Структурата на ДНК 1

Пространствената модел на ДНК

Фиг. 5. азотни основи, които са част от нуклеинови киселини

Американски биохимик Erwin Chargaff разработени методи за определяне на точното количество на азотни бази и определени характеристики на химическия състав на нуклеиновите киселини. Той е играл важна роля в разбирането на молекулярната структура на ДНК. Тя е получена, но че азотни бази, които съставят ДНК (фиг. 5.5) и се изолират от клетки на различни организми (фиг. 5.8) се подчиняват на законите. Сума пурин-оси съображения (А + Т) всички Глобални Депозиторски пиримидин равна на сумата (L + T).

Фиг. 5.6. правила Chargaff на

Фиг. 5.8. Азотни основи, изолирани от клетки от различни организми

През 1953 г., американски молекулярен биолог Джеймс Uotson и британски физик и генетик Франсис Крик (фиг. 5.9), въз основа на данни от Е. Chargaff и Wilkins и Розалинд Франклин (фиг. 5.10), конструиран модел на пространствената структура на молекулата на ДНК. Това откритие бе присъдена на най-високите гради върху научно-- Нобелова награда.

Фиг. 5.9. Джеймс Uotson и Франсис Крик (1953)

Фиг. 5.10. Розалинд Франклин (1920-1958), на английски биофизик и учен roentgenograph

Според модела J. Watson и Crick ДНК молекула се състои от две дълги комплементарни полинуклеотидни вериги усукани за коригиране на двойната спирала.

Диаметър pravozakruchennoy двойна спирала на ДНК е около 2 пМ, спирала обрат (катран) - 3,4 пМ. Във всеки цикъл (етап) на спиралата е 10 нд между нуклеотиди разстояние, равно на 0.34 пМ (Фиг. 5,11).

Фиг. 5.11. Третичната структура на ДНК

Скелетни основа полинуклеотидни вериги, съдържащи правилната променлив захар и фосфат свързани чрез ковалентни връзки. Две въглехидрати фосфатни вериги са разположени от външната страна на молекулата на ДНК, докато азотни бази са в рамките на своята ос, перпендикулярна на спиралата.

Аденин в една верига свързан с два водородни връзки с тимин друга верига.

Между гуанин и цитозин форма три водородни връзки.

Такова съединение азотна база осигурява твърда връзка между двете вериги и поддържане на равни разстояния между тях през наречен допълване (фиг. 5.14).

Допълняемост - пространствен допълване на молекули или части от тях, което води до образуването на водородни връзки.

Допълняемост всяка базова двойка допълване създава две полинуклеотидни вериги като цяло.

Водородни връзки се появяват между пурин база OD-солна пиримидинова база верига и другата верига чрез базово сдвояване селективно.

Съединението от един от пурините (А или G) или пиримидин (С или Т) със захарен остатък образува нуклеозид.

След присъединяването на нуклеозид фосфатна група се появява нуклеотид. съдържащ основа, захар и фосфатна група. Фосфатна група свързана към нуклеозид, с деоксирибоза група на мястото на ОН - (. Фигура 5.12) в 5 'позиция.

Фиг. 5.12. Получаване от дезоксирибонуклеотид фосфатно съединение, азотна база и деоксирибоза

Нуклеотидите - е мономери, които изграждат полинуклеотидна верига. Съединение с друг два нуклеотида дава динуклеотиди. три - три-нуклеотиди. след това - tetranucleotides. и така нататък, докато веригата на стотици хиляди нуклеотиди във формата на дългосрочен линейни, разклонени полинуклеотиди.

Полинуклеотидни молекули РНК имат молекулно тегло от 1.5-2.0 млн. И се състои от 4-6000. Нуклеотиди. Polynucleotides на ДНК - това е обикновено огромни, органични молекули с хиляди, милиони и дори милиарди нуклеотиди. Последователността от нуклеотиди в молекула верига е първичната структура на ДНК молекулата (Фиг. 5,13).

Фиг. 5.13. Първичната структура на ДНК. Схема съединения с нуклеотида полинуклеотидна верига

ДНК молекулите на две полинуклеотидни вериги имат противоположна посока връзки 5'-3 'и 3'-5', т.е. те са антипаралелен (фиг. 5.14).

Така, в структурната организация на ДНК молекулата три нива:
- първична структура - последователността на нуклеотиди в полинуклеотидна верига
- вторична структура - две взаимно допълващи се и антипаралелни полинуклеотидни вериги свързани чрез водородни връзки (Фигура 5.14.);

- третична структура - триизмерната пространствен спирала с определени характеристики (Фигура 5.11.).

Фиг. 5.14. Вторичната структура на ДНК

Водородните връзки между двойки от взаимно допълващи nukleoti-редове (за две двойки А-Т и Т за двойката три-Ts) спрямо чуплив мащаб.

Следователно, комплементарни вериги на молекулата на ДНК може да lyatsya-надуват и повторно свързване при смяната на определени условия (например, промяна в температурата или сол концентрация).

Разделяне на двойноверижна ДНК, наречена денатуриране. и за-обратен процес - образуване на двойноверижна ДНК структура - хибридизация.

Верига, която съдържа информация за структурата на протеина (в посока 5'-SRI-3 '), наречен смислената спирала. но комплементарна - антисенс.

Антисенс верига е важно за стабилизиране двойна спирала структура на ДНК и участва в репликацията на про-отстъпване и ремонт (възстановяване) на повредени ДНК сайтове.

ДНК молекули са гигантски полимер-ми. Дяловете на дължина на молекулата взети: Nucl-otidov двойки (Ьр). Човекът хаплоиден набор съдържа 9 двойки 3,2h10 nukleoti-Ing.

Почти всички от ДНК на клетката се съдържа в сърцевината под формата на 46 плътно опаковани, спираловидна намотка от взаимодействие с ядрени протеини, структури - хромозомите. Сравнително малка част от ДНК (около 5%) Lo-локализирани в митохондриите.

По време на размножаването на зиготата, образувана от сливането на гаметите води до милиони и милиарди клетки в организма. Всяка оригиналната ДНК молекула води до два нови РНК молекули, като същевременно се запази непроменена всички характеристики на родителската молекула.

Процесът на удвояване на ДНК, получена между делене процеси в VRE пръстен синтетичен етап интерфазата се нарича реплика-katsii. По време на репликация, информацията, кодирана в поз-нуклеобазите са съвместими майка ДНК молекули, които се предават с максимална точност филиал ДНК.

През 1956 г., A. Kornberg разпределен ензим, който е в състояние да се свързват свободни нуклеотиди един с друг, и се получава хостинг проект набор от ДНК полимераза.

метод репликация, общ за всички еукариоти, включително човека, известен като semiconservative репликация (фиг. 5.15).

В началото на процеса на репликация на ензим - майка хеликаза развива ДНК в две направления, всеки от които служи като матрица, определяне на нова последователност, комплементарна на веригата на ДНК.

Когато полу-консервативен репликация филиала първо поколение клетки получават само една от веригите на ДНК на клетката-майка.

Втората верига се синтезира отново, докато е комплементарна верига родий Шумер. По този начин, само две от четирите поколение клетки вторите до черен съдържа една начална родителска ДНК верига солна. Тъй като ДНК полимераза за катализиране репликация само в една посока (5'®3 "), непрекъснато се попълва само една нова ДНК верига (сенс). Втората верига (антисенс), синтезирано от различни ДНК полимераза се движи в противоположна посока, под формата на къси ДНК сегменти (Okazaki фрагменти).

След това, тези ДНК фрагменти са свързани с ензим ДНК лигаза с единична верига. Така, ДНК репликация осигурява най точността на генетична информация, съдържаща се в ДНК базова последователност и по този начин изпълнява основните функции на ДНК - запазване на генетична информация и точното му възпроизвеждане на няколко поколения.

Фиг. 5.15. Semiconservative ДНК репликация