Які ў склад ДНК ўваходзіць цукар? Хімічныя асновы будовы ДНК

Як дзіўна глядзець, наколькі падобныя паміж сабой бываюць бацькі і дзеці. Ці ж, наадварот, зусім адрозныя і ад братоў і сясцёр, і ад таты і мамы. Чаму ж так атрымліваецца і ад чаго гэта залежыць? Якія структуры адказваюць за захаванне, замацаванне, перадачу і праява прыкмет у нашчадкаў ад бацькоў?

Гэтая роля належыць нуклеінавых кіслот, якія фарміруюць храмасомы. Менавіта яны і з'яўляюцца малекуламі, якiя выконваюць функцыі ўсіх працэсаў, звязаных з спадчыннасцю і зменлівасцю. Асаблівая прэрагатыва ў гэтым належыць малекулам ДНК.

Гісторыя адкрыцця нуклеінавых кіслот

Доўгі час пра такія малекулах не было вядома. Аднак ў 1869 году навуковец Мишер ў выніку даследаванняў выявіў сумесь ДНК і РНК, а затым здолеў усталяваць іх прыналежнасць да кіслот. Зрабіў ён гэта на падставе вывучэння лейкацытаў у гное.

З гэтых часоў пачалося актыўнае вывучэнне дадзеных злучэнняў. Многія навукоўцы спрабавалі ўсталяваць хімічны склад ДНК і РНК. Зразумець іх прыроду, сутнасць будовы і біялагічную ролю. Вялікі ўклад у гэтую справу ўнеслі такія людзі, як:

• А. Н. Белазерскі.
• Томас Морган.
• К. Бриджис.
• А. Мелер.
• Г. дэ Фрыз.
• А. Стертевант.
• Г. А. Надсан.
• А. С. Серебровский.
• Н. П. Дубінін.
• Т. С. Філіпаў і іншыя.

У перыяд з 1900 года ў наш час была высветленая прырода нуклеінавых кіслот, хімічныя асновы будовы ДНК, яе асаблівасці і біялагічнае значэнне. Былі зробленыя адкрыцця, якія дазваляюць лічыць дадзеную малекулу універсальнай асновай усяго жывога.

Даследаванні ў галіне генетыкі дазволілі ўсталяваць ўзаемасувязь паміж ДНК, геном і храмасомамі, расшыфраваць генетычны код многіх жывых істот. Гэта мела важнае значэнне для разумення прылады жывой прыроды, механізмаў яе працы.

Таксама быў вызначаны хімічны склад храмасом. Было высветлена, што аснова іх - малекулы нуклеінавых кіслаты, якая мае спецыфічнае будынак.

ДНК: агульная характарыстыка

Поўная расшыфроўка абрэвіятуры назвы - дэзаксірыбануклеінавая кіслата. Нароўні з РНК дадзеная кіслата ставіцца да шэрагу нуклеінавых. Сваю назву атрымала за тое, што ў склад ДНК ўваходзіць цукар. Яго назва - дезоксирибоза.

Хімічны склад ДНК і РНК вельмі падобны, адрозненне якраз-такі ў першую чаргу ў вугляводах, утваральным малекулу. У РНК гэта рыбоза.

У агульным выглядзе малекула дэзаксірыбануклеінавай кіслаты ўяўляе сабой складаную двуцепочечную макрамалекул, якая мае велізарную малекулярную масу і разнастайны склад. Таму часцей за ўсё графічнае выява гэтага злучэння мае выгляд двух нітак, аб'яднаных папярочнымі прыступкамі - сувязямі.

У 1953 годзе Чаргафф і яго супрацоўнікі здолелі раскрыць цалкам ўнутранае будова і склад малекулы, што мела вялікае значэнне для ўсёй малекулярнай біялогіі і навукі ў цэлым. Стала відавочным, што ў склад ДНК ўваходзіць цукар пятиуглеродной асновы (пентозы), пурынавых і пиримидиновые падставы і рэшткі ортофосфорной кіслаты.

Гэта дазволіла не толькі далей расшыфраваць само будынак злучэння, але таксама вывучыць ўласцівасці, фізічныя і хімічныя. Біялагічная ролю і значэнне для арганізма была вызначана як асноватворная, універсальная і спецыфічная для кожнага істоты.

Хімічны склад

Калі характарызаваць ўнутраны атамны і малекулярны склад малекулы нуклеінавых кіслаты, то можна вылучыць некалькі асноўных тыпаў злучэнняў:

• пентозы - дезоксирибоза (вуглявод моносахарид);
• арганічныя заснавання - пурынавых (аденин і Гуанінь), пиримидиновые (цитозин і тимин);
• рэшткі фосфарнай кіслаты з вольнымі сувязямі.

Гэта, увогуле-то, усё хімічныя асновы будовы ДНК. Іншая справа, што злучэнне ўсіх гэтых кампанентаў не простае, а ўяўляе сабой складаны і унікальны працэс. Так, злучаныя паміж сабой дезоксирибоза, падставы і рэшту неарганічнай кіслаты разам фармуюць нуклеатыд. Менавіта з нуклеотидных паслядоўнасцяў і складаецца ўся структура малекулы ў цэлым.

Унікальным з'яўляецца тое, у якой паслядоўнасці будуць размяшчацца арганічныя падставы адзін за адным і ў адносінах да суседняй ланцужку. Нуклеотидная паслядоўнасць пабудавана па пэўных прынцыпам, галоўным з якіх з'яўляецца камплементарнай (строгае адпаведнасць пурынавых і пиримидиновых кампанентаў). Гэта дазваляе кожнай жывой істоце мець свой генетычны код, унікальны, прыроджаны і глыбока спецыфічны.

Фенатыпічнае гэта праяўляецца ў выглядзе спадчыну цалкам розных прыкмет, у тым, што няма двух аднолькавых людзей (акрамя однояйцевых двайнят), адметных рысах знешнасці.

У склад ДНК ўваходзіць якой цукар?

Аснова любога арганічнага рэчыва - гэта вугляродная ланцужок атамаў. Малекула ДНК не стала выключэннем. Бо ў склад ДНК ўваходзіць цукар, а менавіта ён складаецца з паслядоўнасці пяці атамаў вугляроду, аб'яднаных у цыклічную структуру. Гэтая ж малекула перарываецца кіслародным мастком, якія ўваходзяць у агульны цыкл.

Хімічны склад цукру выяўляецца наступнай эмпірычнай формулай: З ₅ Н ₁₀ Аб _4. Гэтая малекула - альдопентоза, якая ўключае пяць атамаў вугляроду, закручаных у цыкл. Акрамя гэтага, адзін з атамаў ланцуга замест гидроксильной групы ўтрымлівае толькі вадарод, таму ў назве цукру з'явілася такая прыстаўка, як "дезокси", гэта значыць без кіслароду.

Хімічны склад цукру быў адкрыты і даследаваны Фибусом лівень, які і раскрыў усю структуру і хімічную сутнасць злучэння ў 1929 годзе.

Заснавання ў складзе малекулы

Арганічныя падставы, якія ўваходзяць у склад нуклеінавых кіслаты ДНК можна падзяліць на дзве асноўныя групы.

1. Пурынавых - складаныя структуры, адукаваныя двума вугляроднымі цыкламі - пяцічленныя і шестичленным. Да іх ставяцца аденин і Гуанінь, якія камплементарныя пиримидиновым падставах у складзе дэзаксірыбануклеінавай кіслаты.
2. Пиримидиновые - шестичленные вугляродныя цыклы. Сюды ўваходзіць тимин і цитозин.

Такім чынам, атрымліваецца, што ў склад ДНК ўваходзіць цукар і падставу, злучаныя паміж сабой і змацаваныя сувязямі з радыкалам фосфарнай кіслаты. Усё разам гэта і атрымліваецца нуклеатыд. У двуцепочечной структуры агульнай малекулы ДНК нуклеатыдаў звязваюцца паміж сабой паводле правіла камплементарнай: аденину адпавядае падставу тимин, а Гуанінь - цитозин.

Тыпы сувязяў паміж часціцамі

Асноўныя тыпы сувязяў паміж кампанентны структурамі ДНК наступныя:

• вадародныя;
• кавалентным палярныя;
• сілы межмолекулярных прыцягнення;
• Ваан-дэр-вальсавага ўзаемадзеяння.

Гэта дазваляе двуцепочечной структуры існаваць у трох конформациях:

• першаснай - лінейнай паслядоўнасці нуклеатыдаў;
• другаснай - спіральна закручанай кожнай ніткі і абедзвюх каля адзін аднаго;
• троеснай - складаная конформационная глобул моцна спирализованной малекулы.

Такім чынам тое, што ў склад ДНК ўваходзіць цукар, падставы і рэшткі кіслаты з'яўляецца асновай яе будовы і глебай для рэалізацыі цэлага шэрагу узаемадзеянняў і фарміравання хімічных сувязяў.

Значэнне ДНК для арганізмаў

Можна вылучыць некалькі самых важных пунктаў:

1. Малекулы разгляданай кіслаты ўваходзяць у хімічны склад храмасом, якія вызначаюць індывідуальнасць ўсіх жывых арганізмаў.
2. ДНК - аснова сінтэзу складаных полипептидных ланцугоў, якія адказваюць за кадаванне і перадачу спадчынных прыкмет.
3. Дэзаксірыбануклеінавая кіслата - аснова для транскрыпцыі, то ёсць першаснага сінтэзу РНК, пасля бялку.

Такія працэсы адбываюцца ва ўсіх арганізмах. Гэта дазваляе называць дадзеную структуру універсальнай адзінкай ўсяго жывога.

рэплікацыя малекулы

Дадзены працэс уяўляе сабой падваенне малекулы ДНК, якое праходзіць самаадвольна з выдаткам энергіі ў жывых арганізмах. Асноўны кампанент пры гэтым - ДНК-полимераза, фермент, каталізуе і які кантралюе ўвесь сінтэз.

Сутнасць рэплікацыі у тым, каб кожная з нітак малекулы раздзялілася і падвоіла свае лінейныя паслядоўнасці. У выніку працэсу утвараюцца дзве новыя малекулы ДНК, кожная з якіх змяшчае адну старую полипептидную ланцуг, а другую зусім новую, пабудаваную згодна прынцыпе камплементарнай.

Значэнне працэсу - забяспечыць нашчадства генетычнай інфармацыяй у поўным аб'ёме.