвар")

Нөхөн төлбөрЭнэ нь ДНХ-ийн нуклеотидын дарааллын эвдрэлийг арилгах үйл явц юм. Эсийн тусгай ферментийн системээр явагддаг ( ферментийг засах). ДНХ-ийн бүтцийг сэргээх явцад дараах үе шатуудыг ялгаж салгаж болно: 1) ДНХ-ийн засварын нуклеазууд гэмтсэн хэсгийг таньж, зайлуулж, үүний үр дүнд ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд цоорхой үүсдэг; 2) ДНХ полимераз нь энэ цоорхойг нөхөж, хоёр дахь ("сайн") хэлхээний мэдээллийг хуулж авдаг; 3) ДНХ-ийн лигаза нь нуклеотидуудыг "хөндлөн холбож", засварыг дуусгадаг.

Гурван засварын механизмыг хамгийн их судалсан: 1) гэрэл зургийн засвар, 2) зүсэх, эсвэл хуулбарлахын өмнөх, засвар, 3) нөхөн сэргээлтийн дараах засвар.

ДНХ-ийн бүтцийн өөрчлөлт нь реактив метаболит, хэт ягаан туяа, хүнд металл, тэдгээрийн давс гэх мэт нөлөөн дор эсэд байнга тохиолддог. Иймээс нөхөн сэргээх тогтолцооны согогууд нь мутацийн үйл явцын хурдыг нэмэгдүүлж, удамшлын өвчин үүсгэдэг (xeroderma pigmentosum, progeria, гэх мэт).

РНХ-ийн бүтэц, үүрэг

- мономерууд нь полимер рибонуклеотидууд. ДНХ-ээс ялгаатай нь РНХ нь хоёр биш, харин нэг полинуклеотидын гинжээр үүсдэг (Зарим РНХ агуулсан вирусууд нь хоёр судалтай РНХ-тэй байдгийг эс тооцвол). РНХ нуклеотидууд нь бие биетэйгээ устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай. РНХ-ийн гинж нь ДНХ-ийн гинжээс хамаагүй богино байдаг.

РНХ мономер - нуклеотид (рибонуклеотид)- 1) азотын суурь, 2) таван нүүрстөрөгчийн моносахарид (пентоз) ба 3) фосфорын хүчил гэсэн гурван бодисын үлдэгдэлээс бүрдэнэ. РНХ-ийн азотын суурь нь пиримидин ба пурины ангилалд багтдаг.

РНХ-ийн пиримидины суурь нь урацил ба цитозин, пурины суурь нь аденин ба гуанин юм. РНХ нуклеотид моносахарид нь рибоз юм.

Онцлох гурван төрлийн РНХ: 1) мэдээллийн чанартай(элч) РНХ - мРНХ (мРНХ), 2) тээвэрлэлтРНХ - тРНХ, 3) рибосомынРНХ - рРНХ.

Бүх төрлийн РНХ нь салбарлаагүй полинуклеотид бөгөөд тодорхой орон зайн бүтэцтэй бөгөөд уургийн нийлэгжилтийн үйл явцад оролцдог. Бүх төрлийн РНХ-ийн бүтцийн талаарх мэдээлэл ДНХ-д хадгалагддаг. ДНХ-ийн загварт РНХ-ийг нэгтгэх үйл явцыг транскрипц гэж нэрлэдэг.

РНХ шилжүүлэхихэвчлэн 76 (75-аас 95) нуклеотид агуулдаг; молекул жин - 25,000-30,000. тРНХ нь эс дэх нийт РНХ-ийн 10 орчим хувийг эзэлдэг. tRNA-ийн үүрэг: 1) амин хүчлийг уургийн нийлэгжилтийн газар, рибосом руу тээвэрлэх, 2) орчуулгын зуучлагч. Нэг эсэд 40 орчим төрлийн тРНХ байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь өвөрмөц нуклеотидын дараалалтай байдаг. Гэсэн хэдий ч бүх тРНХ нь молекул доторх хэд хэдэн нэмэлт хэсгүүдтэй байдаг тул тРНХ нь хошоонгор навчтай төстэй хэлбэрийг олж авдаг. Аливаа тРНХ нь рибосомтой холбогдох гогцоо (1), антикодон гогцоо (2), ферменттэй холбогдох гогцоо (3), хүлээн авагч иш (4), антикодон (5)-тай байдаг. Амин хүчлийг хүлээн авагчийн ишний 3" төгсгөлд нэмнэ. Антикодон- мРНХ кодоныг "тодорхойлох" гурван нуклеотид. Тодорхой тРНХ нь түүний антикодонтой тохирсон амин хүчлийг тодорхой хэмжээгээр тээвэрлэж чаддаг гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Амин хүчил ба тРНХ-ийн хоорондох холболтын өвөрмөц байдал нь аминоацил-тРНХ синтетаза ферментийн шинж чанараас шалтгаалан үүсдэг.

Рибосомын РНХ 3000-5000 нуклеотид агуулсан; молекулын жин - 1,000,000-1,500,000. рРНХ нь эс дэх нийт РНХ-ийн 80-85% -ийг эзэлдэг. Рибосомын уурагтай нийлмэл байдлаар рРНХ нь уургийн нийлэгжилтийг гүйцэтгэдэг рибосом буюу органеллуудыг үүсгэдэг. Эукариот эсүүдэд рРНХ нийлэгжилт нь цөмд явагддаг. rRNA-ийн үйл ажиллагаа: 1) рибосомын зайлшгүй бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг, улмаар рибосомын үйл ажиллагааг хангах; 2) рибосом ба тРНХ-ийн харилцан үйлчлэлийг хангах; 3) рибосом ба мРНХ-ийн санаачлагч кодоныг анх холбох, унших хүрээг тодорхойлох, 4) рибосомын идэвхтэй төв үүсэх.

Мессенжер РНХнуклеотидын агууламж, молекулын жингийн хувьд өөр өөр байдаг (50,000-аас 4,000,000 хүртэл). мРНХ нь эс дэх нийт РНХ-ийн 5 хүртэлх хувийг эзэлдэг. мРНХ-ийн үйл ажиллагаа: 1) генетикийн мэдээллийг ДНХ-ээс рибосом руу шилжүүлэх, 2) уургийн молекулыг нэгтгэх матриц, 3) уургийн молекулын анхдагч бүтцийн амин хүчлийн дарааллыг тодорхойлох.

ATP-ийн бүтэц, үүрэг

Аденозин трифосфорын хүчил (ATP)- амьд эс дэх бүх нийтийн эх үүсвэр, эрчим хүчний гол хуримтлуулагч. ATP нь бүх ургамал, амьтны эсэд байдаг. ATP-ийн хэмжээ дунджаар 0.04% (эсийн нойтон жин), хамгийн их ATP (0.2-0.5%) нь араг ясны булчинд байдаг.

ATP нь үлдэгдэлээс бүрдэнэ: 1) азотын суурь (аденин), 2) моносахарид (рибоз), 3) гурван фосфорын хүчил. ATP нь нэг биш, гурван фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг тул рибонуклеозидын трифосфатуудад хамаарна.

Эсэд тохиолддог ихэнх ажил нь ATP гидролизийн энергийг ашигладаг. Энэ тохиолдолд фосфорын хүчлийн төгсгөлийн үлдэгдэл арилах үед ATP нь ADP (аденозин дифосфорын хүчил), хоёр дахь фосфорын хүчлийн үлдэгдэл арилах үед AMP (аденозин монофосфорын хүчил) болж хувирдаг. Фосфорын хүчлийн төгсгөлийн болон хоёр дахь үлдэгдлийг арилгахад гарах чөлөөт энерги нь 30.6 кЖ байна. Гурав дахь фосфатын бүлгийг арилгахад зөвхөн 13.8 кЖ ялгардаг. Фосфорын хүчлийн терминал ба хоёр, хоёр, эхний үлдэгдэл хоорондын холбоог өндөр энерги (өндөр энерги) гэж нэрлэдэг.

ATP-ийн нөөцийг байнга нөхөж байдаг. Бүх организмын эсүүдэд ATP нийлэгжилт нь фосфоржих процесст явагддаг, өөрөөр хэлбэл. ADP-д фосфорын хүчлийг нэмэх. Амьсгал (митохондри), гликолиз (цитоплазм), фотосинтез (хлоропласт) үед фосфоржилт нь янз бүрийн эрчимтэй явагддаг.

ATP нь энерги ялгарах, хуримтлуулах дагалддаг процессууд ба эрчим хүчний зарцуулалттай холбоотой үйл явцуудын хоорондох гол холбоос юм. Үүнээс гадна ATP нь бусад рибонуклеозид трифосфатуудын (GTP, CTP, UTP) хамт РНХ-ийн нийлэгжилтийн субстрат юм.

Руу явах лекц №3“Уургийн бүтэц, үүрэг. Ферментүүд"

Руу явах лекц №5"Эсийн онол. Үүрэн холбооны зохион байгуулалтын төрлүүд"