Bu yazıda DNA'nın biyolojik rolünü öğrenebilirsiniz. Yani, bu kısaltma okul bankından herkese tanıdık geliyor, ancak herkesin ne olduğu hakkında bir fikri yok. Okul biyolojisi dersinden sonra, çocuklara bu karmaşık konu yalnızca yüzeysel olarak verildiğinden, minimum düzeyde genetik ve kalıtım bilgisi bellekte kalır. Ancak bu bilgi (DNA'nın biyolojik rolü, vücut üzerindeki etkisi) inanılmaz derecede faydalı olabilir.

Nükleik asitlerin önemli bir işlevi olduğu, yani yaşamın devamlılığını sağladığı gerçeğiyle başlayalım. Bu makromoleküller iki biçimde sunulur:

• DNA (DNA);
• RNA (RNA).

Vücut hücrelerinin yapısı ve işleyişi için genetik planın ileticileridir. Onlar hakkında daha ayrıntılı konuşalım.

DNA ve RNA

Hangi bilim dalının aşağıdaki gibi karmaşık konularla uğraştığıyla başlayalım:

• depolama ilkelerini incelemek;
• uygulanması;
• yayın;
• biyopolimerlerin yapısının incelenmesi;
• onların işlevleri.

Bütün bunlar moleküler biyoloji tarafından incelenir. DNA ve RNA'nın biyolojik rolü nedir sorusunun cevabı biyolojik bilimlerin bu dalındadır.

Nükleotitlerden oluşan bu makromoleküler bileşiklere "nükleik asitler" denir. Bireyin gelişimini, büyümesini ve kalıtımı belirleyen vücut hakkındaki bilgilerin depolandığı yer burasıdır.

Deoksiribonükleik keşfi ve 1868'e düşer. Daha sonra bilim adamları, onları lökositlerin çekirdeklerinde ve elk spermlerinde tespit etmeyi başardılar. Daha sonraki çalışma, DNA'nın bitki ve hayvan doğasının tüm hücrelerinde bulunabileceğini gösterdi. DNA modeli 1953'te sunuldu ve 1962'de Nobel keşif ödülü verildi.

DNA

Bu bölüme 3 tip makromolekül olduğu gerçeğiyle başlayalım:

• Deoksiribonükleik asit;
• ribonükleik asit;
• proteinler.

Şimdi DNA'nın yapısını, biyolojik rolünü daha ayrıntılı olarak ele alacağız. Böylece, bu biyopolimer kalıtım, sadece taşıyıcının değil, aynı zamanda önceki tüm nesillerin gelişimsel özellikleri hakkında veri iletir. - nükleotit. Böylece DNA, genetik kodu içeren kromozomların ana bileşenidir.

Bu bilgi nasıl iletilir? Bütün mesele, bu makromoleküllerin kendilerini yeniden üretme yeteneklerinde yatmaktadır. Sayıları sonsuzdur, bu büyüklükleri ve sonuç olarak çok sayıda çeşitli nükleotit dizisi ile açıklanabilir.

DNA yapısı

DNA'nın bir hücredeki biyolojik rolünü anlamak için bu molekülün yapısına aşina olmak gerekir.

En basitinden başlayalım, yapılarındaki tüm nükleotidlerin üç bileşeni vardır:

• azotlu baz;
• pentoz şekeri;
• fosfat grubu.

DNA molekülündeki her bir nükleotid, bir azotlu baz içerir. Kesinlikle dört olasıdan herhangi biri olabilir:

• A (adenin);
• G (guanin);
• C (sitozin);
• T (timin).

A ve G pürinlerdir ve C, T ve U (urasil) piramidinlerdir.

Azotlu bazların oranı için Chargaff kuralları olarak adlandırılan birkaç kural vardır.

1. A = T.
2. G = C.
3. (A + G = T + C) tüm bilinmeyenleri sol tarafa aktarabilir ve şunları elde edebiliriz: (A + G) / (T + C) = 1 (biyolojide problem çözerken bu formül en uygunudur).
4. A + C = G + T.
5. (A + C) / (G + T) değeri sabittir. İnsanlarda 0.66'dır, ancak örneğin bakterilerde 0.45 ila 2.57 arasındadır.

Her DNA molekülünün yapısı, çift bükümlü bir sarmalı andırır. Polinükleotid zincirlerinin antiparalel olduğuna dikkat edin. Yani, bir zincirdeki nükleotid çiftlerinin dizilimi, diğerinden zıt diziye sahiptir. Bu sarmalın her dönüşü 10 kadar nükleotid çifti içerir.

Bu zincirler birbirine nasıl bağlanır? Bir molekül neden güçlüdür ve parçalanmaz? Her şey azotlu bazlar (A ve T arasında - iki, G ve C - üç arasında) arasındaki hidrojen bağı ve hidrofobik etkileşim ile ilgilidir.

Bölümün sonunda DNA'nın uzunlukları 0.25 ile 200 nm arasında değişen en büyük organik molekül olduğunu belirtmek isterim.

tamamlayıcılık

Gelin ikili ilişkilere daha yakından bakalım. Azotlu baz çiftlerinin kaotik bir şekilde değil, katı bir sırayla oluşturulduğunu daha önce söylemiştik. Yani adenin sadece timine, guanin ise sadece sitozine bağlanabilir. Bir molekülün bir zincirindeki çiftlerin bu sıralı dizilimi, diğerindeki dizilimlerini belirler.

Yeni bir DNA molekülü oluşturmak için kopyalanırken veya ikiye katlanırken "tamamlayıcılık" adı verilen bu kurala mutlaka uyulur. Chargaff kurallarının özetinde bahsedilen şu kalıbı fark edebilirsiniz - aşağıdaki nükleotidlerin sayısı aynıdır: A ve T, G ve C.

çoğaltma

Şimdi DNA replikasyonunun biyolojik rolünden bahsedelim. Bu molekülün kendini çoğaltmak için eşsiz bir yeteneğe sahip olduğu gerçeğiyle başlayalım. Bu terim, bir kızı molekülün sentezini ifade eder.

1957'de bu sürecin üç modeli önerildi:

• konservatif (orijinal molekül korunur ve yenisi oluşturulur);
• yarı muhafazakar (orijinal molekülün mono zincirlere ayrılması ve her birine tamamlayıcı bazların eklenmesi);
• dağılmış (molekülün parçalanması, parçaların replikasyonu ve rastgele toplama).

Çoğaltma işleminin üç aşaması vardır:

• başlatma (helikaz enzimi kullanılarak DNA bölümlerinin çözülmesi);
• uzama (nükleotidlerin eklenmesiyle zincir uzaması);
• sonlandırma (gerekli uzunluğa ulaşan).

Bu karmaşık sürecin özel bir işlevi, yani biyolojik bir rolü vardır - genetik bilginin doğru bir şekilde iletilmesini sağlamak.

RNA

DNA'nın biyolojik rolünün ne olduğunu anlattık, şimdi düşünmeye (yani RNA'ya) geçmeyi öneriyoruz.

Bu bölüme, bu molekülün DNA'dan daha az önemli olmadığı gerçeğiyle başlayalım. Bunu kesinlikle herhangi bir organizmada, prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde tespit edebiliriz. Bu molekül bazı virüslerde bile gözlenir (RNA içeren virüslerden bahsediyoruz).

RNA'nın ayırt edici bir özelliği, tek bir molekül zincirinin varlığıdır, ancak DNA gibi dört azotlu bazdan oluşur. Bu durumda:

• adenin (A);
• urasil (U);
• sitozin (C);
• guanin (G).

Tüm RNA'lar üç gruba ayrılır:

• yaygın olarak bilgilendirici olarak adlandırılan matris (indirgeme iki şekilde mümkündür: mRNA veya mRNA);
• ribozomal (rRNA).

Fonksiyonlar

DNA'nın biyolojik rolü, yapısı ve RNA'nın özellikleri ile ilgilendikten sonra, ribonükleik asitlerin özel görevlerine (işlevlerine) geçmeyi öneriyoruz.

Asıl görevi DNA molekülünden çekirdeğin sitoplazmasına bilgi aktarmak olan mRNA veya mRNA ile başlayalım. Ayrıca mRNA, protein sentezi için bir şablondur. Bu tür moleküllerin yüzdesine gelince, oldukça düşüktür (yaklaşık %4).

Ve hücredeki rRNA yüzdesi 80'dir. Ribozomların temeli oldukları için gereklidirler. Ribozomal RNA, protein sentezinde ve polipeptit zincirinin montajında ​​rol oynar.

Amino asitleri protein sentezi bölgesine taşıyan bir zincir - tRNA'da amino asitler oluşturan bir adaptör. Hücredeki yüzdesi yaklaşık %15'tir.

biyolojik rol

Özetlemek gerekirse: DNA'nın biyolojik rolü nedir? Bu molekülün keşfedildiği dönemde bu konuda net bir bilgi verilemiyordu, ancak şimdi bile DNA ve RNA'nın önemi hakkında her şey bilinmiyor.

Genel biyolojik önemi hakkında konuşursak, rolleri kalıtsal bilgileri nesilden nesile aktarmak, protein sentezi ve protein yapılarının kodlanmasıdır.

Birçoğu bu versiyonu da ifade ediyor: bu moleküller sadece biyolojik değil, aynı zamanda canlıların manevi hayatıyla da ilişkilidir. Metafizikçilerin görüşüne inanıyorsanız, DNA geçmiş yaşamların deneyimini ve ilahi enerjiyi içerir.

DNA molekülünün uzaysal bir modeli 1953'te Amerikalı araştırmacılar, genetikçi James Watson (d. 1928) ve fizikçi Francis Crick (d. 1916) tarafından önerildi. Bu keşfe olağanüstü katkılarından dolayı 1962'de Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görüldüler.

Deoksiribonükleik asit (DNA), monomeri bir nükleotit olan bir biyopolimerdir. Her nükleotit, bir şekere deoksiriboz ile bağlı bir fosforik asit kalıntısından oluşur ve bu da azotlu bir baza bağlanır. DNA molekülünde dört tip azotlu baz vardır: adenin, timin, guanin ve sitozin.

DNA molekülü, çoğu zaman sağ elini kullanan bir spiral şeklinde birbirine örülmüş iki uzun zincirden oluşur. Bunun istisnası, tek sarmallı DNA içeren virüslerdir.

Nükleotitlerin bir parçası olan fosforik asit ve şeker, sarmalın dikey tabanını oluşturur. Azotlu bazlar dik olarak düzenlenir ve sarmallar arasında "köprüler" oluşturur. Bir zincirin azotlu bazları, tamamlayıcılık veya karşılık gelme ilkesine göre diğer zincirin azotlu bazlarına bağlanır.

Tamamlayıcılık ilkesi. DNA molekülünde adenin sadece timin, guanin ile - sadece sitozin ile birleşir.

Azotlu bazlar birbiriyle optimal olarak eşleşir. Adenin ve timin iki hidrojen bağı, guanin ve sitozin üç hidrojen bağı ile bağlanır. Bu nedenle, guanin-sitozin bağını kırmak için daha fazla enerji gerekir. Aynı boyuttaki timin ve sitozin, adenin ve guaninden çok daha küçüktür. Timin-sitozin çifti çok küçük olur, adenin-guanin gözeneği çok büyük olur ve DNA sarmalı bükülür.

Hidrojen bağları kırılgandır. Kolayca yırtılırlar ve kolayca geri yüklenirler. Çift sarmalın zincirleri, enzimlerin etkisi altında veya yüksek sıcaklıkta bir fermuar gibi birbirinden ayrılabilir.

5. RNA molekülü Ribonükleik asit (RNA)

Ribonükleik asit (RNA) molekülü aynı zamanda dört tip monomerden - nükleotitlerden oluşan bir biyopolimerdir. Bir RNA molekülünün her monomeri bir fosforik asit kalıntısı, bir riboz şekeri ve bir azotlu baz içerir. Ayrıca, üç azotlu baz DNA'daki ile aynıdır - adenin, guanin ve sitozin, ancak RNA'daki timin yerine yapı olarak ona yakın bir urasil vardır. RNA tek zincirli bir moleküldür.

Her türden hücredeki DNA moleküllerinin nicel içeriği hemen hemen sabittir, ancak RNA miktarı önemli ölçüde değişebilir.

RNA türleri

Gerçekleştirilen yapı ve işleve bağlı olarak, üç tip RNA ayırt edilir.

1. RNA'yı (tRNA) aktarın. Transfer RNA'ları esas olarak hücrenin sitoplazmasında bulunur. Amino asitleri ribozomdaki protein sentezi bölgesine taşırlar.

2. Ribozomal RNA (rRNA). Ribozomal RNA, belirli proteinlere bağlanır ve proteinlerin sentezlendiği organeller olan ribozomları oluşturur.

3. Haberci RNA (mRNA) veya haberci RNA (mRNA). Messenger RNA, DNA'dan ribozoma protein yapısı hakkında bilgi taşır. Her mRNA molekülü, bir protein molekülünün yapısını kodlayan DNA'nın belirli bir bölümüne karşılık gelir. Bu nedenle hücrede sentezlenen binlerce proteinin her biri için kendi özel mRNA'sı vardır.

Birçok insan, ebeveynlerin sahip olduğu bazı özelliklerin (örneğin, göz rengi, saç, yüz şekli ve diğerleri) neden çocuğa aktarıldığıyla her zaman ilgilendi. Bilim, bir özelliğin bu aktarımının genetik materyale veya DNA'ya bağlı olduğunu kanıtlamıştır.

DNA nedir?

nükleotid

Belirtildiği gibi, deoksiribonükleik asidin temel yapısal birimi nükleotittir. Bu karmaşık bir eğitimdir. Bir DNA nükleotidinin bileşimi aşağıdaki gibidir.

Nükleotidin merkezinde beş bileşenli bir şeker bulunur (Riboz içeren RNA'nın aksine DNA'da). 5 tipi ayırt edilen azotlu bir baz eklenir: adenin, guanin, timin, urasil ve sitozin. Ek olarak, her nükleotit ayrıca bir fosforik asit kalıntısı içerir.

DNA'nın bileşimi, yalnızca bu yapısal birimlere sahip olan nükleotidleri içerir.

Tüm nükleotitler bir zincir halinde düzenlenir ve birbirini takip eder. Üçlüler (her biri üç nükleotid) halinde gruplandırılarak, her üçlünün belirli bir amino aside karşılık geldiği bir dizi oluştururlar. Sonuç bir zincirdir.

Azotlu bazlar arasındaki bağlarla birbirine bağlanırlar. Paralel zincirlerin nükleotitleri arasındaki ana bağ hidrojendir.

Nükleotid dizileri genlerin temelidir. Yapılarındaki ihlal, proteinlerin sentezinde ve mutasyonların tezahüründe başarısızlığa yol açar. DNA'nın bileşimi, hemen hemen tüm insanlarda belirlenen ve onları diğer organizmalardan ayıran aynı genleri içerir.

nükleotid modifikasyonu

Bazı durumlarda, belirli bir özelliğin daha kararlı bir şekilde aktarılması için azotlu bir bazın modifikasyonu kullanılır. DNA'nın kimyasal bileşimi, bir metil grubunun (CH3) eklenmesiyle değiştirilir. Böyle bir modifikasyon (bir nükleotit üzerinde), gen ekspresyonunu stabilize etmeyi ve özelliklerin yavru hücrelere transferini mümkün kılar.

Molekül yapısındaki bu "iyileştirme", azotlu bazların ilişkisini hiçbir şekilde etkilemez.

Bu modifikasyon, X kromozomunun inaktivasyonunda da kullanılır. Sonuç olarak, Barr cisimleri oluşur.

Gelişmiş karsinojenez ile DNA analizi, nükleotid zincirinin birçok bazda metilasyona maruz kaldığını gösterir. Yapılan gözlemlerde mutasyonun kaynağının genellikle metillenmiş sitozin olduğu kaydedilmiştir. Genellikle, bir tümör sürecinde, demetilasyon işlemi durdurmaya yardımcı olabilir, ancak karmaşıklığı nedeniyle bu reaksiyon gerçekleştirilmez.

DNA yapısı

Molekülün yapısında iki tip yapı ayırt edilir. İlk tip, nükleotidler tarafından oluşturulan doğrusal bir dizidir. Bunların yapımı belirli yasalara tabidir. Bir DNA molekülü üzerindeki nükleotidlerin yazılması 5' ucunda başlar ve 3' ucunda biter. Karşıda bulunan ikinci zincir aynı şekilde inşa edilmiştir, sadece uzaysal ilişkide moleküller birbirinin karşısındadır ve bir zincirin 5'-ucu, ikincinin 3'-ucunun karşısında bulunur.

DNA'nın ikincil yapısı bir sarmaldır. Birbirinin karşısında bulunan nükleotitler arasındaki hidrojen bağlarının varlığından kaynaklanır. Tamamlayıcı azotlu bazlar arasında bir hidrojen bağı oluşur (örneğin, sadece timin, birinci zincirin adeninine karşı olabilir ve sitozin veya urasil, guanine karşı olabilir). Bu doğruluk, ikinci zincirin yapısının birincisi temelinde gerçekleşmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır, bu nedenle azotlu bazlar arasında tam bir yazışma vardır.

Bir molekülün sentezi

DNA molekülü nasıl oluşur?

Oluşum döngüsünde üç aşama ayırt edilir:

• Zincirlerin ayrılması.
• Zincirlerden birine sentezleme birimlerinin bağlanması.
• Tamamlayıcılık ilkesine göre ikinci zincirin tamamlanması.

Molekülün ayrılması aşamasında, ana rol enzimler - DNA girazları tarafından oynanır. Bu enzimler, zincirler arasındaki hidrojen bağlarının yok edilmesine odaklanır.

Zincirler ayrıldıktan sonra ana sentezleyici enzim olan DNA polimeraz devreye girer. Ek 5' bölümünde görülmektedir. Ayrıca, bu enzim, gerekli nükleotidleri karşılık gelen azotlu bazlara aynı anda bağlayarak 3'-ucuna doğru hareket eder. 3'-ucunda belirli bir bölgeye (sonlandırıcı) ulaşan polimeraz, orijinal zincirden ayrılır.

Kız zincir oluştuktan sonra, yeni oluşan DNA molekülünü bir arada tutan bazlar arasında bir hidrojen bağı oluşur.

Bu molekül nerede bulunabilir?

Hücrelerin ve dokuların yapısını araştırırsanız, DNA'nın esas olarak yeni, yavru hücrelerin veya klonlarının oluşumundan sorumlu olduğunu görebilirsiniz. Aynı zamanda, içinde olmak, yeni oluşan hücreler arasında eşit olarak (klonlar oluşur) veya parçalar halinde bölünür (bu fenomen genellikle mayoz bölünme sırasında gözlenebilir). Çekirdeğin yenilgisi, mutasyona yol açan yeni doku oluşumunun ihlal edilmesini gerektirir.

Ek olarak, mitokondride özel bir tür kalıtsal materyal bulunur. Onlarda DNA, çekirdektekinden biraz farklıdır (mitokondriyal deoksiribonükleik asit bir halka şekline sahiptir ve biraz farklı işlevler gerçekleştirir).

Molekülün kendisi vücudun herhangi bir hücresinden izole edilebilir (araştırma için en sık yanağın içinden veya kandan bir bulaşma kullanılır). Sadece eksfoliye edici epitelde ve bazı kan hücrelerinde (eritrositler) genetik materyal yoktur.

Fonksiyonlar

DNA molekülünün bileşimi, nesilden nesile bilgi aktarma işlevinin performansını belirler. Bu, bir veya başka genotipik (iç) veya fenotipik (dış - örneğin göz veya saç rengi) özelliğinin tezahürüne neden olan belirli proteinlerin sentezi nedeniyle oluşur.

Bilgi aktarımı, genetik koddan uygulanarak gerçekleştirilir. Genetik kodda şifrelenen bilgilere dayanarak, spesifik bilgi, ribozomal ve transfer RNA'ları üretilir. Her biri belirli bir eylemden sorumludur - proteinleri sentezlemek için haberci RNA kullanılır, ribozomal RNA protein moleküllerinin montajına katılır ve taşıma RNA'sı karşılık gelen proteinleri oluşturur.

Çalışmalarındaki herhangi bir başarısızlık veya yapıdaki bir değişiklik, gerçekleştirilen işlevin ihlaline ve atipik özelliklerin (mutasyonlar) ortaya çıkmasına neden olur.

DNA babalık testi, insanlar arasındaki ilişkili özelliklerin varlığını belirlemenizi sağlar.

Genetik testler

Genetik materyal çalışması şu anda ne için kullanılabilir?

DNA analizi, vücuttaki birçok faktörü veya değişikliği belirlemek için kullanılır.

Her şeyden önce, çalışma konjenital, kalıtsal hastalıkların varlığını belirlemenizi sağlar. Bu tür hastalıklar Down sendromu, otizm, Marfan sendromunu içerir.

Aile bağlarını belirlemek için DNA da incelenebilir. Babalık testi, başta yasal olmak üzere birçok süreçte uzun süredir yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma, gayri meşru çocuklar arasındaki genetik ilişkiyi belirlerken reçete edilir. Genellikle, miras için başvuranlar, yetkililerden sorular geldiğinde bu sınava girerler.

Monomerik birimleri nükliatidlerdir.

DNA nedir?

Herhangi bir canlı organizmanın yapısı ve işleyişi ile ilgili tüm bilgiler, genetik materyalinde kodlanmış bir biçimde bulunur. Bir organizmanın genetik materyalinin temeli, deoksiribonükleik asit (DNA).

DNAçoğu organizmada, uzun, çift sarmallı bir polimer molekülüdür. müteakip monomer birimleri (deoksiribonükleotitler) zincirlerinden birinde ( tamamlayıcı) deoksiribonükleotidlerin dizilerini diğerine. tamamlayıcılık ilkesi kopyalandıklarında orijinallerine özdeş yeni DNA moleküllerinin sentezini sağlar ( çoğaltma).

Belirli bir özelliği kodlayan bir DNA molekülünün bir bölümü gen.

genler- Bunlar, kesinlikle spesifik bir nükleotid dizisine sahip olan ve organizmanın belirli özelliklerini kodlayan bireysel genetik elementlerdir. Bazıları proteinleri kodlar, bazıları ise sadece RNA moleküllerini.

Proteinleri kodlayan genlerde (yapısal genler) bulunan bilgiler, iki ardışık işlem sırasında deşifre edilir:

• RNA sentezi (transkripsiyon): DNA'nın belirli bir bölümünde, bir matriste olduğu gibi sentezlenir haberci RNA (mRNA).
• protein sentezi (çeviri): Katılımlı çok bileşenli bir sistemin koordineli çalışması sırasında taşıma RNA'sı (tRNA), mRNA, enzimler ve çeşitli protein faktörleri gerçekleştirillen protein sentezi.

Tüm bu işlemler, DNA'da şifrelenen genetik bilginin nükleotidlerin dilinden amino asitlerin diline doğru çevrilmesini sağlar. Bir protein molekülünün amino asit dizisi yapısını ve işlevlerini tanımlar.

DNA yapısı

DNA- bu doğrusal organik polimer. Onun - nükleotidler, sırayla şunlardan oluşur:

Bu durumda, fosfat grubu bağlanır 5'-karbon atomu monosakarit kalıntısı ve organik baz - 1'-atom.

DNA'da iki tür baz vardır:

DNA molekülündeki nükleotidlerin yapısı

AT DNA sunulan monosakkarit 2'-deoksiriboz sadece içeren 1 hidroksil grubu (OH), ve RNA - riboz, hangisi 2 hidroksil grubu (ey).

Nükleotidler birbirine bağlanır fosfodiester bağları, fosfat grubu ise 5'-karbon atomu bağlı bir nükleotid 3'-OH-deoksiriboz grubu bitişik nükleotid (Şekil 1). Polinükleotid zincirinin bir ucunda Z'-OH-grubu (Z'-ucu), ve diğer yandan - 5'-fosfat grubu (5'-ucu).

DNA yapısının seviyeleri

DNA yapısının 3 seviyesini ayırt etmek gelenekseldir:

• öncelik;
• ikincil;
• üçüncül.

DNA'nın birincil yapısı bir DNA polinükleotid zincirindeki nükleotidlerin dizisidir.

DNA'nın ikincil yapısı tamamlayıcı baz çiftleri arasında dengelenir ve bir eksen etrafında sağa doğru bükülmüş iki antiparalel zincirin çift sarmalından oluşur.

Spiralin genel bobini 3.4nm, zincirler arasındaki mesafe 2nm.

DNA'nın üçüncül yapısı, DNA'nın aşırı sarılmasıdır. DNA çift sarmalı, genellikle açık uçlarının kovalent bağlanmasından kaynaklanan bir süper sarmal veya açık halka şekli oluşturmak için bazı bölgelerde daha fazla sarmaya maruz kalabilir. DNA'nın süper sarmal yapısı, bir kromozomda çok uzun bir DNA molekülünün ekonomik paketlenmesini sağlar. Böylece, uzatılmış bir biçimde, bir DNA molekülünün uzunluğu 8 cm ve bir süper sarmal şeklinde içine sığar 5 deniz mili.

Chargaff kuralı

E. Chargaff kuralı- bu, bir DNA molekülündeki azotlu bazların nicel içeriğinin bir düzenliliğidir:

1. DNA'da mol kesirleri pürin ve pirimidin bazları eşittir: bir+G = C+ T veya (Bir +G)/(C + T)=1.
2. DNA'da amino gruplarına sahip bazların sayısı (A +C) eşittir keto gruplarına sahip bazların sayısı (G+ T):bir+C= G+ T veya (Bir +C)/(G+ T) = 1
3. Denklik kuralı, yani: A=T, G=C; A/T = 1; G/C=1.
4. DNA'nın nükleotid bileşimiçeşitli grupların organizmalarında spesifik ve karakterize edilir özgüllük katsayısı: (G+C)/(A+T). Daha yüksek bitki ve hayvanlarda özgüllük katsayısı 1'den az ve biraz dalgalanıyor: 0,54 önceki 0,98 , mikroorganizmalarda 1'den büyüktür.

Watson-Crick DNA Modeli

B 1953 James Watsons ve Francis çığlık DNA kristallerinin X-ışını kırınım analizi verilerine dayanarak, şu sonuca vardı: doğal DNA bir çift sarmal oluşturan iki polimer zincirinden oluşur (Şekil 3).

Üst üste sarılmış polinükleotid zincirleri bir arada tutulur. hidrojen bağları zıt zincirlerin tamamlayıcı bazları arasında oluşur (Şekil 3). nerede adenin sadece ile çiftler timin, a guanin- İle birlikte sitozin. çift ​​bazlı A-T stabilize eder iki hidrojen bağı ve bir çift G-C - üç.

Çift sarmallı DNA'nın uzunluğu genellikle tamamlayıcı nükleotid çiftlerinin sayısı ile ölçülür. P.n.). Binlerce veya milyonlarca baz çiftinden oluşan DNA molekülleri için birimler kabul edilir. kbp ve m.p.s. sırasıyla. Örneğin, insan kromozomu 1'in DNA'sı tek bir çift sarmal uzunluktadır. 263 m.b.s..

Molekülün şeker-fosfat omurgası bağlı fosfat grupları ve deoksiriboz kalıntılarından oluşan 5'-3'-fosfodiester bağları, "bir spiral merdivenin yan duvarlarını" ve taban çiftlerini oluşturur A-T ve G-C- adımları (Şekil 3).

Şekil 3: Watson-Crick DNA Modeli

DNA molekül zincirleri antiparalel: birinin yönü var 3'→5', başka 5'→3'. Uyarınca tamamlayıcılık ilkesi zincirlerden biri nükleotid dizisini içeriyorsa 5-TAGGCAT-3', o zaman bu yerdeki tamamlayıcı zincirde bir dizi olmalı 3'-ATCCGTA-5'. Bu durumda, çift sarmallı form şöyle görünecektir:

• 5'-TAGGCAT-3'
• 3-ATCCGTA-5'.

Böyle bir kayıtta 5'-üst zincirin ucu her zaman sola yerleştirilir 3′ uç- sağda.

Genetik bilginin taşıyıcısı iki temel gereksinimi karşılamalıdır: yüksek doğrulukla çoğaltılabilir (çoğaltılabilir) ve protein moleküllerinin sentezini belirlemek (kodlamak).

Watson-Crick DNA Modeli bu gereksinimleri tam olarak karşılar, çünkü:

• tamamlayıcılık ilkesine göre, her DNA dizisi, yeni bir tamamlayıcı zincirin oluşumu için bir şablon görevi görebilir. Bu nedenle, bir turdan sonra, her biri orijinal DNA molekülü ile aynı nükleotid dizisine sahip olan iki yavru molekül oluşur.
• yapısal bir genin nükleotid dizisi, kodladığı proteinin amino asit dizisini benzersiz bir şekilde belirtir.

1. İnsan DNA'sının bir molekülü yaklaşık olarak 1.5 gigabayt bilgi. Aynı zamanda, insan vücudunun tüm hücrelerinin DNA'sı, 150-160 gram DNA'da depolanan 60 milyar terabaytı işgal eder.
2. Uluslararası DNA Günü 25 Nisan'ı kutladı. 1953 yılında bu günde James Watson ve Francis Deresi bir dergide yayınlandı Doğa başlıklı makalesi "Nükleik asitlerin moleküler yapısı" DNA molekülünün çift sarmalını tanımlayan .

Kaynakça: Moleküler Biyoteknoloji: İlkeler ve Uygulamalar, B. Glick, J. Pasternak, 2002

DNA molekülü - gizli bir yaşam verisi kaynağı

Bilimin ilerlemesi, canlıların son derece karmaşık bir yapıya ve tesadüfi sayılamayacak kadar mükemmel bir organizasyona sahip olduklarına dair hiçbir şüpheye yer bırakmamaktadır. Bu, canlıların en yüksek ilim sahibi olan Yüce Yaratıcı tarafından yaratıldığının bir delilidir. Son zamanlarda, örneğin, İnsan Genom Projesi'nin önemli bir görevi haline gelen insan geninin mükemmel yapısının açıklanmasıyla birlikte - Tanrı'nın eşsiz yaratılışı bir kez daha halka arz edildi.

Amerika Birleşik Devletleri'nden Çin'e kadar dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, yaklaşık on yıldır DNA molekülündeki 3 milyar kimyasal harfi deşifre etmeye ve dizilerini oluşturmaya çalışıyorlar. Sonuç olarak insan DNA molekülündeki verilerin %85'i dizilenebilmiştir. Bu gelişme heyecan verici ve önemli olsa da, İnsan Genom Projesi'nin başkanı Dr. Francis Collins, DNA molekülünün yapısının araştırılmasında ve bilgilerin deşifre edilmesinde bu noktada sadece ilk adımın atıldığını söylüyor.

Bu bilgiyi deşifre etmenin neden bu kadar uzun sürdüğünü anlamak için DNA molekülünün yapısında depolanan bilgilerin doğasını anlamamız gerekir.

DNA molekülünün gizli yapısı

Teknolojik bir ürünün üretiminde veya bir tesisin yönetiminde en çok kullanılan araçlar, yüzyıllar boyunca edinilen deneyim ve bilgi birikimidir.

Nasıl olup da gözle görülmeyen, atomlardan oluşan, atomlardan oluşan, milimetrenin milyarda biri büyüklüğündeki bir zincir, böyle bir bilgi ve hafıza kapasitesine sahip olabilir?

Bu soruya ek olarak şu soru da ekleniyor: Vücudunuzdaki 100 trilyon hücrenin her biri bir milyon sayfa bilgiyi ezbere biliyorsa, akıllı ve bilinçli bir insan olarak siz bir ömür boyu kaç tane ansiklopedik sayfa hatırlayabilirsiniz? En önemlisi hücrenin bu bilgiyi kusursuz, son derece planlı ve tutarlı bir şekilde, doğru yerlerde kullanması ve asla hata yapmamasıdır. Bir insan dünyaya doğmadan önce bile, hücreleri onun yaratılış sürecini başlatmıştır.