15.04.2015 13.10.2015

"Çift Spiral" yapı ve işlevselliğinin özellikleri

Yenidoğan organizmasındaki genetik alışkanlıklar, özellikler, kalıtsal değişiklikler olmadan bir kişiyi sunmak zordur. Tüm bilgilerin nükleotit genetik devresinin taşıyıcıları olan komik genlerde kodlandığı ortaya çıktı.

DNA Açılış Geçmişi

DNA molekülünün yapısı 1869'da dünyaya bilinmektedir. EĞER. Misher, hücrelerden oluşan herkes için bilinen DNA'yı veya canlı organizmaların gelişimi için genetik kodun bulaşmasından sorumlu olan molekülleri getirdi. Başlangıçta, bu madde nüklein olarak adlandırıldı, hiç kimse yapının zincirlerinin sayısını, operasyon yöntemlerini belirleyemez.

Günümüzde, bilim adamları nihayetinde 4 tip nükleotit içeren DNA bileşimini getirdi;

· Fosfor N3RO4 kalıntıları;

· Peptose C5H10O4;

· Azot üssü.

Tüm bu unsurlar hücrededir ve DNA'nın bir parçasıdır ve 1953'te F. Screech, D. Watson tarafından uzaklaştırılan bir çift sarmal'a bağlanır. Çalışmaları, bilim ve tıp dünyasında bir atılım yaptılar, iş birçok kişi için temel teşkil etti. bilimsel araştırma, her bir kişinin genetik kalıtımını bilmek için kapıları açtı.

Bileşiklerin yapısı

DNA molekülü çekirdeğinde bulunur, birçok farklı işlevi gerçekleştirir. Maddenin ana rolünün gen bilgisinin depolanması olmasına rağmen, bileşikler aşağıdaki iş türlerinden sorumludur:

· Kodlanmış amino asit;

· Hücre hücrelerinin çalışmalarını kontrol edin;

· Genlerin dış tezahürü için proteinler üretiyoruz.

Bileşiklerin her bir kısmı, kromatidler denilen spiral iplikler oluşturur. Spiralin yapısal birimleri, zincirin ortasında olan nükleotitlerdir ve DNA'nın ikiye katlanmasına izin verir. Bu böyle olur:

1. Hücre kafesindeki özel enzimler sayesinde spiral gerçekleştirilir.

2. Hidrojen bağları, enzimi serbest bırakmaz, polymeraz.

3. Ebeveyn DNA molekülü, 30 nükleotidin tek zincirli bir fragmanına bağlanır.

4. Bir ipliğin anakart olduğu iki molekül oluşur, ikincisi sentetiktir.

Nükleotid zincirleri hala iplikler etrafına sarılır? Gerçek şu ki, enzimlerin sayısının çok büyük olması ve dolayısıyla aynı eksende engellenmemiştir. Böyle bir fenomen spiraliz denir, dişler birkaç kez kısalır, bazen 30 birime kadar kısalır.

DNA'yı tıpta kullanmak için moleküler genetik yöntemler

DNA molekülü, nükleotit bileşiklerinin yapısını çeşitli yönlerde kullanmalarını mümkün kılmıştır. Her şeyden önce, kalıtsal hastalıkların tanısı için. Bir bağlantı kalıtımının bir sonucu olarak monogenik hastalıklar için. Enfeksiyöz, onkolojik aşırılıkların tarihini belirlerken. Kişiliği tanımlamak için adli tıbbın yanı sıra.

DNA Bir çok kullanımı, bugün, moleküler Biofiel'in binaların gelişimi ve tanı konsepti sayesinde ölümlü listeden çıkan bir monojenik hastalıkların bir listesi var. Gelecekte, ortak bireysel hastalıkların tüm listesini içerecek olan "yenidoğan genetik belge" hakkında konuşabiliriz.

Tüm moleküler genetik işlemler henüz çalışılmamış, oldukça karmaşık ve zahmetli bir mekanizmadır. Belki de birçok genetik hastalık yakın gelecekte önlenebilir, bir kişinin doğum yaşamının doğumunun yapısını değiştirebilir!

Bu maddeye dayanan gelecek için başka ne tarif edilir?

Nükleotit ipliklerine dayanan bilgisayar programları, ultramik bilgi işlem robotları oluşturmak için gökkuşağı beklentileri vardır. Böyle bir fikrin atası L. Admeman.

Buluşun fikri aşağıdaki gibidir: Her iplik için, kendi aralarında karıştırılmış moleküler bazlar dizisi ve çeşitli RNA seçenekleri oluşturur. Böyle bir bilgisayar,% 99,8'lik bir doğrulukla veri gerçekleştirebilecektir. İyimser bilim insanlarına göre, böyle bir yön yakında egzotik olmaktan vazgeçecek ve 10 yıl sonra görünür gerçeklik haline gelecektir.

DNA bilgisayarlarının iyileştirilmesi, vücudun biyokimyasal işlemleriyle etkileşime girecek olan dijital programlar gerçekleştiren canlı hücrelerde olacaktır. Bu tür moleküllerin ilk şemaları zaten icat edildi, seri üretimin yakında başlayacağı anlamına geliyor.

DNA hakkında şaşırtıcı ve olağanüstü gerçekler

İlginç tarihsel gerçek Uzun yıllar önce "Homo Sapires" nın neandertallerle kırıldığını gösterir. Bilgi, Mitokondriyal DNA'nın, 40.000 yıllık iddia edilen operasyonlar tarafından belirlendiği İtalya Tıp Merkezi'nde teyit edildi. Onu yıllar önce gezegen dünyasından kaybolan insan mutantlarının üretilmesinden miras aldı.

Başka bir gerçek, DNA'nın bileşimi hakkında anlatılır. Hamileliğin ikiz olarak teşvik edildiği durumlar var, ancak embriyolardan biri "Kendine giriyor" diğerine. Bu, yenidoğanın vücudunda 2 DNA olacağı anlamına gelir. Böyle bir fenomen, organizmaların farklı hayvanların vücudunun birkaç bölümünü olduğu için, Yunan mitolojisinin tarihinin birçoğunun birçok resimiyle tanınır. Bugüne kadar birçok insan yaşıyor ve iki yapısal bileşiğin taşıyıcıları olduğunu bilmiyor. Genetik çalışmalar bile bu verileri her zaman onaylayamaz.

Dikkat: DNA'nın sonsuz olan ve uzmanlar ölümsüz olan dünyada muhteşem yaratıklar var. Öyle mi? Yaşlanma teorisi çok zor. Basit kelimelerle konuşursak, hücrenin her bir bölümü gücünü kaybeder. Ancak, sürekli bir yapısal iş parçacığınız varsa, sonsuza dek yaşayabilirsiniz. Bazı ıstakozlar, özel koşullar altında kaplumbağalar çok uzun süre yaşayabilir. Ancak hiç kimse hastalığı iptal etmedi, uzun ömürlü birçok hayvan ölümünün nedenidir.

DNA, her canlı organizmanın hayatını iyileştirmek, ağır rahatsızlıkları teşhis etmek, daha gelişmiş, mükemmel kişilikler olmak için umut verir.

Nükleik asitler, birbirine 3 ", 5" - fosfodieter bağları kullanılarak bir polimer zincirine bağlanan ve belirli bir şekilde hücrelere paketlenmiş olan mononükleotitlerden oluşan yüksek moleküler ağırlıklı maddelerdir.

Nükleik asitler - iki çeşit biyopolimerler: Ribonükleik asit (RNA) ve deoksiribonükleik asit (DNA). Her biyopolimer, karbonhidrat tortusu (riboz, deoksiriboz) ve nitrojen bazlarından (uracil, timin) farklı nükleotitlerden oluşur. Buna göre, bu farklılıklar nükleik asitlerdir ve isimlerini elde eder.

Deoksiribonükleik asidin yapısı

Nükleik asitlerin birincil, ikincil ve üçüncül bir yapıya sahiptir.

Birincil DNA yapısı

DNA'nın birincil yapısı, mononükleotitlerin 3 ", 5" -fosfocieter bağlantısına bağlı olduğu doğrusal bir polinükleotit zinciri denir. Hücredeki nükleik asit devresinin montajındaki kaynak malzeme, β ve γ, fosforik asit kalıntılarının bir sonucu olarak, fosforik asit kalıntılarının bir sonucu olarak başka bir nükleositin 3 "-AT karbonunu tutturabilen nükleosit 5"-tritosfattır. Böylece, 3 "bir dexyribose karbonun karbonu, bir fosforik asit tortusu vasıtasıyla 5" diğer deoksiribozun 5 "karbonuna bağlanır ve bir nükleik asidin doğrusal bir polinükleotit zinciri oluşturur. Dolayısıyla adı: 3 ", 5" -Fosphodieter bağları. Azot bazlar, bir zincirin nükleotitinin bağlantısına katılmamaktadır (Şekil 1).

Böyle bir bileşik, bir nükleotitin fosforik asit molekülünün tortusu ile diğerinin karbonhidratı arasında, bir polinükleotit molekülünün bir pentoso fosfat iskeletinin oluşumuna yol açar, birinin diğerinin azot bazları ile birleştirildiği bir polinükleotit molekülünün oluşumuna neden olur. Nükleik asit moleküllerinin zincirlerinde yer sekansı, farklı organizmaların hücreleri için kesinlikle spesifiktir, yani. Tür karakter (Chargaff kural) giyer.

DNA doğrusal zincir, uzunluğu nükleotit devrelerinin sayısına bağlıdır, iki ucuna sahiptir: biri 3 "-Concons denir ve serbest hidroksil içerir ve diğer - 5" -Concons, fosforik kalıntıyı içerir. asit. Polarna zinciri ve bir enjeksiyon 5 "-\u003e 3" ve 3 "-\u003e 5" olabilir. İstisnalar halka DNA'dır.

DNA'nın genetik "metni", kodonlar adı verilen nükleotidlerin tetikleri kullanılarak "Kelimeler" kullanılarak derlenir. Her türlü RNA türünün birincil yapısı hakkında bilgi içeren DNA bölümleri yapısal gen denir.

Polinükleik DNA zincirleri devasa boyutlara ulaşır, bu yüzden hücrede belirli bir şekilde paketlenirler.

İkincil DNA Yapısı

DNA'nın ikincil yapısı, modeli 1953'te D.uoton ve F. Krikom tarafından önerilen bir çift spiraldir.

Bir DNA modelinin oluşturulması için önkoşullar

İlk analizlerin bir sonucu olarak, herhangi bir kökenin DNA'nın eşit molar miktarlarda dört nükleotidi içerdiği bir fikir vardı. Bununla birlikte, 1940'larda, E. Chargaff ve personeli, çeşitli organizmalardan izole edilen DNA'nın analizinin bir sonucu olarak, nitrojöz bazların çeşitli kantitatif ilişkilerinde bulunduğunu açıkça göstermiştir. Chargaff, bu ilişkiler, aynı tür organizmaların tüm hücrelerinden gelen DNA için aynı olmasına rağmen, DNA farklı türler Belirli nükleotidlerin içeriğinde belirgin şekilde değişebilir. Azot bazlarının oranındaki farklılıkların bazı biyolojik kodlarla ilişkili olabileceğini öne sürdü. Her ne kadar bireysel pürin ve pirimidin bazlarının çeşitli DNA numunelerindeki oranı eşit olduğu ortaya çıkmasına rağmen, karşılaştırırken, belirli bir düzen ortaya çıkarıldığında, tüm numunelerde, toplam pürin sayısı toplam pirimidin sayısına eşitti (A + G \u003d T + c), adenin miktarı - timin (ve \u003d t) miktarı ve guanin miktarı sitozin (r \u003d c) miktarıdır. Memeli hücrelerden izole edilen DNA, genellikle daha zengin adenin ve sitozin, DNA bakterilerinin daha zengin bir guanin ve sitozin ve nispeten fakir bir adenin ve thime geçirmiştir. Bu veriler, Watson'ın DNA yapısının yapısının modelinin daha sonra inşa edildiği temelinde gerçek malzemenin önemli bir kısmına girdi - bir çığlık attı.

Başka bir önemli dolaylı gösterge olası yapı DNA, Veri L. Polingya'yı protein moleküllerinin yapısında görev yaptı. Polneg, protein molekülündeki amino asit devresinin birkaç farklı stabil konfigürasyonunun mümkün olduğunu göstermiştir. Peptit zincirinin ortak yapılandırmalarından biri bir a-helisdir - doğru vida benzeri yapıdır. Böyle bir yapı ile, zincirin bitişik dönüşlerinde bulunan amino asitler arasındaki hidrojen bağlarının oluşumu mümkündür. Polneg, 1950'de polipeptit zincirinin a-spiral konfigürasyonunu tarif etti ve DNA moleküllerinin muhtemelen hidrojen bağlarıyla sabitlenmiş bir spiral yapıya sahip olduğunu önerdi.

Bununla birlikte, DNA molekülünün yapısı hakkındaki en değerli bilgi, X-ışını yapısal analizi sonuçları verilmiştir. X-ışınları, DNA kristalinden geçen, kırınımdan geçer, yani belirli yönlerde sapın. Radyasyon sapmasının derecesi ve doğası, moleküllerin yapısına bağlıdır. Kırınım radyografisi (şek. 3), incelenen maddenin moleküllerinin yapısına ilişkin bir dizi dolaylı endikasyon yaşanır. DNA kırınım radyografilerinin analizi, azotlu bazların (sahip olması) sonucuna yol açtı. düz şekil) Bir plaka yığını gibi görün. Radyografiler, kristalin DNA'nın yapısında üç ana periyot ortaya çıkarmayı mümkün kıldı: 0.34, 2 ve 3.4 nm.

Watson Creek DNA Modeli

Chargaff'ın analitik verilerine dayanarak, Wilkins tarafından elde edilen radyograflar ve kimyager çalışmaları, moleküldeki atomlar arasındaki tam mesafelere, bu atomun bağları arasındaki köşeler ve atomların değeri, Watson ve CRY DNA molekülünün bireysel bileşenlerinin bireysel bileşenlerinin fiziksel modellerini belirli bir ölçekte ve böyle bir hesaplama ile birbirlerine "özelleştirilmiş" oluşturmaya başladı, böylece elde edilen sistem çeşitli deneysel verilere karşılık gelir. [göstermek] .

Daha önce bile, DNA zincirinde, komşu nükleotitlerin fosfodieter köprülerle bağlandığı, bir sonraki nükleotidin 3-karbonlu deoksiriboz atomuyla bir nükleotitin 5 "-carbon atomunun bağlanması ile bağlandığı bilinmektedir. Watson ve Creek, 0.34 nm sürenin, DNA zincirinde sıralı nükleotitler arasındaki mesafeye karşılık geldiğinden şüphelenmedi. Daha sonra, 2 nm'lık bir sürenin zincirin kalınlığına karşılık geldiğini varsaymak mümkündü. Ve gerçek yapının 3,4 nm, Watson ve Creek'e, Paulong'un erken saatlerinde olduğu gibi, zincirin bir spiral biçiminde (veya daha kesin olarak, bir vida hattı oluşturduğunu, bir vida hattı oluşturduğunu) açıklamak için. Bu kelimelerin sıkı anlamında spiral, sırayla uzayda konik ve silindirik olmayan bir yüzey oluşturduğunda ortaya çıkıyor). Daha sonra 3.4 nm dönemi, bu sarmalın ardışık dönüşleri arasındaki mesafeye karşılık gelecektir. Böyle bir sarmal çok yoğun olabilir ya da biraz gergin olabilir, yani yumuşak veya dik olabilir. 3.4 nm'lik bir süre, sıralı nükleotitler (0.34 nm) arasındaki mesafenin tam olarak 10 katı olduğundan, her spiral kuvvetlerin 10 nükleotit içerdiği açıktır. Bu verilere göre, Watson ve Creek, polinükleotit zincirinin yoğunluğunu hesaplamayı başardı, 2 nm çapında bir spirale çarptı, bobinler arasında 3,4 nm'ye eşit bir mesafeye sahip. Böyle bir zincir yoğunluğunun, zaten bilinen gerçek DNA yoğunluğunun iki katı olacağı ortaya çıktı. DNA molekülünün iki zincirden oluştuğunu varsaymak gerekiyordu - bunun nükleotitlerden bir çift spiral olduğunu varsaymak gerekiyordu.

Bir sonraki görev, elbette, iki zincir arasındaki mekansal ilişkiyi bir çift sarmal oluşturan arasında buluyordu. Fiziksel modelinde, bir dizi zincir düzeni seçeneği, Watson ve Cryp, mevcut tüm verilerin, iki polinükleotid spiralinin zıt yönlere geçtiği böyle bir varyanta karşılık geldiğini buldu; Aynı zamanda, şeker ve fosfat kalıntılarından oluşan zincirler, çift sarmalın yüzeyini oluşturur ve pürinler ve pirimidinler içinde bulunur. İki zincire ait olan birbirlerine ait olan bazlar, hidrojen bağlarıyla eşleşir; Molekülün genel yapılandırmasını kilitleyerek zincirleri bir araya getiren hidrojen bağlarıdır.

DNA çift helezon, crossbars yatay bir konumda kalacak şekilde vida benzeri bir bükümlü ip merdiveni şeklinde hayal edilebilir. Daha sonra iki uzunlamasına halat, şeker ve fosfat kalıntılarından ve çapraz çubuklardan gelen zincirlere karşılık gelecektir - hidrojen bağları ile bağlantılı azotlu baz çiftleri.

Muhtemel modellerin daha fazla çalışmasının bir sonucu olarak, Watson ve Creek, her bir "çapraz çubuğunun" bir purin ve bir pirimidin oluşması gerektiği sonucuna varıldı; 2 nm (çift sarmalın çapına karşılık gelir) bir süre ile, iki pürin için yeterli alan olmazdı ve iki pirimidin, uygun hidrojen bağları oluşturmak için birbirlerine yeterince yakın olamazdı. Ayrıntılı bir modelin derinlemesine bir çalışması, Adenin ve sitozin, boyut olarak uygun bir kombinasyon oluşturan, hala hidrojen bağlarının aralarında oluşturulmasının böyle bir şekilde bulunamadığını göstermiştir. Benzer raporlar, Guanin - Timin'in bir kombinasyonunu da dışlamak zorunda kalırken, adenin - timin ve guanin - sitosin kombinasyonları oldukça kabul edilebilir olduğu ortaya çıktı. Hidrojen bağlarının niteliği, adenin, bir sitozin ile timin ve guanin ile bir çift oluşturur. Bu, belirli vakıfların belirli bir çiftleşmesinin, adenin miktarının her zaman timin içeriğine eşit olduğu ve guanin miktarı sitozin miktarıdır. Adenin ve thimin arasında iki hidrojen bağ oluşturulur ve guanin ile sitozin arasında üç vardır. Bir zincirde her adeninize karşı hidrojen bağlarının oluşumunda bu özgüllükten dolayı, timin başka birinde ortaya çıkıyor; Aynı şekilde, yalnızca sitozin her guanin aleyhine olabilir. Böylece, zincirler birbirlerine tamamlayıcıdır, yani, bir zincirdeki nükleotitlerin dizisi sıralarını bir başkasında benzersiz bir şekilde belirler. İki zincir ters yönde gidiyor ve uç fosfat grupları çift sarmalın zıt uçlarında.

Araştırması sonucunda, 1953 yılında Watson ve Creek, şimdiki ile ilgili kalan DNA molekülünün yapısının yapısını önermiştir (Şekil 3). Modele göre, DNA molekülü iki tamamlayıcı polinükleotid zincirinden oluşur. Her DNA devresi, birkaç on binlerce nükleotitten oluşan bir polinükleotittir. Bunda, bitişik nükleotitler, fosforik asit tomunun bileşiği ve deoksiriboz dayanıklı kovalent bağının bileşiği nedeniyle normal bir pentoso-fosfat kablosu oluşturur. Bir polinükleotit zincirin azot bazları, diğerinin azotu bazlarına karşı kesinlikle tanımlanmış bir sırayla düzenlenir. Polinükleotit zincirinde azotlu bazların alternasyonu düzensizdir.

DNA devresinde azot bazlarının konumu tamamlayıcıdır (Yunanca'dan "tamamlayıcı" bir eklentidir), yani. Adenin (A) her zaman timindir (t) ve Guanin (G) aleyhine sadece sitozin (C). Bu, A ve T'nin yanı sıra R ve C'nin kesinlikle birbirlerine karşılık geldiği gerçeğiyle açıklanmaktadır. Birbirinizi tamamlayın. Böyle bir yazışma, bazın kimyasal yapısı ile verilir; bu, bir çift purin ve pirimidin içinde hidrojen bağlarının oluşumunu sağlar. A ve T arasında, G ve C - üç arasında iki bağ vardır. Bu bağlar, DNA molekülünün uzayda kısmi stabilizasyon sağlar. Çift sarmalın stabilitesi, A \u003d T bağlantılarıyla karşılaştırıldığında daha kararlı olan G≡S bağlarının sayısı ile doğrudan orantılıdır.

Bir DNA devresindeki bilinen nükleotit konumu dizisi, başka bir zincirin nükleotitlerinin nükleotitlerini oluşturmak için tamamlayıcılık prensibine izin verir.

Ek olarak, aromatik bir yapıya sahip olan azotlu bazların kurulmuştur. sulu çözelti Diğerinin üzerinde bir sikke yığını oluşturan bir tane var. Böyle bir organik molekül yığınları oluşturma işlemi yığın denir. Watson-Creek Modelinin göz önüne alındığında DNA molekülünün polinükleotit zincirleri benzer bir fizikokimyasal duruma sahiptir, azotlu bazlar, van der Galler etkileşimi (inme-etkileşimler) olduğu düzlemler arasında bir sikke yığını şeklinde bulunur. ).

Tamamlayıcı bazlar (yatay olarak) arasındaki hidrojen bağları (yatay olarak) ve van der Galler kuvvetleri (dikey olarak) polinükleotit zincirdeki taban düzlemleri arasındaki cam etkileşimi, uzayda ek stabilizasyona bir DNA molekülü sağlar.

Her iki zincirin sakharoophosfat cozerleri dışarıya dönük ve içindeki bazlar birbirine doğru. DNA antipherallylno'daki zincirlerin yönü (bunlardan biri bir yöne 5 "-\u003e 3", diğeri - 3 "-\u003e 5", yani 3 "bir zincirin sonucu 5" nin karşısında bulunur.) . Zincirler, ortak bir eksenli sağ spiralleri oluşturur. Bir spiral dönüş 10 nükleotit, soğutucunun boyutu 3,4 nm, her bir nükleotidin yüksekliği 0.34 nm'dir, sarmalın çapı 2.0 nm'dir. Aynı devrenin etrafındaki dönüşünün bir sonucu olarak, büyük bir oluk (yaklaşık 20 Å çapında) ve küçük bir karık (yaklaşık 12 Å) DNA çift sarmallıdır. Watson-Cry'nin çift spiralinin böyle bir şekli gelecekteydi, B formlarının adını aldı. DNA hücrelerinde, genellikle en istikrarlı olan formda vardır.

DNA fonksiyonları

Önerilen model, genetik bilginin depolanması ve genlerin manifoldunun, 4-nükleotitlerin çok çeşitli kombinasyonları ve genetik bir kodun varlığının, çoğalma kabiliyetinin olması, genetik bilgilerin ve genetik bir kodun bulunduğu gerçeği de dahil olmak üzere, deoksiribonükleik asidin birçok biyolojik özelliklerini açıkladı. ve çoğaltma işleminin sağladığı genetik bilgiyi ve genetik bilgilerin uygulanması. Proteinler formunda, ayrıca protein-enzimler tarafından oluşturulan diğer bileşikler.

İsteğe bağlı DNA fonksiyonları.

1. DNA, genetik bir kodun varlığı gerçeği nedeniyle sağlanan genetik bilginin bir taşıyıcısıdır.
2. Reprodüksiyon ve aktarılan genetik bilgileri hücre ve organizmaların nesillerine. Bu özellik çoğaltma işlemi tarafından sağlanır.
3. Genetik bilginin protein formunda uygulanması, yanı sıra protein-enzimler tarafından üretilen diğer bileşikler. Bu özellik transkripsiyon ve yayın süreçleri ile sağlanmaktadır.

Çift telli DNA'nın organizasyonunun formları

DNA, birkaç çeşit çift sarmal türü oluşturabilir (Şekil 4). Şu anda, altı form zaten bilinmektedir (A'dan E ve Z-Form).

Franklin Rosalynd'in takıldığı gibi DNA'nın yapısal formları, nükleik asit molekülünün doygunluğuna bağlıdır. Çalışmalarda, X-ışını yapısal analizi kullanan DNA elyafları, radyografının radikal olarak, bu elyafın ne kadar doygunluğunun ne kadar doygunluğuyla nispi nemde olduğuna bağlı olduğu gösterilmiştir. Fiber suyla yeterince doyurulduysa, bir radyografi elde edildi. Kuruturken, tamamen farklı bir X-ışını kırınım modeli, yüksek nem radyograflarından oldukça farklıdır.

Yüksek Nem DNA Molekülü Alındı \u200b\u200bAdı Form. Fizyolojik koşullar altında (düşük tuz konsantrasyonu, hidrasyonun yüksek vites), baskın yapısal DNA tipi formdur (iki sarmallı DNA'nın ana şekli Watson Creek modelidir). Böyle bir molekülün spiral perdesi 3.4 nm'dir. Bükülmüş yığınlar "paralar" - azotlu bazlar şeklinde 10 tamamlayıcı çift vardır. Yığınlar, yığının iki karşısında "sikkesi" arasında hidrojen bağları ile tutulur ve "sarılmış" fosfodieter adasının iki bant ile sağ sarmala dönen iki bant ile. Azot bazlarının düzlemleri spiralin eksenine diktir. Komşu tamamlayıcı çiftler birbirine göre 36 ° döndürülür. Helix 20å'ın çapı ve purin nükleotidi 12å ve pirimidin - 8å.

DNA Molekülü Düşük Nem Adı A-Formları Adı. A-Form, yüksek hidrasyondan ve daha yüksek bir Na + veya K + iyonlarının içeriğinde oluşturulur. Bu daha geniş sağ kanatlı konformasyon, dönüş için 11 çift azotlu baza sahiptir. Azot bazlarının düzlemleri, spiral eksende daha güçlü bir eğime sahiptir, normalden spiral eksene 20 ° 'de reddedilir. 5Å çapında bir iç boşluğun varlığını takip eder. Bitişik nükleotitler arasındaki mesafe 0.23 nm, dönüşün uzunluğu 2.5 nm, spiralin çapı 2.3 nm'dir.

Aslen A-Form DNA'nın daha az önemli olduğuna inanılıyordu. Bununla birlikte, gelecekte, A-DNA'nın formunun yanı sıra formun büyük bir biyolojik önemi olduğu ortaya çıktı. A-Form, tohum matrisi kompleksinde bir RNA-DNA sarmalına sahiptir, ayrıca RNA-RNA spiral ve RNA spiker yapılarının (2'-hidroksil riboz grubu RNA moleküllerinin bir form oluşturmasına izin vermez). A-Form DNA anlaşmazlıklarda bulunur. DNA A-Formunun UV ışınlarının etkisiyle formdan 10 kat daha kararlı olduğu tespit edilmiştir.

A şekli ve formu Canonical DNA formları denir.

Şekiller sch Ayrıca, rustik, eğitimleri sadece özel deneylerde gözlenebilir ve görünüşe göre, in vivo olmazlar. DNA'nın C formu B-DNA'ya benzer bir yapıya sahiptir. Bobin için nedenin nedenlerinin sayısı 9.33'tür, spiral spiralin uzunluğu 3.1 nm'dir. Baz çiftleri, eksen için dik konumuna göre 8 derece bir açıyla eğilir. Oluklar DNA oluklarına yakındır. Aynı zamanda, ana oluk biraz daha küçüktür ve küçük oluklar daha derindir. Doğal ve sentetik DNA polinükleotitleri C-Form'a taşınabilir.

DNA'nın yapısal unsurları
(Kanonik olmayan DNA yapıları)

DNA'nın yapısal elemanları, bazı özel dizilerle sınırlı olağandışı yapılar bulunur:

Z-Form DNA Heksanükleotid D (CG) 3'ü incelerken 1979'da keşfedildi. Profesör Massachusetts Technology Alexander'ın çalışanları ile zenginleştirildi. Z-formu DNA'nın en önemli yapısal elemanlarından biri haline gelmiştir, örneğin pirimidilerle (örneğin, 5'-HGCH-3 ') veya içinde 5'-CGCGG-3 'içeren metillenmiş sitozin içeren tekrarlar. Z-DNA'nın oluşumu ve stabilizasyonu için önemli bir durum, x-konformasyonda purin nükleotidlerin varlığı, pirimidin bazlarıyla karşı karşıya kalır.

Doğal DNA molekülleri çoğunlukla, tip (CG) N dizileri içermezse sağ B formunda bulunur. Bununla birlikte, eğer bu diziler DNA'nın bir parçasıysa, bu alanlar, çözeltinin veya katyonların iyonik kuvvetini değiştirirken, fosfodiester çerçevesindeki negatif yükün nötralize edilmesi, z formuna geçebilirken, zincirdeki diğer DNA bölümleri kalırken klasik biçimde. Böyle bir geçiş olasılığı, DNA çift sarmalındaki iki zincirin dinamik bir durumda olduğuna ve birbirine göre çözülebileceğini, sağ formdan sola doğru ilerleyebileceğini ve tam tersi olduğunu göstermektedir. DNA yapısının konformasyonel dönüşümlerine izin veren bu tür kararlılığın biyolojik sonuçları henüz oldukça anlaşılmaz değildir. Z-DNA sitelerinin bazı genlerin ekspresyonunu düzenlemede belirli bir rol oynadığı ve genetik rekombinasyona katıldığına inanılmaktadır.

DNA'nın Z şekli, fosfodieter tabanının, molekülün ekseni boyunca zikzago benzeri olduğu solak bir çift sarmaldır. Dolayısıyla molekülün adı (zigzag) -dhk. Z-DNA - en az bükülmüş (soğutucunun 12 çift nedeni) ve doğada bilinen doğanın en ince. Bitişik nükleotitler arasındaki mesafe 0.38 nm, dönüşün uzunluğu 4.56 nm'dir, Z-DNA'nın çapı 1,8 nm'dir. Dahası, görünüm Bu DNA molekülü, bir oluğun varlığıyla ayırt edilir.

DNA Z-Formu prokaryotik hücrelerde ve ökaryotlarda tespit edildi. Halen, Z formunu DNA'nın B-Formlarından ayırt edebilen antikorlar elde edilir. Bu antikorlar, Drozofila (Dr. Melanogaster) tükürük bezlerinin hücrelerinin dev kromozomlarının belirli alanlarıyla ilişkilidir. Bağlama tepkisinin arkasında, bu kromozomların olağandışı yapısı nedeniyle, daha az yoğun alan (diskler) daha az yoğun (disipliler) kontrastlı olarak izlenmesi kolaydır. Z-DNA siteleri interdisconsonlar içinde bulunur. Z-formunun gerçekten in vivo olarak var olduğu, ancak Z-Form bölümlerinin boyutları hala bilinmemektedir.

(Pereviller) - DNA'daki en ünlü ve sık görülen temeller. Palindrom, soldan sağa okunan ve tam tersi olan kelime veya cümle denir. Bu tür kelimeler veya cümlelerin örnekleri şunlardır: Shalash, Kazak, Sel ve Rosa Azor'un kucağına düştü. DNA sitelerine uygulanan bu terim (palindrom), zincir boyunca aynı nükleotitlerin sağdan sola ve soldan sağa ("Shala" kelimesindeki harfler gibi harfler gibi) aynıdır.

Palindrom, iki DNA devresine göre ikinci dereceden bir simetriye sahip olan taban dizilerinin ters tekrarı'nın varlığı ile karakterize edilir. Bu tür diziler, tamamen anlaşılabilir bir nedenden ötürü, kendi kendine kontrol edilir ve çivili veya haç formarlı yapıların oluşumuna yöneliktir (Şekil). Çiviler, regülatörlerin kromozom genetik metin kromozomlarının yerini öğrenmesini sağlar.

Ters çevrilmiş tekrarı aynı DNA zincirinde bulunduğu durumlarda, böyle bir sekans ayna tekrar denir. Yansıtılmış tekrarlar, kendi kendine kontrol özelliklerine sahip değildir ve bu nedenle, damızlık veya haç formatı yapılarını oluşturamazlar. Bu türün sekansları, hemen hemen tüm büyük DNA moleküllerinde tespit edilir ve birden fazla baz çiftinden birkaç bin baz çiftinden içerebilir.

Ökaryotik hücrelerdeki haç formatı yapıları şeklinde palindromların varlığı, E. coli hücrelerinde in vivo koşullar altında tespit edilen belirli miktarda haç biçimli yapıların tespit edilmesine rağmen, kanıtlanmamıştır. RNA veya tek telli DNA'nın kendi kendine ticari sekansların bileşimindeki varlığı, nükleik devrenin çözeltilerinin çözeltilerinin belirli bir uzamsal yapıya katlanmasının ana nedenidir, bir dizi "dökülme" kümesinin oluşumu ile karakterize edilir.

Dna h - Bu, üç DNA zinciri tarafından oluşturulan bir spiraldir - üçlü DNA spiral. Bu, hugstin çiftinin oluşumu ile, büyük oluğuna yerleştirilmiş olan üçüncü zincirli bir DNA ipliğine sahip karmaşık bir Watson-Crica çift sarmaldır.

Benzer bir Triplex'in oluşumu, çift spiral DNA'nın eklenmesinin bir sonucu olarak, sitesinin yarısının çift sarmal şeklinde kalması ve ikinci yarının ayrılır. Bu durumda, bağlantısı kesilmiş spirallerden biri, ilk yarı çift spiral ile yeni bir yapı oluşturur - üçlü bir spiral ve ikincisi tek yönlü bir alan şeklinde yapılandırılmamıştır. Bu yapısal geçişin bir özelliği, protonların yeni yapıyı stabilize eden, ortamın pH'sına keskin bir bağımlılıktır. Bu özellik sayesinde, yeni yapı, oluşumu, bir ayna replay olan, oluşumunun, oluşumunun, oluşumunun, oluşumunda bulunan DNA N-Formunun adını almıştır. Bu da bir ayna tekrarları olan superpurin-homopirimidin alanlarda bulunur.

Daha fazla araştırmada, bazı homopurin-homopirimidin bağlamın yapısal geçişi olasılığı, içeren üç boyutlu bir yapı oluşturmak için oluşturulmuştur:

• bir homopurin ve iki homopirimidin iplik ( Py-pu-py tripleks) [Hugstin etkileşimi].

  PY-PU-PY TRIPLEX blokların bileşenleri, kanonik izomorfik CGC + ve TAT triad'dır. Triplex stabilizasyonu, CGC + Triad'ın protonlanmasını gerektirir, bu nedenle bu yolculuklar çözeltinin pH'sına bağlıdır.

• bir homopirimidin ve iki homopirin ipliği ( Py-pu-pu triplex) [Ters Hugstin Etkileşimi].

  PY-PU-PU Tripleks blokların bileşenleri kanonik izomorfik CGG ve TAA TAIAD'dir. PY-PU-PU triplekslerinin temel özelliği, iki zincirli iyonların varlığından istikrarlarının bağımlılığıdır ve farklı dizilerin triplekslerini stabilize etmek için çeşitli iyonlara ihtiyaç vardır. PY-PU-PU triplekslerinin oluşumu, kompozisyonlarına dahil edilen nükleotidlerin protonlanmasını gerektirmediğinden, bu tür tryplex'ler nötr pH ile birlikte olabilir.

  Not: Doğrudan ve ters hugstin etkileşimi, 1-metiltin simetrisi ile açıklanır: 180 ° dönme, O4 atomunun bir O2 atomu tarafından işgal edildiğine, hidrojen bağ sistemi korunur.

İki tür üçlü spiral bilinmektedir:

1. Üçüncü zincirin kutuplarının, Watson Crykovsky dubleksinin homopirin zincirinin kutuplarıyla çakıştığı paralel üçlü spiraller
2. Üçüncü ve homopürik zincirlerin polaritesinin tam tersi olduğu paralel üçlü spiraller.

G-Quadruplex - 4-spiral DNA. Böyle bir yapı, dört guanin dansı olarak adlandırılan dört Guanin varsa oluşur.

Bu tür yapıların oluşumu olasılığı için ilk ipuçları, Watson ve CRY'nin atılım çalışmalarından uzun süre önce 1910'da geri alındı. Sonra Alman kimyager IVAR patlaması, DNA - guanozik asitin bileşenlerinden birinin - yüksek konsantrasyonlarda, jel formlarını oluştururken, DNA'nın diğer bileşenleri böyle bir özelliğe sahip olmadığını buldu.

1962'de, X-ışını yapısal yöntemini kullanarak, bu jelin hücresinin yapısını belirlemek mümkündü. Birbirini bir daire içinde bağlayan ve karakteristik bir kare oluşturan dört guanin tortusundan oluştuğu ortaya çıktı. İletişim merkezinde metal iyonu (NA, K, MG) destekler. Aynı yapılar, bir sürü guanin varsa, DNA'da hem de oluşabilir. Bu yassı kareler (G-Quartets) yığınlara katlanır ve oldukça kararlı, yoğun yapılar (G-Quadrublex) ortaya çıkar.

Dört ayrı DNA zinciri dört ayrı kompleks içine dedikodu yapılabilir, ancak bunun bir istisnadır. Daha sık sık, tek bir nükleik asit ipliği basitçe düğüme bağlanır, karakteristik kalınlaşma (örneğin, kromozomların uçlarında) veya bazı zengin guanin arsalarındaki iki zincirli DNA'yı oluşturur.

Kromozomların uçlarındaki dörtlülerin varlığı, telomer ve onkopromotorlar üzerinde en çok çalışılır. Bununla birlikte, hala insan kromozomlarında böyle bir DNA'nın lokalizasyonunun tam bir resmi bilinmemektedir.

Bu sıradışı DNA yapılarının lineer formdaki tümü DNA formuna kıyasla kararsızdır. Bununla birlikte, DNA sıklıkla, superpioralization denirken halka şeklindeki topolojik voltaj biçiminde vardır. Bu koşullar altında, kanonik olmayan DNA yapıları kolayca oluşturulur: Z-Formlar, "haçlar" ve "saplamalar", H formlar, Guanin Quadrublex ve i-motifleri.

• Superapuralize form - hücre, çekirdekten pentoso fosfat adasına zarar vermeden izole edildiğinde belirtildi. Süper korumalı kapalı halkaların şekline sahiptir. SuperChangable durumda, DNA çift sarmalın en az bir kez "kendini büktü", yani en az bir denetim içeriyor (sekizin şeklini alır).
• Tek bir mola sırasında rahat DNA durumu gözlenir (bir ipliğin kırılması). Aynı zamanda, rüzgarlar kaybolur ve DNA kapalı bir halka şeklini alır.
• Çift spiral dişler kırıldığında, DNA'nın doğrusal formu gözlenir.

DNA'nın üçüncül yapısı

DNA'nın üçüncül yapısı İki güçlü bir molekülün uzayında ilave büküm sonucu oluşur. Ökaryotik hücrelerde DNA molekülünün üstünlükleri, prokaryotların aksine, proteinler ile kompleksler şeklinde gerçekleştirilir.

EUKAROT DNA neredeyse hepsi nüklei kromozomlarında, sadece küçük bir miktar mitokondri ve bitkilerde ve plastlarda yer almaktadır. Ökaryotik hücrelerin (insan kromozomu dahil) ana madde kromozomu, iki telli DNA, histon ve sekreton olmayan proteinlerden oluşan kromatindir.

Histon proteinleri kromatin

Histonlar,% 50'ye kadar kromatin için hesaplanan basit proteinlerdir. Tüm çalışılan hayvanlar ve bitkilerin tüm hücrelerinde, beş temel histon taşları sınıfı bulundu: H1, H2A, H2B, H3, H4, boyutta farklı, amino asit bileşimi ve şarj değeri (her zaman pozitif).

Histon H1 memelileri, yaklaşık 215 amino asit içeren bir polipeptit zincirinden oluşur; Diğer histonların boyutu 100 ila 135 amino asit arasında değişir. Hepsi, yaklaşık 2,5 nm çapında bir küre içinde spiyralize edilir ve bükülmüş, alışılmadık derecede çok sayıda pozitif yüklü amino asit lisin ve arginin içerir. Histonlar asetilat, metillenmiş, fosforilatlanmış, poli (ADP) -regosilanlı ve Histons H2A ve H2B, uvilitin ile kovalent olarak ilişkilidir. Bu tür modifikasyonların yapının oluşumunda rolü nedir ve fonksiyonları histonlar tarafından sonuna kadar henüz bulunmaz. Bunun DNA ile etkileşime girme ve genleri düzenleme mekanizmalarından birini sağlama yetenekleri olduğu varsayılmaktadır.

Histonlar, özellikle DNA'nın fosfat grupları ile olumsuz yüklü olan ve pozitif bir şekilde histonun fosfat grupları ile olumsuz yüklü arasında oluşturulan iyonik bağlarla (tuz köprüleri) ile etkileşime girer.

Negiston proteinleri kromatin

Ungiston proteinleri, histonların aksine, çok çeşitlidir. DNA bağlayıcı olmayan proteinlerin 590 farklı fraksiyonu izole edilmiştir. Ayrıca asidik protein olarak da adlandırılırlar, çünkü asit amino asitlerinin yapılarında egemendir (onlar polianyonlardır). Çeşitli sekreton olmayan proteinlerle, kromatin aktivitesinin spesifik düzenlenmesi ilişkilidir. Örneğin, çoğaltma ve DNA ekspresyonu için gereken enzimler kromatin geçici olarak iletişim kurabilir. Diğer proteinler, çeşitli düzenleme işlemlerine katılmaya devam edelim, yalnızca belirli dokularda veya belirli farklılaşma aşamalarında DNA ile ilişkilendirilir. Her protein, belirli bir DNA nükleotit sekansından (DNA web sitesi) tamamlayıcıdır. Bu grup şunları içerir:

• "Çinko Parmaklar" gibi siteye özgü proteinlerin ailesi. Her "Çinko parmak", 5 nükleotit çiftinden oluşan belirli bir siteyi tanır.
• bir siteye özgü proteinlerin ailesi - homodimers. DNA ile temas eden böyle bir proteinin fragmanı "spiral spiral spiral" yapısına sahiptir.
• yüksek mobilite proteinleri (HMG proteinleri - İngilizce, yüksek hareketlilik jel proteinleri) - sürekli kromatin ile ilişkili yapısal ve düzenleyici protein grubu. 30 CD'den az olan moleküler ağırlığa sahipler ve yüksek bir yüklü amino asit içerikleri ile karakterize edilirler. HMG proteinlerinin küçük moleküler ağırlığı nedeniyle, poliakrilamid jelinde elektroforez sırasında yüksek hareketliliğe sahiptirler.
• Çoğaltma, transkripsiyon ve tazminat enzimleri.

DNA ve RNA'nın sentezinde yer alan yapısal, düzenleyici proteinlerin ve enzimlerin katılımıyla nükleozomlar, oldukça yoğuşabilir bir protein kompleksi ve DNA'ya dönüştürülür. Oluşan yapı, orijinal DNA molekülünden 10.000 kat daha kısa.

Kromatin

Kromatin, nükleer DNA ve inorganik maddeler içeren bir protein kompleksidir. Kromatinin ana kısmı etkin değil. Sıkıca paketlenmiş, yoğunlaştırılmış DNA içerir. Bu heterokromatindir. Eksprese edilmemiş alanlardan oluşan ve isteğe bağlı olarak, bir dizi nesillerde, ancak belirli koşullar altında, esrarengiz olan bazı durumlarda, anlatıcı, genetik olarak aktif olmayan bir kromatin (uydu DNA) vardır.

Aktif kromatin (euchromatin), yoğuşmasızdır, yani. Daha az sıkı paketlenmiş. Farklı hücrelerde, içeriği% 2 ila 11 arasında değişmektedir. Beynin hücrelerinde, hepsi en çok -% 10-11, karaciğer hücrelerinde - 3-4 ve böbrekler -% 2-3. Euchromatin aktif bir transkripsiyonu var. Aynı zamanda, yapısal organizasyonu, özel hücrelerde çeşitli hücrelerde, vücudun tipinde doğal olan DNA'nın aynı genetik bilgisinin kullanılmasına izin verir.

Elektron mikroskobunda, kromatin görüntüsü boncuklara benziyor: Filenniter süveterlerle ayrılmış yaklaşık 10 nm'lik küresel kalınlaşma. Bu küresel kalınlıklar nükleozom denir. Nucleosome, kromatinin yapısal birimidir. Her nükleozome, 146 nükleotit çiftinin bir süperpiral DNA segmenti içerir, nükleozomal kordonun üzerinde 1.75 sola dönüşüyle \u200b\u200bsarılır. Nükleosomal kor, H2A, H2B, H3 ve H4, her formun iki molekülünden (Şekil 9), 11 nm ve 5.7 nm kalınlığındaki bir diske benzeyen bir histon oktamatördür. Beşinci Histon, H1, nükleosomik kabuğun bir parçası değildir ve Histon Octamer'da DNA'yı azaltma sürecine katılmıyor. Çift sarmalın girdiği ve nükleozomal kabuğundan çıktığı yerlerde DNA'ya temas eder. Bunlar, uzunluğu 40 ila 50 nükleotit çiftinden gelen hücrelerin tipine bağlı olarak değişen birbirine bağlı (bağlayıcı) DNA bölümleridir. Sonuç olarak, nükleozome dahil edilen DNA fragmanının uzunluğu (186'dan 196 nükleotit çiftleri) değişir.

Nükleosom, DNA'nın yaklaşık% 90'ını içerir, geri kalanının bağlayıcıya düşer. Nükleozomun "sessiz" kromatin parçaları olduğuna ve bağlayıcı aktif olduğuna inanılmaktadır. Bununla birlikte, nükleozom konuşlandırılabilir ve doğrusal bir forma taşınabilir. Genişletilmiş Nucleosome zaten aktif kromatindir. Bu yüzden, işlevin yapısından bağımlılığını açıkça gösterir. Daha fazla kromatinin, küresel nükleozomların bileşiminde bulunduğu, daha az aktif olduğu düşünülebilir. Açıkçası, farklı hücrelerde, kısıtlı kromatinin eşitsiz fraksiyonu, bu tür nükleozomların sayısı ile ilişkilidir.

Elektron mikroskobik fotoğraflarda, seçim koşullarına ve germe derecesine bağlı olarak, kromatin sadece kalınlaşma ile uzun bir iplik gibi görünebilir - nükleozomlarla "boncuklar", aynı zamanda çapı olan daha kısa ve daha yoğun bir fibril (fiber) olarak da görünebilir. Formasyonu, oluşumu, DNA ve Histon H3'ün linker bölümü ile ilişkili olan Histon H1'i etkileşime girdiğinde gözlenir ve bu da, bir çapa sahip bir solenoidin oluşumu ile birlikte altı nükleozomun spiralinin ek bükülmesine yol açar. 30 nm. Bu durumda, histon proteini bir dizi genin transkripsiyonunu önleyebilir ve böylece aktivitelerini ayarlayabilir.

Yukarıda tarif edilen DNA etkileşimlerinin bir sonucu olarak, DNA'nın 186 baz bazların bazlarında 2 nm çapında ve bir uzunluğunun 57 nm uzunluğundaki DNA segmenti, 10 nm ve 5 nm uzunluğunda bir çapa sahip bir sarmala dönüşür. Bu sarmalın daha sonra 30 nm çapında bir elyafa sıkıştırılması ile, yoğuşma derecesi altı kez bile artmaktadır.

Sonuçta, beş histonlu DNA dubleks ambalajı, 50 kat DNA yoğunlaşmasına neden olur. Bununla birlikte, böyle yüksek derecede yoğunlaşma bile, metafaz kromozomunda neredeyse 50.000 ila 100.000 kat DNA contaları açıklayamaz. Ne yazık ki, kromatinin daha fazla paketlenmesinin metafaz kromozomuna kadar olan detayları henüz bilinmemektedir, böylece sadece dikkate alınabilir genel Özellikler Bu süreç.

Kromozomlarda DNA Sıkıştırma Seviyeleri

Her DNA molekülü ayrı bir kromozomda paketlenir. Bir kişinin diploid hücrelerinde, hücrenin çekirdeğinde bulunan 46 kromozom içerir. Hücrenin tüm kromozomlarının toplam DNA uzunluğu 1.74 m, ancak kromozomların paketlendiği çekirdeğin çapı, milyonlarca kat daha az. Çekirdek çekirdeğindeki kromozomlarda ve kromozomlarda bu tür kompakt DNA, çeşitli, histon ve siston olmayan proteinlerle birlikte, DNA ile belirli bir sırayla etkileşime girer (yukarıya bakınız). Kromozomlardaki DNA sıkıştırma, yaklaşık 10.000 kez doğrusal boyutlarını azaltmaya izin verir - geleneksel olarak 5 cm ila 5 mikron. Birkaç kompaktizasyon seviyesi izole edilir (Şekil 10).

• dNA çift sarmal - 2 nm çapında ve birkaç cm uzunluğunda olumsuz yüklü bir molekül.
• nükleosomal seviye - Kromatin bir elektron mikroskobuna "boncuk" - nükleozomlar - "iplikte" olarak görünüyor. Nükleozom, hem euchromatin hem de heterokromatin içinde, interphase çekirdeği ve metafaz kromozomlarında bulunan evrensel bir yapısal birimdir.

  Nükleozomal kompaktizasyon seviyesi, özel proteinler - histonlar tarafından sağlanmaktadır. Sekiz pozitif yüklü histon etki alanı, negatif yüklü bir DNA molekülünün yarın olduğu bir çekirdek (çekirdek) oluşturur. Bu, çapı 2 ila 11 nm artarken, 7 kez kısalma sağlar.

• solenoid seviyesi

  Örgüt kromozomlarının solenoid seviyesi, nükleozomal ipliğin bükülmesi ve çapında 20-35 nm'lik daha kalın fibrillerin oluşumuyla - solenoidler veya üst düzeylerde oluşumuyla karakterize edilir. Solenoidin perdesi 11 nm, yaklaşık 6-10 nükleozom için yuvarlak hesaplardan biridir. Solenoid ambalaj, 20-35 nm çapındaki kromatin fibrilin, her biri sekiz nükleozomdan oluşan bir granül veya üstünlüğündeki bir granül veya üstünlüğündeki bir granül veya üstünlüğündeki, süper tekliften daha muhtemel olduğu düşünülmektedir. Solenoid seviyesinde, DNA'nın doğrusal boyutu 6-10 kat azalır, çapı 30 nm'ye yükselir.

• döngü seviyesi

  Loopback seviyesi, belirli DNA dizilerini tanıyan ve bunlarla ilişkilendirilen, yaklaşık 30-300 bin baz çiftin bir döngü oluşturan ve bunlarla ilişkilendirilen Secretone olmayan siteye özgü DNA bağlama proteinleri ile sağlanır. Döngü genlerin ifadesini sağlar, yani. Döngü sadece yapısal değil, aynı zamanda işlevsel bir eğitimdir. Bu seviyede kısalma 20-30 kez gerçekleşir. Çapı 300 nm'ye yükselir. Amfibilerin zirvesinde "tüp fırçaları" tipinin döngü benzeri yapıları sitolojik preparasyonlarda görülebilir. Bu ilmekler görünüşte süperspiralizdi ve muhtemelen kromatin transkripsiyonuna ve çoğaltma birimlerine karşılık gelen DNA alanlarıdır. Özel proteinler, döngülerin temellerini ve muhtemelen iç bölümlerinin bazılarını sabitler. Döngü şeklindeki etki alanı kuruluşu, metafaz kromozomlarında yüksek derecede spiral yapılara katmana katkıda bulunur.

• etki alanı seviyesi

  Kuruluş kromozomunun etki alanı seviyesi yeterince çalışılmamıştır. Bu seviyede, döngü alanlarının bir oluşumu vardır -% 60 protein,% 35 DNA ve% 5 RNA içeren 25-30 nm kalınlığında (fibriller) yapıları, hücrenin tüm aşamalarında pratik olarak görünmemektedir. Mitoz hariç ve hücre çekirdeği tarafından rastgele dağıtılan birkaç kişi. Amfibilerin zirvesinde "tüp fırçaları" tipinin döngü benzeri yapıları sitolojik preparasyonlarda görülebilir.

  Dolanlı alanlar, genellikle Mar / SAR-Sıralaması olarak belirtilen yerleşik eklerdeki dahili bir protein matrisine bağlanır (İngilizce'den Mar, Matrix İlişkili Bölge; SAR, İngilizce İskele Bağlanma Bölgelerinden) - DNA Fragmanları Yüksek bir içerik (\u003e% 65) A / T çiftin nükleotit ile karakterize birkaç yüz bazlı çiftin uzunluğu. Görünüşe göre her etki alanı, çoğaltma işleminin bir noktasına sahiptir ve özerk bir süper tek parça birimi olarak işlev görür. Herhangi bir döngü alanı, birden fazla transkripsiyon birimi içeriyor, muhtemelen koordineli olan, tüm alanın tamamı aktif veya etkin olmayan durumda.

  Alan düzeyinde, sıralı kromatin ambalajının bir sonucu olarak, DNA'nın doğrusal boyutlarında bir azalma yaklaşık 200 kat (700 nm).

• kromozomal seviye

  Kromozomal düzeyinde, kirlenme kromozomu, registone olmayan proteinlerin eksenel çerçevesi etrafındaki ilmekli alanların bir sızdırmazlığı ile metafazda yoğunlaşmadır. Bu yedekleme, tüm H1 moleküllerinin hücresindeki fosforilasyon eşlik eder. Sonuç olarak, metafaz kromozomu sıkıca döşenmiş solenoid döngüler formunda gösterilebilir, sıkı sarallığa yuvarlanır. Tipik bir insan kromozomu 2600 döngü içerebilir. Böyle bir yapının kalınlığı 1400 nm (iki kromatit) ve DNA molekülü 104 kez kısaltılır, yani. 5 cm gerilmiş DNA ile 5 mikrona kadar.

Fonksiyonlar kromozomlar

Kromozom olmayan kromozom mekanizmaları ile etkileşimde

1. kalıtsal bilgilerin depolanması
2. hücre organizasyonu oluşturmak ve sürdürmek için bu bilginin kullanımı
3. kalıtsal bilgi okuma düzenlemesi
4. kendi Kendini Gönderen Genetik Malzeme
5. genetik materyallerin ana hücreden transferi bir iştirakidir.

Kromatin bölümünü etkinleştirirken, yani Transkripsiyon, Histon H1, ondan ters çevrilir ve ardından Giston Ocet. Bu, kromatin dayanağına, 30 nanometre kromatin fibrillerinin bir 10 nanometre ipliğine sıralı geçişine ve serbest DNA'nın bölümlerine daha fazla ortaya çıkmasına neden olur. Nükleozomal yapısının kaybı.

Kendi yolunda kimyasal yapı DNA ( deoksiribonükleik asit) bir biyopolimerkimin monomerleri nükleotitler.. Yani, DNA polinükleotit . Ayrıca, DNA molekülü genellikle iki zincirden oluşur, vida hattı boyunca birbirine göre bükülmüş (genellikle spiral olarak bükülmüş) ve hidrojen bağları ile birbirine bağlanır.

Zincirler hem sol hem de sağda (en sık) tarafta bükülebilir.

Bazı DNA virüsleri bir zincirden oluşur.

Her DNA nükleotidi, 1) bir azot tabanından, 2) deoksiriboz, 3) fosforik asit kalıntısından oluşur.

Çift İnsan Hakları DNA Spiral

DNA, aşağıdakileri içerir: adenin, guan, timin ve sitozin. Adenin ve Guanine aittir purinave zamanın ve sitosin - için pirimidam. Bazen DNA, genellikle Timin'in yerini alan RNA'nın özelliği olan Urakil içerir.

Bir DNA molekül devresinin azot üsleri, tamamlayıcılık prensibine göre kesinlikle bir diğerinin azotu bazlarına bağlanır: Adenin, sadece timin (iki hidrojen bağı arasında oluşturulmuş) ve sadece sitozin (üç bağ) olan guanin iledir.

Nükleotidin kendisinde bir azot tabanı, ilk siklik karbon atomuna bağlanır. deoksiribozBu bir pentozdur (beş karbon atomlu karbonhidrat). İletişim bir kovalent, glikosidikdir (C-N). Ribozun aksine, deoksiriboz, hidroksil gruplarından birini içermez. Deoksiriboz halkası dört karbon atomu ve bir oksijen atomu tarafından oluşturulur. Beşinci karbon atomu halkanın dışındadır ve fosforik asit tortusu olan bir oksijen atomundan bağlanır. Ayrıca, bir oksijen atomu aracılığıyla, üçüncü karbon atomu, komşu bir nükleotidin fosforik asidi kalıntısına katılır.

Böylece, bir DNA zincirinde, komşu nükleotitler, deoksiriboz ve fosforik asit (fosfodiesfin) arasındaki kovalent bağlarla birbirine bağlanır. Fosfat deoksiribozik çekirdek oluşturulur. Ona dik, başka bir DNA zincirine doğru, ajenik bazlar, ikinci zincirin tabanlarına hidrojen bağları ile bağlanmıştır.

DNA'nın yapısı, hidrojen bağları ile bağlanan bobinlerin farklı yönlere yönlendirileceği şekilde ("çok yönlü", "antipheralls"). Diğer tarafta, birinin beşinci deoksiriboz karbon atomuna bağlı fosforik asitle bittiğinde, diğer uçlar "serbest" bir üçüncü karbon atomuyla biter. Yani, bir zincirin aksı, diğer tarafa akrabanın üzerindeki bacakları ile devralacak. Böylece, DNA zincirlerinin yapısı, 5 "-gent ve 3" -görleri ayırt eder.

Yeni zincirlerin DNA sentezini çoğaltırken (ikiye katlanır) DNA her zaman 5. ucundan üçüncüye gelir, çünkü yeni nükleotitler yalnızca ücretsiz üçüncü ucuna katılabilir.

Sonuçta (dolaylı olarak RNA üzerinden), DNA devresindeki üç nükleotidin her akışı bir protein amino asidi kodlar.

DNA molekülünün yapısının açılması, 1953 yılında F. Creek ve D. Watson'ın (diğer bilim insanlarının erken çalışmalarına da katkıda bulunduğu) çalışmalar yoluyla ortaya çıkmıştır. Her ne kadar kimyasal madde DNA, XIX yüzyılında biliniyordu. XX yüzyılın 40'lılarında, genetik bilginin taşıyıcısı olan DNA olduğu anlaşıldı.

Çift sarmal, DNA molekülünün ikincil yapısı olarak kabul edilir. Ökaryotlarda hücrelerde, ezici DNA miktarı, proteinlerin ve diğer maddelerin ilişkili olduğu ve ayrıca daha yoğun ambalajlara maruz kaldığı kromozomlardır.

DNA, iki tip nükleik asitten biridir - deoksiribonükleik (DNA) ve ribonükleik (RNA). Bu biyopolimerler, nükleotit denilen monomerlerden oluşur. DNA nükleotit monomerleri ve RNA yapının ana özelliklerinde benzerdir. Her nükleotid, dayanıklı olarak bağlı üç bileşenden oluşur. kimyasal bağlar

DNA'nın bir parçası olan nükleotitler, dört azot bazından biri olan beş karbonlu şeker - deoksiribozo içerir: adenin, guanin, sitozin, timin (A, G, C, T) ve fosforik asit kalıntısı.
Nükleotidlerin riboz molekülüne (veya deoksiriboz) bileşiminde, bir tarafa bir azot bazı ve diğer tarafta - fosforik asitin kalıntısı. Nükleotitler uzun zincirlere bağlanır. Bu tür bir zincir formunun aksları, düzenli olarak alternatif şeker artıkları ve organik fosfatlar ve bu zincirin lateral grupları dört tip düzensiz alternatif azot bazlıdır.
DNA molekülü, tüm uzunluk boyunca birbirinin her bir hidrojen bağına bağlı olduğu iki iplikten oluşan bir yapıdır. Yalnızca DNA moleküllerinin böyle bir yapı özelliği çift sarmal olarak adlandırılır. DNA yapısının bir özelliği, bir zincirdeki bir azot tabanına karşı başka bir zincirde kesinlikle tanımlanmış bir azot tabanını yatırmasıdır - bu üs çiftlerinin ücretsiz baz olarak adlandırılır (birbirlerinin tamamlayıcı): a \u003d t; G C.
Bir dizi protein (enzimler, hormonlar vb.), Hücrenin ve gövdenin özelliklerini belirler. DNA molekülleri bu özellikler hakkında bilgi sahibi olur ve bunları soyundan nesillere iletir.

DNA, 1869'da Johann Friedrich Misher tarafından açıldı. Başlangıçta, yeni madde bir isim aldı nükleinve sonra, Misher bu maddenin asit özellikleri olduğunu belirlediğinde, maddenin bir isim var. nükleik asit . Biyolojik fonksiyon Yeni açık madde net değildi ve uzun süredir DNA, vücuttaki fosforun bir üyesi olarak kabul edildi. Dahası, 20. yüzyılın başında bile, birçok biyolog, DNA'nın, molekülün yapısından bu yana, fikirlerinin yapısından bu yana, onların görüşünde çok monoton olduğunu ve kodlanmış bilgi içeremediğine inanıyordu.

Yavaş yavaş DNA olduğu kanıtlandı ve daha önce düşündüğü gibi proteinler değil, genetik bilginin bir taşıyıcısı olduğu kanıtlandı. İlk belirleyici kanıtlardan biri, O. Her deney, Colin Mac-Lododa ve Maclin McClap (1944) bakterilerin dönüşümü üzerine getirildi. Sözde dönüşüm için (ölü patojenlerin eklenmesi sonucu zararsız kültürün patojenik özelliklerinin kazanılması), pnömokoklardan izole edilen DNA'dan sorumlu olduğunu göstermeyi başardılar. Amerikan bilimcilerinin Alfred Hershei ve Mart kovalamacının (Khershi-Chase, 1952) etiketli radyoaktif izotopları proteinleri ve DNA bakteriyofajlarının deneyi, yalnızca nükleik faj nükleik asidinin virüslü hücreye iletildiğini ve yeni nesil fajın içerdiğini göstermiştir. İlk faj olarak aynı proteinler ve nükleik asit.

20. yüzyılın 50'li yıllara kadar, DNA'nın tam yapısı ve kalıtsal bilgilerin iletilmesinin yöntemi bilinmemektedir. DNA'nın nükleotitlerden oluşan birkaç zincirden oluştuğu bilinmemekle birlikte, kimse bu zincirlerden ve nasıl bağlandıklarını tam olarak bilmiyordu.

DNA Çift Helis Yapısı, 1953 yılında Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin ve "Chargaff Kuralları" ve "Chargaff Kuralları" tarafından elde edilen X-ışını kırınım verileri ve "Chargaff Kuralları" nın, hangi DNA molekülünde katı ilişkilerde olduğu şekilde önerilmiştir. Farklı tiplerin azot tabanlarının sayısını bağlar. Daha sonra, DNA yapısının modeli Watson tarafından kanıtlandı ve çığlık atıldı ve çalışmaları kaydedildi Nobel Ödülü fizyoloji ve tıpta 1962 Laureates arasında Franklin'in Rosalinda, primi doğum gördüğü için verilmediği için zaman geçti.

Sağ tarafta, Varna'da (Bulgaristan) sahildeki insanlardan oluşan en büyük insan DNA spirali, 23 Nisan 2016 tarihinde Guinness Kayıt Defteri'ne girdi.

Deoksiribonükleik asit. Genel

DNA (Deoksiribonükleik asit), kalıtsal bilgilerle ilgili verilerin sonuçlandığı karmaşık bir kod olan bir tür yaşamın çizimidir. Bu karmaşık makromolekül, kalıtsal genetik bilgiyi nesilden nesile depolamayı ve iletme yeteneğine sahiptir. DNA, yaşayan herhangi bir organizmanın özelliklerini kalıtım ve değişkenlik olarak belirler. Bilgi Kodlanmış, herhangi bir canlı organizmanın tüm geliştirme programını belirler. Genetik olarak döşenmiş faktörler, yaşamın tamamını bir kişi ve başka bir organizma olarak önceden belirtir. Dış ortamın yapay veya doğal etkisi, yalnızca bireysel genetik tabelaların genel önemini hafifçe etkileyebilir veya programlanmış işlemlerin geliştirilmesini etkiler.

Deoksiribonükleik asit (DNA) - Macromolecule (üç ana, iki kişi - RNA ve proteinden biri), depolama, nesilden oluşumdan üretime ve canlı organizmaların geliştirilmesi ve çalışması için genetik bir programın oluşturulmasına ve uygulanmasına kadar iletim sağlar. DNA yapısı hakkında bilgi içerir farklı türler RNA ve proteinler.

Ökaryotik hücrelerde (hayvanlar, bitkiler ve mantarlar), DNA, kromozomdaki hücrenin çekirdeğinde, ayrıca bazı hücresel organoidlerde (mitokondri ve plaststs) bulunur. Prokaryotik organizmaların (bakteri ve kemerler) hücrelerinde, halka şeklindeki veya doğrusal DNA molekülü, nükleoid olarak adlandırılan nükleoid, içten hücre zarı içine tutturulur. Ayrıca düşük ökaryotlar vardır (örneğin, maya) ayrıca plazmit olarak adlandırılan, çoğunlukla halka dna molekülleri de küçük özerkler vardır.

Kimyasal bir bakış açısından, DNA'nın yinelenen bloklardan oluşan uzun bir polimer molekülüdür - nükleotitlerdir. Her nükleotit, bir azot tabanından, şeker (deoksiriboz) ve fosfat grubundan oluşur. Zincirdeki nükleotitler arasındaki bağlantılar, deoksiriboz nedeniyle oluşur ( Dan) ve fosfat ( F.) Gruplar (fosfocieter bağlantıları).

İncir. 2. Nükleid, bir azot tabanından, şeker (deoksiriboz) ve fosfat gruplarından oluşur.

Ezici çoğunlukta (tek zincirli DNA içeren bazı virüsler hariç), DNA makromolekülü, birbirine azotlu bazlar ile yönlendirilmiş iki zincirden oluşur. Bu çift sarmallı molekül vida hattı boyunca döner.

DNA, dört tip azot üs (adenin, guanin, timin ve sitozin) oluşur. Zincirlerden birinin azot bazları, tamamlayıcılık prensibine göre hidrojen bağlarıyla diğer zincirin azot bazlarına bağlanır: Adenin sadece timinle bağlantılıdır ( Aa-t.), Guanine - sadece bir sitozin ile ( Bay.). "Merdiven" DNA'sının "crossbarlarını" oluşturan bu çiftlerdir (bakınız: Şekil 2, 3 ve 4).

İncir. 2. Azotlu bazlar

Nükleotit sekansı, en önemlisi bilgilendirme, matris (mRNA), ribozomal (RRNA) ve taşıma (TRNA) olan çeşitli RNA'lar hakkındaki bilgileri "kodlamanıza" izin verir. Tüm bu RNA tipleri, DNA dizisinin transkripsiyon işlemi sırasında sentezlenen RNA dizisinin kopyası nedeniyle DNA matrisinde sentezlenir ve proteinlerin (iletim işlemi) biyosentezinde yer almaktadır. Kodlama dizilerine ek olarak, hücre DNA, düzenleyici ve yapısal fonksiyonları gerçekleştiren dizileri içerir.

İncir. 3. DNA Çoğaltma

DNA kimyasal bileşiklerinin temel kombinasyonlarının ve bu kombinasyonlar arasındaki kantitatif ilişkilerin konumu, kalıtsal bilgilerin kodlanmasını sağlar.

Eğitim Yeni DNA (çoğaltma)

1. Çoğaltma işlemi: DNA çift sarmalını çözme - DNA polimerazın tamamlayıcı zincirlerinin sentezi - birinden iki DNA molekülünün oluşumu.
2. Çift sarmal, enzimler, kimyasal bileşiklerin temel çiftleri arasındaki bağlantıyı tahrip ettiğinde iki dala "sınırsız".
3. Her dal, yeni bir DNA'nın bir elemanıdır. Yeni temel çiftler, ana dalda olduğu gibi aynı sırayla bağlanır.

Çoğaltmanın tamamlanmasından sonra, Ebeveyn DNA'nın kimyasal bileşiklerinden oluşturulan ve aynı genetik kodu olan iki bağımsız spiral oluşturulur. Bu şekilde, DNA, hücreden hücreye bilgi verebilir.

Daha Detaylı Bilgi:

Nükleik asitlerin yapısı

İncir. dört. Azot bazlar: Adenin, Guanin, Citozin, Timin

Deoksiribonükleik asit(DNA) nükleik asitleri ifade eder. Nükleik asitler- Bu, monomerleri nükleotit olan düzensiz bir biyopolimer sınıfıdır.

Nükleotitler. oluşmaktadır azotlu tabanBeş Karbonlu Karbonhidrat'a (Pentoz) bağlı - deoksiriboz(DNA durumunda) veya ribosa(RNA durumunda), fosforik asit kalıntısına (H2O PO3 -) bağlanmıştır.

Azot tabanıİki tür vardır: pirimidin bazları - urasil (sadece RNA'da), sitozin ve timin, purin bazları - adenin ve guanin.

İncir. 5. Nükleotidlerin (solda) yapısı, nükleotidin DNA (alt) konumundaki yeri (alt) ve azot baz tipleri (sağ): pirimidin ve pürin

Pentoz molekülündeki karbon atomları, 1 ila 5 arasındaki sayılarla numaralandırılır. Fosfat, üçüncü ve beşinci karbon atomlarına bağlanır. Böylece nükleisitler bir nükleik asit zincirine bağlanır. Böylece, DNA zincirinin 3 've 5 uçlarını vurgulayabiliriz:

İncir. 6. DNA zincirinin 3 've 5 uçlarının tahsisi

İki DNA Zincirleri Formu Çift spiral. Spiraldeki bu zincirler zıt yönlere yöneliktir. DNA'nın farklı devrelerinde, azot bazları kullanılarak birbirine bağlanır hidrojen bağları. Adenin her zaman thimine ve sitosin ile bağlanır - Guanin ile birlikte. Denir tamamlayıcı kuralı (santimetre. tamamlayıcılık ilkesi).

Tamamlayıcı Kuralı:

Örneğin, eğer bir dizi olan bir DNA zinciri verilirse

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5 ',

bu ikinci zincir tamamlayıcı olacak ve ters yönde yönlendirilecek - 5'ten 3'ten 3'ten:

5'- tacaggatcgacgagc- 3 '.

İncir. 7. DNA molekülünün zincirlerinin ve azot bazlarının hidrojen bağları ile oryantasyonu

DNA kopyalama

DNA kopyalama- Bu, DNA molekülünü matris sentezi ile iki katına çıkarma işlemidir. Doğal DNA replikasyonu çoğu durumdaastar DNA sentezi için kısa fragman (Yeniden oluşturuldu). Böyle bir ribonükleotit astar, enzim primazı (Prokaryotm'daki DNA primasları, Eukararyota'daki DNA polimeraz) tarafından oluşturulur ve daha sonra polimerazın deoksiribonükleotitleri ile değiştirilir, retuarasyon fonksiyonunu (kimyasal hasarın düzeltilmesi ve DNA zirvesindeki süreksizliklerin düzeltilmesi).

Çoğaltma, yarıorlu mekanizma yoluyla gerçekleşir. Bu, DNA çift sarmalının kırıldığı ve tamamlayıcılık ilkesi üzerine zincirlerinin her birinde yeni bir zincir olduğu anlamına gelir. Böylece kız molekülü DNA, ana molekülden bir zincir içerir ve biri yeni sentezlenir. Çoğaltma, anne zincirinin 3 'ila 5' için yönde gerçekleşir.

İncir. 8. Çoğaltma (iki katlama) DNA molekülü

DNA Sentezi - Bu, ilk bakışta göründüğü gibi, bu kadar karmaşık bir süreç değil. Bunu düşünürseniz, önce önce ne tür bir sentez olduğunu çözmeniz gerekir. Bu, bir şeyi bir tanesini birleştirmenin sürecidir. Yeni bir DNA molekülünün oluşumu birkaç aşamada gerçekleşir:

1) Çoğaltma çatalının önünde bulunan DNA topoisomeraz, depozito ve eğirme işlemini kolaylaştırmak için DNA'yı keser.
2) Topoizomerazdan sonra DNA Heliapace "Program" DNA Spiral sürecini etkiler.
3) DNA bağlama proteinleri, DNA tellerini bağlar ve ayrıca birbirlerine yapışmalarına izin vermemek için stabilizasyonlarını da yaparlar.
4) DNA polimeraz δ (delta) , çoğaltılmış bir çatalın hareket hızı ile koordine edilmiş, sentezi gerçekleştirirlider Zincirler Kız evlat Matrisin üzerinde 5 "→ 3" yönünde DNAmaternal 3 "-connya ila 5" -concons yönünde DNA iplikleri (saniyede 100 çift nükleotit hıza kadar hız). Bu olaylar maternal DNA iplikleri sınırlıdır.

İncir. 9. DNA replikasyon işleminin şematik gösterimi: (1) Döngü zinciri (geciktirme ipliği), (2) önde gelen zincir (lider iplik), (3) DNA polimeraz α (polα), (4) DNA ligaz, (5) RNA - PRAIMER, (6) PRAIMAZ, (7) karşılıkın parçası, (8) DNA polimeraz δ (poly), (9) heliacia, (10) tek boyutlu DNA bağlayıcı proteinler, (11) topoizomeraz.

Ayrıca, bağlı iştiraki DNA'nın gecikme zincirinin sentezini tanımlar (bkz. Şema Çoğaltıcı çatal ve çoğaltma enzimi fonksiyonları)

Visorly DNA replikasyonu hakkında, bkz.

5) Soyunma ve maternal molekülün başka bir ipliğinin stabilizasyonu hemen ardından hemen birleşirDNA polimeraz α (alfa)ve 5 "→ 3" yönünde, astar (RNA tohumu) sentezlenir - 10 ila 200 nükleotidin DNA matrisi üzerindeki RNA dizisi. Bundan sonra, enzimdNA ipliğinden algılandı.

Yerine DNA polimerazα 3 "Prim-Prix birleşti DNA polimerazε .

6) DNA polimerazε (Epsilon) astarı uzatmaya devam eder gibi, ancak substrat gömülürdeoksiribonükleotitler (150-200 nükleotit miktarında). Sonuç olarak, iki parçanın sağlam bir dişi oluşturulur -Rya(yani astar) ve DNA. DNA polimeraz ε Öncekinin astarına kadar çalışırprovidence'in parçası (biraz daha erken sentezlendi). Bundan sonra, bu enzim zincirden çıkarılır.

7) DNA polimeraz β(beta) bunun yerine kalkıyor DNA polimeraz ε,aynı yönde hareket eder (5 "→ 3") ve primer ribonükleotidleri, aynı zamanda dexiribonükleotitleri yerine yerleştirdiler. Enzim, astar tamamlanana kadar çalışır, yani. Deoksiribonükleotit kendi yolunda durmaz (daha önce daha önce sentezlenir) DNA polimeraz ε). Sonucunuzu bağlayın İşiniz ve önümüzdeki DNA enzimi yapamaz, bu yüzden zincirden çıkar.

Sonuç olarak, maternal ipliğin matrisinde bir iştiraki DNA'nın bir parçası "yalan söylüyor". Denirprovidence'in parçası.

8) DNA Ligaz, bitişik iki dikiş üretir fragmanlar teklifi . 5 "segment konferansı, sentezlenen DNA polimeraz ε,ve 3 "konferans zinciri, yerleşik DNA polimerayıβ .

Rna yapısı

Ribonükleik asit(RNA) - tüm canlı organizmaların hücrelerinde bulunan üç ana makromolekülden (iki dizi - DNA ve protein).

Tıpkı DNA gibi, RNA her bir bağlantının çağrıldığı uzun bir zincirden oluşur. nükleotit. Her nükleotid, azotlu bir baz, riboz şeker ve fosfat grubundan oluşur. Bununla birlikte, DNA'nın aksine, RNA genellikle iki zincir değil, bir tanedir. RNA'da penozous, ribosa ile temsil edilir ve deoksiriboz (ribosa'da, ikinci karbonhidrat atomunda ilave bir hidroksil grubu bulunur). Son olarak, DNA, azot bazlarının bileşiminde RNA'dan farklıdır: thimine yerine ( T.) Urakil RNA'da temsil edilir ( U) hangi ayrıca tamamlayıcı adenindir.

Nükleotit sekansı, RNA'nın genetik bilgiyi kodlamasını sağlar. Tüm hücresel organizmalar, proteinlerin sentezini programlamak için RNA (mRNA) kullanır.

Hücresel RNA'lar, denilen işlem sırasında oluşur. transkripsiyon Yani, özel enzimler tarafından gerçekleştirilen DNA matrisinde RNA'nın sentezi - Rna polimeraz.

Sonra Matrix RNA (mRNA), denilen sürece katılır. yayın yapmak şunlar. Ribozom katılımıyla mRNA matrisinde sentez proteini. Transkripsiyondan sonraki diğer RNA'lar kimyasal modifikasyonlara maruz kalır ve ikincil ve üçüncül yapılar oluşumundan sonra, fonksiyonlar RNA'nın türüne bağlıdır.

İncir. 10. Azot bazlı bir RNA'dan DNA arasındaki fark: Thimine (t), Urasil (U) yerine, ayrıca tamamlayıcı Adenin olan RNA'da temsil edilir.

TRANSKRİPSİYON

Bu, DNA matrisinde RNA sentezimidir. DNA, arazilerden birinde dönüyor. Zincirlerden biri, RNA molekülüne kopyalanması gereken bilgiler içerir - bu zincirin kodlama denir. İkinci DNA zinciri, tamamlayıcı kodlama, Matrix denir. Matris zinciri üzerindeki transkripsiyon işleminde 3 '- 5' yönünde (DNA zincirine göre), RNA zinciri komploları sentezlenir. Böylece, kodlama zincirinin bir RNA kopyası oluşturulur.

İncir. 11. Transkripsiyon kavramsal görüntüsü

Örneğin, eğer bir dizi kodlama zinciri verilirse

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5 ',

bu, tamamlayıcılık kuralına göre, matris zinciri diziyi taşıyacak

5'- tacaggatcgacgagc- 3 ',

ve ondan sentezlenen RNA bir dizidir.

Yayın yapmak

Mekanizmayı düşünün sentez proteini RNA matrisinde, ayrıca genetik kod ve özellikleri üzerinde. Ayrıca, aşağıdaki bağlantının altındaki netlik için, Canlı bir hücrede meydana gelen transkripsiyon ve yayın süreçleri hakkında küçük bir video görmenizi öneririz:

İncir. 12. Protein Sentezi Süreci: DNA Kodlar RNA, RNA proteini kodlar

GENETİK KOD

Genetik Kod - Proteinlerin amino asit dizisini bir nükleotit sekansı kullanarak kodlamanın yöntemi. Her amino asit, üç nükleotid dizisi veya üçlüsü ile kodlanır.

Çoğu profesyonel ve ökaryotlar için ortak genetik kod. Tablo, tüm 64 kodonun tümünü gösterir ve karşılık gelen amino asitler belirtilir. Vakıfların sırası 5 "ila 3" mRNA'nın sonudur.

Tablo 1. Standart Genetik Kod

Üçüzler arasında "noktalama işaretleri" işlevlerini gerçekleştiren 4 özel diziler vardır:

• *Üçlü Ağustos.Ayrıca aranan metiyoninin kodlanması codon'u başlat. Bu kodondan protein molekülünün sentezini başlar. Böylece, protein sentezi sırasında, metiyonin her zaman sıradaki ilk amino aside olacaktır.

• ** üçüzler Uaa, Uagve Ugaaranan kodonları durdurve hiçbir amino asit kodlanmıştır. Bu dizilerde, protein sentezi durur.

Genetik Kodun Özellikleri

1. üçüz. Her amino asit, üç nükleotid dizisi ile kodlanır - bir üçüz veya kodon.

2. Süreklilik. Üçüz arasında ek bir nükleotit yoktur, bilgiler sürekli okunur.

3. İyileştirme. Bir nükleotit aynı anda iki üçüzde olamaz.

4. benzersizlik. Bir kodon sadece bir amino asidi kodlayabilir.

5. Dejenerasyon. Bir amino asit birkaç farklı kodon tarafından kodlanabilir.

6. Evrensellik. Genetik kod, tüm canlı organizmalar için aynıdır.

Misal. Kodlama zinciri dizisi verilir:

3’- Ccgattgcacgtcgatcgtata.- 5’.

Matris zinciri bir diziye sahip olacaktır:

5’- GGCTAACGCAGCAGCATAT- 3’.

Şimdi bu zincir bilgisi RNA ile "Synthesize":

3’- Ccgauugcacgucgauucguauaua.- 5’.

Protein'in sentezi, 5 '→ 3' yönünde gider, bu nedenle, genetik kodu "okumak" için sırayı çevirmemiz gerekir:

5’- Auaugcuagcugcacguuagcc.- 3’.

Şimdi Başlangıç \u200b\u200bKodonu Ağustosunu Bulun:

5’- Au. Ağustos cuagcugcacguuagcc.- 3’.

Throtts dizisini bölüyoruz:

aşağıdaki gibi sesler: DNA'lı bilgi, RNA'ya (transkripsiyon), RNA - protein (yayın) ile iletilir. DNA ayrıca çoğaltma yoluyla ikiye katlanabilir ve DNA, RNA matrisine göre sentezlendiğinde, ters transkripsiyon işlemi de mümkündür, ancak bu işlem esas olarak virüslerin özelliğidir.

İncir. 13. Moleküler Biyolojinin Merkez Dogması

Genom: Genler ve Kromozomlar

(Genel konseptler)

Genom - tüm organizma genlerinin bir dizi; Tam kromozomal seti.

"Genom" terimi, G. Winquill tarafından 1920'de bir biyolojik türün organizmalarının kromozomlarının kromozomları setinde sonuçlandırılan gen kümesini tanımlamak için önerildi. Bu terimin ilk anlamı, genotun aksine genom kavramının, türlerin bir bütün olarak genetik bir özelliği olduğunu ve ayrı bir birey olmadığını göstermiştir. Moleküler genetik gelişimi ile, bu terimin değeri değişti. Çoğu organizmde genetik bilginin taşıyıcısı olan DNA olduğu ve dolayısıyla genomun temeli olduğu bilinmektedir, sadece kelimenin şu andaki genleri de içermez. Çoğu Ökaryotik hücrelerin DNA'sı, proteinler ve nükleik asitler hakkında bilgi girmeyen nükleotidlerin değerlendirilmesinden ("aşırı") nükleotit dizileri ile temsil edilir. Böylece, herhangi bir vücudun genomunun ana kısmı, Haploid kromozomlarının tümü DNA'sıdır.

Genler, polipeptitleri ve RNA moleküllerini kodlayan DNA moleküllerinin alanlarıdır.

Geçtiğimiz yüzyıla kadar, gen fikrimiz önemli ölçüde değişti. İlk gen, bir işareti kodlayan veya tanımlayan kromozom bölümü olarak adlandırıldı veya fenotipik(görünür) göz rengi gibi özellikler.

1940 yılında George Bidl ve Edward Tetem, genin moleküler tanımını önerdi. Bilim adamları mantarın kollarını idare etti Neurrospora Crassa. x-ışını radyasyonu ve DNA dizisinde değişikliklere neden olan diğer ajanlar ( mutasyonlar) ve mutant mantar suşlarını buldu, bazı vakalarda, tüm metabolik bir yolun ihlal edilmesine yol açan bazı spesifik enzimleri kaybetti. BIDL ve TETEM, genin bir enzimi belirleyen veya kodlayan genetik bir materyalin bir bölümü olduğu sonucuna varmıştır. Yani hipotez ortaya çıktı "Bir gen bir enzimdir". Daha sonra, bu kavram belirlemeden önce genişletildi. "Bir gen bir polipeptididir"Pek çok gen, enzim olmayan proteinleri kodlar ve polipeptit, karmaşık bir protein kompleksinin alt birimi olabilir.

İncirde. Şekil 14, DNA'daki nükleotit yolculuklarının polipeptit tarafından nasıl belirlendiğinin bir diyagramını göstermektedir - proteinin amino asit dizisi mRNA'nın aracılığıyla. DNA zincirlerinden biri, MRNA'nın sentezi için matrisin rolünü, DNA üçüzlerine tamamlayıcı olan nükleotit heyecanı (kodon) için oynar. Bazı bakterilerde ve birçok ökaryotta, kodlama dizileri patlamayan siteler tarafından kesilir (sözde İntron).

Genin modern biyokimyasal tanımı daha özel olarak bile. Genlerin, polipeptitlerin veya RNA'nın yapısal veya katalitik fonksiyon olduğu sonlu ürünlerin birincil dizisini kodlayan tüm DNA siteleri denir.

DNA genleri ile birlikte, yalnızca düzenleyici işlevi gerçekleştiren diğer diziler içerir. Düzenleyici dizilergenlerin başlangıcını veya sonunu gösterebilir, transkripsiyonu etkileyebilir veya çoğaltma veya rekombinasyon başlatmanın yerini gösterebilir. Bazı genler farklı yollarla ifade edilebilir, aynı DNA'nın aynı bölümünde farklı ürünlerin oluşumu için bir matris olarak hizmet vermektedir.

Yaklaşık olarak hesaplayabiliriz minimum gen boyutuKodlama Orta Protein. Polipeptit zincirindeki her amino asit, üç nükleotit dizisi ile kodlanır; Bu üçüzlerin (kodonların) dizileri, bu genom tarafından kodlanan polipeptitdeki amino asit zincirine karşılık gelir. 350 amino asit kalıntısının (orta uzunluktaki devre) polipeptit zinciri, 1050 p.n'lik bir diziye karşılık gelir. ( Çift nükleotit). Bununla birlikte, birçok ökaryot gen ve bazı prokarydom genleri, protein bilgisini desteklemeyen DNA segmentleri tarafından kesilir ve bu nedenle basit hesaplama gösterilerinden çok daha uzun süredir ortaya çıkıyor.

Bir kromozomda kaç gen?

İncir. 15. Prokarytic (solda) ve ökaryotik saldırılarda kromozom türü. Histonlar (histonlar), iki ana işlevi gerçekleştiren kapsamlı bir nükleer protein sınıfıdır: Çekirdekteki DNA ipliklerinin ambalajında \u200b\u200bve bu tür nükleer işlemlerin epigenetik düzenlemesinde transkripsiyon, çoğaltma ve tazminat olarak dahil edilir.

DNA Prokaryotes daha basit olarak düzenlenmiştir: hücrelerinin bir çekirdeğe sahip değildir, bu nedenle DNA doğrudan bir nükleoid formundaki bir sitoplazmadır.

Bilindiği üzere, bakteriyel hücreler Kompakt yapıya yerleştirilmiş bir DNA ipliği biçiminde bir kromozom var - nükleoid. Kromozom Prokaryota Escherichia coli.Genomu tamamen deşifre edilen, bir halka şeklindeki bir DNA molekülüdür (aslında, 4,639,675 p'lik bir şeyden oluşan bir halka şeklindeki bir DNA molekülüdür (aslında, doğru daire değil, doğru daire değildir). Bu sekans, yaklaşık 4,300 protein genini ve 157 geninin sabit RNA molekülünün 157 genini içerir. İÇİNDE insan genomu 24 farklı kromozomda bulunan yaklaşık 29.000 gene karşılık gelen yaklaşık 3,1 milyar nükleotit.

Procarnot (bakteriler).

Bakteri E. colibir çift sarmallı halka DNA molekülüne sahiptir. 4.639.675 P.N.'den oluşur. ve hücrenin uzunluğunu aşan yaklaşık 1,7 mm uzunluğa ulaşır. E. coli yaklaşık 850 kez. Nükleoidin bileşimindeki büyük halka kromozomuna ek olarak, birçok bakteri, sitozolde serbestçe yerleştirilmiş bir veya daha fazla küçük halka şeklindeki DNA molekülü içerir. Bu tür ekstrakomozomik elemanlar çağrısı plazmitler(Şek. 16).

Çoğu plazmid, sadece birkaç bin çift nükleotitten oluşur, bazıları 10.000'den fazla s. N. Genetik bilgi taşırlar ve ana hücreyi bölerek bağlı ortaklıklara giren bağlı ortaklıklar oluşturmaya çoğaltılırlar. Plazmitler sadece bakterilerde değil, aynı zamanda maya ve diğer mantarlarda bulunur. Birçok durumda, plazmitler konakçı hücrelere herhangi bir avantaj vermez ve tek görevleri bağımsız bir oynatmadır. Bununla birlikte, bazı plazmitler konak genleri için faydalıdır. Örneğin, plazmidlerde bulunan genler, bakterilerin hücrelerinin antibakteriyel ajanlara direnç verebilir. Β-laktamaz geni taşıyan plazmitler, penisilin ve amoksisilin gibi β-laktam antibiyotiklere direnç sağlar. Plazmitler, bu hücrelerin de dayanıklı hale geldiği bir sonucu olarak, aynı veya diğer bakterilerin diğer hücrelerine karşı diğer hücrelere antibiyotiklere dayanıklı hücrelerden geçebilir. Antibiyotiklerin yoğun kullanımı, patojenik bakteriler arasında antibiyotik direnci (benzer genleri kodlayan transpozonların yanı sıra) plazmitlerin yayılmasını destekleyen güçlü bir seçici faktördür ve birden fazla antibiyotiklere dirençli bakteriyel suşların görünümüne yol açar. Doktorlar, antibiyotiklerin yaygın kullanımının tehlikesini anlamaya başlar ve sadece akut gereklilik durumunda onları reçete ederler. Benzer nedenler için, çiftlik hayvanlarının tedavisi için antibiyotiklerin yaygın kullanımı sınırlıdır.

Ayrıca bakınız: Ravin N.V., Shestakov S.V. Prokaryotik Genom // Vavilov Genetik ve Seçim Dergisi, 2013. T. 17. No. 4/2. S. 972-984.

Ökaryotlar.

Tablo 2. DNA, bazı organizmaların genleri ve kromozomları

Not. Bilgi sürekli güncellenir; Daha alakalı bilgi için, bireysel genomik projelere adanmış sitelere bakın.

* Tüm ökaryotlar için mayaya ek olarak, bir diploid kromozom seti verilir. Diploidayarlamak kromozom (Yunanca'dan. Diploos - Çift ve Eidos - Görünüm) - Çift set kromozomları (2n), her biri homolog olan.
** GABLOID SET. Maya yabani suşları genellikle sekiz (oktaoploid) veya bu tür kromozom kümesi vardır.
*** İki x kromozomlu kadınlar için. Erkeklerde x kromozomu, ancak yok Y, yani, sadece 11 kromozom.

Maya kafesinde, en küçük ökaryotlardan biri, bir hücreden 2,6 kat daha fazla DNA E. coli(Tablo 2). Hücreler meyve uçuyor Meyve sineği., genetik çalışmaların klasik amacı, 35 kat daha fazla DNA ve insan hücreleri içerir - yaklaşık 700 kat daha fazla DNA'dan hücrelerden daha fazla E. coli.Birçok bitki ve amfibi daha da DNA içeriyor. Ökaryot hücrelerinin genetik materyali, kromozomlar şeklinde düzenlenir. Diploid kromozom seti (2) n.) Vücudun türüne bağlıdır (Tablo 2).

Örneğin, somatik bir insan hücresinde 46 kromozomlar ( İncir. 17.). Ökaryotik hücrenin her kromozomu, Şekil 2'de gösterildiği gibi. 17, fakat, Çok büyük bir iki kaynaklı DNA molekülü içerir. Yirmi dört insan kromozomu (22 eşleştirilmiş kromozom ve iki mikromozom X ve Y) 25 kat daha uzun bir süredir farklılık gösterir. Her kromozom eukarot, belirli bir gen kümesi içerir.

İncir. 17. Kromozom Eukarot.fakat- İnsan kromozomundan bir çift ilişkili ve yoğunlaşmış hemşirelik kromatidleri. Bu formda, ökaryotik kromozomlar, replikasyondan sonra ve mitoz işleminde metafazda bulunur. b.- Kitabın yazarlarından birinin lökositinden tam bir kromozom seti. Her normal insan somatik hücresi 46 kromozom içermektedir.

Kalıtsal materyali depolamak ve iletmek için bir matris olarak DNA'nın boyutu ve işlevi, bu molekülü organize etmede özel yapısal elemanların varlığını açıklar. En yüksek DNA organizmaları kromozomlar arasında dağıtılır.

Vücudun DNA (kromozomları) kombinasyonu genom denir. Kromozom hücre çekirdeğindedir ve kromatin denilen bir yapı oluşturur. Kromatin, 1: 1 oranında bir DNA kompleksi ve bazik proteinlerdir (histonlar). DNA uzunluğu genellikle tamamlayıcı nükleotidlerin (PN) çiftlerinin sayısı ile ölçülür. Örneğin, erkeğin 3. kromozomubir yüzyıl, 160 milyon PN'lik bir DNA molekülüdür. 3 * 10 6 P.N. ölçümünü belirleyen doğrusallaştırılmış DNA Bu nedenle, yaklaşık 1 mm uzunluğa sahiptir, bu nedenle, 3. insan kromozomunun doğrusallaştırılmış bir molekülü, Haploid'in 23 kromozomunun (~ 3 x 109 PN, MR \u003d 1.8 * 10 12) tümünün 5 mm'dir ve DNA'sını içerir. Hücre - yumurta veya spermatozoa - doğrusallaştırılmış bir formda 1 m olacaktır. Cinsiyet hücreleri hariç, tüm insan hücresi hücreleri (yaklaşık 1013) bir çift kromozom seti içerir. Hücresel bölünme ile, tüm 46 DNA molekülleri çoğaltılır ve tekrar 46 kromozomda düzenlenir.

İnsan genomunun DNA'sını (22 kromozomlar ve kromozomlar X ve Y veya X) kendi aralarında birleştirirseniz (22 kromozom ve kromozomlar X ve Y veya X ve X), yaklaşık bir metre dizisi ortaya çıkar. Not: Heterogamous bir erkek zemine sahip tüm memeliler ve diğer organizmalar, dişilerde iki x kromozom (XX) ve erkekler - bir x-kromozom ve bir y-kromozom (XY).

Çoğu insan hücresi, böylece bu tür hücrelerin toplam DNA uzunluğu yaklaşık 2M'dir. Yetişkinlerde, yaklaşık 10 14 hücre, bu nedenle, tüm DNA moleküllerinin toplam uzunluğu 2 · 10 11 km'dir. Karşılaştırma için, dünyanın çevresi 4 · 10 4 km ve yerden güneşe olan mesafe 1,5 · 10 8 km'dir. Bu, hücrelerimize ne kadar şaşırtıcı derecede kompakt DNA'dır!

Ökaryot hücrelerinde DNA içeren başka organeller var - bunlar mitokondri ve kloroplastlardır. Mitokondriyal DNA ve kloroplastların kökenine göre birçok hipotez konuldu. Başlık görünümü, yüksek lisans hücrelerinin sitoplazmanına nüfuz eden ve bu organellerin selefleri haline gelen antik bakterilerin kromozomlarına sahipler olduklarıdır. Mitokondriyal DNA, mitokondriyal TRNA ve RRNA'yı ve çeşitli mitokondriyal proteinleri kodlar. Mitokondriyal proteinlerin% 95'inden fazlası nükleer DNA tarafından kodlanır.

Genlerin yapısı

Prokaryotm ve ökaryotlarda genin yapısını, benzerlikleri ve farklılıklarını düşünün. Gene, doğrudan kodlama parçası dışında, yalnızca bir protein veya RNA'yı kodlayan bir DNA bölümü olmasına rağmen, prokaryotm ve ökaryotlarda farklı bir yapıya sahip olan düzenleyici ve diğer yapısal elemanları da içerir.

Kodlama sırası- Genin ana yapısal ve fonksiyonel birimi, içinde, nükleotit şeritleri kodlayan olandır.amino asit dizisi. Başlangıç \u200b\u200bkodonundan başlar ve durdurma kodonu ile biter.

Kodlama dizisi bulunmadan önce ve sonra tercüme edilmeyen 5've 3'-dizileri. Örneğin, düzenleyici ve yardımcı fonksiyonları gerçekleştirirler, ve-RNA'nın ribozomlarının inişini sağlarlar.

Enhamlusal olmayan ve kodlama dizileri, bir transkripsiyon birimini otomatikleştirecek - yani sentezin ve RNA'nın gerçekleştiği bir DNA bölümü olan bir DNA bölümü.

Terminatör- RNA'nın sentezinin durduğu genin ucundaki kopyalanamayan DNA bölümü.

Genin başında düzenleyici bölgedahil olmak üzere promotörve Şebeke.

Promotör- Transkripsiyon başlatma işlemi sırasında polimerazın ilişkili olduğu sekans. Şebeke- Bu, özel proteinlerin doğabileceği bir alandır - baskılarBu genden RNA sentezinin faaliyetini azaltabilir - başka bir deyişle, azaltın İfade.

Prokaryottaki genlerin yapısı

Prokaryotm ve ökaryotlarda genlerin yapısının genel planı farklı değildir - her ikisi de farklı değildir ve diğerleri, bir promotör ve bir operatöre sahip bir düzenleyici alan, kodlama ve bunalmamış sekanslara sahip bir transkripsiyon ünitesi ve bir terminatör içerir. Ancak, Prokaryotm ve Eukaryot'taki genlerin organizasyonu farklılık gösterir.

İncir. 18. Prokaryotlarda genin yapısının şeması (bakteriler) -görüntü artıyor

Operanın başlangıcında ve sonunda, çeşitli yapısal genler için tek tip düzenleyici alanlar vardır. Opero'nun kopyalanmış bölümünden, bir molekül ve RNA, her biri kendi başlangıcı ve durdurma kodonuna sahip olan birkaç kodlama dizisi içeren okunur. Bu sitelerin her birindenbir protein kesilir. Böylece, bir molekül ve RNA ile birkaç protein molekülü sentezlenir.

Prokaryot için, birkaç genin tek bir fonksiyonel bir üniteye kombinasyonu - Operatör. Opero işlemi, opero kendisinden belirgin şekilde çıkarılabilen diğer genleri ayarlayabilir - regülatörler. Bu genden tercüme eden protein baskıcı. Operatörün operatörünün operatörüne bağlanır, tüm genlerin ekspresyonunu bir kerede biriktirir.

Fenomen de karakteristik transkripsiyon ve yayın arayüzü.

İncir. 19 Prokaryot'ta Transkripsiyon ve Yayınla Bağırsak Fenomeni - görüntü artıyor

Böyle bir konjugasyon, bir nükleer kabuğun varlığından dolayı ökaryotlarda meydana gelmez, sitoplazmayı, yayınların, transkripsiyonun ortaya çıktığı genetik materyalden ayrılın. DNA matrisindeki RNA sentezi sırasında prokaryotlarda sentezlenmiş bir RNA molekülü derhal ribozomla temas edebilir. Böylece, yayın, transkripsiyon tamamlanmadan önce başlar. Ayrıca, bir RNA molekülü ile aynı anda çeşitli ribozomları bir kerede bir proteinin birkaç molekülünü sentezleyebilir.

Eukarottaki genlerin yapısı

Eukarot genleri ve kromozom çok zordur

Birçok türün bakterileri sadece bir kromozom vardır ve her kromozomdaki hemen hemen tüm durumlarda, her genin bir kopyası vardır. Sadece RRNA genleri gibi sadece birkaç gen, birkaç kopyada bulunur. Genler ve düzenleyici diziler neredeyse tüm prokaryit genomunu oluşturur. Dahası, hemen hemen her gen kesinlikle kodladığını (Şekil 14) kodlayan amino asit sekansına (veya RNA dizisine) karşılık gelir.

Ökaryot genlerinin yapısal ve işlevsel organizasyonu çok daha zordur. Kromozom Eukaryota'nın araştırılması ve daha sonra ökaryot genomlarının tam dizilerinin daha sonra sıralanması birçok sürpriz getirmiştir. Birçoğu, çoğunluk değilse, ökaryotik genler var İlginç bir özellik: Nükleotit sekansları, polipeptit ürününün amino asit dizisinin kodlanmış olmadığı bir veya daha fazla DNA bölümünü içerir. Bu tür çevrilmemiş uçlar, genin nükleotit dizisi ile kodlanmış polipeptitin amino asit dizisi arasındaki doğrudan yazışmaları bozar. Genlerin bileşimindeki bu çevrilmemiş segmentler denir İntron, veya yerleşik dizive kodlama segmentleri - ekzonlar. Prokaryotes sadece birkaç gen intron içerir.

Böylece, Eukaryot, neredeyse operonların birliği olmaması ve ökaryot gen kodlama dizisi en sık yayın bölümlerine ayrılır. - Eksonlarve çevrilmemiş alanlar - İntronlar.

Çoğu durumda, intron işlevi yüklü değil. Genel olarak, insan DNA'nın sadece yaklaşık% 1.5'i "yapıştırma", yani proteinler veya RNA hakkında bilgi taşımaktır. Bununla birlikte, büyük intronlar dikkate alındığında, insan DNA'nın% 30'u genlerden oluştuğu ortaya çıkıyor. Genler insan genomunda nispeten küçük bir paya sahip olduğundan, DNA'nın önemli bir kısmı hesaplanmamıştır.

İncir. 16. EUKAROT'ta genin yapısının şeması - görüntü artıyor

Her genden, olgunlaşmamış veya ön-RNA'dan, hem intrarı hem de kendi içinde ekson içeren sentezlenir.

Bundan sonra, ekleme işlemi, intron bölümlerinin kesildiği ve bunun bir sonucu olarak, proteinin sentezlenebildiği olgun IRNK oluşur.

İncir. 20. Alternatif Ekleme Süreci - görüntü artıyor

Bu tür bir gen örgütü, örneğin, çeşitli protein formları bir genden sentezlenebileceğinden, eksplifikasyon sürecinde farklı dizilerde dikilebilir.

İncir. 21. Yapıştırıcı ve ökaryotik genlerin yapısındaki farklılıklar - görüntü artıyor

Mutasyonlar ve mutajenez

Mutasyongenotipte dirençli bir değişiklik denir, yani nükleotit sekansında bir değişiklik.

Mutasyonlara yol açan süreç denir mutajenezve vücut, her şeykimin hücreleri aynı mutasyonu taşır - mutlâk.

Mutluluk teorisiİlk olarak 1903'te Gogo de Friz tarafından formüle edildi. Modern seçeneği aşağıdaki hükümleri içerir:

1. Mutasyonlar aniden ortaya çıkar, Hoppy.

2. Mutasyonlar nesilden nesile iletilir.

3. Mutasyonlar yararlı, zararlı veya nötr, baskın veya resesif olabilir.

4. Mutasyon tespiti olasılığı, incelenen birey sayısına bağlıdır.

5. Benzer mutasyonlar tekrar oluşabilir.

6. Mutasyonlar yönlendirilmez.

Mutasyonlar, çeşitli faktörlerin hareketi altında ortaya çıkabilir. Eylem altında ortaya çıkan mutasyonları ayırt etmek mutajenik etkiler: fiziksel (örneğin, ultraviyole veya radyasyon), kimyasal (örneğin, kolşisin veya aktif oksijen formları) ve biyolojik (örneğin, virüsler). Ayrıca mutasyonlara neden olabilir Çoğaltma Hataları.

Mutasyonun ortaya çıkması için şartlara bağlı olarak, doğal- yani, normal koşullarda ortaya çıkan mutasyonlar ve indüklenen- Yani, özel koşullar altında ortaya çıkan mutasyonlar.

Mutasyonlar sadece nükleer DNA'da değil, aynı zamanda örneğin DNA mitokondri veya plastid'de de oluşabilir. Buna göre, tahsis edebiliriz nükleerve sitoplazmikmutasyonlar.

Mutasyonların bir sonucu olarak, yeni aleller genellikle görünebilir. Mutant alelin normal eylemi bastırırsa, mutasyon denir baskın. Eğer normal bir alel bir mutant bastırırsa, böyle bir mutasyon denir. ressam. Yeni alellerin ortaya çıkmasına yol açan çoğu mutasyonlar resesiftir.

Etkileri mutasyonları tahsis eder adaptifvücudun ortama adaptabında bir artışa yol açar nötrHayatta kalmayı etkilememek zararlıOrganizmaların çevresel koşullara indirilmesi ve lethal, vücudun ölümünün erken aşamalarında ölümüne yol açan.

Sonuçlarda, mutasyonlar yol açan tahsis edilir. protein fonksiyonunun kaybı, mutasyonlar görünüm yeni fonksiyonun proteinindeyanı sıra mutasyonlar gen dozunu değiştirve buna göre, protein dozu ondan sentezlenir.

Mutasyon, vücudun herhangi bir hücresinde oluşabilir. Mutasyon bir germ hücresinde gerçekleşirse, denir çimlenme (germinal veya üretici). Bu tür mutasyonlar, ortaya çıktıkları organizmada ortaya çıkmaz, ancak yavrulardaki mutantların ortaya çıkmasına yol açar ve miras alınmıştır, bu nedenle genetik ve evrim için önemlidirler. Mutasyon başka herhangi bir hücrede meydana gelirse, somatik. Böyle bir mutasyon, bir dereceye kadar veya diğerinde, örneğin, kanserli tümörlerin oluşumuna yol açtığı organizmanın kendisini ortaya çıkarabilir. Bununla birlikte, böyle bir mutasyon miras alınmaz ve torunları etkilemez.

Mutasyonlar genomun farklı kısımlarını etkileyebilir. Vurgulamak gen, kromozomal ve genomik mutasyonlar.

Gen mutasyonları

Birden daha küçük bir gen ölçeğinde meydana gelen mutasyonlar denir genna, veya nokta (lekeler). Bu tür mutasyonlar, sıradaki bir ve birkaç nükleotidde bir değişikliğe yol açar. Gen mutasyonları arasında ayrıştırdeğiştirmekbir nükleotidin diğerine değiştirilmesine yol açarsilmeNükleotitlerden birinin falosuna yol açan,takmaFazla nükleotidin dizi içine ilave edilmesine yol açar.

İncir. 23. Genetik (nokta) mutasyonları

Protein'e maruz kalma mekanizması ile gen mutasyonları ayrılır:eşanlamlı(genetik kodun dejenerasyonunun bir sonucu olarak) protein ürününün amino asit bileşiminde bir değişikliğe yol açmaz.missens-Mutationbu, bir amino asidin diğerine değiştirilmesine yol açan ve sentezlenmiş proteinin yapısını etkileyebilir, ancak çoğu zaman önemsiz hale getirilerek,saçma mutasyonkodlama kodonunun kodonunu durdurmak için değiştirilmesine yol açar,giden mutasyonlar ekleme İhlali:

İncir. 24. Mutasyon Şemaları

Ayrıca, proteine \u200b\u200bmaruz kalma mekanizması, açılan mutasyonlar ile ayırt edilir. atış çerçevesi okuma, örneğin, ekleme ve silme. Bu mutasyonların yanı sıra saçma mutasyonların yanı sıra, genin bir noktasında ortaya çıkmasına rağmen, genellikle proteinin tüm yapısını etkiler; bu, yapısında tam bir değişikliğe yol açabilecek tüm yapısını etkiler.Kromozom sektörü 180 derece döndüğünde, İncir. 28. Transfer

İncir. 29. Çoğaltmadan önce ve sonra kromozom