Mi a DNS összetétele a cukor? A DNS-szerkezet kémiai alapja

Csodálatos, hogy milyen hasonló szülők és gyerekek vannak egymással. Vagy éppen ellenkezőleg, teljesen különböznek a testvérektől, az apától és az anyától. Miért van így és mire számít? Milyen struktúrák felelősek a szüleiktől származó leszármazottak megőrzéséért, konszolidációjáért, átadásáért és megnyilvánulásáért?

Ez a szerep a kromoszómákat alkotó nukleinsavakhoz tartozik. Ők azok a molekulák, amelyek elvégzik az öröklődéshez és változékonysághoz kapcsolódó valamennyi folyamatot. Különleges előjoga a DNS-molekulákhoz.

A nukleinsavak felfedezésének története

Hosszú ideig ilyen molekulákat nem ismertek. 1866-ban azonban, Mischer kutató felfedezte a DNS és az RNS keverékét a kutatás eredményeként, majd sikerült megalapozniuk savakhoz való tartozását. Ezt a leukociták génben való tanulmányozása alapján tette.

Azóta elkezdődött ezeknek a vegyületeknek az aktív vizsgálata. Sok tudós próbált megalapozni a DNS és az RNS kémiai összetételét. Ismerje meg a természetét, a szerkezet lényegét és a biológiai szerepét. Nagyon nagy szerepet játszottak ebben az üzletágban olyan emberek, mint:

• A. N. Belozersky.
• Thomas Morgan.
• C. Hidak.
• A. Meller.
• G. de Vries.
• A. Sturtevant.
• GA Nadson.
• A. S. Serebrovsky.
• NP Dubinin.
• TS Filippov és mások.

Az 1900-tól napjainkig terjedő időszakban megmagyarázzuk a nukleinsavak természetét, a DNS szerkezetének kémiai alapját , annak jellemzőit és biológiai jelentőségét. Felfedezések történtek, amelyek lehetővé teszik, hogy ez a molekula minden élőlény egyetemes alapja legyen.

A genetika területén végzett kutatás lehetővé tette a DNS, a genom és a kromoszómák kapcsolatának megteremtését sokféle élőlény genetikai kódjának megfejtéséhez. Ez fontos volt a vadon élő állatok szerkezetének megértéséhez, működésének mechanizmusaihoz.

Meghatároztuk a kromoszómák kémiai összetételét is. Kiderült, hogy alapjuk egy specifikus struktúrájú nukleinsavmolekula.

DNS: általános jellemző

A név rövidítésének teljes dekódolása - deoxiribonukleinsav. Az RNS mellett ez a sav számos nukleinsavhoz tartozik. Nevét azért adták, hogy a DNS összetétele cukrot is tartalmaz. A neve deoxiribóz.

A DNS és az RNS kémiai összetétele nagyon hasonló, a különbség ugyanolyan, mint a molekulát képező szénhidrát. Az RNS ribóz.

Általában a deoxiribonukleinsav molekula egy komplex kettős szálú makromolekula, amelynek hatalmas molekulatömege és változatos összetétele van. Ezért leggyakrabban ennek a kapcsolatnak a grafikus ábrázolása két ágból áll, amelyeket keresztirányú lépcsőkapcsolatok kapcsolnak össze.

1953-ban Chargaff és munkatársai képesek voltak felismerni a molekula teljesen belső struktúráját és összetételét, amely nagy jelentőséggel bír az összes molekuláris biológiában és a tudomány egészében. Nyilvánvalóvá vált, hogy a DNS-összetétel tartalmazza az öt szénatomos bázis (pentóz), a purin és a pirimidin bázisok cukrot és az ortofoszforsav-maradékokat.

Ez lehetővé tette nemcsak a vegyület szerkezetének megfejtését, hanem a fizikai és kémiai tulajdonságok vizsgálatát is. A biológiai szerepe és jelentősége a szervezet számára alapvetőnek, univerzálisnak és minden lényre jellemző.

Kémiai összetétel

Ha jellemezzük a nukleinsavmolekula belső atomi és molekuláris összetételét, különbözõ bázikus típusú vegyületeket különböztethetünk meg:

• Pentóz - deoxi-ribóz (szénhidrát-monoszacharid);
• Szerves bázisok - purin (adenin és guanin), pirimidin (citozin és timin);
• Foszforsav maradékai szabad kötésekkel.

Ez általában a DNS szerkezetének összes kémiai bázisát tartalmazza. A másik dolog az, hogy ezeknek az összetevőknek a kapcsolata nem egyszerű, hanem összetett és egyedi folyamat. Így a dezoxiribóz, a bázisok és a szervetlen sav maradéka együttesen egy nukleotidot képez. A nukleotidszekvenciákból a molekula teljes szerkezete összeadódik.

Az egyedülálló az a sorrend, amelyben a szerves bázisok egymás után és a szomszédos láncon belül helyezkednek el. A nukleotidszekvenciát bizonyos elvek szerint állítják elő, amelyek fő összetevője (a purin és a pirimidin komponensek szigorú megfeleltetése). Ez lehetővé teszi, hogy minden egyes élőlény saját egyedi, veleszületett és mélyen specifikus genetikai kóddal rendelkezzen.

Fenotipikusan ez teljesen más tulajdonságokkal rendelkező örökség formájában nyilvánul meg, abban a tekintetben, hogy nincs két azonos ember (kivéve az azonos ikreket), a megjelenés különlegességei.

Milyen cukor van a DNS-ben ?

Bármilyen szerves anyag alapja az atomok szénlánca. A DNS-molekula nem volt kivétel. Végül is a DNS szerkezete a cukor, nevezetesen öt szénatomos ciklusból áll, amelyet egy ciklikus szerkezetben egyesítenek. Ugyanazt a molekulát megszakítja az általános ciklusba belépő oxigénhíd.

A cukor kémiai összetételét az alábbi empirikus képlet adja meg: C ₅ H ₁₀ O ₄ . Ez a molekula - az aldopentóz, amely öt szénatomot tartalmaz - ciklusba csavart. Emellett az egyik láncatom a hidroxilcsoport helyett csak hidrogént tartalmaz, így a cukor nevében létezett olyan előtag, mint a "dezoxi", vagyis oxigén nélkül.

A cukor kémiai összetételét Phibus Lieven felfedezte és vizsgálta, aki 1929-ben felfedezte a vegyület teljes szerkezetét és kémiai természetét.

A molekula összetételének alapjai

A DNS nukleinsavát alkotó szerves bázisok két fő csoportra oszthatók.

1. Purin - komplex struktúrák, amelyek két szén-ciklusból állnak - öt-tagú és hattagúak. Ezek közé tartoznak az adenin és a guanin, amelyek a dezoxiribonukleinsavban a pirimidin bázisokkal komplementerek.
2. Pirimidin - hattagú szénciklusok. Ide tartozik a timin és a citozin.

Így kiderül, hogy a DNS-készítmény cukrot és bázist tartalmaz, egymáshoz kapcsolódva és a foszforsavgyökökhöz kapcsolódva . Mindez együtt, és kiderül, egy nukleotid. Az általános DNS-molekula kettős szálú szerkezetében a nukleotidok komplementaritási szabály szerint kötődnek: az adenin megfelel az alap-timinnek és a guanin a citozinnak felel meg.

A részecskék közötti kapcsolatok típusai

Az összetevő DNS-struktúrák közötti kapcsolatok fő típusai a következők:

• hidrogénatom;
• Kovalens poláris;
• Az intermolekuláris attrakció erői;
• Vaan der Waals interakció.

Ez lehetővé teszi a kettős szálú szerkezet kialakulását három konformációban:

• A nukleotidok primer - lineáris szekvenciája;
• Másodlagos - spirálisan csavart minden egyes szál, és egymáshoz közel;
• Tercier - egy erősen spirális molekula komplex konformációs gömbje.

Tehát az a tény, hogy a DNS szerkezete cukrot, bázisokat és savmaradékokat tartalmaz, a szerkezet és a talaj alapja számos kölcsönhatás és kémiai kötés kialakulásának.

A DNS jelentősége a szervezetekben

Számos fontos pont van:

1. A vizsgált sav molekulái szerepelnek a kromoszómák kémiai összetételében, amelyek meghatározzák az összes élő szervezet egyediségét.
2. A DNS a bonyolult polipeptidláncok szintézisének alapja, amelyek az örökletes tulajdonságok kódolásáért és továbbításáért felelősek.
3. A dezoxiribonukleinsav a transzkripció alapja, vagyis az RNS elsődleges szintézise, majd fehérje.

Ilyen folyamatok minden szervezetben előfordulnak. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy ezt a struktúrát minden élőlény univerzális egységévé hívjuk.

Molekuláris replikáció

Ez a folyamat a DNS-molekula megduplázódása, amely spontán módon megy végbe az élő szervezetekben az energiával kapcsolatos kiadásokkal. A fő komponens itt a DNS-polimeráz, egy enzim, amely katalizálja és szabályozza az egész szintézist.

A replikáció lényege, hogy a molekula mindegyik szálát felosztják és megduplázzák a lineáris szekvenciáit. A folyamat eredményeképpen két új DNS-molekula alakul ki, amelyek mindegyike egy régi polipeptidláncot tartalmaz, a második pedig teljesen új, a komplementaritás elvének megfelelően.

A folyamat értéke az, hogy az utódokat teljes egészében genetikai információkkal látja el.