Molekulinis paveldimos pagrindas
Geno struktūra, jos funkcija.Žmogaus genomo charakteristikos. DNR yra paveldimumo molekulė.
cheminiai ir struktūriniai ypatumai Nuo mokyklos biologijos programos jau žinoma, kad genas yra DNR molekulės segmentas. Tik, jame pateikta informacija tai makromolekulės iš gana plataus spektro makromolekulių, esančių kiekvienoje kiekvieno gyvo organizmo ląstelėje, gebėti save, todėl perduoda ląstelių ar organizmų kartoms. DNR sugebėjimas savirealizuoti priklauso nuo jo cheminės struktūros ypatumų.DNR molekulė yra pastatytas iš trijų komponentų: cukraus, atstovaujama Dezoksiribozė, fosfato grupes, ir 4 tipų azoto bazių - citozino( C), timino( T), kuris taip pat vadinamas Purinas, adenino( A) ir guanino( G).Tai yra pirimidinai.
1953 m. Watson ir Crick paskelbė savo istorinį straipsnį apie fizinę DNR struktūrą.Pagal Watson ir Crick modelį, DNR molekulė yra dviguba spiralė.Kiekviena spiralė sukasi aplink kitą spiralę išilgai bendros ašies.Šios spiralės grandinės sudaro dezoksiribozę ir fosfato grupes. Reguliariais intervalais azoto bazė, nukreipta į spiralės viduje, yra pritvirtinta prie kiekvienos grandinės. Kiekvienos grandies du pagrindai, esantys tame pačiame lygyje, yra sujungti kartu.
Ryškiausias į DNR molekulės, kad kiekvienas nukleobazė gali jungtis tik prie kitos gerai apibrėžta ir papildomai( tinka tik), tai bazės, būtent adenino su timino ir guanino su citozino.
Ši nukleotidų komplementarios poros savybė suteikia pagrindą tiksliam kiekvienos DNR grandinės nukleotidų sekos reprodukcijai. DNR nukleotidų grandinės yra poliarinės. Poliškumas priklauso nuo to, kaip sujungiami cukrūs( dezoksiribozė).Fosfato grupę, prijungtą prie C5( penkių anglies) iš cukraus yra sujungtas su hidroksilo grupe, c padėtyje( 3-anglies) cukraus kitą pagal fosfodiesterio jungtimi. Dėl to galutinis nukleotidas viename grandinės gale turi laisvą 5-, o iš kitos - laisvą 3-grupę.Nukleotidų bazių seka paprastai parašyta kryptimi nuo 5 iki 3 galų.Du DNR grandinė yra antiparallel viena su kita, todėl vyksta į priešingas puses, ir 5 'galas vienos krypties atitinka iki 3' galo kitos vijoje ir atvirkščiai.
Modelis DNR Watson ir Crickas paaiškinta iki to laiko, gerai žinomas Anglų biochemikas Chargaff taisyklę, pagal kurią DNR molekulė pagal bet purino skaičius griežtai atitinka pirimidinų skaičius.Į
puriny- dvigubos spiralės DNR( adenino, guanino) yra visada prijungtas prie pirimidino( timino ir citozino).Tarp citozino ir guanino suformuoja tris vandenilio ryšius tarp timino ir adenino, ir - dviejų, tačiau kitaip vieta tiesiog negali prijungti.
Pagrindinis elementas DNR yra nukleotidas, kuriame yra viena dezoksiribozė, viena fosfato grupė ir viena azoto bazė.
DNR replikacijos
Kadangi DNR yra paveldimumo molekulė, tada šio kokybės ji turi tiksliai atkartoti pati ir tokiu būdu išsaugoti visą informaciją į pirminę DNR molekulė informacijos konkrečioje nukleotidų seka. Tai užtikrina specialus procesas prieš bet kokios kūno dalies, vadinamos DNR replikacijos suskaidymą.Šio proceso esmė yra ta, kad tam tikras fermentas sulaužo silpnus vandenilines jungtis, jungiančias du grandines nukleotidus. Kaip rezultatas, DNR grandinės yra atjungtos ir laisvos azoto bazės( vadinamoji replikacijos šakutė) "išlenda" iš kiekvienos grandinės. Ypač DNR polimerazė fermentas pradeda judėti išilgai DNR grandinės, laisvos nuo 5- iki 3-pabaigoje molekulės, padedant prisijungti prie laisvuosius nukleotidų nuolat susintetintų ląstelės, iki 3 'galo, naujai susintetintas DNR grandinės. Kaip rezultatas, replikacijos
sudarė du naujus, lygiai taip pat DNR molekulę, yra identiškos kaip originalus DNR molekulės iki jos replikacija.
galiu pasakyti keletą supaprastinti, kad miesto dvigubinimas DNR molekulės, kuri yra grindžiama papildomo pagrindo molekulės reiškinys yra molekulinis pagrindas paveldimumas.
norma DNR replikacijos žmogaus organizme yra santykinai mažas, ir užtikrinti, kad bet kokios žmogaus chromosomos DNR replikacija, užtruktų savaites, jei replikacija yra prasidėjo nuo vieno taško. Iš tiesų, bet DNR chromosomų molekulė, kiekvienas chromosomos ir žmogaus sudėtyje yra tik vienas molekulę DNR, yra daug vietų, replikacijos iniciacijos( replikonų).Iš kiekvieno replikono replikacijos eina į abi puses, kol gretimi replikonų nereikia sujungti. Todėl DNR replikacija kiekvienoje chromosomoje vyksta gana greitai.
terminas "genetinis kodas»
Dėl paveldimumo molekulės, kuri yra DNR ne tik, kad ji sugeba daugintis pats - tai tik dalis palikimo. DNR turi kažkaip koduoti visus kūno požymius. Dauguma bet kuris organizmas, vienaląstis arba akytasis, apibrėžta baltymų funkcijų: fermentų, struktūriniai baltymai, sukamieji baltymai, baltymų kanalai, baltymų receptoriams. Todėl, DNR turi kažkaip koduoti struktūra baltymų ir nukreipti iš amino rūgščių jų tvarką.
Aminorūgštys sujungtos viena su kita per peptidinę jungtį, kuri yra sudaryta iš amino grupių kondensacijos( NH2) iš vienos aminorūgšties su karboksilo grupės( COOH) su kita aminorūgštimi. Amino rūgščių seka į polipeptido grandinės amino rūgščių yra parašyta su laisvo NH2-grupės, amino rūgšties su laisvo COOH-grupės.
Mokslininkai nustatė, kad kodas yra tripletas, tai reiškia, kad kiekviena aminorūgštis yra koduojamas trijų nukleotidų.Iš tiesų, kaip baltymų, naudojamų statyti 20 skirtingų amino rūgščių, kodas gali būti ne vienas nukleotidų, nes yra tik 4 nukleotidai. Kodas negali būti dinucleotides kaip įmanoma visose 16 derinių 2 nukleotidų.Kai trys nukleotidai kombinacijų skaičius padidėja iki 64, ir ji yra pakankamai užkoduoti 20 skirtingų amino rūgščių.Be to, ji taip pat matyti, kad genetinė kodas yra būti išsigimimo, būtent viena aminorūgštis gali būti užkoduota pagal daugiau nei vieną tripletas nukleotidų.Dar vienas svarbus bruožas genetinio kodo yra tai, kad ji yra nepersidengiančia, su Kiekvienos sekos, nauja aminorūgščių grandinės seką grandinės koduojanti seka naujos DNR tripletas. Genetinis kodas yra ne skyrybos, o kodavimo trynukams eina vienas po kito. Genetinis kodas yra universali ir yra naudojamas taip pat, kaip prokariotų ir eukariotų.Koduotų trigubų nukleotidų vadinami kodonai.
Svarbiausi yra pirmieji du kiekvieno kodono nukleotidai. Trečias nukleotidas yra nespecifinis. Trys kodonai apibrėžti stabdymo signalas polipeptidas grandinės sintezę( transliacijos terminavimo): uaA, UAG ir Uga. Tai reiškia, kad į RNR vietą( iRNR), kai bet kuri iš šių kodonų, polipeptido grandinės stotelių sintezė.Codons nurodantys sintezės polipeptido grandinių, vadinamų stabdymo kodonų nutraukimą.
RNR ir
transkripcija procesas turėtų būti paaiškinta, kodėl tai buvo taip būtina pristatyti RNR koncepciją.Kaip yra žinoma, DNR, įrašytas į ląstelės chromosomų ir todėl branduolio, ir baltymas yra sintetinamas ląstelių citoplazmoje. Norėdami informacija apie baltymo struktūrą, parašyta DNR kalba pateko į citoplazmą, pirmiausia bus perrašyta( transkripcija) į iRNR molekulėje.
RNR skiriasi nuo DNR tuo, kad grandinės RNR ribozės cukraus liekaną, žymimą( taigi ir jos pavadinimas), timino pakeičiamas uracilo, kuris yra maždaug tokia pati komplementarumą adenino kaip timino.
Kad sukčiavimą įvyko genų nukleotidų seką, koduojančią pirminės struktūros baltymų polipeptido grandinės, esant konkrečiam mRNR, DNR grandinės tam tikru atstumu nuo geno tam tikra seka nukleotidų, vadinamas promotorių, prisijungia ypatingą fermentą - RNR polimerazės.
pradinis taškas transkripcijos yra DNR vieta, atitinkantis RNR bazė, kuri yra įtraukta į pirmąjį transkripto. MRNR Transkribavimas toliau tol, kol RNR polimerazės II neatitinka nutraukimas signalas( pabaiga) transkripcija.
biosintezė
polipeptidas grandinėsPolipeptidų grandinėje koduojamas genetinio kodo informacija yra dekoduojamas, o mRNR šabloną sudaro specifinio baltymo polipeptidų grandinė.Šiame procese dalyvauja dar dvi RNR rūšys: ribosominė( rRNR) ir transportas( tRNR).Abiejuose RNR tipuose genome yra daugybė genų, ant kurių matricos yra sintezuojamos šios RNR.
Polipeptidų grandinės susidarymas iš nuosekliai tiekiamų tRNR mRNR su atitinkamomis amino rūgštimis susidaro ant ribosomų.
Genų struktūra aukštesniuose organizmuose yra gana sudėtinga. Ji apima promotorių, kuriuose yra transkripcijos inicijavimo vieta, eksonai ir intronai. Exonuose yra koduojančių geno sekų, intronų funkcija lieka nežinoma. Eksonų ir intronų sienoje yra konsensuso seka, kuri yra pripažinta suskaidžius fermentus, t. Y. Fermentus, skirtus iš pirminio mRNR stenogramos ištraukti intronus. Geno 3-iose gairėse jau nekoduojamoje vietoje yra vieta, kurioje 100-15 adenino liekanų dedama į mRNą, kad būtų užtikrintas jo stabilumas. Genui būdingas vadinamasis atviras skaitymo rėmelis, t. Y. Pakankamai ilgai trikelių seka, koduojanti aminorūgštis, nepertraukiamą stabdymo kodonais ar beprasmis trigubais.