องค์ประกอบของดีเอ็นเอนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ สารประกอบ. โครงสร้าง. องค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก

กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ (หนึ่งในสามของหลัก อีก 2 อย่างคือ RNA และโปรตีน) ซึ่งให้การจัดเก็บ การถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น และการนำโปรแกรมพันธุกรรมไปใช้ในการพัฒนาและการทำงานของสิ่งมีชีวิต DNA มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของ RNA และโปรตีนประเภทต่างๆ

ในเซลล์ยูคาริโอต (สัตว์ พืช และเชื้อรา) พบ DNA ในนิวเคลียสของเซลล์โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม เช่นเดียวกับในเซลล์ออร์แกเนลล์บางชนิด (ไมโทคอนเดรียและพลาสติด) ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต (แบคทีเรียและอาร์เคีย) โมเลกุล DNA แบบวงกลมหรือเชิงเส้นที่เรียกว่านิวคลีออยด์นั้นติดอยู่จากด้านในไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ พวกมันและยูคาริโอตที่ต่ำกว่า (เช่น ยีสต์) ยังมีโมเลกุล DNA แบบวงกลมอิสระขนาดเล็กที่เรียกว่าพลาสมิด นอกจากนี้ โมเลกุล DNA แบบสายเดี่ยวหรือแบบสองสายสามารถสร้างจีโนมของไวรัสที่มี DNA ได้

จากมุมมองทางเคมี DNA เป็นโมเลกุลโพลีเมอร์ที่มีความยาวซึ่งประกอบด้วยบล็อคซ้ำ - นิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยเบสไนโตรเจน น้ำตาล (ดีออกซีไรโบส) และหมู่ฟอสเฟต พันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่เกิดขึ้นจากดีออกซีไรโบสและหมู่ฟอสเฟต (พันธะฟอสโฟไดสเตอร์) ในกรณีส่วนใหญ่อย่างท่วมท้น (ยกเว้นไวรัสบางตัวที่มี DNA สายเดี่ยว) DNA macromolecule ประกอบด้วยสายโซ่สองสายที่เน้นเบสไนโตรเจนซึ่งกันและกัน โมเลกุลที่มีเกลียวคู่นี้เป็นเกลียว โดยทั่วไป โครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอเรียกว่า "เกลียวคู่"

การถอดรหัสโครงสร้างของ DNA (1953) เป็นหนึ่งในจุดเปลี่ยนในประวัติศาสตร์ของชีววิทยา ฟรานซิส คริก, เจมส์ วัตสัน และมอริซ วิลกินส์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ในปี พ.ศ. 2505 จากผลงานที่โดดเด่นในการค้นพบครั้งนี้ โรซาลินด์ แฟรงคลิน ผู้ที่ได้รับรังสีเอกซ์โดยที่วัตสันและคริกไม่สามารถสรุปได้ว่า โครงสร้างของ DNA ที่เสียชีวิตในปี 1958 ด้วยโรคมะเร็ง และไม่มีการมอบรางวัลโนเบลให้กับมรณกรรม

กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) เป็นหนึ่งในสามโมเลกุลหลัก (อีก 2 ชนิดคือ DNA และโปรตีน) ที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

เช่นเดียวกับ DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) RNA ประกอบด้วยสายโซ่ยาวซึ่งแต่ละลิงก์เรียกว่านิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยเบสไนโตรเจน น้ำตาลไรโบส และหมู่ฟอสเฟต ลำดับของนิวคลีโอไทด์ทำให้อาร์เอ็นเอสามารถเข้ารหัสข้อมูลทางพันธุกรรมได้ สิ่งมีชีวิตในเซลล์ทั้งหมดใช้ RNA (mRNA) เพื่อตั้งโปรแกรมการสังเคราะห์โปรตีน

RNA ของเซลล์เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัส นั่นคือการสังเคราะห์ RNA บนเทมเพลต DNA ซึ่งดำเนินการโดยเอนไซม์พิเศษ - RNA polymerases Messenger RNAs (mRNAs) มีส่วนร่วมในกระบวนการที่เรียกว่าการแปล การแปลคือการสังเคราะห์โปรตีนบนเทมเพลต mRNA โดยมีส่วนร่วมของไรโบโซม RNA อื่น ๆ ได้รับการดัดแปลงทางเคมีหลังจากการถอดรหัส และหลังจากการก่อตัวของโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิ พวกมันทำหน้าที่ที่ขึ้นอยู่กับชนิดของ RNA

RNA สายเดี่ยวมีลักษณะเฉพาะด้วยโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่หลากหลาย โดยที่นิวคลีโอไทด์บางตัวของสายโซ่เดียวกันจะถูกจับคู่เข้าด้วยกัน RNA ที่มีโครงสร้างสูงบางตัวเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนของเซลล์ ตัวอย่างเช่น RNA การถ่ายโอนทำหน้าที่รับรู้ codon และส่งกรดอะมิโนที่สอดคล้องกันไปยังบริเวณของการสังเคราะห์โปรตีน ในขณะที่ RNA ไรโบโซมทำหน้าที่เป็นพื้นฐานโครงสร้างและตัวเร่งปฏิกิริยาของไรโบโซม

อย่างไรก็ตาม หน้าที่ของ RNA ในเซลล์สมัยใหม่ไม่ได้จำกัดอยู่แค่บทบาทของพวกมันในการแปลเท่านั้น ดังนั้น RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กจึงมีส่วนร่วมในการประกบ RNA ของผู้ส่งสารยูคาริโอตและกระบวนการอื่นๆ

นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุล RNA เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์บางชนิด (เช่น เทโลเมอเรส) RNA บางตัวยังมีกิจกรรมของเอนไซม์ในตัวเอง ได้แก่ ความสามารถในการแตกตัวของโมเลกุล RNA อื่น ๆ หรือในทางกลับกัน "กาว" อาร์เอ็นเอสองชิ้น RNA ดังกล่าวเรียกว่าไรโบไซม์

จีโนมของไวรัสจำนวนหนึ่งประกอบด้วย RNA นั่นคือในพวกมันมีบทบาทที่ DNA เล่นในสิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้น จากความหลากหลายของหน้าที่อาร์เอ็นเอในเซลล์ สมมติฐานถูกหยิบยกขึ้นมา โดยที่อาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลแรกที่มีความสามารถในการสืบพันธุ์ด้วยตนเองในระบบพรีไบโอโลจี

DNA และ RNA มีความแตกต่างหลักสามประการ:

• 1. DNA ประกอบด้วยน้ำตาลดีออกซีไรโบส RNA ประกอบด้วยไรโบสซึ่งมีกลุ่มไฮดรอกซิลเพิ่มเติมเมื่อเทียบกับดีออกซีไรโบส กลุ่มนี้เพิ่มโอกาสในการไฮโดรไลซิสของโมเลกุล กล่าวคือ จะลดความเสถียรของโมเลกุลอาร์เอ็นเอ
• 2. นิวคลีโอไทด์ที่ประกอบกับอะดีนีนในอาร์เอ็นเอไม่ใช่ไทมีน เช่นเดียวกับในดีเอ็นเอ แต่ยูราซิลเป็นรูปแบบไทมีนที่ไม่มีเมทิล
• 3. DNA มีอยู่ในรูปของเกลียวคู่ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลสองโมเลกุลที่แยกจากกัน โดยเฉลี่ยแล้วโมเลกุลอาร์เอ็นเอจะสั้นกว่ามากและส่วนใหญ่เป็นสายเดี่ยว

การวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุล RNA ที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ รวมถึง tRNA, rRNA, snRNA และโมเลกุลอื่นๆ ที่ไม่ได้เข้ารหัสโปรตีน แสดงให้เห็นว่าพวกมันไม่ได้ประกอบด้วยเกลียวยาวเพียงเส้นเดียว แต่มีเกลียวสั้นจำนวนมากอยู่ใกล้กันและก่อตัวคล้ายคลึงกัน โครงสร้างระดับอุดมศึกษาของโปรตีน เป็นผลให้อาร์เอ็นเอสามารถเร่งปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น ศูนย์กลางเปปทิดิลทรานสเฟอร์เรสของไรโบโซมซึ่งเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ของโปรตีนประกอบด้วยอาร์เอ็นเอทั้งหมด

