Molecula de ADN format din două lanțuri polinucleotidice, elicoidală răsucite unul pentru celălalt și împreună în jurul unei axe imaginare, adică Reprezintă o spirală dublă (excepție - unele virusuri ADN au un singur ADN). Diametrul dublu helix ADN - 2 nm, distanța dintre nucleotide învecinate - 0,34 nm per rotație în spirală au 10 perechi de nucleotide. molecula poate fi de până la câțiva centimetri. Greutate moleculară - zeci și sute de milioane. Lungimea totală a ADN-ului uman a nucleului celulei -. Aproximativ 2 m In celulele eucariote ADN-ul este complexat 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 perioadă de cinci carbon monozaharide (pentoze) și 3) acid fosforic. baze azotate ale acizilor nucleici aparțin clasei pirimidina și purina. bazele pirimidinice ale ADN-ului (au ca parte molecula lor un inel) - timină, citozină. Bazele purinice (au două inele) - adenina și guanina.
ADN-ul conține dezoxiribozei monozaharida nucleotidelor.
Titlul nucleotidă este derivat din numele unei baze adecvate. Nucleotidele și baze azotate sunt indicate cu litere majuscule.
Din principiul complementarității, rezultă că secvența de nucleotide ale unei catene determină secvența de nucleotide ale celeilalte.
antiparalel DNA lanț (direcții diferite), adică nucleotide diferite circuite sunt aranjate în direcții opuse și, prin urmare, vizavi de capătul 3 'terminal al unuia lanț este capătul 5' al celuilalt. Molecula de ADN este, uneori, în comparație cu o scară în spirală. „Rails“ a scării - coloana vertebrală-zahăr fosfat (resturile alternativ dezoxiriboză și acid fosforic); „Pași“ - baze azotate complementare.
Funcția ADN - stocarea și transmiterea informației genetice.
Replication (lat replicatio -. Reluate) - sinteza proceselor subsidiare molecula de acid dezoxiribonucleic pe matricea moleculei de ADN părinte. In timpul diviziunii ulterioare a celulelor părinte fiecare celulă fiică primește o copie a moleculei de ADN, care este identic cu ADN-ul celulei-mamă inițiale. Acest proces asigură o transmitere corectă a informației genetice de la o generație la alta. replicarea ADN efectuează complex enzimatic complex format din 15-20 de proteine diferite numite replisome
replicarea ADN-ului - un eveniment-cheie în cursul diviziunii celulare. În special la punctul ADN de divizare a fost complet replicată și apoi doar o singură dată. Acest lucru se realizează prin anumite mecanisme de reglementare replicarea ADN-ului. Replicarea are loc în trei etape: inițierea replicării; alungire; Replicarea de terminare.
Regulamentul Replicarea se realizează în principal în etapa de inițiere. Este destul de ușor de implementat, deoarece replicarea nu poate începe cu orice parte a ADN-ului, și strict definite, numit originea de replicare. Genomul unor astfel de site-uri pot fi doar una, și o mulțime. Noțiunea de o origine a site-ului de replicare este strâns legată de conceptul de replicon. Replicon - un segment de ADN care conține originea de replicare și replicat după începerea sintezei ADN-ului de pe acest site. Genomuri de bacterii cuprind de obicei un replicon, ceea ce înseamnă că întreaga replicarea genomului este rezultatul doar un act de inițiere replicare. genomurile eucariotice (si cromozomi individuali) constau dintr-un număr mare de repliconi independente, acest lucru reduce semnificativ timpul total de replicare a unui singur cromozom. Moleculare Mecanismele care controlează cantitatea de acte de inițiere replicare în fiecare sit pentru ciclu diviziune o celulă, numit de control al numărului de copii. În plus față de celulele bacteriene contin adesea plasmide ADN cromozomale, care sunt repliconi separate. Plasmidele au propriul număr de copii de mecanisme de control:. Ele pot asigura sinteza ca doar o singură copie a plasmidei per ciclu celular, și mii de copii [1]
Replicarea începe la locul de origine a replicării din derularea dublu helix ADN, formând astfel o furculiță de replicare - loc replicarea ADN-ului direct. Fiecare site poate fi format dintr-una sau două dintre replicare furca, în funcție de caracterul mono- sau replicare bidirecțională. Mai multe comune de replicare bidirecțională. După ceva timp, puteți viziona ochiul de replicare după începerea de replicare în microscop electronic - cromozom în cazul în care ADN-ul a fost replicat, înconjurat de mai multe dintre porțiuni extinse ale ADN-ului nereplicat.
Furca de replicare copii ADN complex proteic mare (replisome), o enzima cheie care este o ADN polimerază. furca Replication se deplasează cu o viteză de aproximativ 100 000 de perechi de nucleotide per minut în procariote și 500-5000 - eucariotelor.
Mecanismul molecular de replicare
Enzime (helicases, topoizomerazele) și proteine de legare a ADN-ului unwinds ADN dețin matrice în diluarea moleculei de ADN și este rotit. Precizia de replicare este asigurata de o potrivire exactă perechi de baze complementare și activitatea DNA polimerazelor capabil să detecteze și să corecteze eroarea. Replicarea in eucariotelor prin mai multe ADN polimeraze diferite. ADN polimeraza I acționează pe circuitul retardat pentru a îndepărta primerii ARN și ADN purificat scaunele doreplikatsii. ADN-polimerazei III - enzimă de bază replicarea ADN-ului care sintetizează ADN și lanț conducând fragmente Okazaki în timpul sintezei circuitului lagging. În plus există o răsucire a moleculelor sintetizate pe baza compactării în continuare și supercoiling a ADN-ului. Sinteza energointensive.
Moleculele de ADN cu lanț dispersa pentru a forma o furculiță de replicare, iar fiecare dintre ele devine o matrice pe care sintetizează un nou lanț complementar. Ca rezultat două noi molecule de ADN dublu catenar, care sunt identice cu molecula părinte.
Caracteristici proces de replicare:
matrice - secvența lanțului ADN sintetizat este unic determinată de secvența de lanț mamă, în conformitate cu principiul complementarității;
· Semiconservative - un lanț de ADN, format ca rezultat al replicării este nou sintetizat, iar celălalt - mamă;
· Merge în direcția de la capătul 5 'al unei noi molecule la capătul 3“;
· Semi - una dintre catenele de ADN sunt sintetizate în mod continuu, iar al doilea - la un set de fragmente scurte individuale (fragmente Okazaki);
· Începe cu anumite regiuni ale ADN-ului, cunoscut sub numele de o origine de replicare.
Codul genetic - un sistem de înregistrare a informației genetice în molecule de acid nucleic bazate pe un anumit secvențe de intercalare de nucleotide în ADN sau ARN care formează codoni corespunzând aminoacizilor din proteine.
Codul genetic are mai multe proprietăți.
2.Vyrozhdennost sau redundanță.
Codul genetic, precum și sistemul de organizare mai complex are cea mai mică unitate structurală și funcțională dintre cele mai mici. Trei de un fel - cea mai mică unitate structurală a codului genetic. Se compune din trei nucleotide. Codon - cea mai mică unitate funcțională a codului genetic. De obicei, se face referire la tripleti ca codonului de ARNm. În codul genetic, codon îndeplinește mai multe funcții. În primul rând, caracteristica sa principală este că ea codifică un aminoacid. În al doilea rând, codonul poate codifica aminoacizi, dar în acest caz, se efectuează o altă funcție (vezi. De mai jos). După cum se poate observa din definiție, t - un concept care caracterizează unitatea structurală elementară a codului genetic (trei nucleotide). Codon - caracterizează unitățile semantice elementare ale genomului - trei nucleotide determină aderența la lanțul polipeptidic al unui aminoacid.
unitate structurală elementară a primei decodate teoretic, apoi experimental a confirmat existența acestuia. Și într-adevăr, este imposibil de a codifica 20 de aminoacizi cu una sau două nucleotide așa cum Ultima numai 4. Trei dintre cele patru nucleotidă a da 04 martie = 64 opțiune, ceea ce este mai mult decât numărul de capace disponibile pentru organismele vii, aminoacizi.
Prezentate în tabelul 64 sunt combinației dintre două caracteristici de nucleotide. În primul rând, din cele 64 de tripleti opțiuni sunt doar 61 de codoni si codifica orice fel de aminoacizi, ceea ce înseamnă că sunt numite codoni. Trei tripleti nu sunt kodiruyutaminokislot și se va opri semnalele, indicând sfârșitul transmisiei. Aceste trei tripleti - UAA, UAG, UGA. ele sunt numite „fără sens“ (codoni nonsens). Ca rezultat al mutației, care este asociat cu înlocuirea unei singure nucleotide în tripletul la un alt codon fără sens poate rezulta din codon noțional. Acest tip de mutatie numit o mutatie nonsens. Dacă un semnal de oprire este generat în gena (în partea de informații), atunci procesul de sinteză de proteine de la acest punct se va întrerupe în mod constant - sintetizat doar primul (up-stop semnal) al proteinei. O persoana cu astfel de tulburări se va resimți lipsa de proteine, precum și orice simptome asociate cu acest deficit. De exemplu, acest tip de mutație găsită în gena care codifică lanțul beta al hemoglobinei. Sintetizat trunchiate lanț hemoglobină inactivă, care este distrus rapid. Rezultatul este o molecula lipsita de lant hemoglobinei beta. Este clar că o astfel de moleculă este puțin probabil să îndeplinească pe deplin atribuțiile. Există o boală gravă care se dezvolta tipul de anemie hemolitică (beta-talasemie la zero, de la cuvântul grecesc „Talas“ - Marea Mediterană, în cazul în care boala a descoperit prima).
Mecanismul de acțiune al codoni stop diferit de mecanismul de acțiune al codoni sens. Acest lucru rezultă din faptul că pentru toate codonilor care codifică aminoacizii care se găsesc ARNt corespunzătoare. Pentru codoni nonsens ARNt găsit. Prin urmare, în procesul de stopare ARNt sintezei proteinelor nu este implicată.
