Dizi, DNA çoğaltma işlemidir. DNA replikasyon süreci

Sevgili lise öğrencileri! Bu çalışma kitabı, çok çeşitli tür ve ifadelerdeki soruları nasıl yanıtlayacağınızı öğrenmenize yardımcı olmak için yazılmıştır. Bunlara genellikle "Test görevleri" denir. Bunu başarılı bir şekilde yapabilmek için hangi görevlerin olduğunu, bir görev türünün diğerinden nasıl farklı olduğunu bilmeniz gerekir. Çalışma kitabının ilk konusu şu bölümlerden oluşuyor: eğitim, öğretim ve kontrol. Geriye kalan konular yalnızca eğitim ve kontrol kısımlarını (testleri) içermektedir. Eğitim bölümünde akıl yürütme örnekleri, çoğu sorunun yanıtları ve bunlarla ilgili yorumlar gösterilir. Cevaplar da eğitim kısmında verilmiştir ancak doğru seçimi kendiniz açıklamanız gerekmektedir. Bunu yapmak için, yanlış cevapları çürüten gerekli argümanları serbest satırlara eklemeniz gerekir. Tamamlanan satırlar akıl yürütmenin mantığını gösterecektir.
Son olarak kontrol kısmında işi tamamen ve bağımsız olarak tamamlamanız gerekiyor.

“Genel Biyoloji” dersini okurken not defterini kullanarak görevin anlamını doğru anlamayı, soruları kendi başınıza sorup cevaplamayı, cevaplarınızın doğruluğunu kanıtlamayı ve yanlış cevapları çürütmeyi öğreneceksiniz. Eğitim ve öğretim kısımlarında, çoğunlukla çeşitli test kağıtlarında bulunan, farklı zorluk seviyelerindeki görevlerle tanışacaksınız. Kontrol kısmı ayrıca hem çok basit hem de daha karmaşık soruları içerir. Hemen hemen tüm sorular ve ödevler, çeşitli sınav türlerini, ancak her şeyden önce Birleşik Devlet Sınavını geçmeye hazırlanmayı amaçlamaktadır. Bu yapıyla ve çalışma kitabının bu biçimiyle ilişkilendirilen şey tam olarak budur. Yalnızca bireysel çalışmalar için değil aynı zamanda öğretmen veya sınıf arkadaşlarıyla ortak çalışma için de tasarlanmıştır.

Testlerde, testlerde ve sınavlarda bulunan görev türleri (görev örnekleri Birleşik Devlet Sınavı 2007'nin demo versiyonundan alıntılanmıştır)

Eğitim bölümü

Dizüstü bilgisayarla çalışmaya başladığınızda, farklı türdeki görev örneklerini dikkatlice inceleyin. Onları tanımayı öğrenin. Test görevleri aşağıdaki türlere ayrılmıştır.

Böyle bir soruyu cevaplarken çok dikkatli okumanız ve anlamını doğru bir şekilde anlamanız gerekir. Sorulan soru ne? Bilimsel araştırma yönteminin özellikleri üzerine. Bu belirtiler nelerdir? Yapısal özellikler ve kromozom sayısı. Hücreye girmeden bu işaretleri tespit etmek mümkün müdür? Hayır, yapamazsın. Aşağıdaki yöntemlerden hangisi mikroskop kullanarak bir hücrenin içine girmeyi sağlar? Sadece sitogenetik. Yani doğru cevap bu olacak.
Diğer araştırma yöntemlerinin özelliklerini hatırlayarak başka, daha uzun bir akıl yürütme yolu seçebilirsiniz.

Bu sorunun doğru cevabını seçmek son derece basit veya oldukça karmaşık olabilir. Sorunun anlamını doğru bir şekilde anlarsanız ve kromatidin yapısındaki DNA molekülünden farklı olduğunu ve mitozun interfazında hücre bölünmesi sırasında oluştuğunu biliyorsanız, o zaman seçim basittir - doğru cevap 1'dir.
Şüpheler şu mantığa yol açabilir: 2. ve 3. noktalar oldukça açıktır ve doğru cevap olarak seçilemezler. Bölünmeyen bir hücrede kromatitler oluşmaz ve bakteri hücresinde bulunan dairesel DNA molekülü, kromatit yapısına sahip değildir. 1. ve 4. maddeler kafa karıştırıcı olabilir çünkü... hafızamız bize bir kromozomun iki kromatitten ve bir DNA molekülünün iki zincirden oluştuğunu söyler.

İşte tam bu noktada soruyu tekrar okuyup anlamını düşünmelisiniz. DNA kromatidin bir parçasıdır, dolayısıyla doğru cevap 1'dir.

2. Çoktan seçmeli doğru cevaplara sahip görevler.

Birkaç doğru cevap seçeneğiyle bir görevi tamamlamak için, bir nesnenin özelliklerini iyi hatırlamanız veya halihazırda sahip olduğunuz bilgilere dayanarak sonuçlar çıkarabilmeniz gerekir. Bu soru hem doğru bilgiye, hafızaya hem de sahip olduğunuz bilgilere dayanarak doğru cevapları çıkarabilme yeteneğine sahip olmanızı gerektirir. Öncelikle kendinize güvendiğiniz noktaları seçmeye çalışın. Örneğin tüm hücrelerin sitoplazmaya sahip olduğundan eminsiniz.

3. Bir nesneyi özellikleri ve özellikleriyle karşılaştırmaya yönelik görevler

İlişkilendirmek, karşılaştırmak – bu, bir nesneyi ve onun özelliklerini ve niteliklerini birbirine bağlamak anlamına gelir. Yani, örneğin, bir nesne belirli bir bilim - anatomi veya fizyoloji ve özellikleri - bilimin çalışma konusu olabilir, yani. incelediği olay veya süreçler.

Bu tür görevler, nesneleri karşılaştırmak için özelliklerin seçilmesi gibi bir işlemi gerçekleştirmenizi gerektirir. Bu soruları cevaplarken sahip olduğunuz bilgileri kullanmanız gerekir. Bunlardan bazılarını yalnızca sınıfta değil, aynı zamanda yaşam deneyiminin bir sonucu olarak da edindiniz.

Mesela kurbağaların suda geliştiğini çok iyi biliyorsunuz, çoğu pürüzsüz ve kaygandır. Zaten iki amfibi belirtisine dikkat çekebilirsiniz. Ayrıca timsahların, yılanların, kaplumbağaların ve kertenkelelerin karaya yumurtalarını bıraktığını ve yavrularına bakmadıklarını da biliyorsunuz. Bu, yumurtaların büyük miktarda besin kaynağına sahip olması gerektiği anlamına gelir.

Kurbağalar ürer. Bu iyi bilinen bir gerçektir. Ama ne tür bir gübrelemeleri var, bunu düşünmelisiniz.

Ancak soruda “çoğu türde” ifadesi yer alıyor. Sürüngenlerde döllenmenin her zaman içsel olduğunu biliyorsanız, o zaman B noktasının amfibiler için geçerli olduğu açıktır. Çocukluğunuzdan beri, bir kurbağanın çeşitli gelişim aşamalarından geçtiğini biliyorsunuz: Yumurtadan bir kurbağa yavrusu çıkar ve daha sonra yetişkin bir amfibiye dönüşür. Sürüngenlerde bu tür dönüşümler meydana gelmez.

Bu yorumu analiz ettikten sonra doğru cevapları kendiniz adlandırabilirsiniz.

4. Olayların, olayların, süreçlerin sırasını belirleme görevleri Verilen metindeki hataları bulun. Hata yapılan cümle sayısını belirtiniz ve açıklayınız. Bu soru Mantar Krallığının özelliklerini tam olarak bilmenizi gerektirir. İlk cümlede herhangi bir hata bulunmamaktadır. Hiçbir noktada çelişki içermiyor. İkinci cümlede de bu tür çelişkiler var. Tüm mantarlar çok hücreli organizmalar mıdır? Hayır, hepsi değil. Mayalar tek hücreli mantarlardır. 3. ve 4. cümlelerde de hatalar vardı. Mantarlar arasında ototrofik organizmalar yoktur. Ne fotosentez ne de kemosentez yapabilirler. Son olarak mantarların hücre duvarlarının selülozdan değil kitinden oluştuğunu unutmamalıyız. Dolayısıyla bu tür soruların doğru yanıtları, mevcut bilgilerin uygulanmasını ve sorudaki çelişkilerin aranmasını gerektirir. Bu oldukça zor bir soru çünkü hangi burçların isimlendirilmesi gerektiğine karar vermeniz gerekiyor. Cevabın mantığı nasıl olmalı? Öncelikle sorulara çok uzun cevap vermemeyi unutmamalısınız. Cevap ne kadar kısa olursa o kadar iyidir. Mümkün olduğu kadar doğru olmalıdır. Tartışmaya başlayalım. Bitkiler sudan karaya çıktıklarında hangi çelişkileri çözmeleri gerekiyor? Açıkça ortaya çıkan ilk şey su kaybına karşı korumadır. Su ortamında bu sorun çözüldü. Bu, buharlaşma sürecini düzenleyen cihazların olması gerektiği anlamına gelir. Bunlar stomalar ve ardından kütikül, değiştirilmiş yapraklardır. Daha sonra bitkilerin suyu belirli bir yüksekliğe yükseltmesi gerektiğini hatırlamamız gerekiyor. Bu, aslında ilk kara bitkilerinde ortaya çıkan bir iletken sisteme ihtiyacımız olduğu anlamına geliyor. Su bitkileri hareketli ve esnekti. Vücutları akıntıların etkisiyle sallandı ama kırılmadı. Karada rüzgar basıncına dayanmak gerekir. Bu nedenle, bitkiyi toprağa sabitleyen organların yanı sıra mekanik dokuların da ortaya çıkması gerekirdi - rizoidler, kökler, rizomlar. Bu nedenle cevap şu olabilir. 1. Buharlaşmaya karşı korunmaya yardımcı olan bütünleşik dokunun (stomalı epidermis) görünümü. Konu: “Kalıtım olgusunun temel kalıpları” Mono ve dihibrit geçiş Cevaplara yorum ekleyin.

A10. Boynuzlu homozigot bir ineğin (kutuplu gen) melezlenmesiyle ne tür bir yavru elde edilir? İÇİNDE(hakimdir) boynuzlu bir boğayla:

A11. Kahverengi gözlü bir adam ve kahverengi gözlü bir kadın, üç kahverengi gözlü kız ve bir mavi gözlü erkek çocuk doğurdu. Kahverengi göz geni baskındır. Ebeveynlerin genotipleri nelerdir? Cevap seçenekleri 1) baba AA, anne ah 2) baba ah, anne AA 3) baba ah, anne ah 4) baba ah, anne ah

Çoğaltma, kendi kendini kopyalayan bir mekanizmadır ve kalıtsal materyalin, yani DNA moleküllerinin ana özelliğidir.

DNA'nın özel bir özelliği, moleküllerinin genellikle birbirini tamamlayan iki iplikten oluşması ve çift sarmal oluşturmasıdır. Çoğaltma işlemi sırasında ana DNA molekülünün zincirleri birbirinden ayrılır ve her birinin üzerine yeni bir tamamlayıcı zincir inşa edilir. Sonuç olarak, bir çift sarmaldan, orijinaliyle aynı olan iki tane oluşur. Yani bir DNA molekülünden, şablona ve birbirine özdeş iki molekül oluşur.

Böylece DNA replikasyonu gerçekleşir yarı muhafazakar bir şekilde, her yavru molekül bir ana zincir ve bir yeni sentezlenmiş zincir içerdiğinde.

Ökaryotlarda replikasyon, hücre döngüsünün interfazının S fazında meydana gelir.

Aşağıda açıklanan mekanizma ve ana enzimler organizmaların büyük çoğunluğunun karakteristiğidir. Ancak esas olarak bakteri ve virüsler arasında istisnalar vardır.

Orijinal DNA molekülünün iplikçiklerinin farklılaşması enzim tarafından sağlanır. helikaz, veya helikaz Kromozomların belirli yerlerinde DNA'nın azotlu bazları arasındaki hidrojen bağlarını kırar. Helikazlar ATP enerjisini kullanarak DNA boyunca hareket eder.

Zincirlerin tekrar bağlanmasını önlemek için birbirlerinden belli bir mesafede tutulurlar. istikrarsızlaştırıcı proteinler. Proteinler zincirin pentoz fosfat tarafında sıralanır. Sonuç olarak, replikasyon bölgeleri oluşur. çoğaltma çatalları.

Çoğaltma çatalları DNA'nın herhangi bir yerinde oluşmaz, yalnızca çoğaltma kökenleri belirli bir nükleotid dizisinden (yaklaşık 300 parça) oluşur. Bu tür yerler özel proteinler tarafından tanınır ve bundan sonra sözde çoğaltma gözü iki DNA zincirinin birbirinden ayrıldığı yer.

Çoğaltma, başlangıç ​​noktasından itibaren kromozom uzunluğu boyunca bir veya iki yönde ilerleyebilir. İkinci durumda, DNA iplikçikleri ileri geri birbirinden ayrılır ve bir replikasyon gözünden iki replikasyon çatalı oluşur.

Replikon- DNA replikasyonunun başlangıç ​​noktasından bitiş noktasına kadar olan birimi.

DNA zincirleri birbirlerine göre spiral olarak büküldüğünden, bunların helikaz tarafından ayrılması, replikasyon çatalından önce ek dönüşlerin ortaya çıkmasına neden olur. Gerginliği azaltmak için, DNA molekülünün her 10 çift ayrık nükleotid için kendi ekseni etrafında bir kez dönmesi gerekir; bu da tam olarak sarmalın bir dönüşünün oluştuğu miktardır. Bu durumda DNA hızla dönerek enerji harcar. Ancak bu gerçekleşmez çünkü doğa, kopyalama sırasında ortaya çıkan sarmal gerilimiyle baş etmenin daha etkili bir yolunu bulmuştur.

Enzim topoizomeraz DNA iplikçiklerinden birini kırar. Bağlantısı kesilen kısım ikinci sağlam zincirin etrafında 360° döndürülür ve zincirine yeniden bağlanır. Bu gerilimi azaltır, yani süper bobinleri ortadan kaldırır.

Eski molekülün her bir DNA zinciri, kendisini tamamlayan yeni bir zincirin sentezi için şablon olarak kullanılır. Büyüyen yavru zincire nükleotidlerin eklenmesi enzim tarafından sağlanır. DNA polimeraz. Birkaç çeşit polimeraz vardır.

Çoğaltma çatalında, nükleoplazmada bulunan serbest nükleotidler, tamamlayıcılık ilkesine göre zincirlerin serbest bırakılan hidrojen bağlarına bağlanır. Eklenen nükleotidler deoksiribonükleosit trifosfatlardır (dNTP'ler), özellikle dATP, dGTP, dCTP, dTTP.

Hidrojen bağları oluştuktan sonra DNA polimeraz enzimi, nükleotidi bir fosfoester bağı yoluyla sentezlenen yavru ipliğin son nükleotidine bağlar. Bu, iki fosforik asit kalıntısı içeren pirofosfatı ayırır ve daha sonra ayrı ayrı fosfatlara bölünür. Hidroliz sonucunda pirofosfatın eliminasyonunun reaksiyonu enerji açısından elverişlidir, çünkü zincire giren birinci ile ikinci fosfat kalıntıları arasındaki bağ enerji açısından zengindir. Bu enerji polimeraz tarafından kullanılır.

Polimeraz sadece büyüyen zinciri uzatmakla kalmaz, aynı zamanda hatalı nükleotidleri ayırma yeteneğine de sahiptir, yani düzeltme yeteneğine sahiptir. Yeni zincire eklenmesi gereken son nükleotid şablonun tamamlayıcısı değilse polimeraz onu kaldıracaktır.

DNA polimeraz, deoksiribozun 3. karbon atomunda bulunan -OH grubuna yalnızca bir nükleotid ekleyebilir. Böylece zincir yalnızca 3' ucundan sentezlenir. Yani yeni bir DNA zincirinin sentezi 5' ucundan 3' ucuna doğru gerçekleşir. Çift sarmallı bir DNA molekülündeki zincirler antiparalel olduğundan, anne veya şablon iplikçik boyunca sentez süreci ters yönde, 3' ucundan 5' ucuna doğru ilerler.

DNA zincirleri antiparalel olduğundan ve yeni bir zincirin sentezi sadece 5'→3' yönünde mümkün olduğundan, replikasyon çatalında yavru zincirler farklı yönlerde sentezlenecektir.

3'→5' şablonunda, yeni bir polinükleotid dizisinin birleşmesi çoğunlukla sürekli olarak gerçekleşir, çünkü bu zincir 5'→3' yönünde sentezlenir. Antiparalel matris 5'→3' yönü ile karakterize edilir, bu nedenle çatalın hareket yönü boyunca bir yavru zincirin sentezi burada mümkün değildir. Burada 3'→5' olabilir, ancak DNA polimeri 5' ucuna bağlanamaz.

Bu nedenle, 5'→3' matris üzerindeki sentez küçük bölümlerde gerçekleştirilir - Okazaki'nin parçaları (Onları keşfeden bilim adamının adını almıştır). Her parça çatal oluşumunun ters yönünde sentezlenir, bu da 5' ila 3' montaj kuralına uygunluğu sağlar.

Polimerazın bir başka “dezavantajı” da yavru zincirin bir bölümünün sentezini kendisinin başlatamamasıdır. Bunun nedeni zaten zincire bağlı olan nükleotidin -OH ucunu gerektirmesidir. Bu nedenle gerekli tohum, veya astar. Enzim tarafından sentezlenen kısa bir RNA molekülüdür. RNA primazı ve şablon iplikçik ile eşleştirilmiş DNA. Her Okazaki bölgesinin sentezi kendi RNA primeriyle başlar. Sürekli olarak sentezlenen zincir genellikle bir primere sahiptir.

Primerleri çıkardıktan ve boşlukları DNA polimerazla doldurduktan sonra, yavru DNA zincirinin ayrı bölümleri bir enzim tarafından birbirine dikilir. DNA ligaz.

Sürekli montaj parçalı montaja göre daha hızlıdır. Bu nedenle DNA'nın yavru zincirlerinden birine denir. önde gelen, veya önde, ikinci - gecikmeli veya geride kalmak.

Prokaryotlarda replikasyon daha hızlı ilerler: saniyede yaklaşık 1000 nükleotid. Ökaryotlarda ise yalnızca 100 kadar nükleotid bulunur. Ökaryotlarda her Okazaki fragmanındaki nükleotit sayısı yaklaşık 200'e kadar, prokaryotlarda ise 2000'e kadardır.

Prokaryotlarda dairesel DNA molekülleri bir replikon oluşturur. Ökaryotlarda her kromozom birçok replikon içerebilir. Bu nedenle sentez aynı anda olsun ya da olmasın birkaç noktada başlar.

Enzimler ve diğer replikasyon proteinleri birlikte çalışarak bir kompleks oluşturur ve DNA boyunca hareket ederler. Toplamda yaklaşık 20 farklı protein sürece dahil olur; burada yalnızca ana olanları listelenmiştir.

MİRASIN MOLEKÜLER TEMELLERİ. KALITILI BİLGİLERİN UYGULANMASI.

Kalıtsal bilgi nedir?

Kalıtsal bilgi derken, proteinlerin yapısı ve insan vücudundaki protein sentezinin doğası hakkındaki bilgileri kastediyoruz. Eş anlamlı: genetik bilgi.

Nükleik asitler kalıtsal bilgilerin depolanmasında ve uygulanmasında öncü bir rol oynar. Nükleik asitler, monomerleri nükleotid olan polimerlerdir. Nükleik asitler ilk olarak 1869'da F. Miescher tarafından irin lökosit çekirdeklerinde keşfedildi. Adı Latince çekirdekten geliyor - çekirdek. İki tür nükleik asit vardır: DNA ve RNA

Nükleik asitlerin fonksiyonları

DNA genetik bilgiyi saklar. DNA genleri içerir. RNA'lar protein biyosentezinde (yani kalıtsal bilgilerin uygulanmasında) yer alır.

Kalıtsal bilgilerin depolanmasında DNA'nın rolünün keşfi. 1944'te Oswald Avery, Macklin McCarty ve Colin MacLeod, genlerin DNA'da bulunduğuna dair kanıtlar sundular. İki suşu olan pnömokoklarla çalıştılar: patojenik (S-suşu) ve patojenik olmayan (R-suşu). Farelerin S suşu ile enfeksiyonu ölümlerine yol açar

R suşu verilirse fareler hayatta kalır. Öldürülen S-suşu bakterilerinden DNA, proteinler ve polisakkaritler izole edildi ve R-suşuna eklendi. DNA'nın eklenmesi, patojenik olmayan bir türün patojenik bir türe dönüşmesine neden olur.

DNA yapısının keşfinin tarihi.

DNA'nın yapısı 1953 yılında J. Watson ve F. Crick tarafından keşfedildi. Çalışmalarında biyokimyacı E. Chargaff ve biyofizikçiler R. Franklin, M. Wilkins'in elde ettiği verileri kullandılar.

E. Chargaff'ın Çalışması: 1950'de biyokimyacı Erwin Chargaff, DNA molekülünde şunları tespit etti:

1) A=T ve G=C

2) Pürin bazlarının (A ve G) toplamı pirimidin bazlarının (T ve C) toplamına eşittir: A+G=T+C

Veya A+G/T+C=1

R. Franklin ve M. Ulkins'in çalışması: 50'li yılların başında. biyofizikçiler R. Franklin ve M. Wilkins, DNA'nın çift sarmal şeklinde olduğunu gösteren röntgen ışınları elde ettiler. 1962'de F. Crick, J. Watson ve Maurice Wilkins, DNA'nın yapısını çözerek Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldılar.

DNA yapısı

DNA, monomerlerden - nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Bir DNA nükleotidinin yapısı: Bir DNA nükleotidi, üç bileşiğin kalıntılarından oluşur:

1) Deoksiriboz monosakarit

2) Fosfat - fosforik asit kalıntısı

3) Dört azotlu bazdan biri - adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C).

Azot bazları: A ve G purin türevleridir (iki halka), T ve C pirimidin türevleridir (bir halka).

A, T'nin tamamlayıcısıdır

G, C'nin tamamlayıcısıdır

A ile T arasında 2, G ile C arasında 3 hidrojen bağı oluşur

Bir nükleotidde deoksiribozdaki karbon atomları 1' ila 5' arasında numaralandırılır.
1'-karbona azotlu bir baz eklenir ve 5'-karbona bir fosfat eklenir. Nükleotidler birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanır. Sonuç olarak, bir polinükleotid zinciri oluşur. Zincirin iskeleti, değişen fosfat ve şeker deoksiriboz moleküllerinden oluşur.

Azotlu bazlar molekülün yanında bulunur. Zincirin bir ucu 5', diğer ucu - 3' (karşılık gelen karbon atomlarının belirtilmesiyle) olarak adlandırılır. 5' ucunda serbest bir fosfat vardır, bu molekülün başlangıcıdır. 3' ucunda OH grubu bulunur. Bu molekülün kuyruğu. 3' ucuna yeni nükleotidler eklenebilir.

DNA'nın yapısı:

Crick-Watson modeline göre DNA, spiral şeklinde kıvrılmış iki polinükleotid zincirinden oluşur. Spiral sağ (B-şekli)

DNA'daki iplikler antiparalel olarak düzenlenmiştir. Bir polinükleotid zincirinin 5' ucu diğerinin 3' ucuna bağlanır.

DNA molekülünde görülebilen küçük ve büyük oyuklar vardır.

Bunlara çeşitli düzenleyici proteinler bağlanır.

İki zincirde azotlu bazlar tamamlayıcılık ilkesine göre düzenlenir ve hidrojen bağlarıyla bağlanır.

A ve T – iki hidrojen bağı

G ve C - üç

DNA'nın boyutları: DNA molekülünün kalınlığı 2 nm, sarmalın iki dönüşü arasındaki mesafe 3,4 nm, bir tam dönüşte 10 çift nükleotit vardır. Bir nükleotid çiftinin ortalama uzunluğu 0,34 nm'dir. Molekülün uzunluğu değişir. Escherichia coli bakterisinde dairesel DNA 1,2 mm uzunluğundadır. İnsanlarda 46 kromozomdan izole edilen 46 DNA'nın toplam uzunluğu yaklaşık 190 cm'dir. Dolayısıyla 1 insan DNA molekülünün ortalama uzunluğu 4 cm'den fazladır.

DNA'nın doğrusal görüntüsü. DNA şeritleri bir çizgi olarak gösteriliyorsa, bu durumda ipliğin üstte 5' ila 3' yönünde gösterilmesi gelenekseldir.

5' ATTGTTCCGAGTA 3'

3‘ TAATSAGGCTTSAT 5"

Ökaryotik hücrelerde DNA'nın lokalizasyonu:

1) Çekirdek, kromozomların bir parçasıdır;

2) Mitokondri;

3) Bitkilerde - plastidler.

DNA'nın işlevi: Kalıtsal (genetik) bilgiyi depolar. DNA genleri içerir. Bir insan hücresinde 30.000'den az gen bulunur.

DNA'nın özellikleri

Kendi kendini çoğaltma (yeniden çoğaltma) Yeniden çoğaltma yeteneği, DNA'nın sentezidir.

DNA hasarını onarma ve onarma yeteneği.

Denatüre ve yeniden doğallaşma yeteneği. Denatürasyon - yüksek sıcaklık ve alkalilerin etkisi altında DNA zincirleri arasındaki hidrojen bağları kopar ve DNA tek sarmallı hale gelir. Renatürasyon bunun tersi bir süreçtir. Bu özellik DNA teşhisinde kullanılır.

Reduplikasyon DNA sentezidir.

İşlem, interfazın sentetik döneminde hücre bölünmesinden önce gerçekleşir.

İşlemin özü: Helikaz enzimi, iki DNA zinciri arasındaki hidrojen bağlarını kırarak DNA'yı çözer. Her ana zincirde tamamlayıcılık ilkesine göre bir yavru zincir sentezlenir. İşlem, DNA polimeraz enzimi tarafından katalize edilir.

Replikasyon sonucunda ana DNA molekülüyle aynı yapıya sahip iki yavru DNA oluşur.

Çoğaltma işlemine daha detaylı bakalım

1) Yeniden çoğaltma yarı muhafazakar bir süreçtir, çünkü yavru molekül anne DNA'sından bir iplik alır ve ikincisini tekrar sentezler

2) DNA, üç fosfatlı nükleotidlerden sentezlenir - ATP, TTP, GTP, CTP. Bir fosfodiester bağı oluştuğunda iki fosfat ayrılır.

3) DNA sentezi belirli noktalarda, yani replikasyonun başlangıç ​​noktalarında başlar. Bu alanlarda çok sayıda A-T çifti vardır. Başlangıç ​​noktasına özel proteinler bağlanır.

Helikaz enzimi anne DNA'sını çözmeye başlar. DNA zincirleri birbirinden uzaklaşıyor.

Reduplikasyon, DNA polimeraz enzimi tarafından katalize edilir.
Başlangıç ​​noktasından itibaren DNA polimeraz enzimi iki zıt yönde hareket eder. Uzaklaşan şeritler arasında bir açı oluşur - bir çoğaltma çatalı.

3) Maternal DNA zincirleri antiparaleldir. Kız iplikçikler ana iplikçiğe antiparalel olarak sentezlenir, böylece replikasyon çatalı bölgesindeki yavru iplikçiklerin sentezi iki zıt yönde gerçekleşir. Bir zincirin sentezi enzimin hareketi yönünde gerçekleşir. Bu zincir hızlı ve sürekli olarak sentezlenir (öncü). İkincisi, küçük parçalarda - Okazaki parçaları (gecikmeli zincir) ters yönde sentezlenir.

4) DNA polimeraz enzimi, yavru DNA zincirinin sentezini kendi başına başlatamaz.

Öncü ipliğin ve herhangi bir Okazaki fragmanının sentezi, bir primerin sentezi ile başlar. Primer, 10-15 nükleotid uzunluğunda bir RNA parçasıdır. Primer, RNA nükleotidlerinden primaz enzimini sentezler. DNA polimeraz, DNA nükleotidlerini primere bağlar.

Daha sonra primerler kesilir ve boşluk DNA nükleotitleriyle doldurulur.

Parçalar enzimler - ligazlarla çapraz bağlanır

5) Reduplikasyonda yer alan enzimler: helikaz, topoizomeraz, dengesizleştirici proteinler, DNA polimeraz, ligaz.

6) DNA molekülü uzundur. İçinde çok sayıda replikasyon kaynağı oluşur.
DNA, replikon adı verilen parçalar halinde sentezlenir. Replikon, iki replikasyon kaynağı arasındaki bölgedir. İnsan somatik hücresinde 46 kromozom üzerinde 50.000'den fazla replikon bulunur. 1 insan somatik hücresinin DNA sentezi 10 saatten fazla sürer.

DNA molekülü, kromozom üzerinde bulunan bir yapıdır. Bir kromozom, iki iplikten oluşan böyle bir molekül içerir. DNA çoğaltılması, iplikçiklerin kendi kendine çoğalmasından sonra bilginin bir molekülden diğerine aktarılmasıdır. Hem DNA'da hem de RNA'da bulunur. Bu makale DNA çoğaltma sürecini tartışmaktadır.

Genel bilgi ve DNA sentezi türleri

Moleküldeki ipliklerin bükülmüş olduğu bilinmektedir. Ancak DNA çoğalma süreci başladığında önce sönerler, sonra ayrılırlar ve her birinde yeni bir kopya sentezlenir. Tamamlandığında, her biri bir anne ve kızı iplikleri içeren, tamamen aynı iki molekül ortaya çıkar. Bu senteze yarı-konservatif denir. DNA molekülleri tek bir sentromerde kalarak uzaklaşır ve sonunda ancak bu sentromerde bölünme süreci başladığında ayrılır.

Başka bir sentez türüne onarıcı denir. Öncekinden farklı olarak herhangi bir hücresel aşamayla ilişkili değildir, ancak DNA hasarı oluştuğunda başlar. Çok genişlerse hücre sonunda ölür. Ancak hasar yerel ise onarılabilir. Soruna bağlı olarak bir veya iki DNA zinciri onarılabilir. Bu, aynı zamanda programsız sentez olarak da adlandırıldığı gibi, uzun zaman almaz ve büyük enerji harcamaları gerektirmez.
Ancak DNA kopyalanması meydana geldiğinde çok fazla enerji ve malzeme tüketilir ve süresi saatler sürer.
Çoğaltma üç döneme ayrılır:

• başlatma;
• uzama;
• sonlandırma.

Bu DNA çoğaltma dizisine daha yakından bakalım.

Başlatma

İnsan DNA'sı birkaç on milyonlarca nükleotit çifti içerir (hayvanlarda yalnızca yüz dokuz tane vardır). DNA replikasyonu aşağıdaki nedenlerden dolayı zincirin birçok yerinde başlar. Aynı zamanda, RNA'da transkripsiyon meydana gelir, ancak DNA sentezi sırasında bazı belirli yerlerde durur. Dolayısıyla böyle bir işlem öncesinde, gen ifadesini desteklemek ve hücrenin yaşamsal aktivitesinin bozulmaması için hücrenin sitoplazmasında yeterli miktarda madde birikir. Bu nedenle sürecin mümkün olduğu kadar hızlı ilerlemesi gerekiyor. Bu dönemde yayın yapılır ancak transkripsiyon yapılmaz. Çalışmalar, DNA çoğalmasının aynı anda birkaç bin noktada, yani belirli bir nükleotid dizisine sahip küçük alanlarda meydana geldiğini göstermiştir. Bunlara özel başlatma proteinleri bağlanır ve bunlar da diğer DNA replikasyon enzimleriyle birleştirilir.

Sentezin gerçekleştiği DNA parçasına replikon denir. Orjinden başlar ve enzim replikasyonu tamamladığında sona erer. Replicon otonomdur ve tüm süreci kendi desteğiyle de sağlar.
Süreç tüm noktalardan aynı anda başlamayabilir; bir yerde daha erken, bir yerde daha sonra başlayabilir; bir veya iki zıt yönde akabilir. Olaylar oluştuğunda aşağıdaki sırayla gerçekleşir:

• çoğaltma çatalı;
• RNA primeri.

Çoğaltma çatalı

Bu kısım, ayrılmış DNA iplikçiklerinde deoksiribonükleik iplikçiklerin sentezlendiği işlemdir. Çatallar sözde çoğaltma gözünü oluşturur. İşlemden önce bir dizi eylem gerçekleştirilir:

• nükleozomdaki histonlara bağlanmanın serbest bırakılması - Metilasyon, asetilasyon ve fosforilasyon gibi DNA replikasyon enzimleri, proteinlerin pozitif yüklerini kaybetmesine neden olan ve bunların salınmasına katkıda bulunan kimyasal reaksiyonlar üretir;
• ipliklerin daha fazla serbest bırakılması için gerekli olan despiralizasyon gevşemedir;
• DNA iplikçikleri arasındaki hidrojen bağlarının kırılması;
• molekülün farklı yönlerindeki farklılıkları;
• SSB proteinlerinin yardımıyla gerçekleşen fiksasyon.

RNA astarı

Sentez, DNA polimeraz adı verilen bir enzim tarafından gerçekleştirilir. Bununla birlikte, bunu kendi başına başlatamaz, bu nedenle bu, aynı zamanda RNA primerleri olarak da adlandırılan diğer enzimler - RNA polimerazlar tarafından yapılır. Deoksiribonükleik zincirler boyunca paralel olarak sentezlenirler. Böylece başlatma, kırılan ve farklı yönlere hareket eden iki DNA zinciri üzerindeki iki RNA primerinin sentezi ile sona erer.

Uzama

Bu periyot, daha önce bahsedilen DNA polimeraz tarafından gerçekleştirilen, RNA tohumunun 3" ucuna bir nükleotidin eklenmesiyle başlar. Birincisine ikinci, üçüncü nükleotidi bağlar ve bu şekilde devam eder. yeni iplikçik ana ipliğe bağlanır. İpliğin sentezinin 5" - 3" yönünde ilerlediğine inanılır.
Çoğaltma çatalına doğru gerçekleştiği yerde sentez sürekli olarak ilerler ve aynı zamanda uzar. Bu nedenle, böyle bir iş parçacığına öncü veya öncü denir. Artık üzerinde RNA primerleri oluşmuyor.

Bununla birlikte, karşıt ana iplikçik üzerinde, DNA nükleotidleri, RNA primerine bağlanmaya devam eder ve deoksiribonükleik iplikçik, reduplikasyon çatalının tersi yönde sentezlenir. Bu durumda gecikme veya gecikme denir.

Geciken iplikte sentez, parçalar halinde meydana gelir ve bir bölümün sonunda sentez, aynı RNA primerini kullanarak yakındaki başka bir bölümde başlar. Böylece, gecikmeli iplikçik üzerinde DNA ve RNA ile bağlanan iki parça vardır. Bunlara Okazaki parçaları denir.

Sonra her şey tekrarlanır. Daha sonra sarmalın başka bir dönüşü gevşer, hidrojen bağları kırılır, iplikler ayrılır, öndeki iplik uzar, RNA primerinin bir sonraki parçası geride kalanda sentezlenir ve ardından Okazaki fragmanı sentezlenir. Bundan sonra, geciken iplikçik üzerindeki RNA primerleri yok edilir ve DNA parçaları bir araya getirilir. Bu, bu devrede aynı anda gerçekleşir:

• yeni RNA primerlerinin oluşumu;
• Okazaki fragmanlarının sentezi;
• RNA primerlerinin imhası;
• tek bir zincire yeniden bağlanma.

Fesih

İşlem, iki replikasyon çatalı karşılaşıncaya veya bunlardan biri molekülün sonuna ulaşıncaya kadar devam eder. Çatallar buluştuktan sonra yavru DNA zincirleri bir enzim tarafından birleştirilir. Çatal molekülün ucuna doğru hareket ederse özel enzimler yardımıyla DNA replikasyonu tamamlanır.

Düzeltme

Bu süreçte çoğaltmanın kontrolü (veya düzeltilmesi) önemli bir rol oynar. Dört tip nükleotidin tümü sentez alanına ulaşır ve deneme eşleşmesi yoluyla DNA polimeraz ihtiyaç duyulanları seçer.

İstenilen nükleotid, DNA şablon zincirinde benzer bir nükleotid kadar hidrojen bağı oluşturabilmelidir. Ayrıca şeker-fosfat omurgaları arasında, iki bazdaki üç halkaya karşılık gelen belirli bir sabit mesafe olması gerekir. Nükleotid bu gereksinimleri karşılamıyorsa bağlantı oluşmayacaktır.
Kontrol, zincire dahil edilmeden ve sonraki nükleotidin dahil edilmesinden önce gerçekleştirilir. Bundan sonra şeker fosfat omurgasında bir bağ oluşur.

Mutasyon değişkenliği

DNA replikasyon mekanizması, yüksek doğruluk yüzdesine rağmen, her zaman iplikçiklerde genellikle "gen mutasyonları" olarak adlandırılan bozukluklara sahiptir. Her bin nükleotid çiftinde bir hata vardır ve buna konvaryant çoğaltma adı verilir.

Çeşitli nedenlerle olur. Örneğin, yüksek veya çok düşük nükleotid konsantrasyonu, sitozin deaminasyonu, sentez alanında mutajenlerin varlığı ve daha fazlası. Bazı durumlarda hatalar onarım süreçleriyle düzeltilebilirken bazı durumlarda düzeltme imkansız hale gelir.

Hasar aktif olmayan bir yerdeyse, DNA çoğaltma işlemi gerçekleştiğinde hatanın ciddi sonuçları olmayacaktır. Belirli bir genin nükleotid dizisi bir eşleşme hatasıyla görünebilir. O zaman durum farklıdır ve olumsuz sonuç hem bu hücrenin ölümü hem de tüm organizmanın ölümü olabilir. Ayrıca gen havuzunu daha plastik hale getiren mutasyonel değişkenliğe dayandıkları da dikkate alınmalıdır.

Metilasyon

Sentez anında veya hemen sonrasında zincirlerin metilasyonu meydana gelir. İnsanlarda bu sürecin kromozom oluşturmak ve gen transkripsiyonunu düzenlemek için gerekli olduğuna inanılmaktadır. Bakterilerde bu süreç, DNA'nın enzimler tarafından kesilmesini önlemeye yarar.

ATP nükleik asitlerinin yapısı ve fonksiyonları

İLE nükleik asitler Hidroliz sırasında pürin ve pirimidin bazları, pentoz ve fosforik asit halinde ayrışan yüksek polimerli bileşikleri içerir. Nükleik asitler karbon, hidrojen, fosfor, oksijen ve nitrojen içerir. İki sınıf nükleik asit vardır: ribonükleik asitler (RNA) Ve deoksiribonükleik asitler (DNA).

DNA'nın yapısı ve fonksiyonları

DNA- monomerleri deoksiribonükleotidler olan bir polimer. DNA molekülünün çift sarmal biçimindeki uzamsal yapısının bir modeli, 1953 yılında J. Watson ve F. Crick tarafından önerildi (bu modeli oluşturmak için M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff'ın çalışmalarını kullandılar) ).

DNA molekülü Birbiri etrafında ve hayali bir eksen etrafında birlikte sarmal olarak bükülmüş iki polinükleotid zincirinden oluşur; çift ​​sarmaldır (bazı DNA içeren virüslerin tek sarmallı DNA'ya sahip olması dışında). DNA çift sarmalının çapı 2 nm, komşu nükleotidler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir ve sarmalın dönüşü başına 10 nükleotid çifti vardır. Molekülün uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir. Molekül ağırlığı - onlarca ve yüz milyonlarca. Bir insan hücresinin çekirdeğindeki DNA'nın toplam uzunluğu yaklaşık 2 m'dir. Ökaryotik hücrelerde DNA, proteinlerle kompleksler oluşturur ve spesifik bir uzaysal yapıya sahiptir.

DNA monomeri - nükleotid (deoksiribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. Nükleik asitlerin azotlu bazları pirimidin ve pürin sınıflarına aittir. DNA pirimidin bazları(moleküllerinde bir halka bulunur) - timin, sitozin. Pürin bazları(iki halkası vardır) - adenin ve guanin.

DNA nükleotid monosakkariti deoksiribozdur.

Bir nükleotidin adı karşılık gelen bazın adından türetilir. Nükleotidler ve azotlu bazlar büyük harflerle gösterilir.

Polinükleotid zinciri, nükleotid yoğunlaşma reaksiyonlarının bir sonucu olarak oluşur. Bu durumda, bir nükleotidin deoksiriboz kalıntısının 3"-karbonu ile diğerinin fosforik asit kalıntısı arasında, fosfoester bağı(güçlü kovalent bağlar kategorisine aittir). Polinükleotid zincirinin bir ucu 5" karbonla (5" uç olarak adlandırılır) biter, diğer ucu ise 3" karbonla (3" uç olarak adlandırılır) biter.

Nükleotidlerin bir ipliğinin karşısında ikinci bir iplik bulunur. Bu iki zincirdeki nükleotidlerin dizilişi rastgele değil, kesin olarak tanımlanmıştır: Timin her zaman diğer zincirdeki bir zincirdeki adenin karşısında yer alır ve sitozin her zaman guaninin karşısında yer alır, adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı oluşur ve üç Guanin ve sitozin arasında hidrojen bağları oluşur. Farklı DNA zincirlerinin nükleotidlerinin kesin olarak sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) ve seçici olarak birbirleriyle bağlandığı modele denir tamamlayıcılık ilkesi. J. Watson ve F. Crick'in, E. Chargaff'ın çalışmalarına aşina olduktan sonra tamamlayıcılık ilkesini anlamaya başladıklarını belirtmek gerekir. Çeşitli organizmaların çok sayıda doku ve organ örneğini inceleyen E. Chargaff, herhangi bir DNA fragmanında guanin kalıntılarının içeriğinin her zaman tam olarak sitozin içeriğine ve adenin ila timin içeriğine karşılık geldiğini buldu ( "Chargaff kuralı"), ancak bu gerçeği açıklayamadı.

Tamamlayıcılık ilkesinden, bir zincirin nükleotid dizisinin diğerinin nükleotid dizisini belirlediği sonucu çıkar.

DNA iplikçikleri antiparaleldir (çok yönlü), yani. Farklı zincirlerin nükleotidleri zıt yönlerde bulunur ve bu nedenle bir zincirin 3" ucunun karşısında diğerinin 5" ucu bulunur. DNA molekülü bazen sarmal bir merdivene benzetilir. Bu merdivenin "korkuluğu" bir şeker-fosfat omurgasıdır (alternatif deoksiriboz ve fosforik asit kalıntıları); “adımlar” tamamlayıcı azotlu bazlardır.

DNA'nın işlevi- kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi.

DNA replikasyonu (reduplikasyon)

DNA replikasyonu- DNA molekülünün ana özelliği olan kendi kendini kopyalama süreci. Replikasyon, matris sentezi reaksiyonları kategorisine aittir ve enzimlerin katılımıyla gerçekleşir. Enzimlerin etkisi altında DNA molekülü çözülür ve her zincirin etrafında tamamlayıcılık ve antiparalellik ilkelerine göre şablon görevi gören yeni bir zincir oluşturulur. Böylece her yavru DNA'da bir iplik anneye ait, ikincisi ise yeni sentezlenir. Bu sentez yöntemine denir yarı muhafazakar.

Çoğaltma için “yapı malzemesi” ve enerji kaynağı deoksiribonükleosit trifosfatlar(ATP, TTP, GTP, CTP), üç fosforik asit kalıntısı içerir. Deoksiribonükleosit trifosfatlar bir polinükleotid zincirine dahil edildiğinde, iki terminal fosforik asit kalıntısı ayrılır ve açığa çıkan enerji, nükleotidler arasında bir fosfodiester bağı oluşturmak için kullanılır.

Aşağıdaki enzimler replikasyonda rol oynar:

1. helikazlar (“çözen” DNA);
2. istikrarsızlaştırıcı proteinler;
3. DNA topoizomerazları (kesilmiş DNA);
4. DNA polimerazları (deoksiribonükleosit trifosfatları seçin ve bunları tamamlayıcı olarak DNA şablon zincirine ekleyin);
5. RNA primazları (RNA primerlerini oluşturur);
6. DNA ligazları (DNA parçalarını birbirine bağlar).

Helikazların yardımıyla DNA belirli bölümlerde çözülür, DNA'nın tek sarmallı bölümleri dengesizleştirici proteinlerle bağlanır ve çoğaltma çatalı. 10 nükleotid çiftinin farklılaşmasıyla (sarmalın bir dönüşü), DNA molekülünün kendi ekseni etrafında tam bir devrim yapması gerekir. Bu dönüşü önlemek için, DNA topoizomeraz bir DNA ipliğini keserek onun ikinci iplikçik etrafında dönmesine izin verir.

DNA polimeraz, bir nükleotidi önceki nükleotidin yalnızca 3" deoksiriboz karbonuna bağlayabilir, bu nedenle bu enzim, şablon DNA boyunca yalnızca tek bir yönde hareket edebilir: bu şablon DNA'nın 3" ucundan 5" ucuna. Çünkü ana DNA'da zincirler antiparaleldir, bu durumda onun farklı zincirlerinde yavru polinükleotid zincirlerinin birleşimi farklı şekilde ve zıt yönlerde gerçekleşir. 3"-5" zincirinde, yavru polinükleotid zincirinin sentezi kesintisiz olarak gerçekleşir; çağrılacak; önde gelen. 5"–3" zincir üzerinde - aralıklı olarak, parçalar halinde ( Okazaki'nin parçaları), replikasyonun tamamlanmasından sonra DNA ligazları tarafından tek bir iplikçik halinde dikilir; bu alt zincire çağrılacak gecikme (geride kalmak).

DNA polimerazın özel bir özelliği, çalışmaya ancak "tohumlar" (astar). "Primerlerin" rolü, RNA primaz enzimi tarafından oluşturulan ve şablon DNA ile eşleştirilen kısa RNA dizileri tarafından gerçekleştirilir. Polinükleotid zincirlerinin birleştirilmesi tamamlandıktan sonra RNA primerleri çıkarılır.

Çoğaltma prokaryotlarda ve ökaryotlarda benzer şekilde ilerler. Prokaryotlarda DNA sentezi hızı, ökaryotlara (saniyede 100 nükleotid) kıyasla çok daha yüksektir (saniyede 1000 nükleotid). Çoğaltma, DNA molekülünün birkaç yerinde aynı anda başlar. Bir replikasyon kaynağından diğerine uzanan bir DNA parçası, bir replikasyon birimi oluşturur. kopya.

Replikasyon hücre bölünmesinden önce gerçekleşir. DNA'nın bu yeteneği sayesinde kalıtsal bilgiler ana hücreden yavru hücrelere aktarılır.

Onarım (“onarım”)

Tazminatlar DNA nükleotid dizisindeki hasarın ortadan kaldırılması işlemidir. Hücrenin özel enzim sistemleri tarafından gerçekleştirilir ( onarım enzimleri). DNA yapısını eski haline getirme sürecinde aşağıdaki aşamalar ayırt edilebilir: 1) DNA onarım nükleazları, DNA zincirinde bir boşluk oluşması sonucunda hasarlı alanı tanır ve uzaklaştırır; 2) DNA polimeraz, ikinci (“iyi”) iplikten bilgiyi kopyalayarak bu boşluğu doldurur; 3) DNA ligaz nükleotidleri “çapraz bağlar” ve onarımı tamamlar.

En çok çalışılan üç onarım mekanizması vardır: 1) foto-onarım, 2) eksizyonel veya replikasyon öncesi onarım, 3) replikasyon sonrası onarım.

Reaktif metabolitlerin, ultraviyole radyasyonun, ağır metallerin ve tuzlarının vb. etkisi altında hücrede sürekli olarak DNA yapısında değişiklikler meydana gelir. Bu nedenle onarım sistemlerindeki kusurlar, mutasyon süreçlerinin hızını artırır ve kalıtsal hastalıklara (kseroderma pigmentosum, progeria, vesaire.).

RNA'nın yapısı ve fonksiyonları

RNA- monomerleri olan bir polimer ribonükleotidler. DNA'nın aksine, RNA iki değil, bir polinükleotid zincirinden oluşur (RNA içeren bazı virüslerin çift sarmallı RNA'ya sahip olması hariç). RNA nükleotidleri birbirleriyle hidrojen bağları oluşturma yeteneğine sahiptir. RNA zincirleri DNA zincirlerinden çok daha kısadır.

RNA monomeri - nükleotid (ribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. RNA'nın azotlu bazları ayrıca pirimidinler ve pürinler sınıflarına aittir.

RNA'nın pirimidin bazları urasil, sitozin, pürin bazları ise adenin ve guanindir. RNA nükleotid monosakarit ribozdur.

Vurgula üç tip RNA: 1) bilgilendirici(haberci) RNA - mRNA (mRNA), 2) ulaşım RNA - tRNA, 3) ribozomal RNA - rRNA.

Tüm RNA türleri dallanmamış polinükleotitlerdir, belirli bir uzaysal yapıya sahiptir ve protein sentezi süreçlerinde yer alır. Her türlü RNA'nın yapısına ilişkin bilgi DNA'da saklanır. Bir DNA şablonu üzerinde RNA'nın sentezlenmesi işlemine transkripsiyon denir.

Transfer RNA'ları genellikle 76 (75'ten 95'e kadar) nükleotit içerir; moleküler ağırlık - 25.000–30.000, hücredeki toplam RNA içeriğinin yaklaşık% 10'unu oluşturur. tRNA'nın işlevleri: 1) amino asitlerin protein sentezi bölgesine, ribozomlara taşınması, 2) translasyon aracısı. Bir hücrede yaklaşık 40 tür tRNA bulunur ve bunların her biri benzersiz bir nükleotid dizisine sahiptir. Bununla birlikte, tüm tRNA'lar, tRNA'ların yonca yaprağı benzeri bir konformasyon kazanması nedeniyle birkaç molekül içi tamamlayıcı bölgeye sahiptir. Herhangi bir tRNA'da ribozomla temas için bir halka (1), bir antikodon halkası (2), enzimle temas için bir halka (3), bir alıcı kök (4) ve bir antikodon (5) bulunur. Amino asit, alıcı sapın 3" ucuna eklenir. Antikodon- mRNA kodonunu "tanımlayan" üç nükleotid. Spesifik bir tRNA'nın, antikodonuna karşılık gelen kesin olarak tanımlanmış bir amino asidi taşıyabileceği vurgulanmalıdır. Amino asit ve tRNA arasındaki bağlantının özgüllüğü, aminoasil-tRNA sentetaz enziminin özelliklerinden dolayı elde edilir.

Ribozomal RNA 3000–5000 nükleotid içerir; moleküler ağırlık - 1.000.000–1.500.000 rRNA, hücredeki toplam RNA içeriğinin% 80-85'ini oluşturur. Ribozomal proteinlerle kompleks halinde rRNA, protein sentezini gerçekleştiren organeller olan ribozomları oluşturur. Ökaryotik hücrelerde rRNA sentezi nükleollerde meydana gelir. rRNA'nın fonksiyonları: 1) ribozomların gerekli bir yapısal bileşeni ve dolayısıyla ribozomların çalışmasının sağlanması; 2) ribozom ve tRNA'nın etkileşiminin sağlanması; 3) ribozomun ve mRNA'nın başlatıcı kodonunun ilk bağlanması ve okuma çerçevesinin belirlenmesi, 4) ribozomun aktif merkezinin oluşumu.

Haberci RNA'lar nükleotit içeriği ve molekül ağırlığı bakımından değişiklik gösterdi (50.000'den 4.000.000'e kadar). mRNA, hücredeki toplam RNA içeriğinin %5'ine kadarını oluşturur. mRNA'nın fonksiyonları: 1) genetik bilginin DNA'dan ribozomlara aktarılması, 2) bir protein molekülünün sentezi için matris, 3) bir protein molekülünün birincil yapısının amino asit dizisinin belirlenmesi.

ATP'nin yapısı ve işlevleri

Adenozin trifosforik asit (ATP)- Canlı hücrelerde evrensel bir kaynak ve ana enerji akümülatörü. ATP tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. ATP miktarı ortalama %0,04'tür (hücrenin ıslak ağırlığının), en büyük ATP miktarı (%0,2-0,5) iskelet kaslarında bulunur.

ATP artıklardan oluşur: 1) azotlu bir baz (adenin), 2) bir monosakarit (riboz), 3) üç fosforik asit. ATP bir değil üç fosforik asit kalıntısı içerdiğinden ribonükleosit trifosfatlara aittir.

Hücrelerde meydana gelen işlerin çoğu, ATP hidrolizinin enerjisini kullanır. Bu durumda fosforik asitin terminal kalıntısı elimine edildiğinde ATP, ADP'ye (adenozin difosforik asit) dönüşür, ikinci fosforik asit kalıntısı elimine edildiğinde ise AMP'ye (adenozin monofosforik asit) dönüşür. Fosforik asidin hem terminal hem de ikinci kalıntılarının eliminasyonu üzerine serbest enerji verimi 30.6 kJ'dir. Üçüncü fosfat grubunun eliminasyonuna yalnızca 13,8 kJ'lik bir salınım eşlik eder. Terminal ile fosforik asidin ikinci, ikinci ve birinci kalıntıları arasındaki bağlara yüksek enerji (yüksek enerji) adı verilir.

ATP rezervleri sürekli olarak yenilenir. Tüm organizmaların hücrelerinde ATP sentezi fosforilasyon sürecinde meydana gelir, yani. ADP'ye fosforik asit eklenmesi. Fosforilasyon, solunum (mitokondri), glikoliz (sitoplazma) ve fotosentez (kloroplastlar) sırasında değişen yoğunlukta meydana gelir.

ATP, enerjinin salınması ve birikmesiyle birlikte gerçekleşen süreçler ile enerji harcamasıyla meydana gelen süreçler arasındaki ana bağlantıdır. Ek olarak ATP, diğer ribonükleosit trifosfatlarla (GTP, CTP, UTP) birlikte RNA sentezi için bir substrattır.