ภายในปี 1944 O. Avery และเพื่อนร่วมงานของเขา K. McLeod และ M. McCarthy ได้ค้นพบกิจกรรมการเปลี่ยนแปลงของ DNA ใน pneumococci ผู้เขียนเหล่านี้ยังคงทำงานของ Griffith ซึ่งอธิบายปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลง (การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม) ในแบคทีเรีย O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy แสดงให้เห็นว่าเมื่อโปรตีน โพลีแซ็กคาไรด์ และ RNA ถูกกำจัด การเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรียจะไม่ถูกรบกวน และเมื่อสารกระตุ้นสัมผัสกับเอนไซม์ดีออกซีไรโบนิวคลีเอส กิจกรรมการเปลี่ยนแปลงจะหายไป

ในการทดลองเหล่านี้ แสดงให้เห็นบทบาททางพันธุกรรมของโมเลกุลดีเอ็นเอเป็นครั้งแรก ในปี 1952 A. Hershey และ M. Chase ได้ยืนยันบทบาททางพันธุกรรมของโมเลกุล DNA ในการทดลองกับ T2 bacteriophage ทำเครื่องหมายโปรตีนด้วยกำมะถันกัมมันตภาพรังสีและ DNA ของมันด้วยฟอสฟอรัสกัมมันตภาพรังสี พวกมันติด E. coli ด้วยไวรัสแบคทีเรียนี้ ในลูกหลานของฟาจตรวจพบฟอสฟอรัสกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากและมีเพียงร่องรอยของ S เท่านั้น ตามมาด้วยว่าเป็น DNA ไม่ใช่โปรตีนของฟาจที่แทรกซึมเข้าไปในแบคทีเรีย ถ่ายโอนไปยังลูกหลานของ phage

1. โครงสร้างของ DNA นิวคลีโอไทด์ ประเภทของนิวคลีโอไทด์

นิวคลีโอไทด์ดีเอ็นเอประกอบด้วย

เบสไนโตรเจน (4 ชนิดใน DNA: adenine, thymine, cytosine, guanine)

โมโนชูการ์ดีออกซีไรโบส

กรดฟอสฟอริก

โมเลกุลนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยสามส่วน - น้ำตาลห้าคาร์บอน เบสไนโตรเจน และกรดฟอสฟอริก

น้ำตาลรวมอยู่ใน องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยคาร์บอนห้าอะตอม นั่นคือ เพนโทส ขึ้นอยู่กับชนิดของเพนโทสที่มีอยู่ในนิวคลีโอไทด์ กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท - กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) ซึ่งมีไรโบสและกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งมีดีออกซีไรโบส ในดีออกซีไรโบส กลุ่ม OH ที่อะตอมของคาร์บอนตัวที่ 2 จะถูกแทนที่ด้วยอะตอม H กล่าวคือ มีอะตอมออกซิเจนน้อยกว่าในไรโบสหนึ่งอะตอม

ในทั้งสองอย่าง ชนิดของกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยเบสสี่ประเภท: สองชนิดอยู่ในชั้นของพิวรีนและอีกสองชนิดอยู่ในชั้นของไพริมิดีน ไนโตรเจนที่รวมอยู่ในวงแหวนเป็นตัวการสำคัญสำหรับสารประกอบเหล่านี้ พิวรีนรวมถึงอะดีนีน (A) และกัวนีน (G) และไพริมิดีนรวมถึงไซโตซีน (C) และไทมีน (T) หรือยูราซิล (U) (ตามลำดับใน DNA หรือ RNA) ไทมีนมีสารเคมีใกล้เคียงกับยูราซิลมาก (คือ 5-เมทิลลูราซิล กล่าวคือ ยูราซิล ซึ่งมีหมู่เมทิลอยู่ที่อะตอมของคาร์บอนลำดับที่ 5) โมเลกุล purine มี 2 วง ในขณะที่โมเลกุล pyrimidine มี 1 วง

นิวคลีโอไทด์เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แรงผ่านน้ำตาลของนิวคลีโอไทด์ตัวหนึ่งและกรดฟอสฟอริกของอีกตัวหนึ่ง ปรากฎว่า สายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์. ที่ปลายด้านหนึ่งมีกรดฟอสฟอริกอิสระ (5'-ปลาย) ปลายอีกด้านหนึ่งเป็นน้ำตาลอิสระ (3'-ปลาย) (DNA polymerase สามารถเพิ่มนิวคลีโอไทด์ใหม่ได้เฉพาะที่ปลาย 3')

สายโพลีนิวคลีโอไทด์สองสายเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนที่อ่อนระหว่างเบสไนโตรเจน มี 2 ​​กฎ:

หลักการเสริม: ไทมีนอยู่ตรงข้ามกับอะดีนีนเสมอ กวานีนอยู่ตรงข้ามกับไซโตซีนเสมอ (พวกมันจับคู่กันในรูปแบบและจำนวนของพันธะไฮโดรเจน - มีพันธะสองพันธะระหว่าง A และ G และ 3 ระหว่าง C และ G)

หลักการต้านขนาน: โดยที่สายพอลินิวคลีโอไทด์หนึ่งสายมีปลาย 5' อีกสายหนึ่งมีปลาย 3' และในทางกลับกัน

ปรากฎว่า โซ่คู่ดีเอ็นเอ.

เธอบิดเป็น เกลียวคู่เกลียวหนึ่งเกลียวมีความยาว 3.4 นาโนเมตร มีนิวคลีโอไทด์ 10 คู่ ฐานไนโตรเจน (ผู้รักษาข้อมูลทางพันธุกรรม) อยู่ภายในเกลียวที่ได้รับการคุ้มครอง

กรดนิวคลีอิกเช่นเดียวกับโปรตีน มีความจำเป็นต่อชีวิต พวกมันเป็นตัวแทนของสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด จนถึงไวรัสที่ง่ายที่สุด ชื่อ "กรดนิวคลีอิก" สะท้อนให้เห็นถึงความจริงที่ว่าพวกมันมีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นส่วนใหญ่ในนิวเคลียส (นิวเคลียส - นิวเคลียส) ด้วยการย้อมสีเฉพาะสำหรับกรดนิวคลีอิก นิวเคลียสจะมองเห็นได้ชัดเจนมากในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

ค้นหาโครงสร้างของ DNA(กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) - หนึ่งในสองประเภทของกรดนิวคลีอิกที่มีอยู่ - เปิดศักราชใหม่ทางชีววิทยา เนื่องจากในที่สุดก็ทำให้เข้าใจได้ว่าสิ่งมีชีวิตเก็บข้อมูลที่จำเป็นในการควบคุมชีวิตและวิธีที่พวกมันส่งข้อมูลนี้ไปยังลูกหลาน . เราได้สังเกตข้างต้นแล้วว่ากรดนิวคลีอิกประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์ที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ โมเลกุลที่ยาวมาก - โพลีนิวคลีโอไทด์ - ถูกสร้างขึ้นจากนิวคลีโอไทด์

เพื่อให้เข้าใจโครงสร้างของพอลินิวคลีโอไทด์ จำเป็นต้องทำความคุ้นเคยกับวิธีการก่อน สร้างนิวคลีโอไทด์.

นิวคลีโอไทด์ โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์

โมเลกุลนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยสามส่วน - น้ำตาลห้าคาร์บอน เบสไนโตรเจน และฟอสฟอริกหนึ่งส่วน

น้ำตาลรวมอยู่ใน องค์ประกอบนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยคาร์บอนห้าอะตอม นั่นคือ เพนโทส ขึ้นอยู่กับชนิดของเพนโทสที่มีอยู่ในนิวคลีโอไทด์ กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท - กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) ซึ่งมีไรโบสและกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งมีดีออกซีไรโบส ในดีออกซีไรโบส กลุ่ม OH ที่อะตอมของคาร์บอนตัวที่ 2 จะถูกแทนที่ด้วยอะตอม H กล่าวคือ มีอะตอมออกซิเจนน้อยกว่าในไรโบสหนึ่งอะตอม

ในทั้งสองอย่าง ชนิดของกรดนิวคลีอิกประกอบด้วยเบสสี่ประเภท: สองชนิดอยู่ในชั้นของพิวรีนและอีกสองชนิดอยู่ในชั้นของไพริมิดีน ไนโตรเจนที่รวมอยู่ในวงแหวนเป็นตัวการสำคัญสำหรับสารประกอบเหล่านี้ พิวรีนรวมถึงอะดีนีน (A) และกัวนีน (G) และไพริมิดีนรวมถึงไซโตซีน (C) และไทมีน (T) หรือยูราซิล (U) (ตามลำดับใน DNA หรือ RNA) ไทมีนมีสารเคมีใกล้เคียงกับยูราซิลมาก (คือ 5-เมทิลลูราซิล กล่าวคือ ยูราซิล ซึ่งมีหมู่เมทิลอยู่ที่อะตอมของคาร์บอนลำดับที่ 5) โมเลกุล purine มี 2 วง ในขณะที่โมเลกุล pyrimidine มี 1 วง

ฐานรากเป็นเรื่องปกติที่จะกำหนดอักษรตัวแรกของชื่อ: A, G, T, U และ C

กรดนิวคลีอิกเป็นกรดเพราะโมเลกุลของพวกมันมีกรดฟอสฟอริก

รูปแสดงให้เห็นว่าน้ำตาล เบส และกรดฟอสฟอริกรวมกันเป็นอย่างไรบ้าง โมเลกุลนิวคลีโอไทด์. การรวมกันของน้ำตาลกับเบสเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยโมเลกุลของน้ำ นั่นคือ ปฏิกิริยาการควบแน่น สำหรับการก่อตัวของนิวคลีโอไทด์จำเป็นต้องมีปฏิกิริยาควบแน่นอีกหนึ่งปฏิกิริยา - ระหว่างน้ำตาลและกรดฟอสฟอริก

นิวคลีโอไทด์เบ็ดเตล็ดแตกต่างกันในธรรมชาติของน้ำตาลและเบสที่เป็นส่วนหนึ่งของพวกมัน

บทบาทของนิวคลีโอไทด์ในร่างกายไม่จำกัดเพียงทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของกรดนิวคลีอิก โคเอ็นไซม์ที่สำคัญบางชนิดก็เป็นนิวคลีโอไทด์เช่นกัน ตัวอย่างเช่น อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP), ไซคลิก อะดีโนซีน โมโนฟอสเฟต (cAMP), โคเอ็นไซม์ A, นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (NAD), นิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ ฟอสเฟต (NADP) และฟลาวิน อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (FAD)

กรดนิวคลีอิก เป็นสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ตามธรรมชาติ (พอลินิวคลีโอไทด์) ที่มีบทบาทสำคัญในการจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต

น้ำหนักโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่หลายแสนถึงหลายหมื่นล้าน พวกมันถูกค้นพบและแยกออกจากนิวเคลียสของเซลล์ตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 19 แต่บทบาททางชีววิทยาของพวกมันได้รับการอธิบายอย่างชัดเจนในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20

องค์ประกอบของนิวคลีโอไทด์ - หน่วยโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก - ประกอบด้วยสามองค์ประกอบ:

1) เบสไนโตรเจน - ไพริมิดีนหรือพิวรีน

เบสพีริมิดีน- อนุพันธ์ไพริมิดีนที่เป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก:ยูราซิล ไทมีน ไซโตซีน.

สำหรับเบสที่มีหมู่ –OH จะมีลักษณะเฉพาะสมดุลเคลื่อนที่ของโครงสร้างไอโซเมอร์ เนื่องจากการถ่ายโอนโปรตอนจากออกซิเจนไปยังไนโตรเจน และในทางกลับกัน:

พิวรีนเบส- อนุพันธ์พิวรีนที่เป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก: อะดีนีน กวานีน.

