Structura ADN-ului 1
Modelul spațial al ADN-ului
Fig. 5. Bazele de azot care fac parte din acizi nucleici
Biochimistul american Erwin Chargaff dezvoltat metode de determinare a cantității exacte de baze azotate și caracteristicile compoziției chimice a acizilor nucleici. Acesta a jucat un rol major in intelegerea structurii moleculare a ADN-ului. S-a constatat, dar că bazele azotate care alcătuiesc ADN-ul (fig. 5.5) și izolate din celulele organisme diferite (fig. 5.8) se supune legilor. Suma purina-axe Considerații (A + T) toate pirimidină egală cu GDS suma (L + T).
Fig. 5.6. Normele Chargaff lui
Fig. 5.8. baze azotate, izolate din celule de diferite organisme
In 1953, un biolog american moleculara Dzheyms Uotson si fizician britanic si genetician Francis Crick (Fig. 5.9), pe baza datelor din E. Chargaff and Wilkins si Rosalind Franklin (Fig. 5.10) a construit un model al structurii spațiale a moleculei de ADN. Această descoperire a fost acordat cele mai înalte grade pe-științifice - Premiul Nobel.
Fig. 5.9. Dzheyms Uotson și Francis Crick (1953)
Fig. 5.10. Rosalind Franklin (1920-1958), Biofizicianul engleză și roentgenograph om de știință
Conform modelului J. Watson și Crick molecula de ADN este format din două lanțuri polinucleotidice complementare lungi răsucite pentru a corecta dublu helix.
Diametrul pravozakruchennoy dublu helix a ADN-ului este de aproximativ 2 nm, o răsucire în spirală (smoală) - 3,4 nm. În fiecare buclă (pas) helixul este de 10 bp între nucleotidele distanță egală cu 0,34 nm (Fig. 5.11).
Fig. 5.11. Structura terțiară a ADN-ului
lanțuri scheletici bază de polinucleotide care conțin zahăr alternativ corect și fosfat legat prin legături covalente. Două lanțuri carbohidrat-fosfat sunt situate pe partea exterioară a moleculei de ADN, în timp ce bazele azotate se află axa perpendiculară helixului.
Adenina într-un lanț legat prin două legături de hidrogen cu timina alt lanț.
Intre guanina și citozina formă trei legături de hidrogen.
O astfel de bază azotată compus asigură o conexiune solidă între cele două lanțuri și menținând distanțe egale între acestea pe parcursul numita complementaritate (Fig. 5.14).
Complementaritatea - o complementaritate spațială a moleculelor sau părți ale acestora, ceea ce duce la formarea de legături de hidrogen.
Complementaritatea fiecare pereche de complementaritate bază creează două lanțuri polinucleotidice în general.
legături de hidrogen au loc între catena de bază pirimidinică-od clorhidric bază purinică și celălalt lanț prin împerechere selectivă.
Compusul uneia dintre purinele (A sau G) sau o pirimidină (C sau T), cu un rest de zahăr formează o nucleozidă.
După aderarea la gruparea fosfat nucleozidic are loc nucleotidelor. care cuprinde o bază, zahăr și o grupare fosfat. grupare fosfat atașată la o nucleozidă, o grupare dezoxiriboză înlocuind OH - (. Figura 5.12) în poziția 5“.
Fig. 5.12. Formarea de compus fosfat deoxiribonucleotide, o bază azotată și deoxiriboză
Nucleotidele - monomeri care construiesc lanțul de polinucleotide. Compus cu fiecare alte două nucleotide dă dinucleotides. trei - trinucleotide. apoi - tetranucleotide. și așa mai departe până când lanțul de sute de mii de nucleotide în formă de liniare lungi, polinucleotide neramificate.
molecule de ARN polinucleotide au o greutate moleculară de 1,5-2,0 milioane. Și constau 4-6 mii. Nucleotidele. Polinucleotidele de ADN - este de obicei molecule organice mari, cu mii, milioane și chiar miliarde de nucleotide. Secvența de nucleotide dintr-o moleculă de lanț este structura primară a moleculei de ADN (Fig. 5.13).
Fig. 5.13. Structura primară a ADN-ului. Compușii Schema de nucleotide într-o catenă polinucleotidică
Moleculele de ADN din două lanțuri polinucleotidice au direcția opusă legăturilor 5'-3 „și 3'-5“, adică ele sunt antiparalele (fig. 5.14).
Astfel, în organizarea structurală a moleculei de ADN sunt trei niveluri:
- structura primară - secvența de nucleotide într-o catenă polinucleotidică
- secundar structură - Două complementare între ele și antiparalele catenele polinucleotidice legate prin legături de hidrogen (Figura 5.14.);
- structura terțiară - spirala spațială tridimensională cu anumite caracteristici (Figura 5.11.).
Fig. 5.14. Structura secundară a ADN-ului
Legăturile de hidrogen între perechile de complementare nukleoti-rânduri (pentru două perechi A-T și T pentru perechea de trei Ts) relativ fragil-lat.
De aceea, catenele complementare ale moleculei de ADN pot lyatsya-umfla și re-conectați la schimbarea anumitor condiții (de exemplu, modificarea concentrației de temperatură sau de sare).
Separarea ADN dublu catenar numit Denaturarea. și despre inversul procesului - formarea structurii ADN dublu catenar - hibridizare.
Lanț, care conține informații despre structura proteinei (în direcția 5'-SRI-3 „), numită catena sens. dar complementare - antisens.
Antisens strand este importantă în stabilizarea structurii helix ADN dublu și este implicată în replicarea pro-cesiuni și reparații (recuperare) a siturilor de ADN deteriorate.
Moleculele de ADN sunt gigant polimer-mi. Unitățile de lungime a moleculei luate: perechile Nucl-otidov (bp). Omul Setul haploidă conține 9 perechi 3,2h10 nukleoti-ing.
Aproape toate celulele ADN este conținută în miez sub forma de 46 bine ambalate, coiled-coil prin interacțiunea cu proteine nucleare, structuri - cromozomi. O porțiune relativ mică a ADN-ului (aproximativ 5%) lo-localizate în mitocondrii.
În timpul multiplicarea zigotul, format prin fuziunea de gameți dă naștere la milioane și miliarde de celule din organism. Fiecare moleculă de ADN inițial dă naștere la două noi molecule de ARN, menținând în același timp neschimbate toate caracteristicile moleculei părinte.
Procesul de dublare ADN derivate dintre procesele de fisiune în VRE-ring pas sintetic interfază este numit Replica-katsii. In timpul replicarii, informațiile codificate în pos-nucleotidice fost molecule ADN părinte consistente, transmise cu ADN filială maximă precizie.
In 1956, A. Kornberg alocat enzima care a fost capabil de a lega nucleotide libere unele cu altele, și a dat Hosting Project-set de ADN polimerază.
Metoda de replicare, comună tuturor eucariotelor, inclusiv uman, cunoscut sub numele de replicare semiconservative (fig. 5.15).
La începutul procesului de replicare a unei enzime - helicase părinte unwinds ADN la două fire, fiecare dintre care servește ca o matrice, care definește o nouă secvență complementară lanțului ADN.
Atunci când filiala replicare semi-conservatoare celule prima generație primesc doar una dintre catenele de ADN al celulei-mamă.
A doua componentă este sintetizat din nou, în timp ce este complementar lanțul rodiu-Sumer. Astfel, doar două dintre cele patru celule a doua-to-negru generatie conțin un ADN parental începând cu lanț clorhidric. Deoarece ADN polimeraza pentru a cataliza replicarea într-o singură direcție (5'®3 „), în mod continuu fiind finalizat doar un singur lanț de ADN nou (sens). Un al doilea lanț (antisens) sintetizat prin diferite ADN polimerază se deplasează într-o direcție opusă, sub forma unor segmente de ADN scurte (fragmente Okazaki).
Apoi, aceste fragmente de ADN sunt legate într-un ligaza enzimă singur lanț. Astfel, replicarea ADN oferă cea mai mare fidelitate a informației genetice conținută în secvența de bază ADN și pune în aplicare, astfel, funcțiile de bază ale ADN-ului - păstrarea informației genetice și reproducerea exactă a unui număr de generații.
Fig. 5,15. replicarea ADN Semiconservative