Байгалийн өндөр молекул жинтэй нэгдлүүд(полинуклеотидууд), тэдгээр нь чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдХүний биед тохиолддог биохимийн процессууд нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Нуклейн хүчлүүдийн бүтэц.

Бүтэц нуклейн хүчилгидролизийг тайлбарлаж болно. Бүрэн гидролиз нь пиримидин ба пурины суурь, моносахарид ба фосфорын хүчлийн холимог үүсгэдэг.

Эдгээр нэгдлүүдийн нэг нь моносахаридын үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хэсэгчилсэн гидролизийн үед урвалын бүтээгдэхүүн нь фосфорын хүчлийн үлдэгдэл, моносахарид ба азотын суурийн молекулуудаас бүрддэг нуклеотидын холимог юм. Фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь 3-5-р нүүрстөрөгчийн атомтай, үндсэн үлдэгдэл нь моносахаридын 1-р нүүрстөрөгчийн атомтай холбогддог. Ерөнхий томъёонуклеотидууд:

Хаана X = HEрибонуклеотидын хувьд рибоз эсвэл X = N- дезоксирибоз дээр суурилсан дезоксирибонуклеотидын хувьд. Азотын суурийн төрлөөс хамааран пурин ба пиримидин нуклеотидууд ялгагдана.

Нуклеотид- гол бүтцийн нэгжнуклейн хүчил - мономер.

Хэрэв найрлагад рибонуклеотид орсон бол ийм хүчил гэж нэрлэгддэг рибонуклеины хүчил(РНХ), хэрэв дезоксирибонуклеотидуудаас бол - дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ).

IN РНХҮүнд: аденин, гуанин, цитозин, урацил орно.

IN ДНХаденин, гуанин, цитозин, тимин агуулсан суурь орно.

Үл хөдлөх хөрөнгө ДНХТэгээд РНХПолинуклеотидын гинжин хэлхээний суурийн дараалал ба гинжний орон зайн бүтцээс хамаарна. Энэ бол өвөрмөц байдлыг авчирдаг дараалал юм генетикийн код, моносахарид ба фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь бүтцийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хэсэгчилсэн гидролизийн үед фосфорын хүчлийн үлдэгдэл задарч, миносахаридын үлдэгдэлтэй холбоотой пурин эсвэл пиримидины суурийн үлдэгдэлээс бүрдэх нуклеозидууд үүсдэг.

Молекул дотор РНХТэгээд ДНХнуклеотидууд нь нэг полимер гинжин хэлхээнд холбогддог.

Полинуклеотидын гинжин хэлхээний орон зайн бүтцийг рентген туяаны дифракцийн шинжилгээгээр тодорхойлсон. 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар загвар өмсөгч санал болгов гурван хэмжээст бүтэц ДНХ, зарчмууд нь дараах байдалтай байв.

1. Молекул ДНХЭнэ нь давхар мушгиа бөгөөд эсрэг чиглэлд эрчилсэн хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрдэнэ.

2. Спираль дотор пурин, пиримидины суурь, гадна талд фосфор, дезоксирибозын үлдэгдэл байрлана.

3. Спираль бүтэн эргэлтэнд 10 нуклеотид байдаг.

4. Хоёр мушгиа нь хоорондоо устөрөгчийн холбоогоор холбогддог. ДНХ-ийн чухал шинж чанар бол бонд үүсгэх сонгомол чанар юм. нэмэлт байдал. Түүнээс гадна суурийн хэмжээг тимин нь зөвхөн аденин, цитозин нь гуанинтай холбодог байхаар сонгосон.

Хоёр спираль ДНХбие биенээ нөхдөг. Нэг гинж дэх суурийн дараалал нь зэргэлдээх гинжин хэлхээний дарааллыг тодорхойлдог.

Устөрөгчийн бондоор холбогдсон суурь бүрийн нэг нь пурин, нөгөө нь пиримидин юм.

Нэмэлт полинуклеотидын гинж бүхий давхар судалтай ДНХ молекул нь өөрөө олшрох боломжийг олгодог ( хуулбарлах).

Хоёр дахин нэмэгдэхийн өмнө устөрөгчийн холбоо тасарч, 2 гинж салж, тайлагдана. Үүний дараа гинж бүр нь шинэ нэмэлт гинжийг бий болгох загвар болж хувирдаг. Шинэ хэлхээний синтез нь оролцоотойгоор явагддаг ДНХ-полимеразууд.

Молекул РНХхатуу тодорхойлогдсон дараалалгүй нэг полинуклеотидын гинжээс бүрдэнэ. Энэ нь өөрөө "нугалж", пурин ба пиримидины суурийн хооронд устөрөгчийн холбоо бүхий тусдаа давхар судалтай бүсүүдийг үүсгэж болно.

Нуклейн хүчлүүдийн биологийн үүрэг.

ДНХ- амьд организмын гол молекул. Энэ нь үеэс үед дамждаг удамшлын мэдээллийг хадгалдаг. IN ДНХбиеийн бүх уургийн найрлага кодлогдсон байдаг.

хооронд зуучлагчийн хувьд ДНХмөн уургийн нийлэгжилтийн газар юм РНХ,Энд 2 процесс явагдана:

1. Мессенжер эсвэл элч РНХ (mRNA)-аас генетикийн мэдээллийг уншиж, дамжуулдаг БНАКУтодорхой уургийн бүтцийн нийлэгжилт явагддаг рибосомууд руу. нөлөөнд байгаа мРНХ молекул РНХ-полимеразыг 2 гинжний аль нэгний салангид хэсэгт нэгтгэдэг ДНХ,ба дараалал РНХдахь дараалалд хатуу нэмэлт ДНХ:

2. Дамжуулах РНХ (tRNA)амин хүчлийг рибосом руу зөөвөрлөж, тодорхой дарааллаар пептидийн холбоогоор холбогддог.

3. Рибосомын РНХ (рРНХ)рибосом дахь уургийн нийлэгжилтэнд оролцдог.

Нуклейн хүчил.

Нуклейн хүчил- амьд организмд удамшлын (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, дамжуулахыг баталгаажуулдаг байгалийн өндөр молекул биополимерууд.

10000 Далтоноос хэдэн сая хүртэлх молекул жинтэй нуклейн хүчлүүдийн макромолекулуудыг 1869 онд Швейцарийн химич Ф.Мишер идээний нэг хэсэг болох лейкоцитын цөмд нээсэн бөгөөд иймээс (цөм - цөм) нэртэй болжээ.

Нуклейн хүчлүүд нь мономерууд нь байдаг полимерууд юм нуклеотидууд . Нуклеотид бүр нь азотын суурь, пентозын сахар, фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэнэ. Урт молекулууд нь нуклеотидуудаас үүсдэг - полинуклеотидууд .

Азот агуулсан

суурь

хоорондын харилцаа холбоо

фосфат ба элсэн чихэр

Цагаан будаа. Нуклеотидын бүтэц.

Элсэн чихэр, нуклеотидын нэг хэсэг нь нүүрстөрөгчийн таван атомыг агуулдаг, өөрөөр хэлбэл энэ нь төлөөлдөг пентоз . Нуклеотид дахь пентозын төрлөөс хамааран хоёр төрлийн нуклейн хүчлийг ялгадаг - рибонуклеины хүчил (РНХ) рибоз , болон дезоксирибонуклеин хүчил (ДНХ) агуулсан дезоксирибоз (C 5 H 10 O 4).

Шалтгаан, хоёр төрлийн нуклейн хүчлүүд нь дөрөв байдаг янз бүрийн төрөл: тэдгээрийн хоёр нь ангид харьяалагддаг пурин ба хоёр - анги руу пиримидинууд . Пуринууд орно аденин (A) ба гуанин (D) ба пиримидины тоогоор - цитизин (C) ба тимин (T) эсвэл урацил (U) (ДНХ эсвэл РНХ-д тус тус).

Нуклейн хүчлүүд нь молекулууд нь агуулагддаг тул хүчил юм фосфорын хүчил.

Бие дэх нуклеотидын үүрэг нь зөвхөн нуклейн хүчлүүдийн барилгын материалаар үйлчлэхээр хязгаарлагдахгүй; Зарим чухал коферментүүд нь мөн нукоеотид юм. Жишээ нь: аденозин трифосфат (ATP), никотинамид аденин динуклеотид (NAD), никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP) болон флавин аденин динуклеотид (FAD).

Нуклейн хүчил

ДНАРНА

цөмийн цитоплазмын мРНХ тРНХ рРНХ

Одоогоор мэдэгдэж байна их тооБүтэц, бодисын солилцооны ач холбогдлын хувьд бие биенээсээ ялгаатай ДНХ ба РНХ-ийн сортууд.

Жишээ нь: E. coli бактери нь 1000 орчим өөр нуклейн хүчил агуулдаг ба амьтан, ургамалд үүнээс ч их байдаг.

Организмын төрөл бүр эдгээр хүчлүүдийн өөрийн гэсэн багцыг агуулдаг бөгөөд зөвхөн түүнд зориулагдсан байдаг. ДНХ нь голчлон хромосомд байршдаг эсийн цөм(бүх эсийн ДНХ-ийн 99%), түүнчлэн митохондри ба хлоропласт. РНХ нь цөм, митохондрийн рибосом, пластид, цитоплазмын нэг хэсэг юм.

ДНХ молекул нь бүх нийтийн тээвэрлэгч юм генетикийн мэдээлэлэсүүдэд. Энэ молекулын бүтэц, үйл ажиллагааны ачаар шинж чанарууд нь өвлөгддөг - эцэг эхээс үр удам хүртэл, өөрөөр хэлбэл. амьд биетийн нийтлэг өмч болох удамшлын шинж чанар биелдэг. ДНХ молекулууд нь хамгийн том биополимер юм.

ДНХ-ийн бүтэц.

ДНХ молекулын бүтцийг 1953 онд Ж.Уотсон, Ф.Крик нар тайлсан. Энэ нээлтийнхээ төлөө тэд Нобелийн шагнал хүртжээ.

дагуу Ватсон-Крик ДНХ-ийн загварууд, ДНХ молекул нь ижил эргэн тойронд баруун тийш мушгисан хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрдэнэ. тэнхлэгүүд , бүрдүүлэх давхар мушгиа . Гинж нь эсрэг параллель байдлаар зохион байгуулагдсан, i.e. бие бие рүүгээ. Хоёр полинуклеотидын гинжийг өөр өөр гинжний нуклеотидын азотын суурийн хооронд үүссэн устөрөгчийн холбоог ашиглан нэг ДНХ молекул болгон нэгтгэдэг. Полинуклеотидын гинжин хэлхээнд хөрш зэргэлдээх нуклеотидууд нь нэг нуклеотидын ДНХ молекул дахь дезоксирибоз (болон РНХ дахь рибоз) ба нөгөө нуклеотидын фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд үүсдэг ковалент холбоогоор хоорондоо холбогддог.

Давхар мушгиа гинж нэмэлтСуурь хосолсон байдал нь хатуу дагуу явагддаг тул аденин нь тиминтэй, гуанин нь цитозинтэй холбогддог.

Үүний үр дүнд бүх организмд Зураг. Нуклеотидын хослол.

тоо аденилнуклеотидын тоотой тэнцүү байна тимидил, мөн тоо гуанил- тоо цитидил.Энэ загварыг "Чаргаффын дүрэм" гэж нэрлэдэг.

Хосолсон антипараллель ДНХ-ийн хэлхээнд байрлах нуклеотидын хатуу уялдааг гэнэ. нэмэлт байдал. Энэ шинж чанар нь анхны молекул дээр суурилсан шинэ ДНХ молекул үүсэх үндэс суурь болдог.

Тиймээс давхар мушгиа нь олон тооны тогтворжсон байдаг устөрөгчийн шинж чанар(Хоёр нь А ба Т хооронд, гурав нь G ба С хооронд үүсдэг) ​​ба гидрофобик харилцан үйлчлэл.

Молекулын тэнхлэгийн дагуу зэргэлдээ суурь хосууд бие биенээсээ 0.34 нм зайд байрладаг. Бүтэн эргэлтспираль нь 3.4 нм, өөрөөр хэлбэл 10 суурь хос (нэг эргэлт). Спираль диаметр нь 2 нм байна. Хоёр хос нуклеотидын нүүрс усны бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох зай 1.1 нм байна. Нуклейн хүчлийн молекулын урт нь хэдэн зуун мянган нанометрт хүрдэг. Энэ нь задрахад 100-200 нм-ээс ихгүй урттай уургийн макромолекулаас хамаагүй том юм. ДНХ молекулын масс 6*10 -12 гр.

ДНХ молекулыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх үйл явц гэж нэрлэдэг хуулбарлах . Хуулбарлах нь дараах байдлаар явагдана. Тусгай ферментийн (геликаз) үйл ажиллагааны дор хоёр гинжин хэлхээний нуклеотидын хоорондох устөрөгчийн холбоо тасардаг. Спираль тайлагдана. Нэмэлт зарчмын дагуу ДНХ-ийн полимераз ферментийн оролцоотойгоор ялгарсан холбоонд харгалзах ДНХ нуклеотидууд нэмэгддэг. Энэ хуримтлал нь зөвхөн 5"→3" чиглэлд л тохиолдож болно. Энэ нь зөвхөн нэг ДНХ-ийн хэлхээг (зураг дээрх дээд талд) хуулбарлах тасралтгүй чадвартай гэсэн үг юм. Энэ процессыг нэрлэдэг тасралтгүй хуулбарлах. Өөр гинжийг хуулах бүрт дахин эхлэх ёстой бөгөөд ингэснээр гинж тасрах болно. Тэдгээрийг арилгахын тулд фермент шаардлагатай - ДНХ-ийн лигаз. Энэ хуулбарыг гэж нэрлэдэг завсарлагатай.

Энэ аргаВатсон, Крик нарын санал болгосон ДНХ-ийн хуулбар гэж нэрлэдэг хагас консерватив хуулбар .

Тиймээс "хуучин" ДНХ-ийн гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь "шинэ" дэх нуклеотидын дарааллыг тодорхойлдог. "Хуучин" ДНХ-ийн гинж нь "шинэ" нийлэгжилтийн загвар юм. Ийм урвалыг нэрлэдэг матрицын синтезийн урвалууд ; тэдгээр нь зөвхөн амьд биетүүдийн онцлог шинж юм.

Репликаци (репликаци) нь ДНХ-ийн бүтцийн тогтвортой байдлыг хадгалах боломжийг олгодог. Синтезжүүлсэн ДНХ молекул нь нуклеотидын дарааллын хувьд анхныхтай яг ижил байна. Хэрэв нөлөөнд автсан бол янз бүрийн хүчин зүйлүүдХуулбарлах явцад ДНХ-ийн молекул дахь нуклеотидын тоо, дараалалд өөрчлөлт орж, мутаци үүсдэг. ДНХ-ийн молекулуудын шинээр гарч ирж буй өөрчлөлтийг засах, эхийг нь сэргээх чадварыг нэрлэдэг нөхөн төлбөр .

ДНХ-ийн үүрэг:

1) Удамшлын мэдээллийг хадгалах.

ДНХ нь мэдээллийг нуклеотидын дараалал хэлбэрээр хадгалдаг.

2) Генетикийн мэдээллийг нөхөн үржих, дамжуулах.

Охин эсүүдэд мэдээлэл дамжуулах чадварыг хромосомууд хроматидуудад хуваах, дараа нь ДНХ молекулуудын хуулбарлах чадвараар хангадаг. Энэ нь уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн дарааллын талаархи генетикийн мэдээллийг кодлодог. Нэг полипептидийн гинжин хэлхээний талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ-ийн хэсгийг ген гэж нэрлэдэг.

3) Бүтцийн.

ДНХ хромосомууд дээр байдаг бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг, өөрөөр хэлбэл байна химийн үндэсхромосомын генетикийн материал(ген).

4) ДНХ нь РНХ молекул үүсгэх загвар юм.

РНХ нь бүх амьд эсүүдэд нэг судалтай молекул хэлбэрээр байдаг. Энэ нь пентоз агуулдаг гэдгээрээ ДНХ-ээс ялгаатай рибоз (дезоксирибозын оронд) ба пиримидины суурийн нэг нь - урацил (тимины оронд). Гурван төрлийн РНХ байдаг. Эдгээр нь элч РНХ (мРНХ, мРНХ), дамжуулагч РНХ (тРНХ) ба рибосомын РНХ (рРНХ) юм. Энэ гурвыг ДНХ-ээс шууд нийлэгжүүлдэг бөгөөд эс тус бүрийн РНХ-ийн хэмжээ нь тухайн эсийн үйлдвэрлэсэн уургийн хэмжээнээс хамаардаг.

РНХ-ийн гинжин хэлхээнд нэг нуклеотидын рибоз ба нөгөөгийн фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд ковалент холбоо (фосфодиэфирийн холбоо) үүсгэснээр нуклеотидууд холбогддог.

ДНХ-ээс ялгаатай нь РНХ молекулууд нь нуклеотидуудаас бүрдэх нэг судалтай шугаман биополимер юм.

Давхар хэлхээтэй РНХ нь зарим вирусын удамшлын мэдээллийг хадгалах, үржүүлэхэд үйлчилдэг. Тэд хромосомын үүргийг гүйцэтгэдэг - вирусын РНХ.

Нэг РНХ молекулын нуклеотидууд нь нэг гинжин хэлхээний бусад нуклеотидуудтай нэмэлт харилцаанд орж, хоёрдогч болон гуравдагч бүтэцРНХ молекулууд.

Цагаан будаа. Дамжуулах РНХ-ийн бүтэц.

Рибисомын РНХ(rRNA) нь эсийн нийт РНХ-ийн 85% -ийг бүрдүүлдэг, цөмд нийлэгждэг, уурагтай хослуулан рибосом, митохондри (митохондрийн РНХ), пластид (пластид РНХ) -ын нэг хэсэг юм. 3-аас 5 мянган нуклеотид агуулдаг. Уургийн нийлэгжилт нь рибосом дээр явагддаг.

Функцүүд: рРНХ гүйцэтгэдэг бүтцийн функц(рибосомын нэг хэсэг) бөгөөд үүсэхэд оролцдог идэвхтэй төвуургийн биосинтезийн явцад амин хүчлийн молекулуудын хооронд пептидийн холбоо үүсдэг рибосомууд.

Мессенжер РНХ(мРНХ) нь эсийн бүх РНХ-ийн 5%-ийг бүрдүүлдэг. Энэ нь ДНХ молекулын тодорхой хэсэг болох ген дэх транскрипцийн явцад нийлэгждэг. mRNA-ийн бүтэц нь тодорхой уургийн нийлэгжилтийн талаарх мэдээллийг агуулсан ДНХ молекулуудын хэсэгт нэмэлт юм. mRNA-ийн урт нь мэдээллийг уншсан ДНХ-ийн хэсгийн уртаас хамаарна (300-30,000 нуклеотидаас бүрдэх боломжтой)

Функцүүд: мРНХ нь уургийн нийлэгжилтийн талаарх мэдээллийг цөмөөс цитоплазмаас рибосом руу дамжуулж, уургийн молекулуудын нийлэгжилтийн загвар болдог.

РНХ шилжүүлэх(tRNA) нь бүх РНХ-ийн 10 орчим хувийг бүрдүүлдэг, бөөмд нийлэгждэг, нуклеотидын богино гинжтэй, цитоплазмд байрладаг. Энэ нь trefoil функцтэй. Амин хүчил бүр байдаг өөрийн гэр бүлтРНХ молекулууд. Тэд цитоплазмд агуулагдах амин хүчлийг рибосом руу хүргэдэг.

Функцүүд: Нэг төгсгөлд тодорхой амин хүчлийг кодлодог гурвалсан нуклеотид (антикодон) байдаг. Нөгөө төгсгөлд амин хүчил хавсарсан нуклеотидын гурвалсан хэсэг байдаг. Амин хүчил бүр өөрийн гэсэн тРНХ-тэй байдаг.

Нуклейн хүчил- эдгээр нь анхдагч шинж чанартай өндөр молекулт органик нэгдлүүд юм биологийн ач холбогдол. Тэдгээрийг анх эсийн цөмд илрүүлсэн (хожуу XIXв.), Тиймээс бид авсан тохирох нэр(цөм - цөм). Нуклейн хүчлүүд хадгалагдаж, шилжинэ удамшлын мэдээлэл.

Хоёр төрлийн нуклейн хүчил байдаг: дезоксирибонуклеин(ДНХ) - ба рибонуклеинхүчил (РНХ). ДНХ-ийн гол байршил нь эсийн цөм юм. ДНХ нь зарим органеллд (пластид, митохондри, центриол) байдаг. РНХ нь цөм, рибосом, цитоплазмд байдаг эсүүд.

ДНХ молекул нь бие биенийхээ хажуугаар эргэлдсэн хоёр мушгиа утаснаас бүрдэнэ. Түүний мономерууд нь нуклеотидууд.Нуклеотид бүр нь химийн нэгдэл, гурван бодисоос бүрддэг: азотын суурь, пентаатомын сахар дезоксирибоз ба фосфорын хүчлийн үлдэгдэл. ДНХ-ийн молекул дахь аденил, тимидил, гуанил, цитидил гэсэн дөрвөн төрлийн нуклеотид үүсгэдэг аденин (А), тимин (Т), гуанин (G) ба цитозин (С) гэсэн дөрвөн төрлийн азотын суурь байдаг.

Нуклеотидын бүтцийн диаграм

ДНХ молекул дахь азотын суурь нь хоорондоо тэнцүү бус тооны устөрөгчийн холбоогоор холбогддог. Аденин - тимин нь орон зайн тохиргоонд нийцэж, хоёр устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг. Гуанин ба цитозины молекулууд нь гурван устөрөгчийн холбоогоор холбогдсон байдаг. Эдгээр молекулуудын атомуудын орон зайн зохион байгуулалтад үндэслэн адениныг тимин, гуаниныг цитозинтэй сонгомол харилцан үйлчлэх чадварыг нэрлэдэг. нэмэлт байдал (нэмэлт байдал).Полинуклеотидын гинжин хэлхээнд хөрш зэргэлдээх нуклеотидууд нь элсэн чихэр (дезоксирибоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээр дамжин хоорондоо холбогддог. ДНХ молекулд олон мянган нуклеотид цуваа холбогдсон байдаг. Энэ нэгдлийн молекулын жин хэдэн арван, хэдэн зуун сая хүрдэг.

ДНХ-ийг удамшлын бодис гэж нэрлэдэг. Биологийн удамшлын мэдээллийг химийн код ашиглан ДНХ молекулуудад шифрлэдэг (кодлодог). Бүх амьд оршнолуудын эсүүд ижил кодтой байдаг. Энэ нь ДНХ-ийн хэлхээн дэх дөрвөн азотын суурийг холбох дараалал дээр суурилдаг: A, T, G, C. Гурван зэргэлдээ нуклеотидын янз бүрийн хослолууд үүсдэг. гурван ихэрдуудсан кодонууд.ДНХ-ийн хэлхээний кодонуудын дараалал нь эргээд полипептидийн уургийн гинжин хэлхээнд амин хүчлүүдийн дарааллыг тодорхойлдог (кодлодог). Тухайн организмын бүх уургийг эсээс бүрдүүлдэг 20 амин хүчлийн хувьд өөрийн гэсэн тусгай кодон байдаг бөгөөд хөрш гурвалсанууд нь давхцдаггүй: ДНХ молекулаас мэдээлэл унших явцад азотын суурь үүсдэг. Нэг кодон нь нөгөө кодонын найрлагад хэзээ ч ордоггүй - эдгээр нуклеотидын гурвалсан хэсгийг уншиж, энэ кодон доторх дарааллаар нь уншдаг. Гурвалсан бүр нь 20 амин хүчлийн аль нэгэнд тохирно.

Дөрвөн азотын суурийн (G, C, A, T)Гурвалсан бүтээгдэхүүн бүр өөр өөр хослолоор зөвхөн гурвыг агуулдаг:

G-A-T, C-G-A, A-C-T, G-C-G, T-C-T гэх мэт 4х4х4=64 ийм давтагдахгүй хослол байж болох ба амин хүчлийн тоо 20 байна.

Үүний үр дүнд зарим амин хүчлүүд олон гурвалсанаар кодлогддог. Энэ илүүдэлкод байна их үнэ цэнэгенетикийн мэдээллийг дамжуулах найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх. Жишээлбэл, аргинин амин хүчил нь HCA, HCG, HCT, HCC гурвалсантай тохирдог. Эдгээр гурвалсан гурав дахь нуклеотидыг санамсаргүй байдлаар солих нь нийлэгжсэн уургийн бүтцэд ямар ч байдлаар нөлөөлөхгүй нь ойлгомжтой. Доорх диаграмм нь ДНХ-ийн хэлхээний жижиг хэсэг дээрх таван гурвалсан кодонуудын дарааллыг ойролцоогоор харуулж байна. ДНХ-ийн нэг хэлхээ дэх бие даасан нуклеотидын ээлж нь хүссэнээр өөрчлөгдөж болох боловч нөгөө хэлхээнд тэдгээрийн дараалал нь түүнд нэмэлт байх ёстой, жишээлбэл:

1-р утас GAT____ TsGA____ACT____GCG____TCT гэх мэт.

2-р утас ЦТА____GCT____TGA____ЦГЦ____ АГА гэх мэт.

Эс нь өөрөө олшрох (автор үйлдвэрлэл) шаардлагатай механизмтай байдаг. генетикийн код.Өөрөө давхардах үйл явц нь үе шаттайгаар явагддаг: нэгдүгээрт, ферментийн тусламжтайгаар устөрөгчийн холбоо азотын суурь. Үүний үр дүнд ДНХ-ийн нэг хэлхээ нөгөөгөөсөө салж, дараа нь тус бүр нь нийлэгждэг. шинэ аргацитоплазмд байрлах нэмэлт нуклеотидын хавсралт. Нуклеотидын суурь тус бүр нь өөр нэг суурийг хавсаргаж чаддаг тул "эх" ДНХ молекулын яг хуулбарыг хуулбарладаг. Өөрөөр хэлбэл, ДНХ-ийн хэлхээ бүр нь загвар болж үйлчилдэг бөгөөд түүний давхардал гэж нэрлэдэг матрицын синтез. Матрицын синтез нь зоос, медаль, хэвлэмэл фонт гэх мэтийг матриц дээр цутгахыг санагдуулдаг бөгөөд хатуужуулсан цутгамал нь яг хуулбар байх ёстой. анхны хэлбэр. Тиймээс амьд эсүүдэд хоёр дахин нэмэгдсэний үр дүнд шинэ ДНХ молекулууд анхныхтай ижил бүтэцтэй байдаг: нэг хэлхээ нь анхных байсан, хоёр дахь нь дахин угсарсан.

Шинэ ДНХ-ийн молекулууд нь анхны молекулуудтай ижил бүтэцтэй байдаг тул удамшлын мэдээлэл нь охин эсүүдэд хадгалагддаг. Гэсэн хэдий ч, нуклеотидыг өөр зүйлээр солих, солих эсвэл ДНХ-ийн аль нэг хэсэгт бүрэн алдагдсан тохиолдолд үүссэн гажуудлыг охин ДНХ молекулуудад яг хуулбарлах болно. . Энэ бол бүх зүйлийн тухай юм Молекулын хувьсах механизм:Өөрөө хуулбарлах явцад ДНХ-ийн хэсэг дэх удамшлын мэдээллийн аливаа гажуудал нь эсээс эсэд, үеэс үед дамждаг.

Бусад чухал өмчДНХ молекулууд - салангид хэлхээний салангид хэсгүүдэд рибонуклеины хүчлийг нэгтгэх чадвар. Үүний тулд ферментийг (РНХ полимераз) ашигладаг бөгөөд үүнд шаардлагатай байдаг

Эрчим хүчний хаягдал. ДНХ нь загвар синтезийн зарчмын дагуу нуклеотидын ээлжийн дарааллыг РНХ-ийн хэлхээнд шилжүүлдэг. Энэ процессыг нэрлэдэг транскрипциРНХ нь нэг хэлхээтэй молекул бөгөөд ДНХ-ээс хамаагүй богино байдаг. Түүний доторх нуклеотид бүр нь пентаатомын чихрийн рибоз, фосфорын хүчлийн үлдэгдэл, азотын суурь зэргээс бүрдэнэ. Тэдгээрийн дөрөв нь байдаг: аденин, гуанин, цитозин, гэхдээ тимины оронд урацил (U) байдаг бөгөөд энэ нь бүтэцтэй төстэй бөгөөд аденинтай нэмэлт юм.

Рибонуклеотидын бүтцийн диаграм

РНХ нь тусгаарлагдсан байдаг мэдээллийн чанартай(мРНХ), тээвэрлэлт(тРНХ) ба рибосомын(рРНХ). Энэ тохиолдолд мРНХ нь ДНХ-ийн молекулын хэсгээс мэдээллийг устгаж, дараа нь эсийн цитоплазмд байрлах рибосом руу шилжиж, tRNA нь амин хүчлийн үлдэгдлийг рибосом руу хүргэдэг. tRNA хэлхээ нь богино бөгөөд ердөө 70-80 нуклеотидээс бүрддэг. tRNA хэсгүүдийн нэг нь 20 амин хүчлүүдийн аль нэгийг нь холбосон гурвалсан хэсгийг агуулдаг. Амин хүчил бүр өөрийн гэсэн тРНХ-тэй байдаг. Амин хүчлийг нэмэх нь тодорхой ферментээр идэвхждэг бөгөөд үүний үр дүнд тРНХ нь тодорхой нэг амин хүчлийг "танидаг". tRNA-ийн хоёр дахь муж нь мРНХ-ийн нэг гурвалсан нэмэлт гурвалсан байдаг; тРНХ дээрх энэ гурвалсан гэж нэрлэдэг антикодон.Эцсийн эцэст амин хүчил нь мРНХ-ийн талаарх мэдээллийн дагуу полипептидийн гинжин хэлхээнд байр сууриа эзэлдэг бөгөөд энэ нь тРНХ антикодон нь мРНХ кодонтой бүрэн нийцдэг тул хүлээн зөвшөөрөгдсөн байдаг.

RRNA нь рибосомын нэг хэсэг бөгөөд уургийн нийлэгжилтийн газар болох уураг бүхий рибосомын биеийг үүсгэдэг. Энэ нь мөн мРНХ-тэй харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ цогцолбор нь уургийн нийлэгжилтийг гүйцэтгэдэг.

ДНХ ба РНХ-ийн харьцуулсан шинж чанар(Т.Л. Богданова. Биологи. Бие даалт, дасгал. Их дээд сургуульд элсэгчдэд зориулсан гарын авлага. М., 1991)

Нуклейн хүчил нь өндөр молекул жинтэй органик нэгдлүүд юм. Тэдгээрийг анх эсийн цөмд олж илрүүлсэн тул холбогдох нэр (цөм - цөм) болжээ.

Эсийн доторх нуклейн хүчлүүдийн ач холбогдол маш их. Тэд удамшлын мэдээллийг хадгалж, дамжуулдаг. Нукеин хүчлийн хоёр төрөл байдаг: дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) ба рибонуклеины хүчил (РНХ) . ДНХ нь үндсэндээ эсийн цөмд үүсч, агуулагддаг, цөмд үүсдэг РНХ нь цитоплазм, цөмд үүргээ гүйцэтгэдэг. Нуклейн хүчлүүд нь тэдгээрээс үүссэн полимерууд юм асар их тоонуклеотид гэж нэрлэгддэг мономер нэгжүүд .

Нуклеотид бүр нь азотын суурь, таван нүүрстөрөгчийн сахар (пентоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх химийн нэгдэл юм.

Сүүлийнх нь нуклейн хүчлүүд нь хүчлийн ангилалд хамаарах эсэхийг тодорхойлдог. Нуклеотид дахь пентозын янз бүрийн төрлөөс хамааран хоёр төрлийн нуклейн хүчлийг ялгадаг: рибонуклеины хүчил (РНХ) нь рибоз, дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) нь дезоксирибоз агуулдаг. Хоёр төрлийн нуклейн хүчил агуулдаг аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) ба тимин (Т) гэсэн дөрвөн өөр төрлийн азотын суурь ба РНХ-д тимины оронд урацил байдаг.

ДНХ молекулнь нэг урт тэнхлэгийг тойрон мушгисан хоёр полинуклеотидын гинжээс бүрдэх ба давхар мушгиа үүсгэдэг. ДНХ-ийн хоёр хэлхээ нь азотын суурьтай нэг молекулд нэгддэг. Энэ тохиолдолд аденин нь зөвхөн тиминтэй, гуанин нь цитозинтэй нийлдэг. Үүнтэй холбогдуулан нэг гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал нь нөгөө гинжин хэлхээний дарааллыг хатуу тодорхойлдог. ДНХ молекулын хосолсон гинжин хэлхээн дэх нуклеотидын бие биентэйгээ нягт уялдаатай байхыг нэмэлт гэж нэрлэдэг. Полинуклеотидын гинжин хэлхээнд хөрш зэргэлдээх нуклеотидууд нь элсэн чихэр (дезоксирибоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэлээр дамжин хоорондоо холбогддог. ДНХ молекулд олон мянган нуклеотид цуваа холбогдсон байдаг. молекул жинЭнэ нэгдлийн хэмжээ хэдэн арван, хэдэн зуун саяд хүрдэг.

ДНХ-ийн үүрэг бол удамшлын мэдээллийг хадгалах, үржүүлэх, үеэс үед дамжуулах явдал юм. ДНХ нь эсэд нийлэгжсэн уураг дахь амин хүчлүүдийн дарааллын тухай кодлогдсон мэдээллийг агуулдаг. Эс нь ДНХ-ийн нийлэгжилтэнд шаардлагатай механизмтай байдаг.

Өөрийгөө хуулбарлах үйл явц , эсвэл хуулбарлах (дупликаци, авторепликаци) нь үе шаттайгаар явагддаг: эхлээд тусгай ферментийн нөлөөн дор азотын суурийн хоорондох устөрөгчийн холбоо тасарч, үүний үр дүнд ДНХ молекулын анхны хос хэлхээ аажмаар хоёр дан болж задардаг. утаснууд. ДНХ-ийн нэг хэлхээ нөгөөгөөсөө салж, дараа нь тус бүр нь цитоплазмд байрлах чөлөөт нэмэлт нуклеотидуудыг (адениныг тиминд, гуаниныг цитозинд) холбож шинээр нийлэгжүүлдэг.

Ийнхүү ДНХ-ийн давхар хэлхээ сэргээгддэг - "эх" ДНХ молекулын яг хуулбар. Харин одоо ийм байдаг давхар молекулуудаль хэдийн хоёр. Тиймээс ДНХ-ийн нийлэгжилтийг репликаци (давхардах) гэж нэрлэдэг: ДНХ-ийн молекул бүр өөрөө хоёр дахин нэмэгддэг. Өөрөөр хэлбэл, ДНХ-ийн хэлхээ бүр загвар болж үйлчилдэг бөгөөд түүний давхардлыг загвар синтез гэж нэрлэдэг. Амьд эсэд давхардсаны үр дүнд шинэ ДНХ молекулууд анхныхтай ижил бүтэцтэй байдаг: нэг хэлхээ нь анхных байсан, хоёр дахь нь дахин угсарсан. Үүнтэй холбогдуулан ижил удамшлын

мэдээлэл. Энэ нь биологийн гүн гүнзгий утгатай, учир нь ДНХ-ийн бүтцийг зөрчих нь бие махбодид хамаарах шинж чанаруудын хөгжлийг баталгаажуулдаг удамшлын мэдээллийг хадгалах, өвлөн авах боломжгүй болно.

РНХ-ийн молекулын бүтэц нь ДНХ-тэй ойролцоо байдаг. Гэхдээ РНХ нь ДНХ-ээс ялгаатай нь ихэнх тохиолдолд нэг судалтай байдаг.

РНХ молекул нь мөн 4 төрлийн нуклеотид агуулдаг боловч тэдгээрийн нэг нь ДНХ-ээс ялгаатай: тимины оронд РНХ байдаг. урацил . Үүнээс гадна РНХ молекулын бүх нуклеотид нь дезоксирибоз биш харин рибоз агуулдаг. РНХ молекулууд нь ДНХ-ийн молекулууд шиг том биш юм. РНХ-ийн хэд хэдэн хэлбэр байдаг. Тэдний нэрс нь гүйцэтгэдэг функц эсвэл нүдэн дэх байршилтай холбоотой байдаг.

рРНХ молекулууд нь харьцангуй жижиг бөгөөд 3 - 5 мянган нуклеотидээс бүрддэг.

Мэдээлэл (мРНХ) , эсвэл загвар (мРНХ), РНХ Цөмд хадгалагдсан ДНХ дахь нуклеотидын дарааллын талаарх мэдээллийг уургийн нийлэгжилтийн талбарт шилжүүлэх . Эдгээр РНХ-ийн хэмжээ нь тэдгээрийн нийлэгжсэн ДНХ-ийн бүсийн уртаас хамаарна. мРНХ-ийн молекулууд нь 300-30,000 нуклеотидаас бүрдэх боломжтой.

Дамжуулах РНХ (tRNA) молекулууд нь хамгийн богино бөгөөд 76 - 85 нуклеотидээс бүрддэг. РНХ шилжүүлэхамин хүчлийг уургийн нийлэгжилтийн цэгт хүргэдэг бөгөөд амин хүчил бүр өөрийн гэсэн тРНХ-тэй байдаг. Бүх төрлийн РНХ нь эсийн цөмд нэг ижил зарчмын дагуу нийлэгждэг. ДНХ-ийн хэлхээ.

РНХ-ийн ач холбогдол нь эсийн өвөрмөц уургийн нийлэгжилтийг хангадагт оршино.

Аденозин трифосфат (ATP) нь аль нэг эсийн нэг хэсэг бөгөөд аль нэгийг нь гүйцэтгэдэг чухал функцууд- эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж. Энэ нь азотын суурь аденин, сахарын рибоз, фосфорын хүчлийн гурван үлдэгдэлээс бүрддэг нуклеотид юм. Тогтворгүй химийн холбоо ATP дахь фосфорын хүчлийн молекулуудыг холбодог , энерги нь маш баялаг (макроэргик холбоо). Эдгээр холбоо тасрах үед энерги ялгарч, амьд эсэд ашиглагдаж, амин чухал үйл явц, синтезийг хангадаг. органик бодис. Фосфорын хүчлийн нэг молекулыг салгахад ойролцоогоор 40 кЖ энерги ялгардаг. Энэ тохиолдолд ATP нь аденозин дифосфат (ADP) болж хувирч, фосфорын хүчлийн үлдэгдлийг ADP-ээс салгаснаар аденозин монофосфат (AMP) үүсдэг (Зураг 1.4). Тиймээс, ATP нь эсийн гол өндөр энергийн нэгдэл юм янз бүрийн процессууд, үүнд эрчим хүч зарцуулагддаг .

Аюулгүй байдлын асуултууд

1. Юу химийн элементүүдТэд эсийн нэг хэсэг мөн үү?

2. Юу органик бус бодисуудТэд эсийн нэг хэсэг мөн үү?

3. Эсийн амьдралд ус ямар ач холбогдолтой вэ?

4. Ямар органик бодисууд эсийг бүрдүүлдэг вэ?

5. Уургийн үүргийг нэрлэ.

6. ДНХ ба РНХ молекулуудын бүтэц ямар ялгаатай вэ?

ДНХ

Уургийн нэгэн адил нуклейн хүчил нь биополимер бөгөөд тэдгээрийн үүрэг нь амьд организмд генетикийн (удамшлын) мэдээллийг хадгалах, хэрэгжүүлэх, дамжуулах явдал юм.

Хоёр төрлийн нуклейн хүчлүүд байдаг - дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) ба рибонуклеины хүчил (РНХ). Нуклейн хүчлийн мономерууд нь нуклеотидууд юм. Тэдгээр нь тус бүр нь азотын суурь, таван нүүрстөрөгчийн сахар (ДНХ-д дезоксирибоз, РНХ-д рибоз) болон фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг.

ДНХ нь найрлагадаа азотын суурийн хувьд ялгаатай дөрвөн төрлийн нуклеотид агуулдаг - аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T). РНХ молекул нь мөн азотын суурь болох аденин, гуанин, цитозин, урацил (U) бүхий 4 төрлийн нуклеотидыг агуулдаг. Тиймээс ДНХ ба РНХ нь нуклеотидын сахарын агууламж болон азотын суурийн аль нэгээр нь ялгаатай байдаг (Хүснэгт 1).

Хүснэгт 1

ДНХ ба РНХ нуклеотидын бүрэлдэхүүн хэсгүүд

ДНХ ба РНХ-ийн молекулууд нь бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд ихээхэн ялгаатай байдаг.

ДНХ молекулыг агуулж болно асар их хэмжээнуклеотидууд - хэдэн мянгаас хэдэн зуун сая хүртэл (үнэхээр аварга том ДНХ молекулуудыг "харж" болно. электрон микроскоп). Бүтцийн хувьд энэ нь хос мушгиа юм полинуклеотидын гинж(Зураг 1), нуклеотидын азотын суурийн хооронд устөрөгчийн холбоогоор холбогдсон. Үүний ачаар полинуклеотидын гинж нь бие биенийхээ хажууд бэхлэгдсэн байдаг.

Төрөл бүрийн ДНХ-ийг (янз бүрийн төрлийн организмд) судлахдаа нэг гинжин хэлхээний аденин нь зөвхөн тиминтэй, гуанин нь зөвхөн цитозинтэй холбогддог болохыг тогтоожээ. Тиймээс нэг гинжин хэлхээнд нуклеотидын зохион байгуулалтын дараалал нь нөгөө гинжин хэлхээнд байрлах дараалалтай яг тохирч байна. Энэ үзэгдлийг гэж нэрлэдэг нэмэлт байдал(өөрөөр хэлбэл нэмэлтүүд) ба эсрэг талын полинуклеотидын гинжийг нэрлэдэг нэмэлт.Энэ нь бүх органик бус болон органик бодисуудын дунд ДНХ-ийн өвөрмөц шинж чанарыг тодорхойлдог зүйл юм. өөрийгөө нөхөн үржих чадварэсвэл хоёр дахин нэмэгдэх(Зураг 2). Энэ тохиолдолд эхлээд ДНХ-ийн молекулуудын нэмэлт гинжүүд хуваагддаг (тусгай ферментийн нөлөөн дор хоёр гинжний нэмэлт нуклеотидын хоорондын холбоо устдаг). Дараа нь гинж бүрт үргэлж байдаг чөлөөт нуклеотидын улмаас шинэ ("дутсан") нэмэлт гинжин нийлэгжилт эхэлдэг. их хэмжээгээрторонд. Үүний үр дүнд нэг ("ээж") ДНХ молекулын оронд бүтэц, найрлагын хувьд бие биетэйгээ, мөн анхны ДНХ молекултай ижил төстэй хоёр ("охин") шинэ молекул үүсдэг. Энэ үйл явц үргэлж түрүүлж байдаг эсийн хуваагдалэх эсээс удамшлын мэдээллийг охин болон дараагийн бүх удамд дамжуулахыг баталгаажуулдаг.

Цагаан будаа. 1. ДНХ-ийн давхар мушгиа. Хоёр гинж нь бие биенээ тойрон эргэлддэг. Гинж бүр (тууз хэлбэрээр харуулсан) нь ээлжлэн элсэн чихрийн нэгж ба фосфатын бүлгээс бүрдэнэ. Азотын суурь (A, T, G, C) хоорондын устөрөгчийн холбоо нь хоёр гинжийг холбодог.

Цагаан будаа. 2.ДНХ-ийн хуулбар. дагуу давхар мушгиа "тайлах"нэмэлтийг холбодог сул устөрөгчийн холбоо хоёр гинжний суурь. Хуучин хэлхээ бүр нь матрицын үүрэг гүйцэтгэдэгшинээр бий болгох: нэмэлт бүхий нуклеотид суурь нь хуучин гинжний эсрэг эгнэж, холбонобие биетэйгээ

РНХ молекулууд нь ихэвчлэн нэг судалтай (ДНХ-ээс ялгаатай) бөгөөд ихээхэн хэмжээгээр агуулдаг бага тоонуклеотидууд. Мэдээллийн (мРНХ), рибосомын (рРНХ) ба тээвэрлэлтийн (тРНХ) гэсэн гурван төрлийн РНХ байдаг (Хүснэгт 2).

Хүснэгт 2

ГуравтөрлийнРНХ

Элч РНХ (i-RNA) нь эсийн цөм, цитоплазмд байрладаг, РНХ дотроос хамгийн урт полинуклеотидын гинжин хэлхээтэй бөгөөд удамшлын мэдээллийг цөмөөс эсийн цитоплазм руу шилжүүлэх үүргийг гүйцэтгэдэг.

Дамжуулах РНХ (tRNA) нь эсийн цөм, цитоплазмд хамгийн их байдаг; нарийн төвөгтэй бүтэц, мөн хамгийн богино (75 нуклеотид) юм. Т-РНХ нь уургийн биосинтезийн процессын явцад амин хүчлийг рибосом руу хүргэдэг.

Рибосомын РНХ (r-РНХ) нь эсийн цөм, рибосомд байдаг, гинжтэй байдаг. дунд зэргийн урт. Бүх төрлийн РНХ нь харгалзах ДНХ-ийн генийг хуулбарлах явцад үүсдэг.