Asidi za nyuklia, hasa DNA, zinajulikana sana katika sayansi. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba wao ni vitu vya seli, ambayo uhifadhi na uhamisho wa habari zake za urithi hutegemea. DNA, iliyogunduliwa mwaka wa 1868 na F. Miescher, ni molekuli yenye sifa za asidi. Mwanasayansi aliitenga na nuclei ya leukocytes - seli za mfumo wa kinga. Katika kipindi cha miaka 50 iliyofuata, tafiti za asidi ya nukleiki zilifanywa mara kwa mara, kwa kuwa wanabiolojia wengi waliona protini kuwa dutu-hai kuu inayohusika, miongoni mwa mambo mengine, kwa sifa za urithi.
Tangu kuchambuliwa kwa muundo wa DNA na Watson na Crick mnamo 1953, utafiti wa kina ulianza, ambao uligundua kuwa asidi ya deoxyribonucleic ni polima, na nyukleotidi hutumika kama monoma za DNA. Aina na muundo wao utachunguzwa nasi katika kazi hii.
Nucleotidi kama vitengo vya kimuundo vya taarifa za urithi
Sifa mojawapo ya kimsingi ya chembe hai ni kuhifadhi na kusambaza taarifa kuhusu muundo na kazi za seli na kiumbe kizima.kwa ujumla. Jukumu hili linachezwa na asidi ya deoxyribonucleic, na monomers ya DNA - nucleotides ni aina ya "matofali" ambayo muundo wa kipekee wa dutu ya urithi hujengwa. Hebu tuchunguze ni ishara gani wanyamapori waliongozwa na wakati wa kuunda nukleic acid supercoil.
Jinsi nyukleotidi zinavyoundwa
Ili kujibu swali hili, tunahitaji ujuzi fulani wa kemia hai. Hasa, tunakumbuka kwamba katika asili kuna kundi la glycosides ya heterocyclic iliyo na nitrojeni pamoja na monosaccharides - pentoses (deoxyribose au ribose). Wanaitwa nucleosides. Kwa mfano, adenosine na aina nyingine za nucleosides zipo kwenye cytosol ya seli. Wanaingia kwenye mmenyuko wa esterification na molekuli za asidi ya orthophosphoric. Bidhaa za mchakato huu zitakuwa nucleotides. Kila monoma ya DNA, na kuna aina nne, ina jina, kama vile guanini, thymine, na nyukleotidi za cytosine.
Purine monomers of DNA
Katika biokemia, uainishaji unapitishwa ambao unagawanya monoma za DNA na muundo wao katika vikundi viwili: kwa mfano, nukleotidi za adenine na guanini ni purine. Zina viasili vya purine, dutu ya kikaboni yenye fomula C5H4N44. Monoma ya DNA, nyukleotidi ya guanini, pia ina msingi wa nitrojeni wa purine uliounganishwa na deoxyribose kwa bondi ya N-glycosidic katika usanidi wa beta.
Pyrimidine nucleotides
Misingi ya nitrojeni,inayoitwa cytidine na thymidine, ni derivatives ya dutu ya kikaboni ya pyrimidine. Fomula yake ni C4H4N2. Molekuli ni heterocycle ya sayari yenye wanachama sita iliyo na atomi mbili za nitrojeni. Inajulikana kuwa badala ya nyukleotidi ya thymine, molekuli za asidi ya ribonucleic, kama vile rRNA, tRNA, na mRNA, zina monoma ya uracil. Wakati wa kuandika, wakati wa uhamisho wa habari kutoka kwa jeni la DNA hadi molekuli ya mRNA, nucleotide ya thymine inabadilishwa na adenine, na nucleotide ya adenine inabadilishwa na uracil katika mlolongo wa synthesized mRNA. Hiyo ni, rekodi ifuatayo itakuwa ya haki: A - U, T - A.
Sheria ya kutoza ada
Katika sehemu iliyotangulia, tayari tumegusia kwa kiasi kanuni za mawasiliano kati ya monoma katika misururu ya DNA na katika changamano gene-mRNA. Mtaalamu maarufu wa biochemist E. Chargaff alianzisha mali ya kipekee kabisa ya molekuli ya asidi ya deoxyribonucleic, yaani, kwamba idadi ya nucleotides ya adenine ndani yake daima ni sawa na thymine, na guanini - kwa cytosine. Msingi mkuu wa kinadharia wa kanuni za Chargaff ulikuwa utafiti wa Watson na Crick, ambao waligundua ni monoma zipi zinazounda molekuli ya DNA na wana shirika gani la anga. Mfano mwingine, unaotokana na Chargaff na unaoitwa kanuni ya ukamilishano, unaonyesha uhusiano wa kemikali wa besi za purine na pyrimidine na uwezo wao wa kuunda vifungo vya hidrojeni wakati wa kuingiliana na kila mmoja. Hii ina maana kwamba mpangilio wa monoma katika nyuzi zote mbili za DNA imedhamiriwa kikamilifu: kwa mfano, kinyume na A ya mstari wa kwanza wa DNA inaweza kuwa. T pekee ni tofauti na vifungo viwili vya hidrojeni hutokea kati yao. Kinyume na nucleotide ya guanini, cytosine pekee inaweza kupatikana. Katika hali hii, vifungo vitatu vya hidrojeni huunda kati ya besi za nitrojeni.
Jukumu la nyukleotidi katika kanuni za kijeni
Ili kutekeleza athari ya usanisi wa protini unaotokea katika ribosomu, kuna utaratibu wa kuhamisha taarifa kuhusu utungaji wa asidi ya amino ya peptidi kutoka kwa mfuatano wa nyukleotidi ya mRNA hadi kwenye mfuatano wa asidi ya amino. Ilibadilika kuwa monoma tatu za karibu hubeba habari kuhusu moja ya asidi 20 za amino zinazowezekana. Jambo hili linaitwa kanuni za maumbile. Katika kutatua matatizo katika biolojia ya molekuli, hutumiwa kuamua muundo wa amino asidi ya peptidi na kufafanua swali: ni monoma gani huunda molekuli ya DNA, kwa maneno mengine, ni muundo gani wa jeni inayolingana. Kwa mfano, sehemu tatu ya AAA (kodoni) katika jeni husimba asidi ya amino phenylalanine katika molekuli ya protini, na katika msimbo wa kijeni italingana na sehemu tatu ya UUU katika mnyororo wa mRNA.
Muingiliano wa nyukleotidi katika mchakato wa upunguzaji wa DNA
Kama ilivyobainika hapo awali, vitengo vya miundo, monoma za DNA ni nyukleotidi. Mlolongo wao maalum katika minyororo ni template ya mchakato wa awali wa molekuli ya binti ya asidi deoxyribonucleic. Jambo hili hutokea katika hatua ya S ya interphase ya seli. Mlolongo wa nyukleotidi wa molekuli mpya ya DNA hukusanywa kwenye minyororo ya wazazi chini ya kitendo cha kimeng'enya cha DNA polymerase, kwa kuzingatia kanuni hiyo.ukamilishano (A - T, D - C). Replication inarejelea athari za usanisi wa matrix. Hii ina maana kwamba monomeri za DNA na muundo wao katika misururu ya wazazi hutumika kama msingi, yaani, tumbo la nakala yake ya mtoto.
Je, muundo wa nyukleotidi unaweza kubadilika
Kwa njia, tuseme kwamba asidi ya deoxyribonucleic ni muundo wa kihafidhina wa kiini cha seli. Kuna maelezo ya kimantiki kwa hili: taarifa za urithi zilizohifadhiwa katika chromatin ya kiini lazima zibadilishwe na kunakiliwa bila kuvuruga. Kweli, genome ya seli huwa "chini ya bunduki" ya mambo ya mazingira. Kwa mfano, misombo ya kemikali yenye fujo kama vile pombe, madawa ya kulevya, mionzi ya mionzi. Wote ni kinachojulikana kama mutajeni, chini ya ushawishi ambao monoma yoyote ya DNA inaweza kubadilisha muundo wake wa kemikali. Upotoshaji kama huo katika biokemia huitwa mabadiliko ya uhakika. Mzunguko wa matukio yao katika genome ya seli ni ya juu sana. Mabadiliko hurekebishwa na kazi inayofanya kazi vizuri ya mfumo wa urekebishaji wa seli, unaojumuisha seti ya vimeng'enya.
Baadhi yao, kwa mfano, vikwazo, "kata" nyukleotidi zilizoharibiwa, polimasi hutoa usanisi wa monoma za kawaida, ligasi "hushona" sehemu zilizorejeshwa za jeni. Ikiwa, kwa sababu fulani, utaratibu ulioelezewa hapo juu haufanyi kazi kwenye seli na monoma ya DNA yenye kasoro inabaki kwenye molekuli yake, mabadiliko hayo yanachukuliwa na michakato ya awali ya matrix na inajidhihirisha kwa njia ya kawaida katika mfumo wa protini zilizo na uharibifu wa mali. hawawezi kutekeleza majukumu muhimu yaliyomo ndani yaokimetaboliki ya seli. Hiki ni sababu mbaya mbaya ambayo hupunguza uwezo wa seli na kufupisha maisha yake.