Metabolismul plastic (asimilarea sau anabolism) - un set de reacții de sinteză biologice. Numele acestui tip de schimb reflectă esența sa: a substanțelor care intră în celula din exterior, formată din materie, cum ar fi substanțele celule.
Luați în considerare una dintre cele mai importante forme ale metabolismului plastic - biosinteza proteinelor. Biosinteza proteinelor se realizează în toate celulele s pro eucariotă. Informații privind structura primară (ordinea aminoacizilor) ale moleculei de proteină este codificată secvență de nucleotide în regiunea corespunzătoare a moleculei de ADN - gena.
Gene este o porțiune a moleculei de ADN care determină ordinea aminoacizilor în molecula de proteină. Prin urmare, ordinea de nucleotide într-o genă depinde de ordinea aminoacizilor în polipeptidă, adică, structura sa primară, din care, la rândul lor depind de toate structurile celelalte, caracteristicile și funcțiile moleculei de proteină.
Pornirea procesului de traducere determină codonului inițiator în DNA (Aug - TAC) care codifică aminoacidul metionină. Acest codon este prima parte a ribozomului. Ulterior, metionină, în cazul în care nu este prevăzut ca primul aminoacid al proteinei este scindat.
Pentru a sintetiza proteine, informații cu privire la secvența de nucleotide în structura sa primară este de a fi livrate la ribozomi. Acest proces constă în două etape - transcrierea și traducerea.
Aranjament (rescrierea) informații de sinteză are loc pe un singur fir de molecule de ADN mono-catenare, molecule de ARN, secvența de nucleotide care corespunde exact secvența de nucleotide matrice - lanț de polinucleotide ADN.
Ea (și - ARN) este un intermediar, transmiterea informațiilor din ADN-ul la ansamblul de molecule de proteine în ribozom. Sinteza și ARN - (transcriere) are loc după cum urmează. Enzima (ARN - polimeraza) scindează catenar ADN dublu, iar pe una dintre lanțurile (codare) pe baza complementarității ARN nucleotide aliniate. Sintetizat în această (sinteza de matrice) maniera unei molecule, și - ARN iese în citoplasmă, iar la un capăt al micului ribozomal subunitate înșirate.
A doua etapă în biosinteza proteinelor - traducere - o traducere a secvenței de nucleotide în moleculă și - o secvență de ARN de aminoacizi într-o polipeptidă. La procariote, care nu au emis nucleul, ribozomi se poate lega la molecula nou sintetizat și ARN - imediat după separarea sa de ADN-ul sau chiar înainte de eucariotelor finalizare sinteza.U și ARN - trebuie livrate mai întâi prin membrana nucleară în citoplasmă. Transferul se realizeaza prin proteine speciale care formează un complex cu molecula si - ARN. Mai mult, aceste funcții de transfer și de a proteja proteinele - ARN din acțiunea dăunătoare a enzimelor citoplasmatice.
În citoplasmă la un capăt și - ARN (adică cel care începe sinteza moleculei în nucleu) intră și începe sinteza polipeptidei ribozom. Pe parcursul acestui ARN molecula ribozom traduce triplet prin secvențe de aminoacizi tripleți sunt fuzionate la capătul lanțului polipeptidic în creștere. Codul de aminoacizi exactă și triplet - ARN este furnizat t - ARN.
ARN de transfer (t - ARN) „aduce“ aminoacizi în subunitatea mare a ribozomului. Molecule m - ARN are o configurație complicată. În unele zone între nucleotide complementare formează legături de hidrogen și molecula este ca o formă de frunze de trifoi. Pe vârful său este liber triplet nucleotidă (anticodon), care corespunde unui anumit aminoacid, iar baza servește ca atașarea acestui aminoacid.
Fiecare t - ARN-ul poate transfera numai aminoacizi lor. T-ARN activat de enzime specifice, se atașează propriul aminoacizi și îl transportă în ribozomului. In interiorul ribozomului la un moment dat doar doi codoni ARN. Dacă anticodon ARNt este codon complementar și ARN, care este o atașare temporară a tARN cu un aminoacid cu ARNm. Al doilea Codonul se alătură doilea ARNt care transportă aminoacizi lor. Aminoacizii sunt situate aproape de o subunitate ribozomale mare, și cu enzime este stabilită legătura peptidică între ele. În același timp, rupe legătura dintre primul aminoacid și ARNt și ARNt părăsește ribozomului pentru următorul aminoacid. Ribozom mută un triplet, iar procesul se repetă. Astfel incrementat treptat molecule de polipeptidă în care aminoacizii sunt aranjate în strictă conformitate cu ordinea tripleți lor de codificare (sinteză matrice).
Un ribozom este capabil să sintetizeze un lanț complet polipeptidic. Cu toate acestea, de multe ori o moleculă de ARN și se mută mai multe ribozomi. Aceste complexe sunt numite poliribozomilor. După terminarea sintezei unui lanț de polipeptidă este separată de matrice - molecule și ARN, laminate într-o spirală și dobândește structura sa inerentă (secundară, terțiară sau cuaternară). Ribozomii sunt foarte eficiente: pentru bacteriană 1c ribozom formează un lanț polipeptidic de 20 aminoacizi.