Nt ?? ?? ins ACIDIC Ota (polinucleotide), compuși organici cu greutate moleculară formați prin resturile de nucleotide. În funcție de faptul dacă partea carbohidrat a acidului nucleic - dezoxiriboză sau riboză, distinge dezoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). Secvența de nucleotide din acizii nucleici determină structura lor primară. Acizii nucleici prezenți în celulele tuturor organismelor vii și îndeplini funcțiile esențiale pentru stocarea și transmiterea informației genetice implicate în mecanismele prin care este implementat în procesul de sinteză a proteinelor celulare. În organism sunt într-o stare liberă și în combinație cu proteine (nucleoproteine).
NUKLE OXID INOVATIV (polinucleotide), compuși organici cu înaltă moleculară, care asigură stocarea și transmiterea informațiilor ereditare (genetice) în organisme vii din generație în generație.
Istoria descoperirii. Originea numelor
In 1868, biochimistul elvețian I. F. Miescher izolat pentru prima data de puroi substanta celule (leucocite), numite nukleina-le (din latina „Nux.“ - miez de nuci și „yn“ se încheie a însemnat că ea conține proteine azot cum ar fi, sau proteine ). In 1879, chimistul german Karl A. Kossel deschis în legătură nukleina galben, care sa dovedit a guaninei, izolat anterior din guanoul peruvian - excremente de păsări, un îngrășământ valoros azot. Ulterior, el este alocat din celule timină timus sau timus, bovine (de unde și numele), citozină (din cytos greacă -. Cell) și adenină (din limba greacă Aden -. Fier). chimist rus Leuven F. a constatat că, în afară de tetradelor adenină, guanină, timină și citozină, nukleina conține acid fosforic și deoxiriboză zahăr. Termenul „acid nucleic“, a fost propusă în 1889: nucleici au fost numiți pentru că ei au fost descoperite în nucleele celulelor, iar acizii - datorită prezenței în structura lor a reziduurilor de acid fosforic. Mai târziu, sa arătat că acizii nucleici sunt construiți dintr-un număr mare de nucleotide (de la câteva zeci la sute de milioane). Fiecare nucleotidă conține o bază de azot, carbohidrat (pentoză) și acid fosforic.
Structura chimică. Nucleotide și legături fosfatice
În funcție de structura chimică a componentei carbohidrați, acizii nucleici sunt împărțiți în două tipuri: deoxiribonucleic și ribonucleic; prima conține deoxiriboză, iar a doua - riboză. Bazele azotului sunt derivate din două tipuri de compuși - purine și pirimidine. Bazele sunt numite deoarece au proprietăți de bază (alcaline), deși sunt slabe. În compoziția ADN există două baze purin-adenină (A) și guanină (G) și două baze pirimidin-citozină (C) și timină (T). ARN în loc de timină conține, de obicei, uracil (U). Conform regulilor nomenclaturii internaționale, aceste motive sunt scrise de literele inițiale ale numelor lor în limba engleză, deși literele rusești folosesc adesea literele inițiale ale denumirilor rusești; respectiv A, T, C, T și Y.
Mononucleotidele. Constă dintr-un purinic mononucleotide (adenină - A, guanina - G) și pirimidină (citozina - C, timină - T, uracil - Y) este o bază de azot, un zahăr pentoză (riboză sau dezoxiriboză) și reziduuri de acid fosforic 1-3.
Denumirea nucleotidelor determinate de tipul de fundație și pentoze, o parte din ele (ribonucleotidă adenilic, timidilic deoxiribonucleotid). În funcție de numărul de grupări fosfat se disting mono-, di- și trifosfații de nucleotide, de exemplu, adenozină - AMP, difosfat guanozin - PIB, trifosfat uridina - UTP, timidina - THF etc.
1. Energie. Acestea acționează ca surse de energie, iar ATP este un compus universal, a cărui energie este utilizată în aproape toate reacțiile intracelulare.
2. Transport. Derivații de nucleotide servesc ca purtători ai unor grupări chimice, de exemplu, NAD (dinucleotida adeninică de nicotinamidă) și FAD (dinucleotidul flavinadenin) - purtători ai atomilor de hidrogen.
3. Construcții (structurale). Cel mai important rol al nucleotidelor este că ele servesc ca blocuri de construcție pentru asamblarea polinucleotidelor: ARN și ADN (acizi ribonucleici și deoxiribonucleici)
Polinucleotide. Există două tipuri de acizi nucleici: ADN și ARN. Acizii nucleici sunt polimeri ale căror monomeri sunt nucleotide.
Nucleotidele ADN și ARN constau din următoarele componente:
1. bază de azot (în ADN: adenină, guanină, citozină și timină, în ARN: adenină, guanină, citozină și uracil).
2. Zahăr-pentoză (în ADN - deoxiriboză, în ARN - riboză).
3. Reziduul acidului fosforic.
ADN-ul (acid dezoxiribonucleic) - lung lanț polimeric neramificată compus din patru tipuri de monomeri - nucleotide A, T, G și C - conectate între ele printr-o legătură covalentă reziduurile de acid fosforic.
Molecula ADN constă din două lanțuri spiralate (dublu helix). În acest caz, adenina formează 2 legături de hidrogen cu timină, iar legăturile guanină - 3 cu citozină. Aceste perechi de baze azotate sunt numite complementare. În molecula ADN, ele sunt întotdeauna situate opus unul pe celălalt. Lanțurile din molecula ADN sunt direcționate opus. Structura spațială a moleculei ADN a fost stabilită în 1953 de D. Watson și F. Crick.
Legat de proteine, molecula ADN formează un cromozom. Cromozomul este un complex al unei molecule ADN cu proteine. Moleculele ADN ale organismelor eucariote (fungi, plante și animale) sunt liniare, neînchise, legate de proteine, formând cromozomi. În procariote (bacterii), ADN-ul este închis într-un inel, nu legat de proteine, nu formează un cromozom liniar.
Funcția ADN: stocarea, transmiterea și reproducerea într-o serie de generații de informații genetice. ADN determină care proteine și în ce cantități trebuie să fie sintetizate.
ARN (acizii ribonucleici) în loc de deoxiriboză conțin riboză și, în loc de timină, uracil. ARN-ul, de regulă, are doar un lanț, mai scurt decât cel al ADN-ului. RNA-urile cu două catene se găsesc în unele virusuri.
1. ARN de informare (matrice) - ARNm (sau ARNm). Are un circuit deschis. Servește ca matrice pentru sinteza proteinelor, transferând informații despre structura lor din molecula ADN și ribozomi în citoplasmă.
2. ARN-tRNA de transport. Oferă aminoacizi moleculei de proteine sintetizate. Molecula tARN este formată din 70-90 nucleotide și, datorită interacțiunilor complementare intra-complementare, dobândește o structură secundară caracteristică sub forma unei "frunze de trifoi".
3. ARN-rRNA ribozomal. În combinație cu proteinele ribozomale formează ribozomi - organoizi, pe care apare sinteza proteinelor.
În celulă, mARN reprezintă aproximativ 5%, tARN - aproximativ 10%, și rRNA - aproximativ 85% din totalul ARN celular.
Funcțiile ARN: participarea la biosinteza proteinelor.
ADN-ul de auto-duplicare. Moleculele ADN au capacitatea, care nu este inerentă în nici o altă moleculă - capacitatea de a se dubla. Procesul de dublare a moleculelor ADN se numește replicare. Baza de replicare este principiul complementarității - formarea legăturilor de hidrogen între nucleotidele A și T, G și C.
Acest procedeu este realizat prin enzime ADN polimerază. Sub influența lor, un lanț de molecule de ADN sunt separate pe un segment mic al moleculei. Lanțurile fiice sunt construite pe lanțul moleculei materne. Apoi, un nou segment este dezlegat, iar ciclul de replicare este repetat.
Ca rezultat, se formează molecule de fiică ADN care nu diferă una de cealaltă și de molecula mamă. În procesul de diviziune celulară, moleculele de fiică ADN sunt distribuite între celulele care formează. Acesta este modul în care informațiile sunt transmise de la o generație la alta.
Sub influența diferiților factori de mediu (radiații ultraviolete, diverse substanțe chimice), molecula ADN poate fi deteriorată. Există discontinuități în lanțuri, substituții eronate ale bazelor de azot ale nucleotidelor etc. În plus, modificările ADN pot apărea spontan, de exemplu, ca urmare a recombinării - schimbului de fragmente ADN. Modificările care au apărut în informațiile ereditare sunt, de asemenea, transmise puilor.
În unele cazuri, moleculele ADN sunt capabile să "corecteze" schimbările care apar în lanțurile sale. Această abilitate se numește reparație. În restaurarea structurii ADN originale, sunt implicate proteine care recunosc regiunile ADN modificate și le elimină din lanț, restabilind astfel secvența nucleotidică corectă prin legarea fragmentului redus cu restul moleculei ADN.
Acizii nucleici, cum ar fi proteinele, joacă un rol important în metabolismul și organizarea moleculară a substanței vii. Acestea sunt asociate cu sinteza proteinelor, creșterea și divizarea celulelor, formarea structurilor celulare și, prin urmare, formarea și ereditatea organismului.
Acizii nucleici (vezi anexa nr. 29) sunt polimeri biologici ai căror monomeri sunt nucleotide. Moleculele de acid nucleic sunt în general mai mari decât moleculele de proteine.
Structura structurală a acizilor nucleici a devenit cunoscută după cea mai mare descoperire, făcută în 1953 de către Watson și Crick.
În celulă există două tipuri de acizi nucleici: acid deoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). Fiecare dintre ele se formează prin repetarea repetată a patru tipuri de nucleotide.
Fiecare nucleotidă constă din trei părți:
În nucleotidele ADN, există patru tipuri de baze azotate, numite după nucleotide:
· Adenină bază - apare în adenină (A)
· Baza de timmină - în timină (T)
· Citozina - în citozină (C)
· Guanină - în guanină (D)
Aceste baze azotate au o proprietate unică: sunt capabile să formeze obligațiuni complementare, adică legăturile care se potrivesc strict unei baze cu alta. De exemplu, o bază de adenină poate intra în contact numai cu timină și citozină cu guanină. Legăturile chimice complementare sunt legăturile de hidrogen.
Există, de asemenea, patru tipuri de baze azotate în moleculele de ARN, dar timina este înlocuită cu uracil.
În nucleotide există două soiuri de zahăr cu cinci carbon: în ADN - deoxiriboză, în ARN - riboză. Aceste zaharuri împreună cu fosfații asigură legături covalente de nucleotide în lanțul acidului nucleic.
Astfel, ADN diferă de ARN în compoziție (vezi Anexa nr. 30).
În ADN există deoxiriboză și există timină. În ARN, timina este înlocuită cu uracil. și în loc de deoxiriboză, apare riboza.
Diferențele dintre acizii nucleici sunt, de asemenea, în structura moleculelor.
Așadar, ARN este o singură catenă de nucleotide, apoi ADN-ul este format dintr-un lanț dublu format din două filamente polimerice, spiralate în jurul lor, spre dreapta. Ambele fire sunt complementare unul cu altul; adică, în fața tiamei unui fir este adenina celuilalt fir și, opusă guaninei unei singure fire, se află citozina altui filament.
Legăturile de hidrogen dintre nucleotidele complementare sunt destul de slabe, dar repetate de mai multe ori pe întreaga lungime a moleculei de ADN, ele oferă o legătură suficient de puternică între ambele toroane.
muta spiralată, două caneluri formate în macromolecula - una mică dispusă între două lanțuri polinucleotidice, celălalt este un decalaj mare între înfășurări. Distanța dintre perechile de baze ale axei molecule de ADN (app № 31 cm.) Este 3. 4 A. Intr-o spirala rândul său se potrivește 10 bp, respectiv, lungimea unui viraj este egal cu 3.4 A. Diametrul secțiunii transversale a elicei este egală cu 20 A.
Moleculele ADN din celule sunt în comunicare constantă cu proteine speciale care protejează ADN-ul de mutații și, de asemenea, asigură dublarea și alte reacții.
ADN-ul poate exista într-una din cele două stări:
· Sub formă de cromatină - filamente subțiri invizibile într-un microscop luminos.
· Sub formă de cromozomi - groși, scurtați, clar recunoscuți în formările microscopice.
Fiecare cromozom este format ca urmare a unei aranjări speciale, răsucirea uneia dintre catenele cromatinei.
Toți cromozomii celulei au secțiuni îngroșate - telomere și interceptări subțiri între ele - centromere.
Transformarea cromatinei în cromozomi are loc numai în perioada de diviziune celulară. În acest moment este bine de remarcat faptul că cromozomii diferă unul de celălalt în detaliile structurii: lungimea, dimensiunea telomerilor. Aceste cromozomi, care diferă în structura lor externă, diferă în mai multe proprietăți esențiale: ele poartă gene complet diferite. Astfel de cromozomi care nu au gene comune se numesc cromozomi de diferite tipuri sau cromozomi neomologi, centromeretelomeri.
Toate speciile de organisme vii au un număr strict definit de cromozomi neomologi. De exemplu, fiecare celula umana are 23 de cromozomi sunt non-omoloage, cușcă porumbel - 40, celule de mesteacăn - celule 42 și arcul - 8. Cu toate acestea, în celulele tuturor organismelor cromozomi în două ori mai mare decât numărul de cromozomi non-omoloage ca fiecare cromozomi de grad reprezentat de două piese .
Cromozomii de un fel se numesc omologi. Cromozomii omologi au aceeași structură externă și o compoziție similară a genelor.
Un set dublu de cromozomi este numit în mod obișnuit diploid. Un set complet, diploid al unei celule umane 46 de cromozomi, un porumbel - 80, o mesteacăn 84, un arc 16.
Funcțiile și locurile de localizare a acizilor nucleici în celulă.
Funcțiile și locațiile acidului nucleic din celulă sunt diferite.
ADN-ul este în nucleul celulei și îndeplinește funcțiile de stocare a informațiilor ereditare și de transferare a celulelor fiice în divizia maternă.
ARN în celulă este reprezentată de trei soiuri:
Toate acestea sunt sintetizate în nucleul secțiunilor speciale ale ADN-ului și apoi intră în citoplasmă, unde îndeplinesc diferite funcții.
ARN-ul de informații nu este foarte omogen; poate avea o masă moleculară de 300.000 până la 2 milioane sau mai mult și are o activitate metabolică extrem de ridicată. Este o copie a genei și joacă rolul unei matrice în sinteza proteinelor.
Transportul ARN constă în 80-90 nucleotide. Se găsește în substanța principală a citoplasmei. Este de aproximativ 10-15% din ARN total și este responsabilă de administrarea aminoacizilor la locul de sinteză a proteinelor.
ARN-ul ribozomal este în principal în ribozom, reprezintă până la 80% din întregul ARN al celulei. Promovează formarea unei secvențe de aminoacizi în lanțul de proteine sintetizate.
Printre substanțele organice ale celulei, acidul adenozin trifosforic ocupă un loc special. Acesta conține trei componente cunoscute: o bază de azot (adenină), un carbohidrat (riboză) și acid fosforic.
Toate nucleobaze pot participa nu numai la construcția acizilor nucleici, dar, de asemenea, să se conecteze cu unul, doi sau trei fosfați (P 3 O4) 3. formând o moleculă foarte importantă pentru celule, cum ar fi adenozintrifosfat (ATP).
Această moleculă este un purtător universal de energie sub forma unei legături chimice de fosfați. ATP asigură fluxul multor reacții de sinteză a compușilor organici, dând parte din energia sa unui fosfat. În acest caz, molecula ATP în sine este transformată într-o moleculă de ADP (adenozin difosfat). La rândul său, ADP poate da un alt fosfat (și, în consecință, energie) pentru o altă reacție, transformându-se acum într-o moleculă AMP (monofosfat de adenozină). În legătura chimică a două fosfați cu adenozină este o mare energie, deci aceste legături sunt numite de obicei macroenergetice. O singură legătură macro-energetică într-o moleculă gram a unei substanțe conține până la 16.000 de calorii.
Unicitatea moleculelor de purtători de energie se datorează nu numai capacității lor de a da energie, ci și de a stoca energia eliberată în cele mai diverse reacții. Nu este greu de înțeles că procesul de acumulare a energiei merge în direcția adăugării treptate de fosfat la adenozin: AMP + ® fosfat ADP + ADP ATP fosfat ®.
Aceste reacții de adiție la fosfat se numesc reacții de fosforilare. În funcție de sursa de energie pentru aceste reacții, fosforilarea este de următoarele tipuri:
Energia unui electron excitat de lumină este stocată (pentru fotosinteză).
Glicolitic fosforilarea: energia de scindare anoxică a moleculei de glucoză este stocată (în glicoliză).
Fosforilarea oxidativă; Se stochează energia oxidării cu oxigen a moleculelor de acid lactic (în timpul respirației).
Energia acumulată în moleculele ATP este utilizată de organism în reacții anabolice (reacții biosintetice).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: