Sa gilagid ng sanggol, isang puting tuldok ang namamaga. Ano ang ibig sabihin ng puting tuldok sa gilagid ng sanggol. Hindi lang pimple. Isang puting tuldok sa gum ng bata bilang hindi nakakapinsalang sintomas


Ang mga pag-aaral na naglalayong ipaliwanag ang kemikal na katangian ng namamana na materyal ay hindi maikakaila na pinatunayan iyon ang materyal na substrate ng pagmamana at pagkakaiba-iba aymga nucleic acid, na natuklasan ni F. Miescher (1868) sa nuclei ng mga pus cell. Ang mga nucleic acid ay macromolecules, i.e. may mataas na molekular na timbang. Ito ay mga polimer na binubuo ng mga monomer. nucleotides kabilang ang tatlong sangkap: asukal(pentose), pospeyt At nitrogenous na base(purine o pyrimidine). Ang isang nitrogenous base (adenine, guanine, cytosine, thymine o uracil) ay nakakabit sa unang carbon atom sa C-1 pentose molecule, at isang pospeyt ay nakakabit sa ikalimang carbon atom C-5 "gamit ang isang eter bond; ang ikatlong carbon atom C-3 "ay laging may hydroxyl group - OH ( tingnan ang diagram ).

Ang koneksyon ng mga nucleotides sa isang nucleic acid macromolecule ay nangyayari sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng pospeyt ng isang nucleotide sa hydroxyl ng isa pa upang sa pagitan ng mga ito ay maitatag phosphodiester bond(Larawan 3.2). Ang resulta ay isang polynucleotide chain. Ang gulugod ng kadena ay binubuo ng mga alternating phosphate at mga molekula ng asukal. Ang isa sa mga nitrogenous base na nakalista sa itaas ay nakakabit sa mga molekula ng pentose sa posisyong C-1 (Larawan 3.3).

kanin. 3.1. Diagram ng istraktura ng nucleotide

Ang pagpupulong ng polynucleotide chain ay isinasagawa kasama ang partisipasyon ng polymerase enzyme, na nagsisiguro sa pagkakabit ng phosphate group ng susunod na nucleotide sa hydroxyl group sa posisyon 3 "ng nakaraang nucleotide (Fig. 3.3). Dahil sa nabanggit na pagtitiyak ng pagkilos ng pinangalanang enzyme, ang paglaki ng polynucleotide chain ay nangyayari lamang sa isang dulo: doon kung saan ang libreng hydroxyl ay nasa posisyon 3". Ang simula ng kadena ay palaging nagdadala ng isang grupo ng pospeyt sa posisyon 5 ". Ito ay nagpapahintulot sa iyo na pumili ng 5" at 3 "- nagtatapos.

Mayroong dalawang uri ng mga compound sa mga nucleic acid: deoxyribonucleic(DNA) At ribonucleic(RNA)mga acid. Ang pag-aaral ng komposisyon ng mga pangunahing carrier ng hereditary material - chromosome - ay natagpuan na ang kanilang pinaka-chemically stable na bahagi ay DNA, na siyang substrate ng heredity at variability.

Istruktura ng DNA. Modelo nina J. Watson at f. umiyak

Binubuo ang DNA ng mga nucleotides, na kinabibilangan ng asukal - deoxyribose, phosphate at isa sa mga nitrogenous base - purine (adenine o guanine) o pyrimidine (thymine o cytosine).

Ang isang tampok ng istrukturang organisasyon ng DNA ay ang mga molekula nito ay kinabibilangan ng dalawang polynucleotide chain na magkakaugnay sa isang tiyak na paraan. Alinsunod sa three-dimensional na modelo ng DNA na iminungkahi noong 1953 ng American biophysicist na si J. Watson at ng English biophysicist at geneticist na si F. Crick, ang mga chain na ito ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng hydrogen bonds sa pagitan ng kanilang nitrogenous base ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang adenine ng isang chain ay konektado sa pamamagitan ng dalawang hydrogen bond sa thymine ng isa pang chain, at tatlong hydrogen bond ang nabuo sa pagitan ng guanine at cytosine ng iba't ibang chain. Ang ganitong koneksyon ng mga nitrogenous base ay nagbibigay ng isang malakas na koneksyon sa pagitan ng dalawang chain at nagpapanatili ng pantay na distansya sa pagitan ng mga ito sa kabuuan.

kanin. 3.4. Diagram ng istraktura ng molekula ng DNA. Ang mga arrow ay nagpapahiwatig ng antiparallelism ng mga kadena

Ang isa pang mahalagang katangian ng pagkakaugnay ng dalawang polynucleotide chain sa isang molekula ng DNA ay ang kanilang antiparallelism: ang 5 "dulo ng isang chain ay konektado sa 3" na dulo ng isa, at kabaliktaran (Fig. 3.4).

Ang data ng X-ray diffraction ay nagpakita na ang isang molekula ng DNA na binubuo ng dalawang hibla ay bumubuo ng isang helix na pinaikot sa sarili nitong axis. Ang diameter ng helix ay 2 nm, ang haba ng pitch ay 3.4 nm. Ang bawat pagliko ay naglalaman ng 10 pares ng mga nucleotide.

Kadalasan, ang mga double helix ay kanang kamay - kapag gumagalaw pataas sa axis ng helix, ang mga kadena ay lumiliko sa kanan. Karamihan sa mga molekula ng DNA sa solusyon ay nasa kanang kamay - B-form (B-DNA). Gayunpaman, mayroon ding mga left-handed form (Z-DNA). Gaano karami ang DNA na ito ay naroroon sa mga selula at kung ano ang biological na kahalagahan nito ay hindi pa naitatag (Larawan 3.5).

kanin. 3.5. Mga spatial na modelo ng kaliwang kamay na Z-shape ( ako)

at kanang kamay na hugis B ( II) DNA

Kaya, sa istrukturang organisasyon ng molekula ng DNA, maaaring makilala ng isa pangunahing istraktura - isang polynucleotide chain pangalawang istraktura- dalawang complementary at antiparallel polynucleotide chain na konektado ng hydrogen bonds, at tersiyaryong istraktura - isang three-dimensional na spiral na may mga spatial na katangian sa itaas.

Ang isa sa mga pangunahing katangian ng materyal ng pagmamana ay ang kakayahang kopyahin ang sarili nito - pagtitiklop. Ang pag-aari na ito ay ibinibigay ng mga kakaibang organisasyon ng kemikal ng molekula ng DNA, na binubuo ng dalawang pantulong na mga hibla. Sa proseso ng pagtitiklop, isang komplementaryong kadena ang na-synthesize sa bawat polynucleotide chain ng parent DNA molecule. Bilang resulta, dalawang magkaparehong double helix ang nabuo mula sa isang DNA double helix. Ang pamamaraang ito ng pagdodoble ng mga molekula, kung saan ang bawat molekula ng anak na babae ay naglalaman ng isang magulang at isang bagong synthesize na kadena, ay tinatawag na semi-konserbatibo(Tingnan ang Larawan 2.12).

Para maganap ang pagtitiklop, ang mga parent na hibla ng DNA ay dapat na ihiwalay sa isa't isa upang maging mga template kung saan ang mga pantulong na hibla ng mga molekula ng anak na babae ay synthesize.

Ang pagtitiklop ay sinisimulan sa mga partikular na rehiyon ng DNA, na itinalaga ori (mula sa Ingles na pinagmulan - simula). Kasama sa mga ito ang isang 300 bp sequence na kinikilala ng mga partikular na protina. Ang double helix ng DNA sa mga loci na ito ay nahahati sa dalawang chain, habang, bilang panuntunan, ang mga lugar ng divergence ng polynucleotide chain ay nabuo sa magkabilang panig ng replication start point - mga tinidor ng replikasyon, na gumagalaw sa magkasalungat na direksyon mula sa locus ori mga direksyon. Sa pagitan ng mga replication forks, tinatawag ang isang istraktura replika ng mata, kung saan ang mga bagong polynucleotide chain ay nabuo sa dalawang hibla ng maternal DNA (Larawan 3.8, A).

Ang huling resulta ng proseso ng pagtitiklop ay ang pagbuo ng dalawang molekula ng DNA na ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay magkapareho sa parent DNA double helix.

Ang pagtitiklop ng DNA sa mga pro- at eukaryote ay karaniwang magkatulad, gayunpaman, ang rate ng synthesis sa eukaryotes (mga 100 nucleotides/s) ay isang order ng magnitude na mas mababa kaysa sa mga prokaryotes (1000 nucleotides/s). Ang dahilan para dito ay maaaring ang pagbuo ng eukaryotic DNA na may sapat na malakas na koneksyon sa mga protina (tingnan ang Kabanata 3.5.2.), na humahadlang sa despiralization nito, na kinakailangan para sa replicative synthesis.

Sa kanan ay ang pinakamalaking human DNA helix na ginawa mula sa mga tao sa beach sa Varna (Bulgaria), na kasama sa Guinness Book of Records noong Abril 23, 2016

Deoxyribonucleic acid. Pangkalahatang Impormasyon

Ang DNA (deoxyribonucleic acid) ay isang uri ng blueprint ng buhay, isang kumplikadong code na naglalaman ng data sa namamana na impormasyon. Ang kumplikadong macromolecule na ito ay may kakayahang mag-imbak at magpadala ng namamana na genetic na impormasyon mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon. Tinutukoy ng DNA ang mga katangian ng anumang buhay na organismo bilang pagmamana at pagkakaiba-iba. Tinutukoy ng impormasyong naka-encode dito ang buong programa ng pag-unlad ng anumang buhay na organismo. Ang mga genetically embedded na kadahilanan ay paunang tinutukoy ang buong kurso ng buhay ng isang tao at anumang iba pang organismo. Artipisyal o natural na impluwensya panlabas na kapaligiran maaari lamang bahagyang makaapekto sa pangkalahatang kalubhaan ng mga indibidwal na genetic na katangian o makakaapekto sa pagbuo ng mga naka-program na proseso.

Deoxyribonucleic acid(DNA) ay isang macromolecule (isa sa tatlong pangunahing, ang iba pang dalawa ay RNA at mga protina), na nagbibigay ng imbakan, paghahatid mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon at pagpapatupad ng genetic program para sa pagbuo at paggana ng mga buhay na organismo. Naglalaman ang DNA ng impormasyon tungkol sa istruktura ng iba't ibang uri ng RNA at mga protina.

Sa mga eukaryotic cell (hayop, halaman, at fungi), ang DNA ay matatagpuan sa cell nucleus bilang bahagi ng mga chromosome, gayundin sa ilang cell organelles (mitochondria at plastids). Sa mga selula ng mga prokaryotic na organismo (bacteria at archaea), isang pabilog o linear na molekula ng DNA, ang tinatawag na nucleoid, ay nakakabit mula sa loob hanggang sa lamad ng selula. Ang mga ito at ang mga lower eukaryote (halimbawa, yeast) ay mayroon ding maliit na autonomous, karamihan ay pabilog na mga molekula ng DNA na tinatawag na plasmids.

Mula sa isang kemikal na pananaw, ang DNA ay isang mahabang polymeric molecule na binubuo ng paulit-ulit na mga bloke - nucleotides. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous base, isang asukal (deoxyribose), at isang phosphate group. Ang mga bono sa pagitan ng mga nucleotide sa isang kadena ay nabuo sa pamamagitan ng deoxyribose ( SA) at pospeyt ( F) pangkat (phosphodiester bonds).


kanin. 2. Ang nuclertide ay binubuo ng nitrogenous base, asukal (deoxyribose) at isang phosphate group

Sa napakaraming kaso (maliban sa ilang mga virus na naglalaman ng single-stranded DNA), ang DNA macromolecule ay binubuo ng dalawang chain na naka-orient sa pamamagitan ng nitrogenous na mga base sa isa't isa. Ang double-stranded na molekula na ito ay pinaikot sa isang helix.

Mayroong apat na uri ng nitrogenous base na matatagpuan sa DNA (adenine, guanine, thymine, at cytosine). Ang nitrogenous base ng isa sa mga chain ay konektado sa nitrogenous base ng kabilang chain sa pamamagitan ng hydrogen bonds ayon sa prinsipyo ng complementarity: ang adenine ay pinagsama lamang sa thymine ( A-T), guanine - may cytosine lamang ( G-C). Ang mga pares na ito ang bumubuo sa "mga baitang" ng helical na "hagdan" ng DNA (tingnan ang: Fig. 2, 3 at 4).


kanin. 2. Nitrogenous base

Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa iyo na "i-encode" ang impormasyon tungkol sa iba't ibang uri RNA, ang pinakamahalaga ay ang impormasyon o template (mRNA), ribosomal (rRNA) at transport (tRNA). Ang lahat ng mga uri ng RNA na ito ay na-synthesize sa DNA template sa pamamagitan ng pagkopya sa DNA sequence sa RNA sequence na na-synthesize sa panahon ng transkripsyon at nakikibahagi sa biosynthesis ng protina (proseso ng pagsasalin). Bilang karagdagan sa mga coding sequence, ang cell DNA ay naglalaman ng mga sequence na gumaganap ng mga regulatory at structural function.


kanin. 3. Pagtitiklop ng DNA

Lokasyon ng mga pangunahing kumbinasyon mga kemikal na compound Ang DNA at quantitative na relasyon sa pagitan ng mga kumbinasyong ito ay nagbibigay ng pag-encode ng namamana na impormasyon.

Edukasyon bagong DNA (pagtitiklop)

  1. Ang proseso ng pagtitiklop: ang pag-unwinding ng DNA double helix - ang synthesis ng mga complementary strands ng DNA polymerase - ang pagbuo ng dalawang molekula ng DNA mula sa isa.
  2. Ang double helix ay "nag-unzip" sa dalawang sangay kapag sinira ng mga enzyme ang bono sa pagitan ng mga baseng pares ng mga kemikal na compound.
  3. Ang bawat sangay ay isang bagong elemento ng DNA. Ang mga bagong pares ng base ay konektado sa parehong pagkakasunud-sunod tulad ng sa pangunahing sangay.

Sa pagkumpleto ng pagdoble, dalawang independiyenteng helice ang nabuo, na nilikha mula sa mga kemikal na compound ng magulang na DNA at pagkakaroon ng parehong genetic code kasama nito. Sa ganitong paraan, ang DNA ay nakakapag-rip ng impormasyon mula sa cell patungo sa cell.

Higit pang detalyadong impormasyon:

ISTRUKTURA NG NUCLEIC ACID


kanin. 4 . Nitrogenous base: adenine, guanine, cytosine, thymine

Deoxyribonucleic acid(DNA) ay tumutukoy sa mga nucleic acid. Mga nucleic acid ay isang klase ng hindi regular na biopolymer na ang mga monomer ay mga nucleotide.

MGA NUCLEOTIDE binubuo ng nitrogenous na base, konektado sa isang limang-carbon carbohydrate (pentose) - deoxyribose(sa kaso ng DNA) o ribose(sa kaso ng RNA), na pinagsasama sa isang residue ng phosphoric acid (H 2 PO 3 -).

Mga base ng nitrogen Mayroong dalawang uri: mga base ng pyrimidine - uracil (sa RNA lamang), cytosine at thymine, mga base ng purine - adenine at guanine.


kanin. Fig. 5. Ang istraktura ng mga nucleotide (kaliwa), ang lokasyon ng nucleotide sa DNA (ibaba) at ang mga uri ng nitrogenous base (kanan): pyrimidine at purine


Ang mga carbon atom sa isang pentose molecule ay binibilang mula 1 hanggang 5. Ang Phosphate ay pinagsama sa ikatlo at ikalimang carbon atoms. Ito ay kung paano pinagsama-sama ang mga nucleic acid upang bumuo ng isang kadena ng mga nucleic acid. Kaya, maaari nating ihiwalay ang 3' at 5' na dulo ng DNA strand:


kanin. 6. Paghihiwalay ng 3' at 5' na dulo ng DNA strand

Dalawang hibla ng DNA form dobleng helix. Ang mga chain na ito sa isang spiral ay nakatuon sa magkasalungat na direksyon. Sa iba't ibang mga hibla ng DNA, ang mga nitrogenous na base ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng hydrogen bonds. Ang adenine ay palaging pinagsama sa thymine, at ang cytosine ay palaging pinagsama sa guanine. Ito ay tinatawag na tuntunin ng komplementaridad.

Panuntunan ng komplementaridad:

A-T G-C

Halimbawa, kung bibigyan tayo ng DNA strand na may sequence

3'-ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

pagkatapos ay ang pangalawang kadena ay magiging pantulong dito at ididirekta sa kabaligtaran na direksyon - mula sa 5'-end hanggang sa 3'-end:

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3'.


kanin. 7. Ang direksyon ng mga chain ng DNA molecule at ang koneksyon ng nitrogenous bases gamit ang hydrogen bonds

DNA REPLICATION

Pagtitiklop ng DNA ay ang proseso ng pagdodoble ng molekula ng DNA sa pamamagitan ng template synthesis. Sa karamihan ng mga kaso ng natural na pagtitiklop ng DNApanimulang aklatpara sa DNA synthesis ay maikling snippet (nilikha muli). Ang nasabing ribonucleotide primer ay nilikha ng enzyme primase (DNA primase sa prokaryotes, DNA polymerase sa eukaryotes), at pagkatapos ay pinalitan ng deoxyribonucleotide polymerase, na karaniwang gumaganap ng mga function ng pag-aayos (pagwawasto ng pinsala sa kemikal at pagkasira sa molekula ng DNA).

Ang pagtitiklop ay nangyayari sa isang semi-konserbatibong paraan. Nangangahulugan ito na ang double helix ng DNA ay nag-unwinds at isang bagong chain ay nakumpleto sa bawat isa sa mga chain nito ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang molekula ng DNA ng anak na babae ay naglalaman ng isang strand mula sa molekula ng magulang at isang bagong synthesize. Ang pagtitiklop ay nangyayari sa 3' hanggang 5' na direksyon ng parent strand.

kanin. 8. Pagtitiklop (pagdodoble) ng molekula ng DNA

Synthesis ng DNA- hindi ito isang kumplikadong proseso na tila sa unang tingin. Kung iisipin mo ito, kailangan mo munang malaman kung ano ang synthesis. Ito ay ang proseso ng pagsasama-sama ng isang bagay. Ang pagbuo ng isang bagong molekula ng DNA ay nagaganap sa maraming yugto:

1) Ang DNA topoisomerase, na matatagpuan sa harap ng replication fork, ay pinuputol ang DNA upang mapadali ang pag-unwinding at pag-unwinding nito.
2) Ang DNA helicase, kasunod ng topoisomerase, ay nakakaapekto sa proseso ng "pag-unwinding" ng DNA helix.
3) Ang mga protina na nagbubuklod ng DNA ay nagsasagawa ng pagbubuklod ng mga hibla ng DNA, at isinasagawa din ang kanilang pagpapapanatag, na pinipigilan ang mga ito na dumikit sa isa't isa.
4) DNA polymerase δ(delta) , na pinag-ugnay sa bilis ng paggalaw ng replication fork, nagsasagawa ng synthesisnangungunamga tanikala subsidiary DNA sa direksyon na 5" → 3" sa matrix ina mga hibla ng DNA sa direksyon mula sa 3" dulo nito hanggang 5" na dulo (bilis hanggang 100 base pairs bawat segundo). Ang mga kaganapang ito tungkol dito ina Ang mga hibla ng DNA ay limitado.



kanin. 9. Eskematiko na representasyon ng proseso ng pagtitiklop ng DNA: (1) Lagging strand (lag strand), (2) Leading strand (leading strand), (3) DNA polymerase α (Polα), (4) DNA ligase, (5) RNA -primer, (6) Primase, (7) Okazaki fragment, (8) DNA polymerase δ (Polδ ), (9) Helicase, (10) Single-stranded DNA-binding proteins, (11) Topoisomerase.

Ang synthesis ng lagging daughter na DNA strand ay inilarawan sa ibaba (tingnan sa ibaba). scheme replication fork at function ng replication enzymes)

Para sa karagdagang impormasyon sa pagtitiklop ng DNA, tingnan ang

5) Kaagad pagkatapos ng pag-unwinding at pag-stabilize ng isa pang thread ng molekula ng magulang, ito ay sumaliDNA polymerase α(alpha)at sa direksyon 5 "→3" synthesizes isang primer (RNA primer) - isang RNA sequence sa isang DNA template na may haba na 10 hanggang 200 nucleotides. Pagkatapos nito, ang enzymetinanggal mula sa DNA strand.

sa halip na DNA polymeraseα nakakabit sa 3" dulo ng primer DNA polymeraseε .

6) DNA polymeraseε (epsilon) na parang patuloy na pahabain ang panimulang aklat, ngunit bilang isang substrate na naka-embeddeoxyribonucleotides(sa halagang 150-200 nucleotides). Ang resulta ay isang solidong thread ng dalawang bahagi -RNA(i.e. primer) at DNA. DNA polymerase εgumagana hanggang sa matugunan nito ang panimulang aklat ng naunafragment Okazaki(na-synthesize ng kaunti mas maaga). Ang enzyme na ito ay aalisin sa kadena.

7) DNA polymerase β(beta) ay pumapalit saDNA polymerases ε,gumagalaw sa parehong direksyon (5" → 3") at inaalis ang mga primer na ribonucleotides habang ipinapasok ang mga deoxyribonucleotides sa kanilang lugar. Ang enzyme ay gumagana hanggang sa kumpletong pagtanggal panimulang aklat, i.e. hanggang sa isang deoxyribonucleotide (kahit na mas dati nang na-synthesizeDNA polymerase ε). Hindi maiugnay ng enzyme ang resulta ng trabaho nito at ang DNA sa harap, kaya umalis ito sa kadena.

Bilang resulta, ang isang fragment ng DNA ng anak na babae ay "namamalagi" sa matrix ng thread ng ina. Ito ay tinatawag nafragment ng Okazaki.

8) Ang DNA ligase ay nagpapalit ng dalawang katabi mga fragment ng Okazaki , ibig sabihin. 5 "-end ng segment, na-synthesizeDNA polymerase ε,at 3" chain end built-inDNA polymeraseβ .

ISTRUKTURA NG RNA

Ribonucleic acid(RNA) ay isa sa tatlong pangunahing macromolecules (ang iba pang dalawa ay DNA at mga protina) na matatagpuan sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo.

Tulad ng DNA, ang RNA ay binubuo ng isang mahabang kadena kung saan ang bawat link ay tinatawag nucleotide. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous base, ribose sugar, at phosphate group. Gayunpaman, hindi tulad ng DNA, ang RNA ay karaniwang may isa sa halip na dalawang hibla. Ang pentose sa RNA ay kinakatawan ng ribose, hindi deoxyribose (ribose ay may karagdagang hydroxyl group sa pangalawang carbohydrate atom). Sa wakas, ang DNA ay naiiba sa RNA sa komposisyon ng mga nitrogenous base: sa halip na thymine ( T) uracil ay naroroon sa RNA ( U) , na pantulong din sa adenine.

Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa RNA na mag-encode ng genetic na impormasyon. Ang lahat ng cellular organism ay gumagamit ng RNA (mRNA) upang iprograma ang synthesis ng protina.

Ang mga cellular RNA ay nabuo sa isang proseso na tinatawag transkripsyon , iyon ay, ang synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, na isinasagawa ng mga espesyal na enzyme - RNA polymerases.

Ang mga Messenger RNA (mRNAs) ay nakikibahagi sa prosesong tinatawag broadcast, mga. synthesis ng protina sa template ng mRNA na may partisipasyon ng mga ribosome. Ang iba pang mga RNA ay sumasailalim sa mga pagbabago sa kemikal pagkatapos ng transkripsyon, at pagkatapos ng pagbuo ng pangalawang at tertiary na mga istruktura, nagsasagawa sila ng mga function na nakasalalay sa uri ng RNA.

kanin. 10. Ang pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA sa mga tuntunin ng nitrogenous base: sa halip na thymine (T), ang RNA ay naglalaman ng uracil (U), na pantulong din sa adenine.

TRANSCRIPTION

Ito ang proseso ng RNA synthesis sa isang template ng DNA. Nag-unwind ang DNA sa isa sa mga site. Ang isa sa mga chain ay naglalaman ng impormasyon na kailangang kopyahin sa RNA molecule - ang chain na ito ay tinatawag na coding. Ang pangalawang strand ng DNA, na pantulong sa coding strand, ay tinatawag na template strand. Sa proseso ng transkripsyon sa template chain sa 3'-5' na direksyon (kasama ang DNA chain), isang RNA chain na pantulong dito ay synthesize. Kaya, ang isang kopya ng RNA ng coding strand ay nilikha.

kanin. 11. Schematic na representasyon ng transkripsyon

Halimbawa, kung bibigyan tayo ng sequence ng coding strand

3'-ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

pagkatapos, ayon sa tuntunin ng complementarity, ang matrix chain ay magdadala ng sequence

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3',

at ang RNA na na-synthesize mula dito ay ang sequence

BROADCAST

Isaalang-alang ang mekanismo synthesis ng protina sa RNA matrix, pati na rin ang genetic code at mga katangian nito. Gayundin, para sa kalinawan, sa link sa ibaba, inirerekumenda namin na tingnan mo maikling video tungkol sa mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin na nagaganap sa isang buhay na selula:

kanin. 12. Proseso ng synthesis ng protina: Mga code ng DNA para sa RNA, mga code ng RNA para sa protina

GENETIC CODE

Genetic code- isang paraan ng pag-encode ng amino acid sequence ng mga protina gamit ang isang sequence ng nucleotides. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides - isang codon o isang triplet.

Genetic code na karaniwan sa karamihan ng pro- at eukaryotes. Ang talahanayan ay naglilista ng lahat ng 64 na codon at naglilista ng kaukulang mga amino acid. Ang base order ay mula sa 5" hanggang 3" na dulo ng mRNA.

Talahanayan 1. Standard genetic code

1st
ang basehan

nie

2nd base

ika-3
ang basehan

nie

U

C

A

G

U

U U U

(Phe/F)

U C U

(Ser/S)

U A U

(Tyr/Y)

U G U

(Cys/C)

U

U U C

U C C

U A C

U G C

C

U U A

(Leu/L)

U C A

U A A

Itigil ang codon**

U G A

Itigil ang codon**

A

U U G

U C G

U A G

Itigil ang codon**

U G G

(Trp/W)

G

C

C U U

C C U

(Pro/P)

C A U

(Kanya/H)

C G U

(Arg/R)

U

C U C

C C C

C A C

C G C

C

C U A

C C A

C A A

(Gln/Q)

CGA

A

C U G

C C G

C A G

C G G

G

A

A U U

(Ile/I)

A C U

(Thr/T)

A A U

(Asn/N)

A G U

(Ser/S)

U

A U C

A C C

A A C

A G C

C

A U A

A C A

A A A

(Lys/K)

A G A

A

A U G

(Met/M)

A C G

A A G

A G G

G

G

G U U

(Val/V)

G C U

(Ala/A)

G A U

(Asp/D)

G G U

(Gly/G)

U

G U C

G C C

G A C

G G C

C

G U A

G C A

G A A

(Glu/E)

G G A

A

G U G

G C G

G A G

G G G

G

Sa mga triplet, mayroong 4 na espesyal na sequence na nagsisilbing "punctuation marks":

  • *Triplet AUG, din ang pag-encode ng methionine, ay tinatawag simulan ang codon. Ang codon na ito ay nagsisimula sa synthesis ng isang molekula ng protina. Kaya, sa panahon ng synthesis ng protina, ang unang amino acid sa sequence ay palaging methionine.
  • **Triplets UAA, UAG At UGA tinawag itigil ang mga codon at huwag mag-code para sa anumang mga amino acid. Sa mga sequence na ito, humihinto ang synthesis ng protina.

Mga katangian ng genetic code

1. Tripletity. Ang bawat amino acid ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides - isang triplet o codon.

2. Pagpapatuloy. Walang karagdagang mga nucleotide sa pagitan ng mga triplets, patuloy na binabasa ang impormasyon.

3. Hindi nagsasapawan. Ang isang nucleotide ay hindi maaaring maging bahagi ng dalawang triplets sa parehong oras.

4. Kakaiba. Ang isang codon ay maaaring mag-code para lamang sa isang amino acid.

5. Pagkabulok. Ang isang amino acid ay maaaring ma-encode ng maraming magkakaibang mga codon.

6. Kagalingan sa maraming bagay. Ang genetic code ay pareho para sa lahat ng nabubuhay na organismo.

Halimbawa. Ibinigay sa amin ang pagkakasunud-sunod ng coding strand:

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

Ang matrix chain ay magkakaroon ng sequence:

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Ngayon ay "nag-synthesize" kami ng impormasyong RNA mula sa chain na ito:

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

Ang synthesis ng protina ay napupunta sa direksyon na 5' → 3', samakatuwid, kailangan nating i-flip ang sequence upang "basahin" ang genetic code:

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Ngayon hanapin ang start codon AUG:

5’- AU AUG CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Hatiin ang pagkakasunod-sunod sa triplets:

parang ganito: ang impormasyon mula sa DNA ay inililipat sa RNA (transkripsyon), mula sa RNA patungo sa protina (pagsasalin). Ang DNA ay maaari ding madoble sa pamamagitan ng pagtitiklop, at ang proseso ng reverse transcription ay posible rin, kapag ang DNA ay na-synthesize mula sa isang RNA template, ngunit ang ganitong proseso ay pangunahing katangian ng mga virus.


kanin. 13. Central dogma ng molecular biology

GENOM: GENES AT CHROMOSOMES

(pangkalahatang konsepto)

Genome - ang kabuuan ng lahat ng mga gene ng isang organismo; kumpletong set ng chromosome nito.

Ang terminong "genome" ay iminungkahi ni G. Winkler noong 1920 upang ilarawan ang kabuuan ng mga gene na nakapaloob sa haploid set ng mga chromosome ng mga organismo ng parehong biological species. Ang orihinal na kahulugan ng terminong ito ay nagpapahiwatig na ang konsepto ng genome, sa kaibahan ng genotype, ay isang genetic na katangian ng species sa kabuuan, at hindi ng isang indibidwal. Sa pag-unlad ng molecular genetics, nagbago ang kahulugan ng terminong ito. Ito ay kilala na ang DNA, na siyang tagapagdala ng genetic na impormasyon sa karamihan ng mga organismo at, samakatuwid, ay bumubuo ng batayan ng genome, ay kinabibilangan ng hindi lamang mga gene sa modernong kahulugan ng salita. Karamihan sa DNA ng mga eukaryotic cell ay kinakatawan ng non-coding (“redundant”) nucleotide sequence na hindi naglalaman ng impormasyon tungkol sa mga protina at nucleic acid. Kaya, ang pangunahing bahagi ng genome ng anumang organismo ay ang buong DNA ng haploid set ng mga chromosome nito.

Ang mga gene ay mga segment ng mga molekula ng DNA na nagko-code para sa mga polypeptides at mga molekula ng RNA.

Sa nakalipas na siglo, malaki ang pagbabago sa ating pag-unawa sa mga gene. Dati, ang genome ay isang rehiyon ng isang chromosome na nag-encode o tumutukoy sa isang katangian o phenotypic(nakikita) ari-arian, tulad ng kulay ng mata.

Noong 1940, iminungkahi nina George Beadle at Edward Tatham ang isang molekular na kahulugan ng isang gene. Pinoproseso ng mga siyentipiko ang mga spore ng fungus Neurospora crassa x-ray at iba pang mga ahente na nagdudulot ng mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng DNA ( mutasyon), at natagpuan ang mga mutant strain ng fungus na nawalan ng ilang partikular na enzyme, na sa ilang mga kaso ay humantong sa pagkagambala sa buong metabolic pathway. Sina Beadle at Tatham ay dumating sa konklusyon na ang isang gene ay isang seksyon ng genetic na materyal na tumutukoy o nagko-code para sa isang enzyme. Ganito ang hypothesis "isang gene, isang enzyme". Ang konseptong ito ay kalaunan ay pinalawak sa kahulugan "isang gene - isang polypeptide", dahil maraming mga gene ang nag-encode ng mga protina na hindi mga enzyme, at ang isang polypeptide ay maaaring maging isang subunit ng isang kumplikadong kumplikadong protina.

Sa fig. Ang 14 ay nagpapakita ng isang diagram kung paano tinutukoy ng mga triplet ng DNA ang isang polypeptide, ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng isang protina, na pinapamagitan ng mRNA. Ang isa sa mga strand ng DNA ay gumaganap ng papel ng isang template para sa synthesis ng mRNA, ang mga nucleotide triplets (codons) na kung saan ay pantulong sa DNA triplets. Sa ilang bakterya at maraming eukaryote, ang mga pagkakasunud-sunod ng coding ay naaantala ng mga rehiyong hindi nagko-coding (tinatawag na mga intron).

Modernong biochemical na kahulugan ng isang gene lalo pang partikular. Ang mga gene ay lahat ng mga seksyon ng DNA na nag-encode ng pangunahing pagkakasunud-sunod ng mga produktong pangwakas, na kinabibilangan ng mga polypeptide o RNA na may structural o catalytic function.

Kasama ng mga gene, ang DNA ay naglalaman din ng iba pang mga pagkakasunud-sunod na gumaganap ng isang eksklusibong pagpapaandar ng regulasyon. Mga pagkakasunud-sunod ng regulasyon maaaring markahan ang simula o pagtatapos ng mga gene, makaapekto sa transkripsyon, o ipahiwatig ang lugar ng pagsisimula ng pagtitiklop o recombination. Ang ilang mga gene ay maaaring ipahayag sa iba't ibang paraan, na may parehong piraso ng DNA na nagsisilbing template para sa pagbuo ng iba't ibang mga produkto.

Maaari naming halos kalkulahin pinakamababang sukat gene coding para sa intermediate na protina. Ang bawat amino acid sa isang polypeptide chain ay naka-encode ng isang sequence ng tatlong nucleotides; ang mga pagkakasunud-sunod ng mga triplet na ito (codons) ay tumutugma sa kadena ng mga amino acid sa polypeptide na naka-encode ng ibinigay na gene. Isang polypeptide chain ng 350 amino acid residues gitnang haba) ay tumutugma sa isang sequence ng 1050 b.p. ( bp). Gayunpaman, maraming mga eukaryotic genes at ilang mga prokaryotic genes ang nagambala ng mga segment ng DNA na hindi nagdadala ng impormasyon tungkol sa protina, at samakatuwid ay naging mas mahaba kaysa sa isang simpleng kalkulasyon na nagpapakita.

Ilang gene ang nasa isang chromosome?


kanin. 15. Tingnan ang mga chromosome sa prokaryotic (kaliwa) at eukaryotic cells. Ang mga histone ay isang malawak na klase ng mga nuklear na protina na gumaganap ng dalawang pangunahing tungkulin: sila ay kasangkot sa pag-iimpake ng mga hibla ng DNA sa nucleus at sa epigenetic na regulasyon ng mga prosesong nuklear tulad ng transkripsyon, pagtitiklop, at pagkumpuni.

Tulad ng alam mo, ang mga bacterial cell ay may chromosome sa anyo ng isang DNA strand, na nakaimpake sa isang compact na istraktura - isang nucleoid. prokaryotic chromosome Escherichia coli, na ang genome ay ganap na na-decode, ay isang pabilog na molekula ng DNA (sa katunayan, ito ay hindi isang regular na bilog, ngunit sa halip ay isang loop na walang simula at wakas), na binubuo ng 4,639,675 bp. Ang pagkakasunud-sunod na ito ay naglalaman ng humigit-kumulang 4300 na mga gene ng protina at isa pang 157 na mga gene para sa mga matatag na molekula ng RNA. SA genome ng tao humigit-kumulang 3.1 bilyong base pairs na tumutugma sa halos 29,000 genes na matatagpuan sa 24 na magkakaibang chromosome.

Prokaryotes (Bacteria).

Bakterya E. coli ay may isang double-stranded na pabilog na molekula ng DNA. Ito ay binubuo ng 4,639,675 b.p. at umabot sa haba na humigit-kumulang 1.7 mm, na lumalampas sa haba ng cell mismo E. coli humigit-kumulang 850 beses. Bilang karagdagan sa malaking pabilog na chromosome bilang bahagi ng nucleoid, maraming bakterya ang naglalaman ng isa o higit pang maliliit na pabilog na molekula ng DNA na malayang matatagpuan sa cytosol. Ang mga extrachromosomal na elementong ito ay tinatawag plasmids(Larawan 16).

Karamihan sa mga plasmid ay binubuo lamang ng ilang libong base pairs, ang ilan ay naglalaman ng higit sa 10,000 bp. Nagdadala sila ng genetic na impormasyon at gumagaya upang bumuo ng mga plasmid ng anak na babae, na pumapasok sa mga selula ng anak na babae sa panahon ng paghahati ng selula ng magulang. Ang mga plasmid ay matatagpuan hindi lamang sa bakterya, kundi pati na rin sa lebadura at iba pang fungi. Sa maraming mga kaso, ang mga plasmid ay hindi nag-aalok ng kalamangan sa mga host cell at ang kanilang tanging trabaho ay upang magparami nang nakapag-iisa. Gayunpaman, ang ilang mga plasmid ay nagdadala ng mga gene na kapaki-pakinabang sa host. Halimbawa, ang mga gene na nakapaloob sa mga plasmid ay maaaring magbigay ng paglaban sa mga antibacterial agent sa bacterial cells. Ang mga plasmid na nagdadala ng β-lactamase gene ay nagbibigay ng paglaban sa mga β-lactam antibiotics tulad ng penicillin at amoxicillin. Ang mga plasmid ay maaaring dumaan mula sa mga cell na lumalaban sa antibiotic patungo sa iba pang mga cell ng pareho o iba't ibang bacterial species, na nagiging sanhi ng mga cell na iyon na maging lumalaban din. Ang masinsinang paggamit ng mga antibiotic ay isang malakas na selective factor na nagsusulong ng pagkalat ng mga plasmid na nag-e-encode ng antibiotic resistance (pati na rin ang mga transposon na nag-encode ng mga katulad na gene) sa mga pathogenic bacteria, at humahantong sa paglitaw ng mga bacterial strain na may resistensya sa ilang antibiotics. Ang mga doktor ay nagsisimulang maunawaan ang mga panganib ng malawakang paggamit ng mga antibiotic at inireseta lamang ang mga ito kapag kagyat na pangangailangan. Para sa mga katulad na kadahilanan, ang malawakang paggamit ng mga antibiotic para sa paggamot ng mga hayop sa bukid ay limitado.

Tingnan din: Ravin N.V., Shestakov S.V. Genome of prokaryotes // Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2013. V. 17. No. 4/2. pp. 972-984.

Eukaryotes.

Talahanayan 2. DNA, mga gene at chromosome ng ilang mga organismo

nakabahaging DNA,

b.s.

Bilang ng mga chromosome*

Tinatayang bilang ng mga gene

Escherichia coli(bacterium)

4 639 675

4 435

Saccharomyces cerevisiae(lebadura)

12 080 000

16**

5 860

Caenorhabditis elegans(nematode)

90 269 800

12***

23 000

Arabidopsis thaliana(halaman)

119 186 200

33 000

Drosophila melanogaster(lilipad ng prutas)

120 367 260

20 000

Oryza sativa(bigas)

480 000 000

57 000

Mus muscle(mouse)

2 634 266 500

27 000

Homo sapiens(Tao)

3 070 128 600

29 000

Tandaan. Ang impormasyon ay patuloy na ina-update; Para sa higit pang napapanahong impormasyon, sumangguni sa mga indibidwal na website ng genomic na proyekto.

* Para sa lahat ng eukaryotes, maliban sa lebadura, ang diploid na hanay ng mga chromosome ay ibinibigay. diploid kit chromosomes (mula sa Greek diploos - double at eidos - view) - isang double set ng chromosomes (2n), bawat isa ay may homologous one.
**Haploid set. Ang mga ligaw na strain ng yeast ay karaniwang may walong (octaploid) o higit pang mga set ng mga chromosome na ito.
***Para sa mga babaeng may dalawang X chromosome. Ang mga lalaki ay may X chromosome, ngunit walang Y, ibig sabihin, 11 chromosome lamang.

Ang yeast cell, isa sa pinakamaliit na eukaryote, ay may 2.6 beses na mas maraming DNA kaysa sa isang cell E. coli(Talahanayan 2). mga selula ng langaw ng prutas Drosophila, isang klasikong bagay ng genetic research, ay naglalaman ng 35 beses na mas maraming DNA, at ang mga cell ng tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 700 beses na mas maraming DNA kaysa sa mga cell. E. coli. Maraming halaman at amphibian ang naglalaman ng higit pang DNA. Ang genetic na materyal ng mga eukaryotic cell ay nakaayos sa anyo ng mga chromosome. Diploid set ng mga chromosome (2 n) depende sa uri ng organismo (Talahanayan 2).

Halimbawa, sa isang somatic cell ng tao mayroong 46 chromosome ( kanin. 17). Ang bawat chromosome sa isang eukaryotic cell, tulad ng ipinapakita sa Fig. 17, A, ay naglalaman ng isang napakalaking double-stranded na molekula ng DNA. Dalawampu't apat na chromosome ng tao (22 paired chromosome at dalawang sex chromosomes X at Y) ay nag-iiba sa haba ng higit sa 25 beses. Ang bawat eukaryotic chromosome ay naglalaman ng isang tiyak na hanay ng mga gene.


kanin. 17. eukaryotic chromosome.A- isang pares ng konektado at condensed sister chromatid mula sa human chromosome. Sa form na ito, ang mga eukaryotic chromosome ay nananatili pagkatapos ng pagtitiklop at sa metaphase sa panahon ng mitosis. b- isang kumpletong hanay ng mga chromosome mula sa isang leukocyte ng isa sa mga may-akda ng libro. Ang bawat normal na somatic cell ng tao ay naglalaman ng 46 chromosome.

Kung ikinonekta mo ang mga molekula ng DNA ng genome ng tao (22 chromosome at chromosome X at Y o X at X) sa isa't isa, makakakuha ka ng isang sequence na halos isang metro ang haba. Tandaan: Sa lahat ng mammal at iba pang heterogametic na organismong lalaki, ang mga babae ay may dalawang X chromosome (XX) at ang mga lalaki ay may isang X chromosome at isang Y chromosome (XY).

Karamihan sa mga selula ng tao, kaya ang kabuuang haba ng DNA ng naturang mga selula ay humigit-kumulang 2m. Ang isang may sapat na gulang na tao ay may humigit-kumulang 10 14 na mga selula, kaya ang kabuuang haba ng lahat ng mga molekula ng DNA ay 2・10 11 km. Para sa paghahambing, ang circumference ng Earth ay 4・10 4 km, at ang distansya mula sa Earth hanggang sa Araw ay 1.5・10 8 km. Ganyan kahanga-hangang compactly packaged DNA sa ating mga cell!

Sa mga eukaryotic cell, mayroong iba pang mga organel na naglalaman ng DNA - ito ay mitochondria at chloroplast. Maraming mga hypotheses ang iniharap tungkol sa pinagmulan ng mitochondrial at chloroplast DNA. Ang pangkalahatang tinatanggap na pananaw ngayon ay ang mga ito ay ang mga simulain ng mga chromosome ng mga sinaunang bakterya na tumagos sa cytoplasm ng mga host cell at naging mga precursor ng mga organel na ito. Mitochondrial DNA code para sa mitochondrial tRNA at rRNA, pati na rin ang ilang mitochondrial protein. Higit sa 95% ng mitochondrial proteins ay naka-encode ng nuclear DNA.

ISTRUKTURA NG MGA GENES

Isaalang-alang ang istraktura ng gene sa mga prokaryote at eukaryotes, ang kanilang pagkakatulad at pagkakaiba. Sa kabila ng katotohanan na ang isang gene ay isang seksyon ng DNA na naka-encode lamang ng isang protina o RNA, bilang karagdagan sa direktang bahagi ng coding, kasama rin dito ang mga regulatory at iba pang mga elemento ng istruktura na may ibang istraktura sa mga prokaryote at eukaryotes.

pagkakasunud-sunod ng coding- ang pangunahing istruktura at functional na yunit ng gene, nasa loob nito ang mga triplet ng nucleotides na naka-encodepagkakasunud-sunod ng amino acid. Nagsisimula ito sa isang start codon at nagtatapos sa isang stop codon.

Bago at pagkatapos ng coding sequence ay hindi na-translate na 5' at 3' sequence. Nagsasagawa sila ng mga regulatory at auxiliary function, halimbawa, tinitiyak ang landing ng ribosome sa mRNA.

Binubuo ng mga hindi na-translated at coding sequence ang yunit ng transkripsyon - ang na-transcribe na rehiyon ng DNA, iyon ay, ang rehiyon ng DNA kung saan na-synthesize ang mRNA.

Terminator Isang hindi na-transcribe na rehiyon ng DNA sa dulo ng isang gene kung saan humihinto ang RNA synthesis.

Sa simula ng gene ay lugar ng regulasyon, na kinabibilangan ng tagataguyod At operator.

tagataguyod- ang pagkakasunud-sunod kung saan ang polymerase ay nagbubuklod sa panahon ng pagsisimula ng transkripsyon. Operator- ito ang lugar kung saan maaaring magbigkis ang mga espesyal na protina - mga panunupil, na maaaring mabawasan ang aktibidad ng RNA synthesis mula sa gene na ito - sa madaling salita, bawasan ito pagpapahayag.

Ang istraktura ng mga gene sa prokaryotes

Ang pangkalahatang plano para sa istruktura ng mga gene sa mga prokaryote at eukaryote ay hindi naiiba - parehong naglalaman ng isang rehiyon ng regulasyon na may isang tagataguyod at operator, isang yunit ng transkripsyon na may mga pagkakasunud-sunod na coding at hindi isinalin, at isang terminator. Gayunpaman, ang organisasyon ng mga gene sa prokaryotes at eukaryotes ay iba.

kanin. 18. Scheme ng istraktura ng gene sa prokaryotes (bacteria) -ang imahe ay pinalaki

Sa simula at sa dulo ng operon, may mga karaniwang regulasyong rehiyon para sa ilang mga istrukturang gene. Mula sa na-transcribe na rehiyon ng operon, binabasa ang isang molekula ng mRNA, na naglalaman ng ilang mga pagkakasunud-sunod ng coding, bawat isa ay may sariling simula at stop codon. Mula sa bawat isa sa mga lugar na itoisang protina ang na-synthesize. kaya, Maraming mga molekula ng protina ang na-synthesize mula sa isang molekula ng i-RNA.

Ang mga prokaryote ay nailalarawan sa pamamagitan ng kumbinasyon ng ilang mga gene sa isang solong functional unit - operon. Ang gawain ng operon ay maaaring kontrolin ng iba pang mga gene, na maaaring kapansin-pansing alisin mula sa operon mismo - mga regulator. Ang protina na isinalin mula sa gene na ito ay tinatawag panunupil. Ito ay nagbubuklod sa operator ng operon, na kinokontrol ang pagpapahayag ng lahat ng mga gene na nakapaloob dito nang sabay-sabay.

Ang mga prokaryote ay nailalarawan din ng hindi pangkaraniwang bagay transkripsyon at pagsasalin ng conjugations.


kanin. 19 Ang kababalaghan ng conjugation ng transkripsyon at pagsasalin sa prokaryotes - ang imahe ay pinalaki

Ang pagpapares na ito ay hindi nangyayari sa mga eukaryote dahil sa pagkakaroon ng nuclear membrane na naghihiwalay sa cytoplasm, kung saan nagaganap ang pagsasalin, mula sa genetic na materyal, kung saan nangyayari ang transkripsyon. Sa mga prokaryote, sa panahon ng synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, ang isang ribosome ay maaaring agad na magbigkis sa synthesized na molekula ng RNA. Kaya, nagsisimula ang pagsasalin bago pa man makumpleto ang transkripsyon. Bukod dito, maraming ribosom ang maaaring sabay-sabay na magbigkis sa isang molekula ng RNA, na nag-synthesize ng ilang mga molekula ng isang protina nang sabay-sabay.

Ang istraktura ng mga gene sa eukaryotes

Ang mga gene at chromosome ng mga eukaryote ay napaka kumplikadong organisado.

Ang bakterya ng maraming species ay may isang chromosome lamang, at sa halos lahat ng kaso mayroong isang kopya ng bawat gene sa bawat chromosome. Ilang genes lamang, tulad ng rRNA genes, ang nakapaloob sa maraming kopya. Ang mga gene at regulatory sequence ay bumubuo sa halos buong genome ng prokaryotes. Bukod dito, halos bawat gene ay mahigpit na tumutugma sa pagkakasunud-sunod ng amino acid (o pagkakasunud-sunod ng RNA) na ine-encode nito (Larawan 14).

Ang istruktura at functional na organisasyon ng eukaryotic genes ay mas kumplikado. Ang pag-aaral ng mga eukaryotic chromosome, at kalaunan ang pagkakasunud-sunod ng kumpletong eukaryotic genome sequences, ay nagdala ng maraming sorpresa. Marami, kung hindi man karamihan, ang mga eukaryotic genes ay mayroon kawili-wiling tampok: ang kanilang mga nucleotide sequence ay naglalaman ng isa o higit pang mga rehiyon ng DNA na hindi naka-encode sa amino acid sequence ng polypeptide product. Ang ganitong mga hindi na-translate na pagsingit ay nakakagambala sa direktang pagsusulatan sa pagitan ng nucleotide sequence ng gene at ng amino acid sequence ng naka-encode na polypeptide. Ang mga hindi na-translate na segment na ito sa mga gene ay tinatawag mga intron, o built-in mga pagkakasunod-sunod, at ang mga segment ng coding mga exon. Sa mga prokaryote, iilan lamang sa mga gene ang naglalaman ng mga intron.

Kaya, sa mga eukaryote, halos walang kumbinasyon ng mga gene sa mga operon, at ang coding sequence ng isang eukaryotic gene ay kadalasang nahahati sa mga isinaling rehiyon. - mga exon, at mga hindi naisaling seksyon - mga intron.

Sa karamihan ng mga kaso, ang pag-andar ng mga intron ay hindi pa naitatag. Sa pangkalahatan, halos 1.5% lamang ng DNA ng tao ang "coding", ibig sabihin, nagdadala ito ng impormasyon tungkol sa mga protina o RNA. Gayunpaman, isinasaalang-alang ang malalaking intron, lumalabas na ang 30% ng DNA ng tao ay binubuo ng mga gene. Dahil ang mga gene ay bumubuo ng isang medyo maliit na proporsyon ng genome ng tao, ang isang malaking halaga ng DNA ay nananatiling hindi natukoy.

kanin. 16. Scheme ng istraktura ng gene sa eukaryotes - ang imahe ay pinalaki

Mula sa bawat gene, isang immature, o pre-RNA, ang unang na-synthesize, na naglalaman ng parehong mga intron at exon.

Pagkatapos nito, ang proseso ng splicing ay nagaganap, bilang isang resulta kung saan ang mga rehiyon ng intron ay na-excised, at isang mature na mRNA ay nabuo, kung saan ang isang protina ay maaaring synthesize.


kanin. 20. Alternatibong proseso ng splicing - ang imahe ay pinalaki

Ang ganitong organisasyon ng mga gene ay nagbibigay-daan, halimbawa, kapag ang iba't ibang anyo ng isang protina ay maaaring synthesize mula sa isang gene, dahil sa ang katunayan na ang mga exon ay maaaring pinagsama sa iba't ibang mga pagkakasunud-sunod sa panahon ng splicing.

kanin. 21. Mga pagkakaiba sa istruktura ng mga gene ng prokaryotes at eukaryotes - ang imahe ay pinalaki

MGA MUTASYON AT MUTAGENESIS

mutation tinatawag na isang patuloy na pagbabago sa genotype, iyon ay, isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide.

Ang proseso na humahantong sa mutation ay tinatawag mutagenesis, at ang organismo Lahat na ang mga selula ay nagdadala ng parehong mutation mutant.

teorya ng mutation ay unang binuo ni Hugh de Vries noong 1903. Kasama sa modernong bersyon nito ang mga sumusunod na probisyon:

1. Ang mga mutasyon ay nangyayari bigla, biglaan.

2. Ang mga mutasyon ay ipinapasa mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.

3. Ang mga mutasyon ay maaaring maging kapaki-pakinabang, nakakapinsala o neutral, nangingibabaw o recessive.

4. Ang posibilidad ng pag-detect ng mutations ay depende sa bilang ng mga indibidwal na pinag-aralan.

5. Ang mga katulad na mutasyon ay maaaring mangyari nang paulit-ulit.

6. Ang mga mutasyon ay hindi nakadirekta.

Ang mga mutasyon ay maaaring mangyari sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng mga mutasyon na dulot ng mutagenic mga epekto: pisikal (hal. ultraviolet o radiation), kemikal (hal. colchicine o reactive oxygen species) at biological (hal. virus). Ang mga mutasyon ay maaari ding sanhi mga error sa pagtitiklop.

Depende sa mga kondisyon para sa hitsura ng mutations ay nahahati sa kusang-loob- iyon ay, mga mutasyon na lumitaw sa ilalim ng normal na mga kondisyon, at sapilitan- iyon ay, mga mutasyon na lumitaw sa ilalim ng mga espesyal na kondisyon.

Maaaring mangyari ang mga mutasyon hindi lamang sa nuclear DNA, kundi pati na rin, halimbawa, sa DNA ng mitochondria o plastids. Alinsunod dito, maaari nating makilala nuklear At cytoplasmic mutasyon.

Bilang resulta ng paglitaw ng mga mutasyon, madalas na lumitaw ang mga bagong alleles. Kung na-override ng mutant allele ang normal na allele, tinatawag ang mutation nangingibabaw. Kung pinipigilan ng normal na allele ang mutated, tinatawag ang mutation recessive. Karamihan sa mga mutasyon na nagdudulot ng mga bagong alleles ay resessive.

Ang mga mutasyon ay nakikilala sa pamamagitan ng epekto adaptive, na humahantong sa isang pagtaas sa kakayahang umangkop ng organismo sa kapaligiran, neutral na hindi nakakaapekto sa kaligtasan ng buhay nakakapinsala na nagpapababa sa kakayahang umangkop ng mga organismo sa mga kondisyon sa kapaligiran at nakamamatay na humahantong sa pagkamatay ng organismo maagang yugto pag-unlad.

Ayon sa mga kahihinatnan, ang mga mutasyon ay nakikilala, na humahantong sa pagkawala ng function ng protina, mutations na humahantong sa paglitaw may bagong function ang protina, pati na rin ang mga mutasyon na baguhin ang dosis ng isang gene, at, nang naaayon, ang dosis ng protina na na-synthesize mula dito.

Ang isang mutation ay maaaring mangyari sa anumang cell ng katawan. Kung ang isang mutation ay nangyayari sa isang germ cell, ito ay tinatawag na germinal(germinal, o generative). Ang ganitong mga mutasyon ay hindi lilitaw sa organismo kung saan sila lumitaw, ngunit humahantong sa hitsura ng mga mutant sa mga supling at minana, kaya mahalaga sila para sa genetika at ebolusyon. Kung ang mutation ay nangyayari sa anumang iba pang cell, ito ay tinatawag na somatic. Ang gayong mutation ay maaaring magpakita mismo sa ilang lawak sa organismo kung saan ito lumitaw, halimbawa, ay humantong sa pagbuo ng mga kanser na tumor. Gayunpaman, ang gayong mutation ay hindi minana at hindi nakakaapekto sa mga supling.

Maaaring makaapekto ang mga mutasyon sa mga bahagi ng genome na may iba't ibang laki. Maglaan genetic, chromosomal At genomic mutasyon.

Mga mutation ng gene

Ang mga mutasyon na nangyayari sa isang sukat na mas maliit sa isang gene ay tinatawag genetic, o may tuldok (dotted). Ang ganitong mga mutasyon ay humantong sa isang pagbabago sa isa o higit pang mga nucleotide sa pagkakasunud-sunod. Kasama sa mga mutation ng genepagpapalit, na humahantong sa pagpapalit ng isang nucleotide ng isa pa,mga pagtanggal na humahantong sa pagkawala ng isa sa mga nucleotides,mga pagsingit, na humahantong sa pagdaragdag ng dagdag na nucleotide sa sequence.


kanin. 23. Gene (point) mutations

Ayon sa mekanismo ng pagkilos sa protina, ang mga mutation ng gene ay nahahati sa:magkasingkahulugan, na (bilang resulta ng pagkabulok ng genetic code) ay hindi humantong sa isang pagbabago sa komposisyon ng amino acid ng produktong protina,missense mutations, na humahantong sa pagpapalit ng isang amino acid ng isa pa at maaaring makaapekto sa istraktura ng synthesized na protina, bagaman madalas ang mga ito ay hindi gaanong mahalaga,walang kapararakan mutations, na humahantong sa pagpapalit ng coding codon na may stop codon,mutations na humahantong sa karamdaman ng splicing:


kanin. 24. Mutation scheme

Gayundin, ayon sa mekanismo ng pagkilos sa protina, ang mga mutasyon ay nakahiwalay, na humahantong sa paglilipat ng frame mga pagbabasa tulad ng pagsingit at pagtanggal. Ang ganitong mga mutasyon, tulad ng mga walang kapararakan na mutasyon, bagaman nangyayari ang mga ito sa isang punto sa gene, ay kadalasang nakakaapekto sa buong istraktura ng protina, na maaaring humantong sa isang kumpletong pagbabago sa istraktura nito.

kanin. 29. Chromosome bago at pagkatapos ng pagdoble

Genomic mutations

Sa wakas, genomic mutations nakakaapekto sa buong genome, iyon ay, ang bilang ng mga kromosom ay nagbabago. Ang polyploidy ay nakikilala - isang pagtaas sa ploidy ng cell, at aneuploidy, iyon ay, isang pagbabago sa bilang ng mga chromosome, halimbawa, trisomy (ang pagkakaroon ng karagdagang homologue sa isa sa mga chromosome) at monosomy (ang kawalan ng isang homolog sa chromosome).

Video na nauugnay sa DNA

DNA REPLICATION, RNA CODING, PROTEIN SYNTHESIS

Noong 1869, natuklasan ng Swiss biochemist na si Friedrich Miescher sa nucleus ng mga cell compound na may acidic na mga katangian at may mas malaking molekular na timbang kaysa sa mga protina. Tinawag sila ni Altman na mga nucleic acid, mula sa salitang Latin na "nucleus" - ang nucleus. Tulad ng mga protina, ang mga nucleic acid ay mga polimer. Ang kanilang mga monomer ay mga nucleotides, at samakatuwid ang mga nucleic acid ay maaari ding tawaging polynucleotides.

Ang mga nucleic acid ay natagpuan sa mga selula ng lahat ng organismo, mula sa pinakasimple hanggang sa pinakamataas. Ang pinaka-kamangha-manghang bagay ay iyon komposisyong kemikal, ang istraktura at mga pangunahing katangian ng mga sangkap na ito ay naging katulad sa iba't ibang mga buhay na organismo. Ngunit kung ang tungkol sa 20 uri ng mga amino acid ay nakikibahagi sa pagbuo ng mga protina, kung gayon mayroon lamang apat na magkakaibang mga nucleotide na bumubuo sa mga nucleic acid.

Ang mga nucleic acid ay nahahati sa dalawang uri - deoxyribonucleic acid (DNA) at ribonucleic acid (RNA). Kasama sa komposisyon ng DNA ang mga nitrogenous base (adenine (A), guanine (G), thymine (T), cytosine (C)), deoxyribose C 5 H 10 O 4 at isang residue ng phosphoric acid. Ang RNA ay naglalaman ng uracil (U) sa halip na thymine, at ribose (C5H10O5) sa halip na deoxyribose. Ang mga monomer ng DNA at RNA ay mga nucleotide, na binubuo ng nitrogenous, purine (adenine at guanine) at pyrimidine (uracil, thymine at cytosine) na mga base, isang phosphoric acid residue at carbohydrates (ribose at deoxyribose).

Ang mga molekula ng DNA ay nakapaloob sa mga chromosome ng cell nucleus ng mga buhay na organismo, sa mga katumbas na istruktura ng mitochondria, chloroplast, sa mga prokaryotic na selula at sa maraming mga virus. Sa istraktura nito, ang molekula ng DNA ay katulad ng isang double helix. Structural model ng DNA sa
sa anyo ng double helix ay unang iminungkahi noong 1953 ng American biochemist na si J. Watson at ng English biophysicist at geneticist na si F. Crick, na ginawaran ng Nobel Prize noong 1962 kasama ang English biophysicist na si M. Wilkinson, na tumanggap ng X -ray ng DNA Ang mga nucleic acid ay mga biopolymer na ang mga macromolecule ay binubuo mula sa paulit-ulit na paulit-ulit na mga link - nucleotides. Samakatuwid, tinatawag din silang polynucleotides. Ang pinakamahalagang katangian ng mga nucleic acid ay ang kanilang komposisyon ng nucleotide. Ang komposisyon ng nucleotide - ang yunit ng istruktura ng mga nucleic acid - ay may kasamang tatlong bahagi:



nitrogenous base - pyrimidine o purine. Ang mga nucleic acid ay naglalaman ng 4 na magkakaibang uri ng mga base: dalawa sa kanila ay kabilang sa klase ng purines at dalawa ay kabilang sa klase ng pyrimidines. Ang nitrogen na nakapaloob sa mga singsing ay nagbibigay sa mga molekula ng kanilang mga pangunahing katangian.

monosaccharide - ribose o 2-deoxyribose. Ang asukal, na bahagi ng nucleotide, ay naglalaman ng limang carbon atoms, i.e. ay isang pentose. Depende sa uri ng pentose na nasa nucleotide, mayroong dalawang uri ng nucleic acid - ribonucleic acids (RNA), na naglalaman ng ribose, at deoxyribonucleic acids (DNA), na naglalaman ng deoxyribose.

nalalabi ng phosphoric acid. Ang mga nucleic acid ay mga acid dahil ang kanilang mga molekula ay naglalaman ng phosphoric acid.

Ang pamamaraan para sa pagtukoy ng komposisyon ng PC ay batay sa pagsusuri ng mga hydrolysate na nabuo sa panahon ng kanilang enzymatic o chemical cleavage. Tatlong paraan ng chemical cleavage ng NCs ang karaniwang ginagamit. Ang acid hydrolysis sa ilalim ng malupit na kondisyon (70% perchloric acid, 100°C, 1 h o 100% formic acid, 175°C, 2 h), na ginagamit para sa parehong DNA at RNA analysis, ay nagreresulta sa cleavage ng lahat ng N-glycosidic bond at ang pagbuo ng pinaghalong purine at pyrimidine base.

Ang mga nucleotide ay konektado sa isang kadena sa pamamagitan ng mga covalent bond. Ang mga kadena ng mga nucleotide na nabuo sa ganitong paraan ay pinagsama sa isang molekula ng DNA sa buong haba sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen: ang adenine nucleotide ng isang chain ay konektado sa thymine nucleotide ng kabilang chain, at ang guanine nucleotide sa cytosine one. Sa kasong ito, ang adenine ay palaging kinikilala lamang ang thymine at nagbubuklod dito at vice versa. Ang isang katulad na pares ay nabuo ng guanine at cytosine. Ang ganitong mga pares ng base, tulad ng mga nucleotide, ay tinatawag na komplementaryo, at ang mismong prinsipyo ng pagbuo ng isang double-stranded na molekula ng DNA ay tinatawag na prinsipyo ng complementarity. Ang bilang ng mga pares ng nucleotide, halimbawa, sa katawan ng tao ay 3 - 3.5 bilyon.

Ang DNA ay isang materyal na carrier ng namamana na impormasyon, na naka-encode ng isang sequence ng mga nucleotides. Ang pag-aayos ng apat na uri ng nucleotides sa mga chain ng DNA ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga molekula ng protina, i.e. kanilang pangunahing istraktura. Ang mga katangian ng mga selula at ang mga indibidwal na katangian ng mga organismo ay nakasalalay sa isang hanay ng mga protina. Ang isang tiyak na kumbinasyon ng mga nucleotide na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istraktura ng protina, at ang pagkakasunud-sunod ng kanilang lokasyon sa molekula ng DNA, ay bumubuo sa genetic code. Gene (mula sa Greek genos - genus, pinanggalingan) - isang yunit ng namamana na materyal na responsable para sa pagbuo ng anumang katangian. Sinasakop nito ang isang seksyon ng molekula ng DNA na tumutukoy sa istraktura ng isang molekula ng protina. Ang set ng mga gene na nakapaloob sa isang set ng chromosome ibinigay na organismo, ay tinatawag na genome, at ang genetic na konstitusyon ng organismo (ang kabuuan ng lahat ng mga gene nito) ay tinatawag na genotype. Ang paglabag sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa kadena ng DNA, at dahil dito, sa genotype ay humahantong sa namamana na mga pagbabago sa mga mutasyon ng katawan.

Ang mga molekula ng DNA ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mahalagang katangian ng pagdodoble - ang pagbuo ng dalawang magkaparehong double helix, na ang bawat isa ay magkapareho sa orihinal na molekula. Ang prosesong ito ng pagdodoble ng molekula ng DNA ay tinatawag na pagtitiklop. Ang pagtitiklop ay nagsasangkot ng pagkasira ng luma at ang pagbuo ng mga bagong hydrogen bond na nag-uugnay sa mga kadena ng mga nucleotide. Sa simula ng pagtitiklop, ang dalawang lumang kadena ay nagsisimulang mag-unwind at maghiwalay sa isa't isa. Pagkatapos, ayon sa prinsipyo ng complementarity, ang mga bago ay idinagdag sa dalawang lumang kadena. Ito ay bumubuo ng dalawang magkaparehong double helix. Ang pagtitiklop ay nagbibigay ng eksaktong kopya ng genetic na impormasyon na nilalaman ng mga molekula ng DNA at ipinapasa ito mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.

  1. Komposisyon ng DNA

DNA (deoxyribonucleic acid)- isang biological polymer na binubuo ng dalawang polynucleotide chain na konektado sa isa't isa. Ang mga monomer na bumubuo sa bawat strand ng DNA ay kumplikado mga organikong compound, kabilang ang isa sa apat na nitrogenous base: adenine (A) o thymine (T), cytosine (C) o guanine (G); ang limang-atom na asukal pentose - deoxyribose, pagkatapos ay pinangalanan ang DNA mismo, pati na rin ang nalalabi ng phosphoric acid. Ang mga compound na ito ay tinatawag na nucleotides. Sa bawat strand, ang mga nucleotide ay pinagsama sa pamamagitan ng pagbuo ng mga covalent bond sa pagitan ng deoxyribose ng isa at ng phosphoric acid na nalalabi ng susunod na nucleotide. Ang dalawang kadena ay pinagsama sa isang molekula gamit ang mga bono ng hydrogen na nangyayari sa pagitan ng mga nitrogenous na base na bahagi ng mga nucleotide na bumubuo ng iba't ibang mga kadena.

Sa paggalugad sa komposisyon ng nucleotide ng DNA ng iba't ibang pinagmulan, natuklasan ni Chargaff ang mga sumusunod na pattern.

1. Lahat ng DNA, anuman ang kanilang pinagmulan, ay naglalaman ng parehong bilang ng purine at pyrimidine base. Samakatuwid, sa anumang DNA, mayroong isang pyrimidine nucleotide para sa bawat purine nucleotide.

2. Anumang DNA ay laging naglalaman ng magkaparehong dami ng adenine at thymine, guanine at cytosine nang magkapares, na karaniwang tinutukoy bilang A=T at G=C. Ang ikatlong pattern ay sumusunod mula sa mga regular na ito.

3. Ang bilang ng mga base na naglalaman ng mga amino group sa posisyon 4 ng pyrimidine nucleus at 6 ng purine (cytosine at adenine) ay katumbas ng bilang ng mga base na naglalaman ng oxo group sa parehong mga posisyon (guanine at thymine), i.e. A + C = G + T . Ang mga pattern na ito ay tinatawag na mga panuntunan ng Chargaff. Kasabay nito, natagpuan na para sa bawat uri ng DNA, ang kabuuang nilalaman ng guanine at cytosine ay hindi katumbas ng kabuuang nilalaman ng adenine at thymine, ibig sabihin, na (G + C) / (A + T), bilang isang panuntunan, naiiba mula sa pagkakaisa (marahil parehong higit pa at mas kaunti). Sa batayan na ito, dalawang pangunahing uri ng DNA ang nakikilala: Isang uri ng T na may pangunahing nilalaman ng adenine at thymine at uri ng G C na may pangunahing nilalaman ng guanine at cytosine.

Ang halaga ng ratio ng nilalaman ng kabuuan ng guanine at cytosine sa kabuuan ng nilalaman ng adenine at thymine, na nagpapakilala sa komposisyon ng nucleotide ng isang naibigay na uri ng DNA, ay karaniwang tinatawag koepisyent ng pagtitiyak. Ang bawat DNA ay may katangian na koepisyent ng pagtitiyak, na maaaring mag-iba mula 0.3 hanggang 2.8. Kapag kinakalkula ang koepisyent ng pagtitiyak, ang nilalaman ng mga menor de edad na base ay isinasaalang-alang, pati na rin ang pagpapalit ng mga pangunahing base ng kanilang mga derivatives. Halimbawa, kapag kinakalkula ang koepisyent ng pagtitiyak para sa EDNA ng mikrobyo ng trigo, na naglalaman ng 6% 5-methylcytosine, ang huli ay kasama sa kabuuan ng nilalaman ng guanine (22.7%) at cytosine (16.8%). Ang kahulugan ng mga panuntunan ni Chargaff para sa DNA ay naging malinaw pagkatapos ng pagtatatag ng spatial na istraktura nito.

  1. Macromolecular na istraktura ng DNA

Noong 1953, sina Watson at Crick, na umaasa sa kilalang data sa conformation ng mga residue ng nucleoside, sa likas na katangian ng internucleotide bond sa DNA, at sa mga regularidad ng komposisyon ng nucleotide ng DNA (mga panuntunan ni Chargaff), ay nag-decipher ng mga pattern ng X-ray ng paracrystalline form ng DNA [ang tinatawag na B-form, na nabuo sa humidity na higit sa 80 % at sa mataas na konsentrasyon ng mga counterion (Li+) sa sample]. Ayon sa kanilang modelo, ang molekula ng DNA ay isang regular na helix na nabuo ng dalawang polydeoxyribonucleotide chain na baluktot na may kaugnayan sa isa't isa at sa paligid ng isang karaniwang axis. Ang diameter ng spiral ay halos pare-pareho sa buong haba nito at katumbas ng 1.8 nm (18 A).

Macromolecular na istraktura ng DNA.

(a) modelong Watson-Crick;

(6) - mga parameter ng mga helice ng B-, C- at T-form ng DNA (mga projection na patayo sa axis ng helix);

(c) cross section ng DNA helix sa hugis-B (ang mga hatched na parihaba ay kumakatawan sa mga pares ng base);

(G)- mga parameter ng DNA helix sa A-form;

(e)- cross section ng DNA helix sa A-shape.
Ang haba ng helix turn, na tumutugma sa panahon ng pagkakakilanlan nito, ay 3.37 nm (33.7 A). Mayroong 10 base residues sa isang chain sa bawat pagliko ng helix. Ang distansya sa pagitan ng mga eroplano ng mga base ay humigit-kumulang 0.34 nm (3.4 A). Ang mga eroplano ng natitirang bahagi ng mga base ay patayo sa mahabang axis ng helix. Ang mga eroplano ng mga residue ng carbohydrate ay medyo lumihis mula sa axis na ito (orihinal, iminungkahi nina Watson at Crick na sila ay parallel dito).

Ito ay makikita mula sa figure na ang carbohydrate-phosphate backbone ng molekula ay nakabukas palabas. Ang spiral ay pinaikot sa paraang ang dalawang uka na may iba't ibang laki ay maaaring makilala sa ibabaw nito (madalas din silang tinatawag na mga grooves) - isang malaki, mga 2.2 nm ang lapad (22 A), at isang maliit, mga 1.2 nm lapad (12 A). Ang spiral ay dextrorotatory. Ang mga polydeoxyribonucleotide chain sa loob nito ay antiparallel: nangangahulugan ito na kung lilipat tayo sa mahabang axis ng helix mula sa isang dulo hanggang sa isa, pagkatapos ay sa isang chain ay ipapasa natin ang mga phosphodiester bond sa 3 "à 5" na direksyon, at sa kabilang banda - sa 5 "à 3 direksyon ". Sa madaling salita, sa bawat dulo ng isang linear na molekula ng DNA ay matatagpuan ang 5' dulo ng isa at ang 3' dulo ng isa pang strand.

Ang regularidad ng helix ay nangangailangan na, sa tapat ng purine base residue sa isang chain, mayroong pyrimidine base residue sa kabilang chain. Tulad ng nabigyang-diin, ang kinakailangan na ito ay natanto sa anyo ng prinsipyo ng pagbuo ng mga pantulong na pares ng base, i.e., adenine at guanine residues sa isang chain ay tumutugma sa thymine at cytosine residues sa kabilang chain (at vice versa).

Kaya, ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isang strand ng molekula ng DNA ay paunang tinutukoy ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng isa pang strand.

Ang prinsipyong ito ay isang pangunahing resulta ng modelo ni Watson at Crick, gaya ng ipinapaliwanag nito, sa kapansin-pansing simpleng mga terminong kemikal, ang pangunahing tungkulin ng DNA bilang imbakan ng genetic na impormasyon.

Tinatapos ang pagsasaalang-alang ng modelo ng Watson at Crick, nananatili itong idagdag na ang mga katabing pares ng base residues sa DNA sa B-form ay pinaikot na may kaugnayan sa isa't isa ng 36 ° (ang anggulo sa pagitan ng mga tuwid na linya na nagkokonekta sa C 1 " atoms sa kalapit na komplementaryong pares).
4.1 Paghihiwalay ng mga deoxyribonucleic acid
Ang mga buhay na selula, maliban sa spermatozoa, ay karaniwang naglalaman ng mas maraming ribonucleic acid kaysa sa deoxyribonucleic acid. Ang mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga deoxyribonucleic acid ay lubos na naiimpluwensyahan ng katotohanan na, habang ang mga ribonucleoprotein at ribonucleic acid ay natutunaw sa isang dilute (0.15 M) na solusyon ng sodium chloride, ang mga deoxyribonucleoprotein complex ay sa katunayan ay hindi matutunaw dito. Samakatuwid, ang homogenized na organ o organismo ay lubusan na hinugasan ng isang dilute na solusyon sa asin, ang deoxyribonucleic acid ay nakuha mula sa nalalabi na may isang malakas na solusyon sa asin, na kung saan ay na-precipitated sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ethanol. Sa kabilang banda, ang pag-eluting ng parehong nalalabi sa tubig ay nagbibigay ng solusyon kung saan ang deoxyribonucleoprotein ay namuo kapag idinagdag ang asin. Ang cleavage ng nucleoprotein, na karaniwang tulad ng salt complex sa pagitan ng polybasic at polyacid electrolytes, ay madaling makuha sa pamamagitan ng dissolution sa isang malakas na saline solution o sa pamamagitan ng paggamot na may potassium thiocyanate. Karamihan sa protina ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ethanol o sa pamamagitan ng emulsification na may chloroform at amyl alcohol (ang protina ay bumubuo ng gel na may chloroform). Malawakang ginamit din ang paggamot sa detergent. Nang maglaon, ang mga deoxyribonucleic acid ay nahiwalay sa pamamagitan ng pagkuha ng may tubig na n-aminosalicylate - phenolic solution. Gamit ang pamamaraang ito, ang mga paghahanda ng deoxyribonucleic acid ay nakuha, kung saan ang ilan ay naglalaman ng natitirang protina, habang ang iba ay halos walang protina, na nagpapahiwatig na ang likas na katangian ng protina-nucleic acid bond ay naiiba sa iba't ibang mga tisyu. Ang isang maginhawang pagbabago ay upang i-homogenize ang tissue ng hayop sa isang 0.15 M phenolphthalein diphosphate solution na sinusundan ng pagdaragdag ng phenol upang mag-precipitate ng DNA (RNA free) sa magandang ani.

Ang mga deoxyribonucleic acid, gaano man sila nakahiwalay, ay mga pinaghalong polymer ng iba't ibang molecular weight, maliban sa mga sample na nakuha mula sa ilang uri ng bacteriophage.
4.2 Fractionation
Maagang Pamamaraan Ang paghihiwalay ay binubuo ng fractional dissociation ng deoxyribonucleoprotein gels (halimbawa, nucleohistone) sa pamamagitan ng extraction may tubig na solusyon sodium chloride ng pagtaas ng molarity. Sa ganitong paraan, ang mga paghahanda ng deoxyribonucleic acid ay nahahati sa isang bilang ng mga fraction na nailalarawan sa pamamagitan ng ibang ratio ng nilalaman ng adenine na may thymine sa dami ng guanine na may cytosine, at ang mga fraction na pinayaman sa guanine at cytosine ay mas madaling ihiwalay. Ang mga katulad na resulta ay nakuha sa chromatographic separation ng deoxyribonucleic acid mula sa histone adsorbed sa diatomaceous earth gamit ang gradient elution na may sodium chloride solution. Sa isang pinahusay na bersyon ng pamamaraang ito, ang mga purified histone fraction ay pinagsama sa n-aminobenzylcellulose upang bumuo ng mga diazo bridge mula sa tyrosine at histidine group ng protina. Ang fractionation ng mga nucleic acid sa methylated serum albumin (na may diatomaceous earth bilang carrier) ay inilarawan din. Rate ng elution ng column mga solusyon sa asin Ang pagtaas ng konsentrasyon ay depende sa bigat ng molekular, komposisyon (ang mga nucleic acid na may mataas na nilalaman ng guanine na may cytosine ay mas madaling ma-eluted) at pangalawang istraktura (ang denatured DNA ay mas mahigpit na hawak ng column kaysa sa native). Sa ganitong paraan, ang isang natural na sangkap, polydeoxyadenylic-thymidylic acid, ay nahiwalay sa DNA ng sea crab Cancer borealis. Ang fractionation ng mga deoxyribonucleic acid ay isinagawa din sa pamamagitan ng gradient elution mula sa isang column na puno ng calcium phosphate.

  1. Mga Pag-andar ng DNA

Sa isang molekula ng DNA, gamit ang isang biological code, ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa peptides ay naka-encrypt. Ang bawat amino acid ay na-encode ng kumbinasyon ng tatlong nucleotides, sa kasong ito, 64 na triplet ang nabuo, kung saan 61 ang naka-encode ng mga amino acid, at 3 ay walang kahulugan at nagsisilbing mga bantas (ATT, ACT, ATC). Ang pag-encrypt ng isang amino acid ng ilang triplets ay tinatawag triplet code degeneracy. Mga mahahalagang katangian Ang genetic code ay ang pagtitiyak nito (bawat triplet ay nakakapag-encode lamang ng isang amino acid), universality (nagsasaad ng pagkakaisa ng pinagmulan ng lahat ng buhay sa Earth) at mga hindi magkakapatong na codon habang nagbabasa.

Ginagawa ng DNA ang mga sumusunod na function:

ang namamana na impormasyon ay nakaimbak sa tulong ng mga histones. Ang molekula ng DNA ay natitiklop, na bumubuo muna ng nucleosome, at pagkatapos ay ang heterochromatin na bumubuo sa mga chromosome;

ang paglipat ng namamana na materyal ay nangyayari sa pamamagitan ng pagtitiklop ng DNA;

pagpapatupad ng namamana na impormasyon sa proseso ng synthesis ng protina.

Alin sa itaas ang istruktura at functional Mga tampok ng molekula ng DNA payagan itong mag-imbak at magpadala ng namamana na impormasyon mula sa cell patungo sa cell, mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon, upang magbigay ng mga bagong kumbinasyon ng mga katangian sa mga supling?

1. Katatagan. Ito ay ibinibigay ng hydrogen, glycosidic at phosphodiester bond, pati na rin ng mekanismo ng pagkumpuni ng kusang at sapilitan na pinsala;

2. Kakayahang magtiklop. Dahil sa mekanismong ito, ang diploid na bilang ng mga chromosome ay napanatili sa mga somatic cells. Sa eskematiko, ang lahat ng nakalistang katangian ng DNA bilang isang genetic molecule ay ipinapakita sa figure.

3. Pagkakaroon ng genetic code. Ang base sequence sa DNA ay na-convert sa pamamagitan ng mga proseso ng transkripsyon at pagsasalin sa sequence ng mga amino acid sa polypeptide chain;
4. Kakayahang para sa genetic recombination. Salamat sa mekanismong ito, nabuo ang mga bagong kumbinasyon ng mga naka-link na gene.

Nasa ospital sa panganganak, seeing her baby, any mom worries: is everything okay with him, are his fingers and toes intact, have any other serious deviations. At nakakatakot ang mag-alala at mag-alala kung may makita man lang siyang hindi maintindihan na batik sa katawan ng kanyang anak.

Kadalasan, natuklasan ng mga matulungin na ina na ang mga puting tuldok ay lumitaw sa mga gilagid ng sanggol, plaka at ilang iba pang mga kahina-hinalang neoplasma. At pagkatapos ay nagsisimula silang magtanong: ano ito? Saan sila nanggaling? Anong gagawin?

Pamamaga ng gilagid, puting plaka - dapat alertuhan si nanay

Ang normal na malusog na gilagid sa isang sanggol ay may kulay-rosas na kulay, walang mga gasgas, tubercle, bukol. Ngunit madalas na kumuha sila ng isang maputi-puti na kulay sa anyo ng isang plaka, na hindi maaaring maging sanhi ng pag-aalala ng isang magulang.

Ano ang maaaring maging sanhi ng mga abnormalidad sa gilagid ng isang sanggol? Magbigay tayo ng ilang halimbawa.

  1. Pagkabigong sumunod sa mga pamantayan at tuntunin sa kalinisan. Pagkatapos ng bawat pagpapakain, dapat maingat na pangalagaan ng ina ang bibig ng sanggol. Magsagawa ng pang-araw-araw na mga pamamaraan sa paglilinis mula sa mga nalalabi sa gatas. Ang kawalan ng ngipin sa isang bata ay nag-iiwan pa rin ng plaka sa gilagid pagkatapos uminom ng gatas.
  2. Kakulangan ng bitamina sa katawan. Ang gatas ng ina, sa isip, ay dapat magkaroon ng isang buong complex ng mga bitamina na kailangan para sa isang sanggol. Gayunpaman, hindi ito palaging nangyayari sa totoong buhay. Gatas ng mga ina na napakabata pa, at ang mga hindi masyadong bata malusog na Pamumuhay buhay, paninigarilyo o pag-abuso sa alkohol, kadalasang kulang sa calcium at bitamina. Samakatuwid, ang sanggol ay hindi nakakatanggap ng sapat na gatas kailangan ng katawan bitamina at elemento.
  3. Stomatitis. Sa ilang mga karamdaman sa katawan, na maaaring sanhi ng mga tiyak na dahilan, at, kung minsan, wala nakikitang dahilan, ang bata ay nagkakaroon ng sakit sa oral mucosa. Kadalasan ang dahilan para dito ay isang kakulangan ng bakal, bitamina. Ngunit maaaring mag-ambag sa sakit impeksyon sa viral. Mababang rate folic acid, pagkalason, at maging ang emosyonal na stress ay lahat ay gumaganap ng isang papel. Ang sakit ng oral mucosa ay dapat na seryosohin at sa anumang kaso ay hindi dapat magsimula.

Ang self-medication ay hindi dapat inumin. Kinakailangan na kumunsulta sa isang pedyatrisyan na tutukuyin kung ano ang sanhi ng sakit. At, batay dito, maglalabas siya ng mga rekomendasyon at magrereseta ng kinakailangang paggamot.

  • kung ang puting plaka ay sanhi ng hindi pagsunod sa ilang mga tuntunin sa kalinisan, dapat itong alisin. Kinakailangan na alisin ang plaka mula sa mga gilagid ng isang sanggol na may espesyal na brush. At regular na gawin ang pamamaraang ito pagkatapos ng pagpapakain;
  • kapintasan mga kinakailangang elemento, ang mga bitamina sa katawan ay dapat na mapunan sa pamamagitan ng pagkonsulta sa isang pedyatrisyan. Magpapayo siya kung alin sa sandaling ito ang bata ay nangangailangan ng nutritional mixtures, bitamina at magsusulat ng reseta;
  • kapag sanhi puting plaka ay isang sakit ng oral mucosa, ang paggamot ay dapat na magsimula kaagad. Bilang isang patakaran, ito ay isinasagawa sa gamot at depende sa pagiging kumplikado ng sakit.

Karamihan ang pinakamahusay na mga gamot hindi laging kayang talunin ang sakit. Samakatuwid, dapat nating subukang gawin ang lahat upang ang bata ay lumaking malusog. Ang sakit, tulad ng alam mo, ay palaging mas madali at mas mura upang maiwasan kaysa sa paggamot.

Samakatuwid, ang isang mahusay na pag-iwas sa plaka para sa iyong anak ay magiging lubos mga simpleng pamamaraan na hindi nangangailangan ng anumang karagdagang paggawa at gastos. Para sa unang pamamaraan, kailangan mo lamang ng pinakuluang tubig. Pagkatapos mong pakainin ang iyong sanggol ng gatas, bigyan siya ng isang kutsarita ng tubig na ito.

Ang susunod na pamamaraan ay simple din. Dito kakailanganin mo bilang karagdagan sa tubig 1 kutsarita baking soda. I-dissolve ito sa isang basong tubig at isawsaw ang iyong daliri doon na may bendahe na nakabalot dito. Huwag kalimutang hugasan ang iyong mga kamay bago ang pamamaraan! At maingat na alisin ang plaka mula sa sanggol.

Mga sanhi ng mga puting spot o tuldok

Bilang karagdagan sa puting plaka, ang mga bata ay madalas na may mga puting tuldok sa kanilang mga gilagid. Ano ito, at ano ang nagiging sanhi ng mga ito?

  • Maaaring maraming dahilan para dito. Kadalasan mayroong maliliit na cyst sa isang bata. Ito ay mga pormasyon mula sa natitirang mga tisyu ng mga glandula ng salivary. Ang mga ito ay halos kapareho ng mga congenital na ngipin at kadalasang nalilito dahil dito. Sila ay kahawig ng hugis ng mga kuwintas, maaaring mayroong isa hanggang ilan, sa simpleng pang-araw-araw na buhay ay tinatawag silang mga perlas. Ang isang mas tamang pangalan ay Bohn's nodules. Hindi nila iniistorbo ang bata. Pagkaraan ng ilang oras, nawawala sila nang walang bakas.
  • Mayroong isa pang "perlas" na maaari ding matagpuan nang madalas sa mga sanggol - ang mga perlas ni Epstein. Ang mga ito ay matatagpuan sa langit ng sanggol. Hindi rin sila nagdudulot ng panganib at tuluyang natutunaw nang walang bakas.
  • Ang isa pang dahilan na nagiging sanhi ng puting tuldok o speck ay congenital na ngipin. Sa kasong ito, dapat kang kumunsulta sa isang doktor at sumailalim sa isang pagsusuri. Maaaring kailanganin na tanggalin ang ganoong ngipin kung matukoy ng doktor na ito ay supernumerary upang magkaroon ng puwang para sa normal na pag-unlad ng mga ngiping gatas. Madalas itong nangyayari. At kailangan mong subaybayan ang oral cavity ng sanggol.

Ang mga dahilan sa itaas, na naging sanhi ng paglitaw ng isang puting tuldok sa mga gilagid ng sanggol, sa karamihan ng mga kaso ay hindi nagbabanta sa buhay ng bata, ngunit may iba pa, mas malubhang dahilan. Narito ang ilan sa mga ito.

  1. Stomatitis. Ang sakit na ito ay hindi lamang matatagpuan sa mga bata, ang mga matatanda ay dumaranas din dito. Dapat alalahanin na bago ang pagbuo ng mga ulser na may stomatitis, mas madaling labanan at mabilis mong mapupuksa ang sakit. Kung ang sakit ay nakuha sa isang napapabayaang karakter, pagkatapos ay maraming pagsisikap ang kailangang gawin upang mabawi mula dito. Bilang isang patakaran, ang stomatitis ay sinamahan ng pagkabalisa na pag-uugali ng bata, na maaaring sanhi ng sakit; ang mga sintomas ay ipinahayag ng lagnat, pagkawala ng gana. Sa karamihan ng mga kaso, ang sakit ay umuunlad.
  2. Cyst. Kilalanin ito mapanganib na sakit posible sa tulong pagsusuri sa x-ray. Siya ay isang abscess malalaking sukat. Mayroong maraming mga kadahilanan para sa paglitaw, ngunit sa karamihan ng mga kaso ito ay pinadali ng talamak sakit sa paghinga o impeksyon sa mga tisyu ng ngipin. Ang paggamot sa sarili ay halos hindi maaaring magdulot ng anumang mga resulta; tanging ang mga doktor lamang ang makakatalo sa sakit dito.
  3. Thrush. sakit sa fungal na sumisira sa oral mucosa. Ito ay kinakailangan upang matiyak na ang bata ay hindi alam ang kakulangan ng tubig, subukang bigyan siya ng mas maraming inumin. Kontrolin ang halumigmig sa silid kung nasaan ang sanggol. Ang lahat ng ito ay mag-aambag sa isang mahusay na pagtatago ng laway, na may mahusay na mga katangian ng antiseptiko. Sa isang tuyong silid at kakulangan ng kahalumigmigan sa katawan, ang mauhog na lamad ng sanggol ay matutuyo, ang laway ay gagawin nang mahina, na magsisilbing pag-unlad ng thrush.
  4. Periodontitis. Ang mga puting tuldok ay nasa anyo ng mga bula. Hindi sila masisira, kung hindi man ang impeksyon ay makakahanap ng butas at makahawa sa katawan. Sa mga sintomas na ito, hindi mo dapat ipagpaliban ang pagbisita sa dentista.
  5. Nangyayari na ang isang puting tuldok sa anyo ng isang bola ay lumilitaw sa gum ng sanggol. Baka si wen yun. Sa kabila ng katotohanan na ang neoplasma mismo ay hindi nagdudulot ng malaking banta sa buhay ng bata at hindi nagiging sanhi ng abala, hindi dapat mawala sa paningin ng isa ito. Sa isang matatag na pagtaas sa laki ng wen, malamang, ang tanong ng pag-alis nito ay babangon. Ang mga katulad na pormasyon ay nangyayari sa maliliit na bata at matatanda.
  6. Kanser. Ang mga puting gilagid ay dapat alerto sa mga magulang. Ang ganitong mga sintomas ay maaaring magpahiwatig ng isang posibleng harbinger kanser na tumor. Kung napansin mo kahit na ang kaunting hinala, dapat kang humingi ng medikal na payo kaagad. Kukunin ang isang piraso ng tissue mula sa may sakit na lugar at ipapadala para sa biopsy. Ang mga resulta ng pag-aaral ay magpapakita ng pagkakaroon o kawalan ng sakit.

Tulad ng makikita mula sa mga halimbawa sa itaas, ang hitsura ng iba't ibang mga pagsalakay, mga bola, mga sugat ay maaaring maraming iba't ibang mga kadahilanan. Ang isang doktor lamang ang maaaring matukoy ang likas na katangian ng neoplasma.

Mas madaling magbigay ng babala

Ang anumang sakit ay mas madaling maiwasan, kaya ang pag-iwas ay dapat bigyan ng pinakamalapit na pansin.

Ano ang dapat gawin upang maiwasan ang iba't ibang mga puting tuldok, pagsalakay at iba pang bagay sa mga sanggol:

  • Kinakailangang bigyan ang bata ng sapat na nutrisyon. Pagkatapos oral cavity, ang mga gilagid ay hindi magiging madaling kapitan sa iba't ibang sakit;
  • mahalagang panatilihing malinis ang bibig ng sanggol.Samakatuwid, hindi dapat kalimutan ang tungkol sa mga pangunahing kaalaman sa kalinisan, siguraduhin na ang bata ay hindi kumuha ng maruming mga daliri at mga bagay na tumutusok sa kanyang bibig;
  • subukang huwag bumili sa kanya ng mga laruan na maaaring magdulot ng pinsala sa oral cavity. Kadalasan, mula sa pakikipag-ugnay sa gayong mga laruan, ang isang bata ay bubuo hindi lamang mga puting spot, ngunit mga hematoma;
  • ang bata ay hindi dapat payagang malapit na makipag-ugnayan sa isang taong may hindi malusog na ngipin. Hindi ito dapat kalimutan - ang katawan ng bata ay napaka-madaling kapitan sa iba't ibang Nakakahawang sakit. Ang kalusugan ng sanggol ay dapat palaging mauna;
  • ang mga pinggan ng sanggol para sa pagkain at inumin ay dapat palaging malinis, maliban sa kanya na walang ibang dapat gumamit nito. Ang parehong naaangkop sa mga bagay sa kalinisan. Kung gayon ang mga pagkakataon na maging malusog at malakas sa isang bata ay tataas nang malaki.

Ibuod

Tulad ng nakikita mo, napaka iba't ibang dahilan maging sanhi ng paglitaw ng puting plaka, tuldok, sugat, bukol. Maaari silang mapanganib o hindi. Ngunit, sa anumang kaso, lahat sila ay nagkakaisa sa isang bagay - hindi sapat na pangangalaga para sa bata, ang kakulangan ng tamang nutrisyon, at bilang isang resulta, ang kakulangan ng mahahalagang elemento at bitamina.

Ang isang malusog na sanggol ay kagalakan at kaligayahan. Ingatan mo siya at lalakas at malusog siya!

Higit pa

@ 2023 wowway.ru - Mga diyeta at nutrisyon. Mga diagnostic at pagsusuri. Mga gamot. Cholesterol. Atherosclerosis