ԴՆԹ նուկլեոտիդի կազմը. Նուկլեոտիդներ. Բաղադրյալ. Կառուցվածք. Նուկլեինաթթուների կազմը

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուները (ԴՆԹ) մակրոմոլեկուլ են (երեք հիմնականներից մեկը, մյուս երկուսը՝ ՌՆԹ և սպիտակուցներ), որն ապահովում է պահպանում, փոխանցում սերնդից սերունդ և կենդանի օրգանիզմների զարգացման և գործունեության գենետիկական ծրագրի իրականացում։ ԴՆԹ-ն տեղեկատվություն է պարունակում ՌՆԹ-ի և սպիտակուցների տարբեր տեսակների կառուցվածքի մասին։

Էուկարիոտիկ բջիջներում (կենդանիներ, բույսեր և սնկեր) ԴՆԹ-ն հայտնաբերվում է բջջի միջուկում՝ որպես քրոմոսոմների մաս, ինչպես նաև որոշ բջջային օրգանելներում (միտոքոնդրիաներ և պլաստիդներ)։ Պրոկարիոտ օրգանիզմների բջիջներում (բակտերիաներ և արխեաներ) ԴՆԹ-ի շրջանաձև կամ գծային մոլեկուլը, այսպես կոչված, նուկլեոիդը, ներսից կցված է բջջային թաղանթին։ Նրանք և ստորին էուկարիոտները (օրինակ՝ խմորիչները) ունեն նաև փոքր ինքնավար, հիմնականում շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլներ, որոնք կոչվում են պլազմիդներ։ Բացի այդ, մեկ կամ երկշղթա ԴՆԹ մոլեկուլները կարող են ձևավորել ԴՆԹ պարունակող վիրուսների գենոմը:

Քիմիական տեսանկյունից ԴՆԹ-ն երկար պոլիմերային մոլեկուլ է, որը բաղկացած է կրկնվող բլոկներից՝ նուկլեոտիդներից։ Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կազմված է ազոտային հիմքից, շաքարից (դեօքսիրիբոզից) և ֆոսֆատային խմբից։ Շղթայում նուկլեոտիդների միջև կապերը ձևավորվում են դեզօքսիրիբոզից և ֆոսֆատային խմբից (ֆոսֆոդիստերային կապեր): Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում (բացառությամբ միաշղթա ԴՆԹ պարունակող որոշ վիրուսների), ԴՆԹ-ի մակրոմոլեկուլը բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք ուղղված են ազոտային հիմքերով միմյանց: Այս երկշղթա մոլեկուլը պարուրաձև է: Ընդհանրապես ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը կոչվում է «կրկնակի խխունջ»։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքի վերծանումը (1953թ.) կենսաբանության պատմության շրջադարձային կետերից էր։ Ֆրենսիս Քրիքը, Ջեյմս Ուոթսոնը և Մորիս Ուիլկինսը 1962 թվականին արժանացել են ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակի՝ այս հայտնագործության մեջ իրենց ակնառու ներդրման համար։ ԴՆԹ-ի կառուցվածքը, մահացել է 1958 թվականին քաղցկեղից, իսկ Նոբելյան մրցանակը հետմահու չի տրվում։

Ռիբոնուկլեինաթթուները (ՌՆԹ) երեք հիմնական մակրոմոլեկուլներից մեկն է (մյուս երկուսը ԴՆԹ և սպիտակուցներ են), որոնք հայտնաբերված են բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջներում։

Ինչպես ԴՆԹ-ն (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու), ՌՆԹ-ն կազմված է երկար շղթայից, որի յուրաքանչյուր օղակ կոչվում է նուկլեոտիդ: Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կազմված է ազոտային հիմքից, ռիբոզային շաքարից և ֆոսֆատային խմբից։ Նուկլեոտիդների հաջորդականությունը թույլ է տալիս ՌՆԹ-ին կոդավորել գենետիկական տեղեկատվությունը: Բոլոր բջջային օրգանիզմները օգտագործում են ՌՆԹ (mRNA) սպիտակուցի սինթեզը ծրագրավորելու համար:

