Base molecolare dell'eredità

La struttura del gene, la sua funzione. Caratteristiche del genoma umano. Il DNA è una molecola ereditaria. Caratteristiche chimiche e strutturali di

È già noto dal programma di biologia scolastica che un gene è un segmento di una molecola di DNA.Solo questo macromolecola da un abbastanza ampio spettro di macromolecole presenti in ogni cellula di ogni organismo vivente, in grado di riprodursi, e quindi trasmettere alle generazioni di cellule o organismi, le informazioni ivi contenute. La capacità del DNA di auto-riprodursi è dovuta alle peculiarità della sua struttura chimica. La molecola di DNA è costituito da tre componenti: uno zucchero rappresentato desossiribosio, gruppi fosfato, e 4 tipi di basi azotate - citosina( C), timina( T), che è anche chiamato purine, adenina( A) e guanina( G).Questi sono pirimidine.

Nel 1953, Watson e Crick pubblicarono il loro articolo storico sulla struttura fisica del DNA.Secondo il modello Watson e Crick, la molecola del DNA è una doppia elica. Ogni spirale si avvolge attorno a un'altra spirale lungo un asse comune. Le catene di questa elica formano gruppi desossiribosio e fosfato. A intervalli regolari, una base azotata, rivolta verso l'interno della spirale, è fissata a ciascuna catena. Le due basi di ciascuna catena, situate sullo stesso livello, sono collegate tra loro.

più notevole nella molecola di DNA che ogni base azotata può connettersi solo con altre ben definita e complementare( adatto solo per essa) di base, vale a dire adenina con timina e guanina con citosina.

Questa proprietà di nucleotidi accoppiati in modo complementare fornisce la base per l'esatta riproduzione della sequenza nucleotidica di ciascun filamento di DNA.Le catene nucleotidiche del DNA sono polari. La polarità è determinata dal modo in cui gli zuccheri( desossiribosio) sono uniti. Il gruppo fosfato collegato a C5( 5-carbonio) di uno zucchero è collegato al gruppo ossidrile nella posizione C,( 3-carbonio) dello zucchero successivo dal legame fosfodiestere. Di conseguenza, il nucleotide terminale ad una estremità della catena ha un 5 libero e, dall'altra, un gruppo 3 libero. La sequenza delle basi nucleotidiche viene solitamente scritta nella direzione dal 5- al 3-end. Due filamenti di DNA sono antiparalleli tra loro, in modo da andare in direzioni opposte, e 5 'estremità di un filo corrisponde alla 3' estremità dell'altro filo e viceversa.

Modello DNA di Watson e Crick spiegati dal tempo noto biochimico inglese Chargaff regola, secondo la quale la molecola di DNA di un numero qualsiasi di purine corrisponde strettamente al numero di pirimidine.

Nella doppia elica, purina DNA-( adenina, guanina) è sempre combinata con pirimidine( timina e citosina).Tra la citosina e la guanina si formano tre legami idrogeno e tra timina e adenina - due, quindi un altro modo di connettersi semplicemente non può.

Un'unità elementare di DNA è un nucleotide che contiene un desossiribosio, un gruppo fosfato e una base azotata.

replicazione del DNA

perché il DNA è una molecola di eredità, allora per questa qualità deve accuratamente replicarsi e quindi di salvare tutte le informazioni nelle informazioni originali molecola di DNA in una specifica sequenza nucleotidica. Questo è fornito da un processo speciale che precede la divisione di qualsiasi cellula nel corpo, chiamata replicazione del DNA.L'essenza di questo processo è che uno speciale enzima rompe legami idrogeno deboli, che collegano i nucleotidi di due catene insieme. Di conseguenza, i filamenti di DNA sono scollegati e le basi azotate libere( la cosiddetta forcella di replicazione) "sporgono" da ciascuna catena. Particolare enzima DNA polimerasi inizia a muoversi lungo la catena del DNA libero da 5 a 3-estremità della molecola, contribuendo a unire i nucleotidi liberi continuamente sintetizzati nella cellula, all'estremità 3' del filamento di DNA di nuova sintesi. Come risultato, la replica

formata due nuovi, esattamente la stessa molecola di DNA, identico come la molecola di DNA originale prima della sua replicazione.

può dire alcuni semplificativa che il fenomeno della esatta raddoppio della molecola di DNA, che si basa sulla base complementare della molecola è la base molecolare dell'ereditarietà.

tasso

della replicazione del DNA negli esseri umani è relativamente basso, e per garantire la replicazione del DNA di ogni cromosoma umano, vorrebbero settimane, se la replica viene avviato da un unico punto. In realtà, qualsiasi molecola di DNA cromosomi, ogni cromosoma e umano contiene solo una molecola di DNA, ci sono molti posti replica di iniziazione( repliconi).Da ogni replica replicone va in entrambe le direzioni fino a quando i repliconi adiacenti non si fondono. Pertanto, la replicazione del DNA in ciascun cromosoma procede in modo relativamente rapido.termine

"codice genetico»

Per una molecola di eredità, che è il DNA non solo che lei è in grado di riprodursi - è solo una parte di eredità.Il DNA deve in qualche modo codificare tutti i segni del corpo. La maggior parte delle caratteristiche di qualsiasi proteina dell'organismo, unicellulare o pluricellulare, definita: enzimi, proteine ​​strutturali, proteine ​​di trasporto, canali, proteine ​​recettori proteici. Di conseguenza, il DNA deve in qualche modo codificare la struttura delle proteine ​​e dirigere l'ordine degli amminoacidi in essi.

Aminoacidi unite tra loro mediante legame peptidico, che è formata per condensazione di gruppi amminici( NH2) di un amminoacido con un gruppo carbossilico( COOH) con un altro amminoacido. La sequenza aminoacidica della catena polipeptidica di amminoacidi è scritto con un NH2 gruppo libero di aminoacido con un COOH-gruppo libero.

scienziati hanno scoperto che il codice è una tripletta, ciò significa che ogni amminoacido è codificato da tre nucleotidi. Infatti, come le proteine ​​utilizzate per costruire 20 differenti aminoacidi, il codice può non essere un singolo nucleotide, perché ci sono solo 4 nucleotidi. Il codice non può essere dinucleotidi possibile in tutte le 16 combinazioni di 2 nucleotidi. Quando tre nucleotidi il numero di combinazioni sale a 64, ed è sufficiente per codificare i 20 differenti aminoacidi. Inoltre, ne consegue anche che il codice genetico è degenerato essere, cioè un amminoacido può essere codificato da più di una tripletta di nucleotidi. Un'altra caratteristica importante del codice genetico è che è non sovrapposte, con ogni sequenza una nuova sequenza di amminoacidi codificante catena polipeptidica della nuova tripletta DNA.Il codice genetico non contiene segni di punteggiatura, e triplette che codificano susseguono. Il codice genetico è universale e viene utilizzato nello stesso modo come i procarioti ed eucarioti. Le terzine codificanti dei nucleotidi sono chiamate codoni.

I più importanti sono i primi due nucleotidi di ciascun codone. Il terzo nucleotide non è specifico. Tre codoni definiscono la sintesi segnale di arresto catena polipeptidica( traslazione terminazione): UAA, UAG e UGA.Ciò significa che nella posizione di RNA messaggero( mRNA), dove uno qualsiasi di questi codoni, la sintesi della catena ferma polipeptide. Codoni che indicano la terminazione della sintesi di catene di polipeptidi, chiamati codoni di stop.

RNA messaggero e processo di trascrizione

dovrebbero essere spiegate perché era così necessario introdurre il concetto di RNA messaggero. Come è noto, il DNA contenuto nei cromosomi della cellula e quindi nel nucleo, e la proteina è sintetizzata nel citoplasma delle cellule. Per informazioni sulla struttura della proteina, scritto nel linguaggio del DNA ottenuto nel citoplasma, in primo luogo essere riscritta( trascritto) nella molecola di mRNA.

RNA differisce dal DNA in RNA che una catena ribosio zucchero residuo rappresentato da( da cui il nome), timina è sostituito da uracile che ha approssimativamente la stessa complementarità di adenina come timina.

Per imbroglio verificato gene sequenza nucleotidica che codifica la struttura primaria della catena polipeptidica proteine ​​a specifici mRNA, una catena di DNA ad una distanza dal gene ad una specifica sequenza di nucleotidi, chiamato il promotore, unisce enzima speciale - RNA polimerasi.

punto di partenza della trascrizione è una base di DNA corrispondente base RNA che è incluso nella prima trascrizione. Trascrizione dell'mRNA continua fino a quando la RNA polimerasi II non soddisfa il segnale di terminazione della trascrizione( fine).

Biosintesi della catena polipeptidica

Nella catena polipeptidica, l'informazione codificata dal codice genetico viene decodificata e il modello di mRNA è costruito su una catena polipeptidica di una proteina specifica. In questo processo sono coinvolti altri due tipi di RNA: ribosomiale( rRNA) e trasporto( tRNA).Per entrambi i tipi di RNA, ci sono numerosi geni nel genoma, sulla matrice di cui questi RNA sono sintetizzati.

La formazione di una catena polipeptidica da tRNAs sequenzialmente consegnati agli mRNA con i corrispondenti aminoacidi avviene sui ribosomi.

La struttura del gene negli organismi superiori è piuttosto complicata. Include un promotore contenente un sito di iniziazione della trascrizione, esoni e introni. Gli esoni contengono le sequenze codificanti del gene, la funzione degli introni rimane sconosciuta. Al confine tra esoni e introni c'è una sequenza di consenso, che è riconosciuta dagli enzimi di splicing, cioè dagli enzimi per l'escissione degli introni dal trascritto dell'mRNA primario. Alla 3-estremità del gene, c'è già nella parte non codificante un sito che fornisce l'aggiunta di 100-200 residui di adenina all'mRNA per assicurare la sua stabilità.Il gene è caratterizzato dal cosiddetto frame di lettura aperto, cioè dalla presenza di una sequenza sufficientemente lunga di triplette che codificano amminoacidi non interrotte da codoni di stop o terzine senza senso.