Guanine มีอยู่เป็นสองไอโซเมอร์โครงสร้าง:

2) โมโนแซ็กคาไรด์

ไรโบสและ 2-ดีออกซีไรโบสหมายถึงโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีอะตอมของคาร์บอนห้าอะตอม รวมอยู่ในองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิกในรูปแบบไซคลิกβ:

3) กรดฟอสฟอริกตกค้าง

ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ

ขึ้นอยู่กับโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีอยู่ในหน่วยโครงสร้างของพอลินิวคลีโอไทด์ - ไรโบสหรือ 2-deoxyribose, แยกแยะ

· กรดไรโบนิวคลีอิก(RNA) และ

· กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก(ดีเอ็นเอ)

สายหลัก (น้ำตาล-ฟอสเฟต) ของ RNA มีสารตกค้าง ไรโบสและใน DNA 2-deoxyribose.
หน่วยนิวคลีโอไทด์ของโมเลกุลดีเอ็นเออาจมี อะดีนีน กวานีน ไซโตซีนและ ไทมีน. องค์ประกอบของ RNA ต่างกันตรงที่แทนที่จะเป็น ไทมีนปัจจุบัน uracil.

น้ำหนักโมเลกุลของ DNA ถึงหลายสิบล้านของ amu เหล่านี้เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ยาวที่สุดที่รู้จักกัน น้ำหนักโมเลกุลของ RNA ต่ำกว่ามาก (จากหลายร้อยถึงหลายหมื่น) DNA ส่วนใหญ่พบในนิวเคลียสของเซลล์ RNA - ในไรโบโซมและโปรโตพลาสซึมของเซลล์

เมื่ออธิบายโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก ระดับต่างๆ ของการจัดระเบียบโมเลกุลขนาดใหญ่จะถูกนำมาพิจารณาด้วย:หลักและ รองโครงสร้าง.

· โครงสร้างหลักกรดนิวคลีอิกเป็นองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์และลำดับที่แน่นอนของหน่วยนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่โพลีเมอร์

ตัวอย่างเช่น:

ในรูปแบบอักษรย่อหนึ่งตัว โครงสร้างนี้เขียนเป็น

...– A – G – C –...

· ภายใต้ โครงสร้างรองกรดนิวคลีอิกเข้าใจรูปแบบของสายพอลินิวคลีโอไทด์ที่มีการจัดลำดับเชิงพื้นที่

โครงสร้างรองของ DNAประกอบด้วยสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ที่ไม่ต่อกิ่งสองเส้นขนานกันที่บิดรอบแกนร่วมเป็นเกลียวคู่

พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างเบสพิวรีนของสายโซ่หนึ่งกับเบสไพริมิดีนของอีกสาย ฐานเหล่านี้ประกอบเป็นคู่เสริม (จาก lat. เสริม- ส่วนที่เพิ่มเข้าไป).

การก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสคู่สมเกิดจากการสัมพันธ์เชิงพื้นที่ของพวกมัน

เบสไพริมิดีนประกอบกับฐานพิวรีน:

พันธะไฮโดรเจนระหว่างคู่เบสอื่นไม่อนุญาตให้เข้ากับโครงสร้างเกลียวคู่ ทางนี้,

THYMIN (T) เป็นส่วนเสริมของ Adenine (A)

CYTOSINE (C) เป็นส่วนเสริมของ GUANINE (G)

ฐานเสริมเป็นตัวกำหนดห่วงโซ่เสริมในโมเลกุลดีเอ็นเอ

ความสมบูรณ์ของสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานทางเคมีสำหรับหน้าที่หลักของ DNA - การจัดเก็บและการส่งผ่านลักษณะทางพันธุกรรม

ความสามารถของ DNA ไม่เพียง แต่ในการจัดเก็บ แต่ยังรวมถึงการใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมด้วยนั้นพิจารณาจากคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

โมเลกุลดีเอ็นเอสามารถทำซ้ำได้ (สองเท่า) เช่น สามารถทำให้เกิดการสังเคราะห์โมเลกุลดีเอ็นเออื่นๆ ที่เหมือนกันกับโมเลกุลเดิม เนื่องจากลำดับเบสในสายโซ่หนึ่งของเกลียวคู่ควบคุมตำแหน่งของพวกมันในอีกสายหนึ่ง

โมเลกุลของดีเอ็นเอสามารถชี้นำการสังเคราะห์โปรตีนที่จำเพาะต่อสิ่งมีชีวิตในสปีชีส์ที่กำหนดได้อย่างแม่นยำและแน่นอน

โครงสร้างรองของ RNA

โมเลกุล RNA ต่างจาก DNA ตรงที่ประกอบด้วยสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์เดี่ยวและไม่มีรูปร่างเชิงพื้นที่ที่กำหนดไว้อย่างเข้มงวด (โครงสร้างรองของ RNA ขึ้นอยู่กับหน้าที่ทางชีววิทยาของพวกมัน)

บทบาทหลักของ RNA คือการมีส่วนร่วมโดยตรงในการสังเคราะห์โปรตีน

เป็นที่ทราบกันดีว่า RNA ของเซลล์สามประเภทซึ่งแตกต่างกันในตำแหน่งในเซลล์ องค์ประกอบ ขนาด และคุณสมบัติที่กำหนดบทบาทเฉพาะของพวกมันในการก่อตัวของโมเลกุลโปรตีน:

ข้อมูล (เมทริกซ์) RNAs ส่งข้อมูลที่เข้ารหัสใน DNA เกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนจากนิวเคลียสของเซลล์ไปยังไรโบโซมซึ่งดำเนินการสังเคราะห์โปรตีน

RNA การขนส่งรวบรวมกรดอะมิโนในไซโตพลาสซึมของเซลล์และถ่ายโอนไปยังไรโบโซม โมเลกุล RNA ของประเภทนี้ "เรียนรู้" จากส่วนที่เกี่ยวข้องของสายโซ่ RNA ของผู้ส่งสารซึ่งกรดอะมิโนควรมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน

Ribosomal RNAs จัดให้มีการสังเคราะห์โปรตีนของโครงสร้างบางอย่าง โดยอ่านข้อมูลจาก RNA ที่ให้ข้อมูล (เมทริกซ์)

เป็นโมโนเมอร์เชิงซ้อนที่ประกอบโมเลกุลเฮเทอโรโพลีเมอร์ ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ นิวคลีโอไทด์อิสระมีส่วนร่วมในกระบวนการสัญญาณและพลังงานของชีวิต นิวคลีโอไทด์ของ DNA และ RNA nucleotides มีแผนโครงสร้างร่วมกัน แต่โครงสร้างของน้ำตาลเพนโทสต่างกัน นิวคลีโอไทด์ของ DNA ใช้น้ำตาลดีออกซีไรโบส ในขณะที่ RNA นิวคลีโอไทด์ใช้ไรโบส

โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์

แต่ละนิวคลีโอไทด์สามารถแบ่งออกเป็น 3 ส่วน:

1. คาร์โบไฮเดรตคือน้ำตาลเพนโทสห้าองค์ประกอบ (ไรโบสหรือดีออกซีไรโบส)

2. สารตกค้างฟอสฟอรัส (ฟอสเฟต) เป็นสารตกค้างของกรดฟอสฟอริก

3. ฐานไนโตรเจนเป็นสารประกอบที่มีอะตอมไนโตรเจนจำนวนมาก ในกรดนิวคลีอิก ใช้เบสไนโตรเจนเพียง 5 ชนิดเท่านั้น: อะดีนีน ไทมีน กวานีน ไซโตซีน ยูราซิล DNA มี 4 ประเภท: Adenine, Thymine, Guanine, Cytosine ใน RNA ยังมี 4 ประเภท: Adenine, Uracil, Guanine, Cytosine เป็นเรื่องง่ายที่จะเห็นว่าใน RNA Thymine ถูกแทนที่ด้วย Uracil เมื่อเปรียบเทียบกับ DNA

สูตรโครงสร้างทั่วไปของเพนโทส (ไรโบสหรือดีออกซีไรโบส) ซึ่งเป็นโมเลกุลที่สร้าง "โครงกระดูก" ของกรดนิวคลีอิก:

ถ้า X ถูกแทนที่ด้วย H (X = H) จะได้ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ ถ้า X ถูกแทนที่ด้วย OH (X = OH) จะได้ไรโบนิวคลีโอไซด์ ถ้าเราเปลี่ยนเบสไนโตรเจน (พิวรีนหรือไพริมิดีน) แทน R เราก็จะได้นิวคลีโอไทด์จำเพาะ

สิ่งสำคัญคือต้องใส่ใจกับตำแหน่งของอะตอมของคาร์บอนในเพนโตส ซึ่งถูกกำหนดเป็น 3" และ 5" การนับอะตอมของคาร์บอนเริ่มต้นจากอะตอมออกซิเจนที่ด้านบนและตามเข็มนาฬิกา ได้อะตอมของคาร์บอนสุดท้าย (5") ซึ่งอยู่นอกวงแหวนเพนโทสและรูปแบบ เราอาจกล่าวได้ว่า "หาง" ของเพนโทส ดังนั้น เมื่อสร้างสายโซ่ของนิวคลีโอไทด์ เอ็นไซม์สามารถติดนิวคลีโอไทด์ใหม่ได้เท่านั้น เป็นคาร์บอน 3" และไม่มีอย่างอื่น ดังนั้นปลายสายนิวคลีโอไทด์ขนาด 5 นิ้วจึงไม่อาจดำเนินต่อไปได้ มีเพียงปลาย 3 นิ้วเท่านั้นที่สามารถยืดออกได้

เปรียบเทียบนิวคลีโอไทด์สำหรับ RNA กับนิวคลีโอไทด์สำหรับ DNA

พยายามค้นหาว่านิวคลีโอไทด์คืออะไรในการนำเสนอนี้:

ATP - นิวคลีโอไทด์อิสระ

ค่าย - "ลูปแบ็ค" ATP โมเลกุล

ไดอะแกรมของโครงสร้างนิวคลีโอไทด์

โปรดทราบว่านิวคลีโอไทด์ที่ถูกกระตุ้นซึ่งสามารถสร้างสาย DNA หรือ RNA มี "หางไตรฟอสเฟต" ด้วยหางที่มี "พลังงานอิ่มตัว" นี้ จึงสามารถเชื่อมต่อกับสายโซ่ของกรดนิวคลีอิกที่กำลังเติบโตที่มีอยู่แล้วได้ หางฟอสเฟตอยู่บนคาร์บอน 5 เพื่อให้ตำแหน่งคาร์บอนถูกครอบครองโดยฟอสเฟตและตั้งใจจะติด เอาไปติดอะไรครับ? เฉพาะกับคาร์บอนที่ตำแหน่ง 3" เมื่อติดแล้ว นิวคลีโอไทด์นี้เองจะกลายเป็นเป้าหมายสำหรับนิวคลีโอไทด์ถัดไปที่จะยึดติด "ด้านรับ" ให้คาร์บอนอยู่ที่ตำแหน่ง 3" และ "ด้านขาเข้า" จะเกาะติดกับคาร์บอนด้วย หางฟอสเฟตอยู่ที่ตำแหน่ง 5" โดยทั่วไปโซ่จะโตจากด้าน 3"

ส่วนขยายของสาย DNA นิวคลีโอไทด์

การเติบโตของลูกโซ่เนื่องจากพันธะ "ตามยาว" ระหว่างนิวคลีโอไทด์สามารถไปในทิศทางเดียวเท่านั้น: จาก 5" ⇒ ถึง 3" เพราะ นิวคลีโอไทด์ใหม่สามารถเพิ่มได้เฉพาะที่ปลายสาย 3' ของสายโซ่เท่านั้น ไม่สามารถเติมที่ปลายสาย 5'

คู่ของนิวคลีโอไทด์เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเสริม "กากบาท" ของเบสไนโตรเจน

ส่วนของเกลียวคู่ดีเอ็นเอ

ค้นหาสัญญาณของการต่อต้านขนานของดีเอ็นเอสองสาย

ค้นหาคู่ของนิวคลีโอไทด์ที่มีพันธะคู่และสามคู่