Բջջային ՌՆԹ-ն ձևավորվում է տրանսկրիպցիա կոչվող գործընթացի ընթացքում, այսինքն՝ ՌՆԹ-ի սինթեզը ԴՆԹ-ի կաղապարի վրա, որն իրականացվում է հատուկ ֆերմենտների՝ ՌՆԹ պոլիմերազների միջոցով: Սուրհանդակային ՌՆԹ-ները (mRNAs) այնուհետև մասնակցում են մի գործընթացի, որը կոչվում է թարգմանություն: Թարգմանությունը սպիտակուցի սինթեզ է mRNA կաղապարի վրա՝ ռիբոսոմների մասնակցությամբ։ Այլ ՌՆԹ-ները տրանսկրիպցիայից հետո ենթարկվում են քիմիական փոփոխությունների, իսկ երկրորդական և երրորդական կառուցվածքների ձևավորումից հետո կատարում են գործառույթներ, որոնք կախված են ՌՆԹ-ի տեսակից։

Միաշղթա ՌՆԹ-ները բնութագրվում են մի շարք տարածական կառուցվածքներով, որոնցում միևնույն շղթայի նուկլեոտիդներից մի քանիսը զուգակցված են միմյանց հետ։ Որոշ բարձր կառուցվածքային ՌՆԹ-ներ ներգրավված են բջջային սպիտակուցի սինթեզում, օրինակ՝ փոխանցման ՌՆԹ-ները ծառայում են կոդոնների ճանաչմանը և համապատասխան ամինաթթուներին սպիտակուցի սինթեզի վայր հասցնելու համար, մինչդեռ ռիբոսոմային ՌՆԹ-ները ծառայում են որպես ռիբոսոմների կառուցվածքային և կատալիտիկ հիմք:

Այնուամենայնիվ, ժամանակակից բջիջներում ՌՆԹ-ի գործառույթները չեն սահմանափակվում թարգմանության մեջ նրանց դերով: Այսպիսով, փոքր միջուկային ՌՆԹ-ները ներգրավված են էուկարիոտական ​​հաղորդիչ ՌՆԹ-ների և այլ գործընթացների միացման մեջ:

Բացի այն, որ ՌՆԹ-ի մոլեկուլները որոշ ֆերմենտների մաս են կազմում (օրինակ, տելոմերազ), որոշ ՌՆԹ-ներ ունեն իրենց ֆերմենտային ակտիվությունը. ՌՆԹ-ի այլ մոլեկուլներում ընդմիջումներ կատարելու ունակություն կամ, ընդհակառակը, «սոսնձելու» երկու ՌՆԹ բեկորներ: Նման ՌՆԹ-ները կոչվում են ռիբոզիմներ։

Մի շարք վիրուսների գենոմները կազմված են ՌՆԹ-ից, այսինքն՝ դրանցում այն ​​դերն է կատարում, որ ԴՆԹ-ն խաղում է բարձր օրգանիզմներում։ Ելնելով բջջում ՌՆԹ-ի ֆունկցիաների բազմազանությունից՝ առաջ քաշվեց մի վարկած, ըստ որի՝ ՌՆԹ-ն առաջին մոլեկուլն է, որն ընդունակ էր ինքնավերարտադրվել նախակենսաբանական համակարգերում։

ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի միջև կան երեք հիմնական տարբերություն.

• 1. ԴՆԹ-ն պարունակում է շաքարի դեզօքսիրիբոզ, ՌՆԹ-ն պարունակում է ռիբոզա, որն ունի լրացուցիչ հիդրօքսիլ խումբ՝ համեմատած դեզօքսիրիբոզայի հետ։ Այս խումբը մեծացնում է մոլեկուլի հիդրոլիզի հավանականությունը, այսինքն՝ նվազեցնում է ՌՆԹ մոլեկուլի կայունությունը։
• 2. ՌՆԹ-ում ադենինին կոմպլեմենտար նուկլեոտիդը թիմինը չէ, ինչպես ԴՆԹ-ում, բայց ուրացիլը տիմինի չմեթիլացված ձևն է։
• 3. ԴՆԹ-ն գոյություն ունի կրկնակի պարուրակի տեսքով՝ բաղկացած երկու առանձին մոլեկուլներից։ ՌՆԹ-ի մոլեկուլները միջինում շատ ավելի կարճ են և հիմնականում միաշղթա:

Կենսաբանորեն ակտիվ ՌՆԹ մոլեկուլների, ներառյալ tRNA, rRNA, snRNA և այլ մոլեկուլներ, որոնք չեն կոդավորում սպիտակուցների կառուցվածքային վերլուծությունը, ցույց է տվել, որ դրանք բաղկացած չեն մեկ երկար պարույրից, այլ բազմաթիվ կարճ պարույրներից, որոնք գտնվում են միմյանց մոտ և նման բան են կազմում: սպիտակուցի երրորդական կառուցվածքը. Արդյունքում ՌՆԹ-ն կարող է կատալիզացնել քիմիական ռեակցիաները, օրինակ՝ ռիբոսոմի պեպտիդիլ տրանսֆերազայի կենտրոնը, որը մասնակցում է սպիտակուցների պեպտիդային կապի ձևավորմանը, ամբողջությամբ բաղկացած է ՌՆԹ-ից։

1944 թվականին Օ. Էվերին և նրա գործընկերները՝ Կ. ՄաքԼեոդը և Մ. Այս հեղինակները շարունակել են Գրիֆիթի աշխատանքը, ով նկարագրել է բակտերիաների մեջ փոխակերպման (ժառանգական հատկանիշների փոխանցման) ֆենոմենը։ O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy-ն ցույց են տվել, որ երբ հեռացվում են սպիտակուցները, պոլիսախարիդները և ՌՆԹ-ն, բակտերիաների փոխակերպումը չի խախտվում, և երբ հրահրող նյութը ենթարկվում է դեզօքսիռիբոնուկլեազի ֆերմենտին, վերափոխող ակտիվությունը անհետանում է:

Այս փորձարկումներում առաջին անգամ ցուցադրվեց ԴՆԹ-ի մոլեկուլի գենետիկ դերը։ 1952թ.-ին Ա. Հերշին և Մ. Չեյզը հաստատեցին ԴՆԹ-ի մոլեկուլի գենետիկ դերը T2 բակտերիոֆագի վրա կատարված փորձերում: Նշելով դրա սպիտակուցը ռադիոակտիվ ծծումբով, իսկ ԴՆԹ-ն՝ ռադիոակտիվ ֆոսֆորով, նրանք վարակեցին E. coli-ն այս բակտերիալ վիրուսով: Ֆագի սերունդների մոտ հայտնաբերվել է մեծ քանակությամբ ռադիոակտիվ ֆոսֆոր և միայն S-ի հետքեր: Դրանից հետևում է, որ բակտերիա է թափանցում ոչ թե ֆագի սպիտակուցը, այլ ԴՆԹ-ն, և այնուհետև բազմապատկվելուց հետո՝ փոխանցվել է ֆագերի սերունդներին:

1. ԴՆԹ նուկլեոտիդի կառուցվածքը. Նուկլեոտիդների տեսակները.

ՆուկլեոտիդԴՆԹ-ն կազմված է

Ազոտային հիմք (ԴՆԹ-ում 4 տեսակ՝ ադենին, թիմին, ցիտոզին, գուանին)

Մոնաշաքար դեզօքսիռիբոզ

Ֆոսֆորական թթու

նուկլեոտիդային մոլեկուլբաղկացած է երեք մասից՝ հինգ ածխածնային շաքարից, ազոտային հիմքից և ֆոսֆորաթթվից։

Շաքարավազը ներառված է նուկլեոտիդային կազմը, պարունակում է հինգ ածխածնի ատոմ, այսինքն՝ պենտոզա է։ Կախված նուկլեոտիդում առկա պենտոզայի տեսակից՝ առանձնանում են նուկլեինաթթուների երկու տեսակ՝ ռիբոնուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ), որոնք պարունակում են ռիբոզ և դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուներ (ԴՆԹ), որոնք պարունակում են դեզօքսիրիբոզ։ Դեզօքսիռիբոզում ածխածնի 2-րդ ատոմի OH խումբը փոխարինվում է H ատոմով, այսինքն՝ ունի մեկ թթվածնի ատոմ պակաս, քան ռիբոզայում։

Երկուսում էլ նուկլեինաթթուների տեսակներըպարունակում է չորս տարբեր տիպի հիմքեր, որոնցից երկուսը պատկանում են պուրինների դասին, իսկ երկուսը` պիրիմիդինների դասին: Օղակի մեջ ներառված ազոտը տալիս է այս միացությունների հիմնական բնավորությունը։ Պուրինները ներառում են ադենին (A) և գուանին (G), իսկ պիրիմիդինները ներառում են ցիտոզին (C) և թիմին (T) կամ ուրացիլ (U) (համապատասխանաբար ԴՆԹ-ում կամ ՌՆԹ-ում): Թիմինը քիմիապես շատ մոտ է ուրացիլին (դա 5-մեթիլուրացիլ է, այսինքն՝ ուրացիլ, որի մեջ մեթիլ խումբը գտնվում է ածխածնի 5-րդ ատոմում)։ Պուրինի մոլեկուլն ունի երկու օղակ, մինչդեռ պիրիմիդինի մոլեկուլը՝ մեկ։

Նուկլեոտիդները միմյանց կապված են ամուր կովալենտային կապով մի նուկլեոտիդի շաքարի և մյուսի ֆոսֆորական թթվի միջոցով։ Պարզվում է պոլինուկլեոտիդային շղթա. Մի ծայրում ազատ ֆոսֆորաթթու է (5'-վերջ), մյուս ծայրում՝ ազատ շաքար (3' վերջ): (ԴՆԹ պոլիմերազը կարող է միայն նոր նուկլեոտիդներ ավելացնել 3' ծայրին):

Երկու պոլինուկլեոտիդային շղթաներ միմյանց հետ կապված են ազոտային հիմքերի միջև թույլ ջրածնային կապերով։ Կան 2 կանոն.

փոխլրացման սկզբունքը. թիմինը միշտ հակառակ է ադենինին, գուանինը միշտ հակառակ է ցիտոսինին (դրանք համապատասխանում են միմյանց ջրածնային կապերի ձևով և քանակով. A-ի և G-ի միջև կա երկու կապ, իսկ C-ի և G-ի միջև 3-ը):

հակազուգահեռացման սկզբունքը. որտեղ մի պոլինուկլեոտիդային շղթա ունի 5' ծայր, մյուսը ունի 3' ծայր և հակառակը:

Պարզվում է կրկնակի շղթաԴՆԹ.

Նա շրջվում է կրկնակի պարույր, պարույրի մեկ պտույտը ունի 3,4 նմ երկարություն, պարունակում է 10 զույգ նուկլեոտիդ։ Ազոտային հիմքերը (գենետիկական տեղեկատվության պահպանողներ) գտնվում են խխունջի ներսում՝ պաշտպանված։

ՆուկլեինաթթուներՍպիտակուցների պես անհրաժեշտ են կյանքի համար: Նրանք ներկայացնում են բոլոր կենդանի օրգանիզմների գենետիկական նյութը՝ մինչև ամենապարզ վիրուսները։ «Նուկլեինաթթուներ» անվանումը արտացոլում է այն փաստը, որ դրանք տեղայնացված են հիմնականում միջուկում (միջուկ – միջուկ): Նուկլեինաթթուների հատուկ ներկման դեպքում միջուկները շատ հստակ տեսանելի են լուսային մանրադիտակով:

ԴՆԹ-ի կառուցվածքի պարզում(դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) - նուկլեինաթթուների երկու գոյություն ունեցող տեսակներից մեկը, բացեց կենսաբանության նոր դարաշրջանը, քանի որ վերջապես հնարավոր եղավ հասկանալ, թե ինչպես են կենդանի օրգանիզմները պահպանում իրենց կյանքը կարգավորելու համար անհրաժեշտ տեղեկատվությունը և ինչպես են դրանք փոխանցում իրենց սերունդներին: . Վերևում մենք արդեն նշել ենք, որ նուկլեինաթթուները կազմված են մոնոմերային միավորներից, որոնք կոչվում են նուկլեոտիդներ: Չափազանց երկար մոլեկուլները՝ պոլինուկլեոտիդները, կառուցված են նուկլեոտիդներից։

Պոլինուկլեոտիդների կառուցվածքը հասկանալու համար անհրաժեշտ է նախ ծանոթանալ, թե ինչպես կառուցված նուկլեոտիդներ.

Նուկլեոտիդներ. Նուկլեոտիդների կառուցվածքը

նուկլեոտիդային մոլեկուլբաղկացած է երեք մասից՝ հինգածխածնային շաքարից, ազոտային հիմքից և ֆոսֆորայինից։

Շաքարավազը ներառված է նուկլեոտիդային կազմը, պարունակում է հինգ ածխածնի ատոմ, այսինքն՝ պենտոզա է։ Կախված նուկլեոտիդում առկա պենտոզայի տեսակից՝ առանձնանում են նուկլեինաթթուների երկու տեսակ՝ ռիբոնուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ), որոնք պարունակում են ռիբոզ և դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուներ (ԴՆԹ), որոնք պարունակում են դեզօքսիրիբոզ։ Դեզօքսիռիբոզում ածխածնի 2-րդ ատոմի OH խումբը փոխարինվում է H ատոմով, այսինքն՝ ունի մեկ թթվածնի ատոմ պակաս, քան ռիբոզայում։

Երկուսում էլ նուկլեինաթթուների տեսակներըպարունակում է չորս տարբեր տիպի հիմքեր, որոնցից երկուսը պատկանում են պուրինների դասին, իսկ երկուսը` պիրիմիդինների դասին: Օղակի մեջ ներառված ազոտը տալիս է այս միացությունների հիմնական բնավորությունը։ Պուրինները ներառում են ադենին (A) և գուանին (G), իսկ պիրիմիդինները ներառում են ցիտոզին (C) և թիմին (T) կամ ուրացիլ (U) (համապատասխանաբար ԴՆԹ-ում կամ ՌՆԹ-ում): Թիմինը քիմիապես շատ մոտ է ուրացիլին (դա 5-մեթիլուրացիլ է, այսինքն՝ ուրացիլ, որի մեջ մեթիլ խումբը գտնվում է ածխածնի 5-րդ ատոմում)։ Պուրինի մոլեկուլն ունի երկու օղակ, մինչդեռ պիրիմիդինի մոլեկուլը՝ մեկ։

ՀիմնադրամներԸնդունված է նշանակել նրանց անվան առաջին տառը՝ A, G, T, U և C:

Նուկլեինաթթուներթթուներ են, քանի որ դրանց մոլեկուլը պարունակում է ֆոսֆորաթթու:

Նկարը ցույց է տալիս, թե ինչպես են առաջանում շաքարը, հիմքը և ֆոսֆորական թթուն նուկլեոտիդային մոլեկուլ. Շաքարի համադրությունը հիմքի հետ տեղի է ունենում ջրի մոլեկուլի արտազատմամբ, այսինքն՝ դա խտացման ռեակցիա է։ Նուկլեոտիդի ձևավորման համար պահանջվում է ևս մեկ խտացման ռեակցիա՝ շաքարավազի և ֆոսֆորաթթվի միջև։

Տարբեր նուկլեոտիդներտարբերվում են միմյանցից շաքարների բնույթով և դրանց մաս կազմող հիմքերով։

Նուկլեոտիդների դերը մարմնումչի սահմանափակվում ծառայելով որպես նուկլեինաթթուների շինանյութեր. որոշ կարևոր կոֆերմենտներ նույնպես նուկլեոտիդներ են: Դրանք են, օրինակ, ադենոզին տրիֆոսֆատը (ATP), ցիկլային ադենոզին մոնոֆոսֆատը (cAMP), կոենզիմ A, նիկոտինամիդ ադենին դինուկլեոտիդը (NAD), նիկոտինամիդ ադենին դինուկլեոտիդ ֆոսֆատը (NADP) և ֆլավին ադենին դինուկլեոտիդը (FAD):

Նուկլեինաթթուներ բնական մակրոմոլեկուլային միացություններ են (պոլինուկլեոտիդներ), որոնք հսկայական դեր են խաղում կենդանի օրգանիզմներում ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման գործում:

Նուկլեինաթթուների մոլեկուլային քաշը կարող է տատանվել հարյուր հազարից մինչև տասնյակ միլիարդներ: Դրանք հայտնաբերվել և մեկուսացվել են բջջային միջուկներից դեռևս 19-րդ դարում, սակայն նրանց կենսաբանական դերը պարզվել է միայն 20-րդ դարի երկրորդ կեսին։

Նուկլեոտիդի բաղադրությունը՝ նուկլեինաթթուների կառուցվածքային միավորը, ներառում է երեք բաղադրիչ.

1) ազոտային հիմք՝ պիրիմիդին կամ պուրին

Պիրիմիդինային հիմքեր- նուկլեինաթթուների մաս կազմող պիրիմիդինի ածանցյալներ.ուրացիլ, թիմին, ցիտոզին.

–OH խումբ պարունակող հիմքերի համար բնորոշ է կառուցվածքային իզոմերների շարժական հավասարակշռությունը՝ պրոտոնի թթվածնից ազոտի տեղափոխման պատճառով և հակառակը.

Պուրինային հիմքեր- պուրինի ածանցյալներ, որոնք նուկլեինաթթուների մաս են կազմում. ադենին, գուանին.

Գուանինը գոյություն ունի որպես երկու կառուցվածքային իզոմերներ.

2) մոնոսաքարիդ

Ռիբոզ և 2-դեօքսիռիբոզվերաբերում է հինգ ածխածնի ատոմ պարունակող մոնոսաքարիդներին։ Դրանք ներառված են նուկլեինաթթուների բաղադրության մեջ ցիկլային β- ձևերով.

3) ֆոսֆորաթթվի մնացորդ

ԴՆԹ և ՌՆԹ

Կախված նրանից, թե որ մոնոսաքարիդն է պարունակվում պոլինուկլեոտիդի կառուցվածքային միավորում. ռիբոզակամ 2-դեօքսիռիբոզ, տարբերակել

· ռիբոնուկլեինաթթուներ(ՌՆԹ) և

· դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուներ(ԴՆԹ)

ՌՆԹ-ի հիմնական (շաքար-ֆոսֆատ) շարանը պարունակում է մնացորդներ ռիբոզա, և ԴՆԹ-ում 2-դեօքսիռիբոզ.
ԴՆԹ-ի մակրոմոլեկուլների նուկլեոտիդային միավորները կարող են պարունակել ադենին, գուանին, ցիտոզինև տիմին. ՌՆԹ-ի բաղադրությունը դրա փոխարեն տարբերվում է տիմիններկա ուրացիլ.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլային զանգվածը հասնում է տասնյակ միլիոնավոր ամու: Սրանք ամենաերկար հայտնի մակրոմոլեկուլներն են: ՌՆԹ-ի մոլեկուլային զանգվածը շատ ավելի ցածր է (մի քանի հարյուրից մինչև տասնյակ հազար): ԴՆԹ-ն հայտնաբերվում է հիմնականում բջիջների միջուկներում, ՌՆԹ-ն՝ ռիբոսոմներում և բջիջների պրոտոպլազմայում։

Նուկլեինաթթուների կառուցվածքը նկարագրելիս հաշվի են առնվում մակրոմոլեկուլների կազմակերպման տարբեր մակարդակներ.առաջնայինև երկրորդականկառուցվածքը։

· Առաջնային կառուցվածքնուկլեինաթթուները պոլիմերային շղթայում նուկլեոտիդային բաղադրություն և նուկլեոտիդային միավորների որոշակի հաջորդականություն են:

Օրինակ:

Կրճատված մեկ տառով նշումով այս կառուցվածքը գրված է այսպես

...– Ա – Գ – Գ –...

· Տակ երկրորդական կառուցվածքընուկլեինաթթուները հասկանում են պոլինուկլեոտիդային շղթաների տարածական կարգավորված ձևերը:

ԴՆԹ-ի երկրորդական կառուցվածքըբաղկացած է երկու զուգահեռ չճյուղավորված պոլինուկլեոտիդային շղթաներից, որոնք ոլորված են ընդհանուր առանցքի շուրջ՝ վերածելով կրկնակի պարույրի։

Ջրածնային կապերը առաջանում են մի շղթայի պուրինային հիմքի և մյուս շղթայի պիրիմիդինային հիմքի միջև։ Այս հիմքերը կազմում են փոխլրացնող զույգեր (լատ. լրացնող- լրացում):

Լրացուցիչ հիմքերի զույգերի միջև ջրածնային կապերի առաջացումը պայմանավորված է նրանց տարածական համապատասխանությամբ։

Պիրիմիդինի հիմքը լրացնում է պուրինային հիմքը.

Այլ հիմքերի զույգերի միջև եղած ջրածնային կապերը թույլ չեն տալիս դրանք տեղավորվել կրկնակի պարուրաձև կառուցվածքի մեջ: Այսպիսով,

THYMIN (T) լրացնում է ադենինը (A),

ՑԻՏՈԶԻՆ (C) լրացնում է ԳՈՒԱՆԻՆԻՆ (G):

Հիմքի փոխլրացումը որոշում էշղթայի փոխլրացումԴՆԹ-ի մոլեկուլներում:

Պոլինուկլեոտիդային շղթաների կոմպլեմենտարությունը ծառայում է որպես ԴՆԹ-ի հիմնական ֆունկցիայի՝ ժառանգական հատկանիշների պահպանման և փոխանցման քիմիական հիմք:

ԴՆԹ-ի ոչ միայն պահպանելու, այլև գենետիկ տեղեկատվությունը օգտագործելու ունակությունը որոշվում է նրա հետևյալ հատկություններով.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլները կարող են վերարտադրվել (կրկնապատկվել), այսինքն. կարող է հնարավորություն տալ սինթեզել ԴՆԹ-ի այլ մոլեկուլներ, որոնք նույնական են բնօրինակին, քանի որ կրկնակի պարույրի շղթաներից մեկի հիմքերի հաջորդականությունը վերահսկում է դրանց գտնվելու վայրը մյուս շղթայում:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլները կարող են լիովին ճշգրիտ և որոշակի կերպով ուղղորդել տվյալ տեսակի օրգանիզմներին հատուկ սպիտակուցների սինթեզը:

ՌՆԹ-ի երկրորդական կառուցվածքը

Ի տարբերություն ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի մոլեկուլները բաղկացած են մեկ պոլինուկլեոտիդային շղթայից և չունեն խիստ սահմանված տարածական ձև (ՌՆԹ-ի երկրորդական կառուցվածքը կախված է նրանց կենսաբանական գործառույթներից):

ՌՆԹ-ի հիմնական դերը սպիտակուցի կենսասինթեզի անմիջական մասնակցությունն է։

Հայտնի է բջջային ՌՆԹ-ի երեք տեսակ, որոնք տարբերվում են բջջում իրենց տեղակայմամբ, կազմով, չափսերով և հատկություններով, որոնք որոշում են նրանց հատուկ դերը սպիտակուցի մակրոմոլեկուլների ձևավորման գործում.

տեղեկատվական (մատրիցային) ՌՆԹ-ները սպիտակուցի կառուցվածքի մասին ԴՆԹ-ում կոդավորված տեղեկատվություն են փոխանցում բջջի միջուկից դեպի ռիբոսոմներ, որտեղ իրականացվում է սպիտակուցի սինթեզ.

Տրանսպորտային ՌՆԹ-ները հավաքում են ամինաթթուները բջջի ցիտոպլազմայում և դրանք տեղափոխում ռիբոսոմ; ՌՆԹ-ի այս տիպի մոլեկուլները «սովորում են» սուրհանդակ ՌՆԹ-ի շղթայի համապատասխան հատվածներից, թե որ ամինաթթուները պետք է մասնակցեն սպիտակուցի սինթեզին.

Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ները ապահովում են որոշակի կառուցվածքի սպիտակուցի սինթեզ՝ կարդալով տեղեկատվությունը տեղեկատվական (մատրիցի) ՌՆԹ-ից:

բարդ մոնոմերներ են, որոնցից հավաքվում են հետերոպոլիմերային մոլեկուլներ։ ԴՆԹ և ՌՆԹ. Ազատ նուկլեոտիդները ներգրավված են կյանքի ազդանշանային և էներգետիկ գործընթացներում: ԴՆԹ նուկլեոտիդները և ՌՆԹ նուկլեոտիդներն ունեն ընդհանուր կառուցվածքային պլան, սակայն տարբերվում են պենտոզայի շաքարի կառուցվածքով։ ԴՆԹ նուկլեոտիդները օգտագործում են շաքարի դեզօքսիրիբոզ, մինչդեռ ՌՆԹ նուկլեոտիդները օգտագործում են ռիբոզա:

Նուկլեոտիդի կառուցվածքը

Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ կարելի է բաժանել 3 մասի.

1. Ածխաջրը հինգ անդամ պենտոզա շաքար է (ռիբոզ կամ դեզօքսիրիբոզ):

2. Ֆոսֆորի մնացորդը (ֆոսֆատ) ֆոսֆորաթթվի մնացորդն է։

3. Ազոտային հիմքը միացություն է, որի մեջ կան բազմաթիվ ազոտի ատոմներ: Նուկլեինաթթուներում օգտագործվում են միայն 5 տեսակի ազոտային հիմքեր՝ ադենին, թիմին, գուանին, ցիտոզին, ուրացիլ։ ԴՆԹ-ում կա 4 տեսակ՝ ադենին, թիմին, գուանին, ցիտոզին։ ՌՆԹ-ում կա նաև 4 տեսակ՝ ադենին, ուրասիլ, գուանին, ցիտոզին։Հեշտ է նկատել, որ ՌՆԹ-ում Thymine-ը ԴՆԹ-ի համեմատ փոխարինվում է Uracil-ով։

Պենտոզայի (ռիբոզ կամ դեզօքսիռիբոզ) ընդհանուր կառուցվածքային բանաձևը, որի մոլեկուլները կազմում են նուկլեինաթթուների «կմախքը».

Եթե ​​X-ը փոխարինվում է H-ով (X = H), ապա ստացվում են դեզօքսիռիբոնուկլեոզիդներ; եթե X-ը փոխարինվում է OH-ով (X = OH), ապա ստացվում են ռիբոնուկլեոզիդներ։ Եթե ​​R-ի փոխարեն փոխարինենք ազոտային հիմքով (պուրին կամ պիրիմիդին), ապա կստանանք կոնկրետ նուկլեոտիդ։

Կարևոր է ուշադրություն դարձնել պենտոզայում ածխածնի ատոմների այն դիրքերին, որոնք նշանակված են որպես 3" և 5": Ածխածնի ատոմների համարակալումը սկսվում է վերևում գտնվող թթվածնի ատոմից և ընթանում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ: Ստացվում է ածխածնի վերջին ատոմը (5"), որը գտնվում է պենտոզայի օղակից դուրս և ձևավորում է, կարելի է ասել, պենտոզայի «պոչը»: Այսպիսով, նուկլեոտիդների շղթա կառուցելիս ֆերմենտը կարող է կցել միայն նոր նուկլեոտիդ: ածխածնի 3-ին և ոչ մեկին . Հետևաբար, նուկլեոտիդային շղթայի 5" ծայրը երբեք չի կարող շարունակվել, միայն 3" ծայրը կարող է երկարացվել:

Համեմատեք ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդը ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդների հետ:

Փորձեք պարզել, թե ինչ նուկլեոտիդ է դա այս ներկայացման մեջ.

ATP - ազատ նուկլեոտիդ

cAMP - «loopback» ATP մոլեկուլ

Նուկլեոտիդների կառուցվածքի դիագրամ

Նկատի ունեցեք, որ ակտիվացված նուկլեոտիդը, որը կարող է ստեղծել ԴՆԹ կամ ՌՆԹ շղթա, ունի «տրիֆոսֆատ պոչ»: Հենց այս «էներգիայով հագեցած» պոչով այն կարող է միանալ աճող նուկլեինաթթվի արդեն գոյություն ունեցող շղթային։ Ֆոսֆատի պոչը նստած է ածխածնի 5-ի վրա, այնպես որ ածխածնի դիրքն արդեն զբաղված է ֆոսֆատներով և նախատեսված է կցվելու համար: Ինչի՞ն կցել: Միայն ածխածնին 3-րդ դիրքում: Երբ միացվի, այս նուկլեոտիդն ինքնին կդառնա հաջորդ նուկլեոտիդի կցման թիրախ: «Ընդունող կողմը» ապահովում է ածխածինը 3-րդ դիրքում, իսկ «մուտքային կողմը» կպչում է դրան: ֆոսֆատային պոչ, որը գտնվում է 5-րդ դիրքում։ Ընդհանուր առմամբ շղթան աճում է 3" կողմից։

ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային շղթայի ընդլայնում

Նուկլեոտիդների միջև «երկայնական» կապերի շնորհիվ շղթայի աճը կարող է գնալ միայն մեկ ուղղությամբ՝ 5"-ից մինչև 3", քանի որ. Նոր նուկլեոտիդ կարող է ավելացվել միայն շղթայի 3' ծայրին, ոչ թե 5' ծայրին:

Նուկլեոտիդների զույգեր, որոնք միացված են իրենց ազոտային հիմքերի «խաչ» կոմպլեմենտար կապերով.

ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի հատված

Գտե՛ք ԴՆԹ-ի երկու շղթաների հակազուգահեռացման նշանները:

Գտե՛ք նուկլեոտիդների զույգեր՝ կրկնակի և եռակի փոխլրացնող կապերով: