Fig. Structura ADN-ului
Acizii nucleici includ compușii polimeri înalți care se descompun în timpul hidrolizei în baze de azot purină și pirimidină, pentoză și acid fosforic. Acizii nucleici conțin carbon, hidrogen, fosfor, oxigen și azot. Există două clase de acizi nucleici: acizii ribonucleici (ARN) și acizii dezoxiribonucleici (ADN).
Structura și funcțiile ADN. Molecula ADN este un heteropolimer. monomeri ai acestora sunt dezoxiribonucleotide. Modelul structurii spațiale a moleculei de ADN sub forma unui dublu helix a fost propusă în 1953 și Dzh.Uotsonom F.Krikom (premiul Nobel) pentru construirea acestui model le-au folosit munca M.Uilkinsa, R.Franklin, E.Chargaffa.
Molecula ADN este formată din două lanțuri polinucleotidice, spiralate în jurul lor unul pe celălalt și împreună în jurul unei axe imaginare, i. E. este o dublă helix (excepție - unele virusuri care conțin ADN au ADN monocatenar). Diametrul helixului dublu de ADN este de 2 nm, distanța dintre nucleotidele adiacente este de 0,34 nm și 10 perechi de nucleotide pe rotație helix. Lungimea moleculei poate ajunge la câțiva centimetri. Masa moleculară este de zeci și sute de milioane. Lungimea totală a ADN a nucleului celulei umane este de aproximativ 2 m. În celulele eucariote, ADN-ul formează complexe cu proteine și are o conformație spațială specifică.
DNA Monomer - nucleotidice (deoxiribonucleotid) - constă din resturile de trei substanțe: 1) o bază de azot, 2) o monozaharidă cinci carbon (dezoxiriboza) și 3) acid fosforic. Bazele azotate ale acizilor nucleici aparțin claselor de pirimidine și purine. Baze de bază ale bazei nucleice ale ADN (au un inel în moleculele lor) - timină, citozină. Bazele purinice (au două inele) - adenină și guanină.
Formarea nucleotidului are loc în două etape. În prima etapă, ca rezultat al reacției de condensare, se formează o nucleozidă, un complex al bazei azotate cu zahăr. În cea de-a doua etapă, nucleozida este supusă fosforilării. Se formează o legătură fosfoetară între reziduul de zahăr și acidul fosforic. Astfel, nucleotida este o nucleozidă conectată la un reziduu de acid fosforic (Fig.).
Numele nucleotidei este derivat din numele bazei corespunzătoare. Nucleotidele și bazele de azot sunt indicate cu majuscule.
Împotriva unui lanț de nucleotide este al doilea lanț. Localizarea nucleotidelor în aceste două lanțuri nu este accidentală, ci definită strict: împotriva adeninei unui lanț dintr-un alt lanț este întotdeauna localizată timina și împotriva guaninei - întotdeauna citozină.
Între adenină și timină există două legături de hidrogen, iar guanina și citozina - trei legături de hidrogen. Modelul conform căruia nucleotidele diferitelor lanțuri de ADN sunt ordonate strict (adenin-timină, guanină-citozină) și conectate selectiv unul la celălalt, se numește principiul complementarității. Trebuie remarcat faptul că J. Watson și F. Crick au ajuns la o înțelegere a principiului complementarității după cunoașterea lucrărilor lui E. Chargaff.
A = T; Г = Ц sau --- = 1
Din principiul complementarității rezultă că secvența de nucleotide a unei catene determină secvența de nucleotide a alteia.
Lanțurile ADN sunt antiparalerale (direcționate în mod diferit), adică nucleotidele lanțurilor diferite sunt situate în direcții opuse și, prin urmare, opus capătului 3 'al unui lanț este capătul 5' al celuilalt. Moleculă ADN este uneori comparată cu o scară spirală. "Balustrada" acestei scări este o coloană vertebrală a zahărului-fosfat (resturile de deoxiriboză și reziduurile de acid fosforic); "Etapele" sunt baze de azot complementare.
Funcția ADN-ului este stocarea informațiilor ereditare.
„Material de construcție“ și sursa de energie pentru replicare sunt deoxiribonucleozidă trifosfați (ATP, TTP, GTP, CTP), care conțin trei resturi de acid fosforic. Atunci când se utilizează polinucleotidă trifosfaților deoxiribonucleozidă la lanț două capăt rest de acid fosforic energie scindat și eliberată pentru formarea legăturii fosfodiesterice între nucleotide.
Următoarele enzime participă la replicare: 1) helicaze (ADN "țese"); 2) proteine destabilizatoare; 3) topoizomeraza ADN (ADN-ul este tăiat); 4) ADN polimeraza (selectează trifosfații deoxiribonucleozidici și le atașează complementar la lanțul șablon al ADN); 5) Primaza de ARN (primeri de ARN-forme, primeri); 6) Ligazele ADN (fragmente de ADN încrucișate).
Cu ajutorul helicazei în anumite zone ale ADN-ului, regiunile cu un singur catenar de ADN sunt legate de proteine destabilizatoare, se formează o furculiță de replicare. La o discrepanță de 10 perechi de nucleotide (o bobină a helixului), molecula ADN trebuie să completeze o revoluție completă în jurul axei sale. Pentru a preveni această rotație, topoizomeraza ADN taie o catenă ADN, aceasta îi permite să se rotească în jurul celui de-al doilea lanț.
ADN polimerază se poate atașa doar nucleotide la capătul 3 'carbonul din nucleotide cu dezoxiriboză anterioare, astfel încât enzima este capabil să se deplaseze pe ADN matriță într-o singură direcție: de la capătul 3' la capătul 5 'al acestui ADN. Deoarece părintele spiralele ADN sunt antiparalele, apoi diferite filiale circuite de asamblare lanțurile de polinucleotide sunt diferite și în direcții opuse.
Pe lanțul "3'-5" "sinteza lanțului polinucleotidic fiu continuă fără întreruperi, acest lanț fiică va fi numit cel mai important. Pe lanțul "5'-3" "- intermitent, fragmente (fragmente de Okaucas), care după completarea liganzilor de ADN de replicare sunt reticulate într-un singur lanț; acest lanț fiică va fi numit retardat (rămas în urmă).
O caracteristică a ADN polimerazei este aceea că își poate începe activitatea doar cu un primer. Rolul primerelor se realizează prin secvențe scurte de ARN formate cu participarea enzimei primate de ARN și asociate cu ADN-ul șablonului. ARN-urile primare după asamblarea lanțurilor de polinucleotide sunt îndepărtate și înlocuite cu nucleotide ADN cu o altă ADN polimerază.
Replicarea este similară în prokaryotes și eucariote. Rata sintezei ADN în prokaryotes este un ordin de mărime mai mare (1000 nucleotide pe secundă) decât în eucariote (100 nucleotide pe secundă). Replicarea începe simultan în mai multe părți ale moleculei ADN, care au o secvență nucleotidică specifică și se numesc origini (originea engleză - începutul). Un fragment al ADN-ului de la un punct de origine al replicării la celălalt formează o unitate de replicare - un replicon.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: