Молекуларна основа наследности
Структура гена, његова функција.Карактеристике људског генома.ДНК је молекула хередитета.Хемијске и структурне особине
Већ је из програма биологије школа познато да је ген сегмент једног молекула ДНК.Само ово макромолекул из прилично широког спектра макромолекула присутних у свакој ћелији сваког живог организма, који могу да се репродукују, а самим тим преноси генерацијама ћелија или организама, подаци садржани у тим.Способност ДНК за самопродукцију је због специфичности његове хемијске структуре.ДНК-молекул је изграђен од три компоненте: шећер представљени деоксирибозу, фосфатне групе, и 4 врсте азотна база - цитозин( Ц), тимин( Т), која се такође назива пурина, аденин( А) и гуанин( Г).Ово су пиримидини.
1953. године Ватсон и Црицк објављују свој историјски чланак о физичкој структури ДНК.Према моделу Ватсона и Црика, молекула ДНК је двострука спирала.Свака спирала се окреће око друге спирале дуж заједничке осе.Ланци ове хелик-а формирају дезоксирибозне и фосфатне групе.У редовним интервалима, азотна основа, окренута према унутрашњости спирале, припада сваком ланцу.Две базе сваког ланца, смештене на истом нивоу, повезане су заједно.
најзначајнија у ДНК молекулу да сваки азотна база може да се повеже само са другим добро дефинисане и комплементаран( прикладан само за њу) је база, односно аденин са тимин и гуанин са цитозин.
Ова својства нуклеотида комплементарно упаривање пружа основу за тачну репродукцију нуклеотидне секвенце сваке ДНА дермове.Нуклеотидни ланци ДНК су поларни.Поларитет одређује начин на који су шећери( деоксирибоза) спојени заједно.Фосфатна група везана за Ц5( пет угљеника) шећера је куплован за хидроксил групе на позицији Ц( 3-угљен) Шећерна наредних фосфодиестарском везом.Као резултат, терминални нуклеотид на једном крају ланца има слободну 5-, а са друге - слободну 3-групу.Секвенца нуклеотидних база обично се пише у правцу од 5 до 3 краја.Два ДНА страндс су антипаралелној једна другој, тако да иде у супротним правцима, и 5 'крају један ланац одговара 3' крају другог ланца и обрнуто.
Модел ДНК Ватсон и Црицк објаснити то вријеме познати енглески биохемичар Цхаргафф правило, према којем ДНК молекул било ког броја пурина стриктно одговара броју пиримидина.У
пурини- доубле хелик ДНК( аденин, гуанин) увек повезан пиримидина( тимин и цитозин).Између цитозин и гуанин формира три водоничне везе између тимин и аденин, и - два, међутим иначе база једноставно не може повезати.
Елементарна јединица ДНК је нуклеотид који садржи једну деоксриброзу, једну фосфатну групу и једну азотну базу.
репликација ДНК
Зато ДНК је молекул наслеђа, затим за квалитет мора тачно себе реплицира и тиме да снимите податке у оригиналне информације ДНК молекула у одређеној секвенци нуклеотида.Ово је обезбеђено посебним процесом који претходи подели било које ћелије у телу, који се зове ДНК репликација.Суштина овог процеса је у томе што посебан ензим разбија слабе водоничне везе, које повезују нуклеотиде два ланца заједно.Као резултат тога, ДНК конектори су искључени и слободне азотне базе( тзв. Репликацијска виљушка) се "излазе" из сваког ланца.Посебно ДНК полимераза ензим крене дуж ланца ДНК ослобођен 5- до 3-крај молекула, помажући да се придруже слободних нуклеотида континуирано синтетишу у ћелији, ка 3 'крају ново синтетизованог ДНК ланца.Као резултат тога, репликација
формирана два нова, потпуно исту ДНК молекул, идентична као оригинални ДНК молекула пре његову репликацију.
може рећи неколико поједностављења да феномен тачан удвајања ДНК молекула, која се заснива на комплементарног основног молекула је молекуларна основа наслеђивања.
стопа репликације ДНК код људи је релативно низак, и да обезбеди репликација ДНК једне људске хромозома, би недељама, ако је покренут репликација са једне једине тачке.У ствари, сваки молекул ДНК хромозома, сваки хромозом и људски садржи само један молекул ДНК, постоји много места репликације иницирања( репликона).Из сваког репликона, репликација иде у оба смера док се суседни реплици не спајају.Дакле, репликација ДНК у сваком хромозому наставља релативно брзо.
термин "генетски код»
За молекула наслеђа, која је ДНК не само да је она у стању да се репродукује - је само део наследства.ДНК мора некако кодирати све знаке тела.Већина карактеристика било ког организма, једноћелијски или мултицелуларно дефинисали протеина ензими, структурни протеини, протеини носачи, протеини канали, протеин рецептора.Према томе, ДНК на неки начин мора кодирати структуру протеина и редослед амино-киселина у њима.
Аминокиселине спојени међусобно преко пептидне везе, коју образује кондензацијом амино група( НХ2) једног амино киселине са карбоксилном групом( ЦООХ) са другом аминокиселином.Секвенца амино киселина у полипептидног ланца аминокиселина је написано са слободним НХ2 групи до аминокиселине са слободним ЦООХ групи.
Научници су открили да је код је триплет, то значи да сваки амино киселина кодирана три нуклеотида.Заиста, као протеини користе за изградњу 20 различитих аминокиселина, код не може бити један нуклеотид, јер постоје само 4 нуклеотида.Код такође не може бити динуклеотид, јер су могуће само 16 комбинација 2 нуклеотида.Када три нуклеотида број комбинација повећава на 64, а довољно је да кодирају 20 различитих аминокиселина.Осим тога, такође следи да генетски код бити дегенерик, наиме један амино киселина може бити кодирана од стране више од једног триплета нуклеотида.Друга важна карактеристика генетског кода је да је не-преклапања, уз сваку секвенцу нов аминокиселинска секвенца полипептида ланац кодирајуће новог ДНК триплета.Генетски код не садржи знакове интерпункције, а тројици кодирања прате један за другим.Генетски код је универзалан и користи се идентично и од прокариота и еукариота.Кодирање тројица нуклеотида назива се кодон.
Најважнији су прва два нуклеотида сваког кодона.Трећи нуклеотид је неспецифичан.Три кодона дефинишу синтезу стоп сигнала полипептид ланца( транслатион терминацију): УАА, УАГ и УГА.То значи да на локацији РНК( иРНК), где је било који од ових кодона, синтеза полипептида ланца заустављања.Кодона указују престанак синтезе полипептидних ланаца, називају стоп кодона.
РНК и процес транскрипције
треба објаснити зашто је било толико неопходно увести концепт РНК.Као што је познато, ДНК садржане у хромозома ћелије и стога у једру, а протеин се синтетише у цитоплазми ћелија.Да би информације о структури протеина, писане на језику ДНК има у цитоплазми, она ће прво бити преписан( транскрибује) у иРНК молекула.
РНК разликује од ДНК у тој РНК ланац рибозе остатак шећера представљеног( отуда њено име), тимин замењује урацил која има приближно исти комплементарности на аденин као тимин.
За варање догодило гена нуклеотидну секвенцу која кодира примарну структуру ланца протеина полипептидног на одређеним мРНК, ДНК ланац на удаљености од гена до специфичну секвенцу нуклеотида, назван промотор, прикључује посебан ензим - РНК полимеразе.
полазиште транскрипције је ДНК база одговара РНК база која је укључена у првом транскрипту.Транскрипција мРНК се наставља све док РНК полимераза ИИ не дође до прекидног сигнала транскрипције.
Биосинтеза полипептидног ланца
Полипептид Ланацјављају декодирање информације кодиране генским кодом, а зграду на полипептидни ланац темплате иРНК протеина.Овај процес укључује још две врсте РНК - рибосомал( рРНК) и превоза( тРНК).За обе врсте РНК у геному постоје бројни гени у матрици која РНК синтетисаних.
Образовање полипептид ланац сукцесивно доставља мРНК са тРНК одговарајућим аминокиселине јавља на рибозома.
структура гена у вишим организмима се доста компликовано.Она садржи промотер који садржи транскрипције иницијације, ексона и интрона.Ексона садрже кодирајуће секвенце гена остаје непознате функције интрона.На граници ексона и интрона налазе консензус секвенца који препознаје спајање ензима, тј. Е. Ензими за исецања интрона из примарног транскрипта мРНК.На 'крају гена већ у некодирајућих порција налази сајт обезбеђује додавање аденин остатака 100-200 иРНК ка обезбјеђењу њене стабилности 3.За гена коју карактерише тзв оквир отвореног читања, тј. Е. Присуство довољно дугог низа триплета кодирају амино киселине без прекидања стоп кодона или бесмислене тројке.