Acidul nucleic devine numele său de la nucleul latin - nucleul, așa cum au fost descoperite în 1868 de către medicul elvețian Friedrich Miescher Johann, ca parte a kernel-ului. Termenul "acid nucleic" a fost introdus în 1889 Rihardom Altmanom.
Acizii nucleici, împreună cu proteine sunt biopolimeri importante de celule vii. Funcția primară a ADN - stocarea și transmiterea informației genetice. Că ADN-ul este utilizat în ingineria genetică pentru a crea noi specii.
Ca și proteinele, ADN-ul, sunt structura primară, secundară și terțiară. ADN-ul din nucleul este complexat cu proteine (histone în principal) sub formă de nucleoproteine unde NC legate prin legături de hidrogen și sare cu proteine.
Circuit NC construit pe un principiu diferit decât lanțul de proteine. lanț de acid nucleic monoton. Acesta este compus din aceleași unități - nucleotide. în calitate de monomeri. O nucleotidă este compus din trei componente: o bază azotată (purinică sau pirimidinică), ciclică carbohidrat cinci carbon (riboză sau dezoxiriboză) și reziduu de acid fosforic (Figura 1.11.).
Baza este legat cu atomul de carbon primul carbohidrat cu unul dintre atomii săi de azot C-N- legătură (format nucleozid). un rest de acid fosforic a fost legat de legătura eter pentru a 5-carbon de carbohidrați. In formarea acizilor nucleici, nucleotide pot implica doua grupe, natura zaharurilor și baze, care sunt incluse în compoziția lor diferite - ribonucleotide (care conțin zahăr riboză) și deoxiribonucleotide (conținând dezoxiriboză). Acidul ribonucleic primă formă (ARN). al doilea - ADN. In ADN-ul, există patru tipuri de nucleotide, care se deosebesc numai bazele azotate. Aceste baze sunt două purina (Pu) - adenina (A) și guanină (G) - și două pirimidină (Py) - timină (T) și citozină (C).
Fig. 1.11. Schema polinucleotidei
ARN-ul conține aceleași unități cu înlocuirea timină pentru uracil (U) la riboză și deoxiriboză.
Structura singure nucleotide (a) și nucleotide unite
o secvență de ADN (b)
In 1953, Watson și Crick a propus un model de ADN. ADN-ul este format din două lanțuri polinucleotidice pravozakruchennyh răsucite împreună și în raport cu o axă (Fig.). Gradul de polimerizare este foarte mare, circuitul poate fi compus din mai multe zeci de (30 - 40) (fig.) A mii de nucleotide. revoluție completă spirală cade pe 10 perechi de baze.
Fiecare lanț - este un polimer obișnuit în care unele nucleotide sunt interconectate printr-un rest de acid fosforic pe atomul de carbon al treilea.
Spre deosebire de coloana vertebrală-carbohidrat fosfat, secvența de baze purinice și pirimidinice a lungul lanțului este foarte neregulată, fiecare tip specific de molecule de ADN caracterizat printr-o anumită secvență. Cele două lanțuri sunt unite prin legături de hidrogen între perechi de baze. O astfel de structură se numește un duplex. Lanțuri complementare între ele, adică. E. Secvența de baze într-un singur fir determină succesiunea lor la alta. Adenina corespunde întotdeauna timină și guanină - citozină (A ↔ T; T ↔ C).
Dublarea ADN. Moleculele de ADN au proprietatea de a nu sunt inerente în orice alte molecule cunoscute - capacitatea de dublare. Baza de dublare a moleculelor de ADN sunt bazate pe principiul complementarității. Cu enzime speciale de legare a hidrogenului, fixarea catenei ADN pauză. Astfel, două duplex parental catenele în afară, și fiecare dintre ele este capabil de a gestiona construirea unei catene complementare de monomeri care duce la o reconstrucție a celor două duplexuri, care sunt identice cu cele originale - „molecule fiice“ Fiecare dintre ele are un singur fir primit de la mamă, iar celălalt fir, sintetizat din nou.
Deoarece moleculele de ADN sunt modele pentru sinteza tuturor proteinelor din ADN-ul este conținut informații despre structura și activitatea celulelor și întregul organism. Porțiune a unei molecule de ADN care servește ca matriță pentru sinteza proteinei, numita genă. și informații, care conține ADN - genetice.
Totuși, secvența de nucleotide din fiecare circuit - este doar un desen pentru a crea noi molecule de ADN. Pentru a construi noile circuite nevoie de o aprovizionare adecvată a monomerilor, și un dispozitiv special care efectuează adăugarea succesivă de noi monomeri la catena polimerică în creștere. Aceste dispozitive sunt enzime numite ADN polimeraze. Procesul de sinteză a unei fiice catene de ADN complementar la unul dintre circuite se numește replicare parentală.
După stabilirea structurii ADN-ului a fost formulat ideea codului genetic. care este modul în care secvențele de acid molecula de ADN amino sunt scrise programate proteinele sale. Dispunerea de nucleotide în molecule ADN determină ordinea aminoacizilor în moleculele liniare ale proteinelor, adică. E. Structura lor primară. asamblare direct proteine din aminoacizi ADN nu controlează. Acest lucru face ca ARN-ul care este sintetizat cu ajutorul ADN-ului.
Spre deosebire de acidul ribonucleic singur ADN, pravozakruchennaya spirală.
Diferența chimică principală dintre ADN și ARN este structura de zahăr. Faptul că lishnyayaON riboza-grup conduce la faptul că ARN-ul este mai ușor expus la agenți oxidanți decât ADN-ul, adică. E. Mai puțin stabile.
Acizii ribonucleic sunt împărțite în trei tipuri principale: matrice sau informații (ARNm), de transfer (adică ARN) și ribozomal (ARNr). Toate cele trei tipuri de ARN sunt sintetizate direct pe un ADN care servește ca matriță pentru proces. Cantitatea de ARN din fiecare celulă este direct proporțională cu cantitatea de proteină produsă de această celulă.
ARN-ul mesager este de 3-5% din ARN-ul total conținută într-o celulă. Are o activitate metabolică ridicată, este sintetizat în mod continuu și se desparte din nou.
informații Hereditary stocate în moleculele de ADN (proprietăți ale tuturor celulelor și întregul organism) este transmis molecule m-ARN. ARN-ul este transferat în m- citoplasmă unde prin sinteza proteinelor ribosomidet. Că m-ARN, care este construit dintr-o catenă de ADN complementar determină ordinea aminoacizilor în moleculele proteice.
ARN ribozomal este o parte a ribozomilor și determină structura acestora. Acest ARN greutate moleculară mare, insolubil într-o celulă. Este mai mult de 80% din ARN-ul celular total. p-ARN codificate prin gene specifice care sunt in mai multe cromozomi și localizate în nucleol. Secvența de baze în p-ARN este identică pentru toate organismele - de la bacterii la plante superioare și animale.
ARN-ul de transport este de aproximativ 15% din ARN-ul total celular. Este solubil în greutate moleculară mică ARN condițiile de celule (aceasta include o medie de 80 de nucleotide). ARNt livreaza aminoacidul la proteina locul de sinteză activată - ribozomii, fabrici particulare pentru producerea de proteine. ARNt acționează ca o legătură între codul triplet conținut în m-ARN, și secvența de aminoacizi a lanțului polipeptidic. Fiecare aminoacid are ARNt său portabil. Structura secundară și terțiară a acestei ARNt foarte variabile și diferă de mesager și ARN-ului ribozomal.
Sinteza moleculelor de ARNm
Sinteza de noi molecule de ARN - transcriere - se realizează în nucleu prin ARN - polimeraza. Porțiunea corespunzătoare a ADN-ului care conține informații despre o anumită secvență de aminoacizi corespunde unei anumite secvențe de elemente de codificare, construite din ribonucleotide. Astfel, informația înmagazinată în molecula de ADN este transmis utilizând o operațiune specială de ARN mesager (ARNm). Sinteza m-ARN sunt pe o catenă a unei molecule de ADN, în care mecanismul (r. F. Pentru un circuit specific va citi informațiile codificate în secvența de nucleotide) nu este pe deplin elucidat.
Sinteza proteinelor de pe ribozomi nazyvaetsyatranslyatsiey. m-ARN, care poartă informații despre structura primară a moleculelor de proteine, trece prin porii învelișului nuclear și trimis la ribozomi unde decodificarea informației genetice se efectuează.
Aminoacizii din care sunt sintetizate proteinele, sunt livrate la ribozomi folosind ARNt. In celula, există cât mai multe tipuri diferite de ARNt, cât de multe tipuri de codoni (triplete), cripteaza aminoacidul. Fiecare moleculă t-ARN are o secvență de trei nucleotide complementare de nucleotide în codonul ARNm. O astfel de secvență de nucleotide într-o structură numită ARNt anticodon. enzimă specială „recunoaște“ anticodon și să se alăture ARNt „lor“ aminoacid. Aceasta este prima etapă a sintezei.
În a doua fază a sintezei proteinei tARN poartă o funcție traducător cu „limba“ de nucleotide în „limba“ de aminoacizi. Un astfel de transfer are loc la ribozomi. Acesta include două porțiuni: una ARNt primește o comandă de la m-ARN - anticodon recunoaște codonul de la celălalt - ordinul este executat - aminoacizi este separat de ARNt.
Al treilea pas este sinteza de proteine care se ataseaza la tear enzimei sintetaza a aminoacidului ARNt la molecula de proteină în creștere. m-ARN prin ribozom alunecă în mod continuu, fiecare triplet, mai întâi intră în prima porțiune, în care de recunoscut ARNt anticodon, apoi a doua porțiune. Acest lucru este valabil, de asemenea, ARNt cu un aminoacid atașat la acesta, este detașat de aminoacidul ARNt și conectate unul la celălalt în secvența în care tripleți urmează unul după altul.
Când ribozomului este una dintre cele trei tripleti, care sunt semnele de punctuație între genele din prima fază, ceea ce înseamnă că sinteza proteinelor este finalizată. lanț gata-proteine se îndepărtează de ribozomului.
Replicarea, transcripția și translația - cei trei piloni ai procesului, care se bazează pe orice funcții vitale.
Deci, în scopul de a susține viața, celula trebuie să aibă: substanța din care este construirea propriilor organite; energie pentru a utiliza acest material și informații pentru a reproduce propria lor natură. Substanța și energia provine din proteine; conservarea și transmiterea informațiilor se efectuează NC.
Codul genetic și proprietățile sale
Informația genetică conținută în ADN și în ARNm este închisă într-un aranjament de secvență de nucleotide în molecule. Esența codului este faptul că secvența de nucleotide în locația ARNm determină secvența de aminoacizi din proteine. Acest cod este denumit genetic, interpretarea sa - una dintre marile realizări ale științei. Carrier informației genetice este ADN, ci direct implicat în sinteza proteinelor ia m-ARN - „limba“, o copie a uneia dintre catenele de ADN, codul genetic este scris la ARN
un cod de triplet. Structura unui ARN include 4 nucleotide A, G, C, U. Dacă am fi încercat să desemneze un singur aminoacid singure nucleotide, ar fi posibil să cripteze doar 4 aminoacizi, în timp ce 20 și toate acestea sunt utilizate în sinteza proteinelor. cod de două litere ar permite să criptați 16 aminoacizi (de la 4 nucleotide pot forma 16 combinații diferite, fiecare dintre care are 2 nucleotide).
În natură există trei litere, sau un cod de triplet. Aceasta înseamnă că fiecare dintre cei 20 de aminoacizi codificată de o secvență de 3 nucleotide, t. E. Triplet, numită codon. De 4 nucleotide pot crea 64 de combinații diferite de nucleotide la fiecare 3 (4 3 = 64). Acest abundent 20 aminoacizi suficient pentru a codifica.
Codul este lipsit de ambiguitate. Fiecare triplet codifică un singur aminoacid.
sunt semne de punctuație între gene. Fiecare genă codifică o proteină cu lanț unic. Deoarece, în unele cazuri, m-ARN este o copie a mai multor gene și secvențial lanț diferit create de-a lungul ei, acestea trebuie să fie separate unul de altul. Prin urmare, există trei tripleti speciale (UAA, UAG, UGA) in codul genetic, fiecare reprezentând o încetare a sintezei unui lanț proteic singur. Astfel, aceste tripleti acționează ca semne de punctuație. Ele sunt, la sfârșitul fiecărei gene. nici semne de punctuație în gena. Deoarece codul genetic este similar cu limbajul, vom explica această proprietate este un exemplu de astfel, format din tripleti, fraza:
El a trăit o pisică liniștită a fost gri frumos să-mi pisica.
CFI Ott BNI YLS Primul Proprietar EPM ILM nici din TCI.
Prostii apare în pierderea uneia sau a două nucleotide dintr-o genă. O proteină care este citită de la astfel de „rasfatati“ gena ar avea nimic de-a face cu proteina care este codificată gena normală. Prin urmare, gena din lanțul ADN este fixat strict start citire.
Codul este universală. Codul este aceeași pentru toate ființele vii de pe Pământ. In bacterii, ciuperci, om, crabi, asters aceleași triplete codifică același aminoacid.