ԴՆԹ-ի շղթան ձևավորվում է. Նուկլեինաթթուներ. Զարմանալի և արտասովոր փաստեր ԴՆԹ-ի մասին

Աջ կողմում մարդկային ԴՆԹ-ի ամենամեծ պարույրն է՝ կառուցված Վառնայի (Բուլղարիա) լողափում գտնվող մարդկանցից, որը ներառվել է Գինեսի ռեկորդների գրքում 2016 թվականի ապրիլի 23-ին։

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու. Ընդհանուր տեղեկություններ

ԴՆԹ-ն (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) կյանքի մի տեսակ ծրագիր է, բարդ ծածկագիր, որը պարունակում է տվյալներ ժառանգական տեղեկատվության վերաբերյալ: Այս բարդ մակրոմոլեկուլն ընդունակ է պահպանել և փոխանցել ժառանգական գենետիկական տեղեկատվությունը սերնդեսերունդ: ԴՆԹ-ն որոշում է ցանկացած կենդանի օրգանիզմի այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են ժառանգականությունը և փոփոխականությունը: Դրանում կոդավորված տեղեկատվությունը սահմանում է ցանկացած կենդանի օրգանիզմի զարգացման ողջ ծրագիրը։ Գենետիկորեն որոշված ​​գործոնները կանխորոշում են ինչպես մարդու, այնպես էլ ցանկացած այլ օրգանիզմի կյանքի ողջ ընթացքը։ Արտաքին միջավայրի արհեստական ​​կամ բնական ազդեցությունները կարող են միայն մի փոքր ազդել առանձին գենետիկական հատկանիշների ընդհանուր արտահայտման վրա կամ ազդել ծրագրավորված գործընթացների զարգացման վրա:

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու(ԴՆԹ) մակրոմոլեկուլ է (երեք հիմնականներից մեկը, մյուս երկուսը՝ ՌՆԹ և սպիտակուցներ), որն ապահովում է պահպանումը, սերնդից սերունդ փոխանցումը և կենդանի օրգանիզմների զարգացման և գործունեության գենետիկական ծրագրի իրականացումը։ ԴՆԹ-ն տեղեկատվություն է պարունակում ՌՆԹ-ի և սպիտակուցների տարբեր տեսակների կառուցվածքի մասին։

Էուկարիոտային բջիջներում (կենդանիներ, բույսեր և սնկեր) ԴՆԹ-ն հայտնաբերվում է բջջի միջուկում՝ որպես քրոմոսոմների մաս, ինչպես նաև որոշ բջջային օրգանելներում (միտոքոնդրիաներ և պլաստիդներ)։ Պրոկարիոտ օրգանիզմների բջիջներում (բակտերիաներ և արխեաներ) ԴՆԹ-ի շրջանաձև կամ գծային մոլեկուլը, այսպես կոչված, նուկլեոիդը, ներսից կցվում է բջջային թաղանթին։ Դրանցում և ստորին էուկարիոտներում (օրինակ՝ խմորիչ) հայտնաբերվում են նաև փոքր ինքնավար, հիմնականում շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլներ, որոնք կոչվում են պլազմիդներ։

Քիմիական տեսանկյունից ԴՆԹ-ն երկար պոլիմերային մոլեկուլ է, որը բաղկացած է կրկնվող բլոկներից՝ նուկլեոտիդներից։ Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ բաղկացած է ազոտային հիմքից, շաքարից (դեօքսիրիբոզից) և ֆոսֆատային խմբից։ Շղթայում նուկլեոտիդների միջև կապերը ձևավորվում են դեզօքսիրիբոզով ( ՀԵՏ) և ֆոսֆատ ( Ֆ) խմբեր (ֆոսֆոդիստերային կապեր).

Բրինձ. 2. Նուկլեոտիդը բաղկացած է ազոտային հիմքից, շաքարից (դեզօքսիռիբոզ) և ֆոսֆատային խմբից.

Դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում (բացառությամբ միաշղթա ԴՆԹ պարունակող որոշ վիրուսների), ԴՆԹ-ի մակրոմոլեկուլը բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք ուղղված են ազոտային հիմքերով միմյանց նկատմամբ։ Այս երկկողմանի մոլեկուլը ոլորված է պարույրի երկայնքով:

ԴՆԹ-ում հայտնաբերված են չորս տեսակի ազոտային հիմքեր (ադենին, գուանին, թիմին և ցիտոզին): Շղթաներից մեկի ազոտային հիմքերը միացված են մյուս շղթայի ազոտային հիմքերին. ջրածնային կապերփոխլրացման սկզբունքի համաձայն՝ ադենինը միանում է միայն թիմինին ( Ա-Թ), գուանին - միայն ցիտոսինով ( G-C). Հենց այս զույգերն են կազմում ԴՆԹ-ի պարուրաձև «սանդուղքի» «աստիճանները» (տես՝ նկ. 2, 3 և 4):

Բրինձ. 2. Ազոտային հիմքեր

Նուկլեոտիդների հաջորդականությունը թույլ է տալիս «կոդավորել» տեղեկատվություն ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակների մասին, որոնցից ամենակարևորներն են սուրհանդակ կամ ձևանմուշ (mRNA), ռիբոսոմային (rRNA) և տրանսպորտային (tRNA): ՌՆԹ-ի այս բոլոր տեսակները սինթեզվում են ԴՆԹ-ի ձևանմուշի վրա՝ պատճենելով ԴՆԹ-ի հաջորդականությունը տրանսկրիպցիայի ընթացքում սինթեզված ՌՆԹ-ի հաջորդականության մեջ և մասնակցում են սպիտակուցի կենսասինթեզին (թարգմանման գործընթաց): Բացի կոդավորող հաջորդականություններից, բջջային ԴՆԹ-ն պարունակում է հաջորդականություններ, որոնք կատարում են կարգավորող և կառուցվածքային գործառույթներ։

Բրինձ. 3. ԴՆԹ-ի վերարտադրություն

ԴՆԹ-ի քիմիական միացությունների հիմնական համակցությունների դասավորությունը և այդ համակցությունների քանակական հարաբերությունները ապահովում են ժառանգական տեղեկատվության կոդավորումը։

Կրթություն նոր ԴՆԹ (կրկնօրինակում)

1. Վերարտադրման գործընթաց. ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի արձակում - ԴՆԹ պոլիմերազի կողմից կոմպլեմենտար շղթաների սինթեզ - մեկից երկու ԴՆԹ մոլեկուլների ձևավորում:
2. Կրկնակի պարույրը «բացվում է» երկու ճյուղերի, երբ ֆերմենտները խախտում են քիմիական միացությունների բազային զույգերի միջև կապը։
3. Յուրաքանչյուր ճյուղ նոր ԴՆԹ-ի տարր է: Նոր բազային զույգերը միացված են նույն հաջորդականությամբ, ինչ մայր ճյուղում:

Կրկնօրինակման ավարտից հետո ձևավորվում են երկու անկախ պարույրներ, որոնք ստեղծվել են մայր ԴՆԹ-ի քիմիական միացություններից և ունեն նույն գենետիկ կոդը: Այս կերպ ԴՆԹ-ն կարողանում է բջջից բջիջ տեղեկատվություն փոխանցել։

Մանրամասն՝

ՆՈՒԿԼԵԻԿ ԹԹՎՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Բրինձ. 4. Ազոտային հիմքեր՝ ադենին, գուանին, ցիտոզին, թիմին

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու(ԴՆԹ) վերաբերում է նուկլեինաթթուներին: Նուկլեինաթթուներ անկանոն կենսապոլիմերների դաս են, որոնց մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴՆԵՐբաղկացած ազոտային հիմքմիացված է հինգ ածխածնի ածխաջրածին (պենտոզա) - դեզօքսիրիբոզ(ԴՆԹ-ի դեպքում) կամ ռիբոզա(ՌՆԹ-ի դեպքում), որը միանում է ֆոսֆորաթթվի մնացորդի հետ (H 2 PO 3 -):

Ազոտային հիմքերԿան երկու տեսակ՝ պիրիմիդինային հիմքեր՝ ուրացիլ (միայն ՌՆԹ-ում), ցիտոզին և թիմին, պուրինային հիմքեր՝ ադենին և գուանին։

Բրինձ. 5. Նուկլեոտիդների կառուցվածքը (ձախ), նուկլեոտիդի գտնվելու վայրը ԴՆԹ-ում (ներքևում) և ազոտային հիմքերի տեսակները (աջից)՝ պիրիմիդին և պուրին։

Պենտոզայի մոլեկուլում ածխածնի ատոմները համարակալված են 1-ից 5-ը: Ֆոսֆատը միանում է երրորդ և հինգերորդ ածխածնի ատոմներին: Ահա թե ինչպես են նուկլեինոտիդները միավորվում նուկլեինաթթուների շղթայի մեջ։ Այսպիսով, մենք կարող ենք տարբերակել ԴՆԹ-ի շղթայի 3' և 5' ծայրերը.

Բրինձ. 6. ԴՆԹ-ի շղթայի 3' և 5' ծայրերի մեկուսացում

ԴՆԹ-ի երկու շղթա է ձևավորվում կրկնակի պարույր. Այս շղթաները պարույրի մեջ ուղղված են հակառակ ուղղություններով: ԴՆԹ-ի տարբեր շղթաներում ազոտային հիմքերը միմյանց հետ կապված են ջրածնային կապեր. Ադենինը միշտ զուգակցվում է տիմինի հետ, իսկ ցիտոսինը՝ գուանինի հետ։ Այն կոչվում է փոխլրացման կանոն(սմ. փոխլրացման սկզբունքը).

Փոխլրացման կանոն.

Ա-Տ Գ-Գ

Օրինակ, եթե մեզ տրվի ԴՆԹ շղթա՝ հաջորդականությամբ

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

այնուհետև երկրորդ շղթան լրացնող կլինի դրան և ուղղված կլինի հակառակ ուղղությամբ՝ 5' ծայրից մինչև 3' ծայր.

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3'.

Բրինձ. 7. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի շղթաների ուղղությունը և ազոտային հիմքերի միացումը ջրածնային կապերի միջոցով.

ԴՆԹ-ի ՌԵՊԼԻԿԱՑԻԱ

ԴՆԹ-ի վերարտադրությունԿաղապարի սինթեզի միջոցով ԴՆԹ մոլեկուլի կրկնապատկման գործընթացն է: ԴՆԹ-ի բնական վերարտադրության շատ դեպքերումայբբենարանԴՆԹ սինթեզի համար է կարճ հատված (վերստեղծվել): Նման ռիբոնուկլեոտիդային այբբենարանը ստեղծվում է պրիմազի ֆերմենտի կողմից (ԴՆԹ պրիմազան՝ պրոկարիոտներում, ԴՆԹ պոլիմերազը՝ էուկարիոտներում), և այնուհետև փոխարինվում է դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդային պոլիմերազով, որը սովորաբար կատարում է վերականգնողական ֆունկցիա (ուղղում է քիմիական վնասը և ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ճեղքերը):

Կրկնօրինակումը տեղի է ունենում կիսապահպանողական մեխանիզմի համաձայն: Սա նշանակում է, որ ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը արձակվում է, և նրա յուրաքանչյուր շղթայի վրա փոխլրացման սկզբունքով կառուցվում է նոր շղթա։ Այսպիսով, դուստր ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պարունակում է մեկ շղթա մայր մոլեկուլից և մեկ նոր սինթեզված: Կրկնօրինակումը տեղի է ունենում մայրական շղթայի 3'-ից մինչև 5' ծայր ուղղությամբ:

Բրինձ. 8. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կրկնօրինակում (կրկնապատկում):

ԴՆԹ սինթեզ- Սա այնքան էլ բարդ գործընթաց չէ, որքան կարող է թվալ առաջին հայացքից: Եթե ​​մտածեք դրա մասին, նախ պետք է պարզեք, թե ինչ է սինթեզը: Սա ինչ-որ բան մեկ ամբողջության մեջ միավորելու գործընթացն է: ԴՆԹ-ի նոր մոլեկուլի ձևավորումը տեղի է ունենում մի քանի փուլով.

1) ԴՆԹ տոպոիզոմերազը, որը գտնվում է վերարտադրության պատառաքաղի դիմաց, կտրում է ԴՆԹ-ն, որպեսզի հեշտացնի դրա արձակումն ու արձակումը:
2) ԴՆԹ հելիկազան, հետևելով տոպոիզոմերազին, ազդում է ԴՆԹ-ի պարույրի «հանման» գործընթացի վրա:
3) ԴՆԹ կապող սպիտակուցները կապում են ԴՆԹ-ի շղթաները և նաև կայունացնում դրանք՝ թույլ չտալով նրանց կպչել միմյանց:
4) ԴՆԹ պոլիմերազ դ(դելտա) , համակարգված վերարտադրության պատառաքաղի շարժման արագության հետ, իրականացնում է սինթեզառաջատարշղթաներդուստր ձեռնարկություն ԴՆԹ մատրիցայի վրա 5"→3" ուղղությամբմայրական ԴՆԹ-ի շղթաները իր 3" ծայրից մինչև 5" ծայրն ուղղված ուղղությամբ (արագությունը վայրկյանում մինչև 100 նուկլեոտիդային զույգ): Այս իրադարձությունները այս մայրականԴՆԹ-ի շղթաները սահմանափակ են:

Բրինձ. 9. ԴՆԹ-ի վերարտադրման գործընթացի սխեմատիկ ներկայացում. (1) հետամնաց շղթա (հետամնաց շղթա), (2) առաջատար շղթա (առաջատար շղթա), (3) ԴՆԹ պոլիմերազ α (Polα), (4) ԴՆԹ լիգազ, (5) ՌՆԹ. -պրայմեր, (6) պրիմազա, (7) Օկազակիի բեկոր, (8) ԴՆԹ պոլիմերազ δ (Polδ), (9) հելիկազ, (10) միաշղթա ԴՆԹ կապող սպիտակուցներ, (11) տոպոիզոմերազ:

Դստեր ԴՆԹ-ի հետամնաց շղթայի սինթեզը նկարագրված է ստորև (տես. Սխեմանվերարտադրության պատառաքաղ և վերարտադրման ֆերմենտների գործառույթները)

ԴՆԹ-ի վերարտադրության մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար տե՛ս

5) Մայր մոլեկուլի մյուս շարանը բացվելուց և կայունանալուց անմիջապես հետո այն կցվում է դրան.ԴՆԹ պոլիմերազ α(ալֆա)իսկ 5"→3" ուղղությամբ սինթեզում է այբբենարան (ՌՆԹ այբբենարան) - ՌՆԹ-ի հաջորդականություն 10-ից 200 նուկլեոտիդների երկարությամբ ԴՆԹ-ի կաղապարի վրա։ Դրանից հետո ֆերմենտըհեռացվել է ԴՆԹ շղթայից:

Փոխարենը ԴՆԹ պոլիմերազներα ամրացված է այբբենարանի 3 դյույմ ծայրինԴՆԹ պոլիմերազε .

6) ԴՆԹ պոլիմերազε (էպսիլոն) կարծես շարունակում է երկարացնել այբբենարանը, բայց ներդնում է այն որպես հիմքդեզօքսիռիբոնուկլեոտիդներ(150-200 նուկլեոտիդների քանակով): Արդյունքում երկու մասից ձևավորվում է մեկ թել.ՌՆԹ(այսինքն այբբենարան) և ԴՆԹ. ԴՆԹ պոլիմերազ էաշխատում է այնքան ժամանակ, մինչև բախվի նախորդ այբբենարանինՕկազակիի հատված(մի քիչ ավելի վաղ սինթեզված): Դրանից հետո այս ֆերմենտը հանվում է շղթայից։

7) ԴՆԹ պոլիմերազ βՓոխարենը կանգնած է (բետա):ԴՆԹ պոլիմերազ ε,շարժվում է նույն ուղղությամբ (5"→3") և հեռացնում է այբբենարանի ռիբոնուկլեոտիդները՝ միաժամանակ դրանց տեղում դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդներ տեղադրելով։ Ֆերմենտը գործում է այնքան ժամանակ, մինչև այբբենարանը ամբողջությամբ հեռացվի, այսինքն. մինչև դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդ (նույնիսկ ավելի վաղ սինթեզվածԴՆԹ պոլիմերազ է). Ֆերմենտը չի կարողանում իր աշխատանքի արդյունքը կապել դիմացի ԴՆԹ-ի հետ, ուստի այն դուրս է գալիս շղթայից։

Արդյունքում, դուստր ԴՆԹ-ի մի հատված «պառկվում է» մայրական շղթայի մատրիցի վրա: Այն կոչվում էՕկազակիի հատված.

8) ԴՆԹ լիգազի խաչաձև կապը երկու կից Օկազակիի բեկորներ , այսինքն. Սինթեզված հատվածի 5" ծայրըԴՆԹ պոլիմերազ ε,և ներկառուցված 3"-վերջի շղթաԴՆԹ պոլիմերազβ .

ՌՆԹ-ի կառուցվածքը

Ռիբոնուկլեինաթթու(ՌՆԹ) երեք հիմնական մակրոմոլեկուլներից մեկն է (մյուս երկուսը ԴՆԹ և սպիտակուցներ են), որոնք հայտնաբերված են բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջներում։

Ինչպես ԴՆԹ-ն, ՌՆԹ-ն էլ բաղկացած է երկար շղթայից, որում յուրաքանչյուր օղակ կոչվում է նուկլեոտիդ. Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ բաղկացած է ազոտային հիմքից, ռիբոզային շաքարից և ֆոսֆատային խմբից։ Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն ԴՆԹ-ի, ՌՆԹ-ն սովորաբար ունի մեկ շղթա, այլ ոչ թե երկու: ՌՆԹ-ում պենտոզը ռիբոզ է, այլ ոչ դեզօքսիռիբոզ (ռիբոզը լրացուցիչ հիդրօքսիլ խումբ ունի երկրորդ ածխաջրածին ատոմի վրա): Ի վերջո, ԴՆԹ-ն տարբերվում է ՌՆԹ-ից ազոտային հիմքերի կազմով. տիմինի փոխարեն ( ՏՌՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ ( U) , որը նույնպես լրացնում է ադենինին։

Նուկլեոտիդների հաջորդականությունը թույլ է տալիս ՌՆԹ-ին կոդավորել գենետիկական տեղեկատվությունը: Բոլորը բջջային օրգանիզմներօգտագործել ՌՆԹ (mRNA) սպիտակուցի սինթեզը ծրագրավորելու համար:

Բջջային ՌՆԹ-ն արտադրվում է գործընթացի միջոցով, որը կոչվում է արտագրում , այսինքն՝ ՌՆԹ-ի սինթեզը ԴՆԹ-ի մատրիցի վրա, որն իրականացվում է հատուկ ֆերմենտների միջոցով. ՌՆԹ պոլիմերազներ.

Սուրհանդակային ՌՆԹ-ները (mRNAs) այնուհետև մասնակցում են գործընթացին, որը կոչվում է հեռարձակում, դրանք. սպիտակուցի սինթեզը mRNA մատրիցի վրա՝ ռիբոսոմների մասնակցությամբ։ Այլ ՌՆԹ-ները տրանսկրիպցիայից հետո ենթարկվում են քիմիական փոփոխությունների, իսկ երկրորդական և երրորդական կառուցվածքների ձևավորումից հետո կատարում են գործառույթներ՝ կախված ՌՆԹ-ի տեսակից։

Բրինձ. 10. ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի տարբերությունը ազոտային հիմքում. տիմինի (T) փոխարեն ՌՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ (U), որը նույնպես փոխլրացնող է ադենինին։

ՏՐԱՆՍԿՐԻՊՏԱՑՈՒՄ

Սա ԴՆԹ կաղապարի վրա ՌՆԹ-ի սինթեզի գործընթացն է: ԴՆԹ-ն քանդվում է տեղամասերից մեկում: Շղթաներից մեկը պարունակում է տեղեկատվություն, որը պետք է պատճենվի ՌՆԹ-ի մոլեկուլի վրա. այս շարանը կոչվում է կոդավորող շղթա: ԴՆԹ-ի երկրորդ շարանը, որը լրացնում է կոդավորողին, կոչվում է կաղապար: Տրանսկրիպցիայի ընթացքում կաղապարի շղթայի վրա սինթեզվում է կոմպլեմենտար ՌՆԹ շղթա 3' - 5' ուղղությամբ (ԴՆԹ շղթայի երկայնքով): Սա ստեղծում է կոդավորման շղթայի ՌՆԹ-ի պատճենը:

Բրինձ. 11. Տառադարձության սխեմատիկ ներկայացում

Օրինակ, եթե մեզ տրվի կոդավորման շղթայի հաջորդականությունը

3'- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5',

ապա, ըստ փոխլրացման կանոնի, մատրիցային շղթան կրելու է հաջորդականությունը

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3',

իսկ դրանից սինթեզված ՌՆԹ-ն հաջորդականությունն է

ՀԵՌԱՐԿՈՒՄ

Դիտարկենք մեխանիզմը սպիտակուցի սինթեզՌՆԹ մատրիցայի վրա, ինչպես նաև գենետիկ կոդը և դրա հատկությունները: Նաև պարզության համար ստորև բերված հղումով խորհուրդ ենք տալիս դիտել կենդանի բջիջում տեղի ունեցող տառադարձման և թարգմանության գործընթացների մասին կարճ տեսանյութ.

Բրինձ. 12. Սպիտակուցների սինթեզի գործընթաց՝ ԴՆԹ-ի կոդերը ՌՆԹ-ի, ՌՆԹ-ի կոդերը՝ սպիտակուցի համար

ԳԵՆԵՏԻԿ ԿՈԴ

Գենետիկ կոդը - սպիտակուցների ամինաթթուների հաջորդականության կոդավորման մեթոդ՝ օգտագործելով նուկլեոտիդների հաջորդականությունը: Յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է երեք նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ՝ կոդոն կամ եռյակ:

Գենետիկական ծածկագիրը տարածված է պրո- և էուկարիոտների մեծ մասի համար: Աղյուսակում ներկայացված են բոլոր 64 կոդոնները և համապատասխան ամինաթթուները: Հիմնական կարգը mRNA-ի 5"-ից մինչև 3" ծայրն է:

Աղյուսակ 1. Ստանդարտ գենետիկ կոդը

1-ին աղավաղել tion	2-րդ բազա								3-րդ աղավաղել tion
	U		Գ		Ա		Գ
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		Գ
	U U A	(Leu/L)	U C A		U A A	Stop կոդոն**	U G A	Stop կոդոն**	Ա
	U U G		U C Գ		U A G	Stop կոդոն**	U G G	(Trp/W)	Գ
Գ	C U U		C C U	(Pro/P)	C A U	(Նրա/Հ)	C G U	(Արգ/Ռ)	U
	C U C		C C C		C A C		C G C		Գ
	C U A		C C A		Գ Ա Ա	(Gln/Q)	Գ ԳԱ		Ա
	C U G		C C G		Գ Ա Գ		Գ Գ Գ		Գ
Ա	A U U	(Ile/I)	A C U	(Thr/T)	A A U	(Asn/N)	Ա Գ Ու	(Ser/S)	U
	A U C		A C C		A A C		A G C		Գ
	A U A		A C A		Ա Ա Ա	(Lys/K)	Ա Գ Ա		Ա
	A U G	(Met/M)	Ա Գ Գ		Ա Ա Գ		Ա Գ Գ		Գ
Գ	G U U	(Val/V)	G C U	(Ալա/Ա)	G A U	(Asp/D)	Գ Գ Ու	(Gly/G)	U
	G U C		G C C		G A C		G G C		Գ
	Գ Ու Ա		Գ Գ Ա		Գ Ա Ա	(Գլյու/Է)	Գ Գ Ա		Ա
	Գ Ու Գ		Գ Գ Գ		Գ Ա Գ		Գ Գ Գ		Գ

Եռյակների մեջ կան 4 հատուկ հաջորդականություններ, որոնք ծառայում են որպես «կետադրական նշաններ».

• *Եռյակ ՕԳ, որը նաև կոդավորում է մեթիոնինը, կոչվում է մեկնարկային կոդոն. Սպիտակուցի մոլեկուլի սինթեզը սկսվում է այս կոդոնից։ Այսպիսով, սպիտակուցների սինթեզի ժամանակ հաջորդականության առաջին ամինաթթուն միշտ կլինի մեթիոնինը։

• **Եռյակներ UAA, UAGԵվ U.G.A.կոչվում են դադարեցնել կոդոններըև չեն ծածկագրում մեկ ամինաթթու: Այս հաջորդականություններում սպիտակուցի սինթեզը դադարում է:

Գենետիկ կոդի հատկությունները

1. Եռակի. Յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է երեք նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ՝ եռյակ կամ կոդոն:

2. Շարունակականություն. Եռյակների միջև լրացուցիչ նուկլեոտիդներ չկան, տեղեկատվությունը շարունակաբար ընթերցվում է:

3. Չհամընկնող. Մեկ նուկլեոտիդը չի կարող ներառվել միաժամանակ երկու եռյակի մեջ:

4. Միանշանակություն. Մեկ կոդոնը կարող է կոդավորել միայն մեկ ամինաթթու:

5. Դեգեներացիա. Մեկ ամինաթթուն կարող է կոդավորվել մի քանի տարբեր կոդոններով:

6. Բազմակողմանիություն. Գենետիկական ծածկագիրը նույնն է բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար։

Օրինակ. Մեզ տրվում է կոդավորման շղթայի հաջորդականությունը.

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

Մատրիցային շղթան կունենա հետևյալ հաջորդականությունը.

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Այժմ մենք «սինթեզում ենք» տեղեկատվական ՌՆԹ-ն այս շղթայից.

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

Սպիտակուցների սինթեզն ընթանում է 5' → 3' ուղղությամբ, հետևաբար, գենետիկ կոդը «կարդալու» համար անհրաժեշտ է փոխել հաջորդականությունը.

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Հիմա եկեք գտնենք մեկնարկային կոդոնը AUG:

5’- AU AUG CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Եկեք հաջորդականությունը բաժանենք եռյակների.

հնչում է այսպես. տեղեկատվությունը ԴՆԹ-ից փոխանցվում է ՌՆԹ (տրանսկրիպցիա), ՌՆԹ-ից սպիտակուց (թարգմանություն): ԴՆԹ-ն կարող է կրկնօրինակվել նաև կրկնօրինակման միջոցով, և հնարավոր է նաև հակադարձ տրանսկրիպցիայի գործընթացը, երբ ԴՆԹ-ն սինթեզվում է ՌՆԹ-ի կաղապարից, սակայն այդ գործընթացը հիմնականում բնորոշ է վիրուսներին։

Բրինձ. 13. Կենտրոնական դոգմա մոլեկուլային կենսաբանություն

ԳԵՆՈՄ՝ ԳԵՆՆԵՐ և ՔՐՈՄՈՍՈՄՆԵՐ

(ընդհանուր հասկացություններ)

Գենոմ - օրգանիզմի բոլոր գեների ամբողջությունը. դրա ամբողջական քրոմոսոմային հավաքածուն:

«Գենոմ» տերմինը առաջարկվել է Գ. Վինքլերի կողմից 1920 թվականին՝ նկարագրելու նույն օրգանիզմների քրոմոսոմների հապլոիդ բազմության մեջ պարունակվող գեների ամբողջությունը։ կենսաբանական տեսակներ. Այս տերմինի սկզբնական իմաստը ցույց է տալիս, որ գենոմ հասկացությունը, ի տարբերություն գենոտիպի, ամբողջ տեսակի գենետիկական հատկանիշն է, այլ ոչ թե անհատի: Մոլեկուլային գենետիկայի զարգացման հետ մեկտեղ այս տերմինի իմաստը փոխվել է։ Հայտնի է, որ ԴՆԹ-ն, որը կրողն է գենետիկ տեղեկատվությունօրգանիզմների մեծ մասում և, հետևաբար, կազմում է գենոմի հիմքը, ներառում է ոչ միայն գեները՝ բառի ժամանակակից իմաստով: Էուկարիոտիկ բջիջների ԴՆԹ-ի մեծ մասը ներկայացված է ոչ կոդավորող («ավելորդ») նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ, որոնք տեղեկատվություն չեն պարունակում սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների մասին։ Այսպիսով, ցանկացած օրգանիզմի գենոմի հիմնական մասը նրա հապլոիդ քրոմոսոմների ամբողջ ԴՆԹ-ն է։

Գենները ԴՆԹ մոլեկուլների հատվածներ են, որոնք կոդավորում են պոլիպեպտիդները և ՌՆԹ մոլեկուլները

Վերջին հարյուրամյակի ընթացքում գեների մասին մեր պատկերացումները զգալիորեն փոխվել են: Նախկինում գենոմը քրոմոսոմի մի շրջան էր, որը կոդավորում կամ սահմանում է մեկ հատկանիշ կամ ֆենոտիպիկ(տեսանելի) հատկություն, ինչպիսին է աչքի գույնը:

1940 թվականին Ջորջ Բիդլը և Էդվարդ Թաթամը առաջարկեցին գենի մոլեկուլային սահմանումը։ Գիտնականները մշակել են սնկերի սպորները Neurospora crassaՌենտգենյան ճառագայթներ և այլ նյութեր, որոնք փոփոխություններ են առաջացնում ԴՆԹ-ի հաջորդականության մեջ ( մուտացիաներ), և հայտնաբերեցին սնկերի մուտանտ շտամներ, որոնք կորցրել էին որոշ հատուկ ֆերմենտներ, ինչը որոշ դեպքերում հանգեցրեց ամբողջ նյութափոխանակության ուղու խաթարմանը: Բիդլը և Թեյթեմը եզրակացրեցին, որ գենը գենետիկական նյութի մի մասն է, որը սահմանում կամ ծածկագրում է մեկ ֆերմենտը: Այսպես ի հայտ եկավ վարկածը «մեկ գեն՝ մեկ ֆերմենտ». Այս հայեցակարգը հետագայում ընդլայնվեց՝ սահմանելու համար «մեկ գեն՝ մեկ պոլիպեպտիդ», քանի որ շատ գեներ կոդավորում են սպիտակուցներ, որոնք ֆերմենտներ չեն, և պոլիպեպտիդը կարող է լինել բարդ սպիտակուցային համալիրի ենթամիավոր:

Նկ. Նկար 14-ը ցույց է տալիս դիագրամ, թե ինչպես են ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների եռյակները որոշում պոլիպեպտիդը՝ սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականությունը mRNA-ի միջնորդությամբ: ԴՆԹ-ի շղթաներից մեկը mRNA-ի սինթեզի կաղապարի դեր է կատարում, որի նուկլեոտիդային եռյակները (կոդոնները) լրացնում են ԴՆԹ եռյակներին։ Որոշ բակտերիաներում և շատ էուկարիոտներում կոդավորման հաջորդականությունները ընդհատվում են ոչ կոդավորող շրջաններով (կոչվում են. ինտրոններ).

Գենի ժամանակակից կենսաքիմիական որոշում նույնիսկ ավելի կոնկրետ. Գենները ԴՆԹ-ի բոլոր հատվածներն են, որոնք կոդավորում են վերջնական արտադրանքի առաջնային հաջորդականությունը, որոնք ներառում են պոլիպեպտիդներ կամ ՌՆԹ, որոնք ունեն կառուցվածքային կամ կատալիտիկ ֆունկցիա:

Գենների հետ մեկտեղ ԴՆԹ-ն պարունակում է նաև այլ հաջորդականություններ, որոնք կատարում են բացառապես կարգավորող գործառույթ։ Կարգավորող հաջորդականություններկարող է նշել գեների սկիզբը կամ վերջը, ազդել տրանսկրիպցիայի վրա կամ ցույց տալ վերարտադրության կամ ռեկոմբինացիայի մեկնարկի վայրը: Որոշ գեներ կարող են արտահայտված լինել տարբեր ձևերով, մինչդեռ նույն ԴՆԹ բաժինը ծառայում է որպես տարբեր արտադրանքների ձևավորման ձևանմուշ։

Մենք կարող ենք մոտավորապես հաշվարկել գենի նվազագույն չափը, կոդավորելով միջին սպիտակուցը: Պոլիպեպտիդային շղթայում յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորված է երեք նուկլեոտիդների հաջորդականությամբ. Այս եռյակների (կոդոնների) հաջորդականությունը համապատասխանում է պոլիպեպտիդում ամինաթթուների շղթային, որը կոդավորված է այս գենով: 350 ամինաթթուների մնացորդներից բաղկացած պոլիպեպտիդային շղթան (միջին երկարության շղթա) համապատասխանում է 1050 bp հաջորդականությանը: ( բազային զույգեր). Այնուամենայնիվ, շատ էուկարիոտ գեներ և որոշ պրոկարիոտ գեներ ընդհատվում են ԴՆԹ-ի հատվածներով, որոնք չեն կրում սպիտակուցային տեղեկատվություն, և, հետևաբար, պարզվում է, որ դրանք շատ ավելի երկար են, քան ցույց է տալիս պարզ հաշվարկը:

Քանի՞ գեն կա մեկ քրոմոսոմում:

Բրինձ. 15. Քրոմոսոմների տեսք պրոկարիոտ (ձախ) և էուկարիոտ բջիջներում: Հիստոնները միջուկային սպիտակուցների մեծ դաս են, որոնք կատարում են երկու հիմնական գործառույթ. նրանք մասնակցում են միջուկում ԴՆԹ-ի շղթաների փաթեթավորմանը և միջուկային գործընթացների էպիգենետիկ կարգավորմանը, ինչպիսիք են տրանսկրիպցիան, վերարտադրությունը և վերականգնումը:

Պրոկարիոտների ԴՆԹ-ն ավելի պարզ է՝ նրանց բջիջները չունեն միջուկ, ուստի ԴՆԹ-ն գտնվում է անմիջապես ցիտոպլազմայում՝ նուկլեոիդի տեսքով։

Ինչպես հայտնի է, բակտերիալ բջիջներն ունեն քրոմոսոմ՝ ԴՆԹ-ի շղթայի տեսքով, որը դասավորված է կոմպակտ կառուցվածքով՝ նուկլեոիդով: Պրոկարիոտիկ քրոմոսոմ Էշերիխիա կոլի, որի գենոմը ամբողջությամբ վերծանվել է, ԴՆԹ-ի շրջանաձև մոլեկուլ է (իրականում դա կատարյալ շրջան չէ, այլ ավելի շուտ օղակ առանց սկզբի կամ ավարտի), որը բաղկացած է 4,639,675 bp-ից։ Այս հաջորդականությունը պարունակում է մոտավորապես 4300 սպիտակուցային գեն և ևս 157 գեն՝ կայուն ՌՆԹ մոլեկուլների համար: IN մարդու գենոմըմոտավորապես 3,1 միլիարդ բազային զույգեր, որոնք համապատասխանում են 24 տարբեր քրոմոսոմների վրա տեղակայված մոտ 29000 գեների:

Պրոկարիոտներ (բակտերիաներ).

Բակտերիա E. coliունի մեկ երկշղթա շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլ: Այն բաղկացած է 4,639,675 bp. և հասնում է մոտավորապես 1,7 մմ երկարության, որը գերազանցում է բուն բջջի երկարությունը E. coliմոտավորապես 850 անգամ: Բացի մեծ շրջանաձև քրոմոսոմից, որպես նուկլեոիդի մի մաս, շատ բակտերիաներ պարունակում են մեկ կամ մի քանի փոքր շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլներ, որոնք ազատորեն տեղակայված են ցիտոզոլում: Այս արտաքրոմոսոմային տարրերը կոչվում են պլազմիդներ(նկ. 16):

Պլազմիդների մեծ մասը բաղկացած է ընդամենը մի քանի հազար բազային զույգից, որոշները պարունակում են ավելի քան 10000 bp: Նրանք կրում են գենետիկական տեղեկատվություն և բազմանում՝ ձևավորելով դուստր պլազմիդներ, որոնք մտնում են դուստր բջիջներ՝ ծնող բջիջի բաժանման ժամանակ։ Պլազմիդները հայտնաբերվում են ոչ միայն բակտերիաների, այլ նաև խմորիչի և այլ սնկերի մեջ: Շատ դեպքերում պլազմիդները ոչ մի օգուտ չեն տալիս հյուրընկալող բջիջներին, և դրանց միակ նպատակը ինքնուրույն վերարտադրումն է: Այնուամենայնիվ, որոշ պլազմիդներ կրում են տանտիրոջ համար օգտակար գեներ: Օրինակ՝ պլազմիդներում պարունակվող գեները կարող են բակտերիալ բջիջները դարձնել դիմացկուն հակաբակտերիալ նյութերի նկատմամբ։ β-լակտամազ գենը կրող պլազմիդները դիմադրողականություն են ապահովում β-լակտամ հակաբիոտիկների նկատմամբ, ինչպիսիք են պենիցիլինը և ամոքսիցիլինը: Պլազմիդները կարող են հակաբիոտիկների նկատմամբ կայուն բջիջներից անցնել նույն կամ տարբեր տեսակի բակտերիաների այլ բջիջներ, ինչի հետևանքով այդ բջիջները նույնպես դառնում են դիմացկուն: Հակաբիոտիկների ինտենսիվ օգտագործումը հզոր ընտրողական գործոն է, որը նպաստում է հակաբիոտիկների դիմադրությունը կոդավորող պլազմիդների (ինչպես նաև տրանսպոզոնների, որոնք կոդավորում են նմանատիպ գեները) պաթոգեն բակտերիաների մեջ, ինչը հանգեցնում է բազմաթիվ հակաբիոտիկների նկատմամբ դիմադրողականություն ունեցող բակտերիաների շտամների առաջացմանը: Բժիշկները սկսում են հասկանալ հակաբիոտիկների համատարած օգտագործման վտանգները և դրանք նշանակում են միայն հրատապ անհրաժեշտության դեպքում։ Նմանատիպ պատճառներով հակաբիոտիկների համատարած օգտագործումը գյուղատնտեսական կենդանիների բուժման համար սահմանափակ է:

Տես նաև. Ռավին Ն.Վ., Շեստակով Ս.Վ. Պրոկարիոտների գենոմը // Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2013. T. 17. No 4/2: էջ 972-984։

Էուկարիոտներ.

Աղյուսակ 2. Որոշ օրգանիզմների ԴՆԹ, գեներ և քրոմոսոմներ

	Ընդհանուր ԴՆԹ p.n.	Քրոմոսոմների թիվը*	Գեների մոտավոր թիվը
Էշերիխիա կոլի(բակտերիա)	4 639 675		4 435
Saccharomyces cerevisiae(խմորիչ)	12 080 000	16**	5 860
Caenorhabditis elegans(նեմատոդ)	90 269 800	12***	23 000
Arabidopsis thaliana(բույս)	119 186 200		33 000
Drosophila melanogaster(մրգային ճանճ)	120 367 260		20 000
Oryza sativa(բրինձ)	480 000 000		57 000
Mus musculus(մկնիկ)	2 634 266 500		27 000
Homo sapiens(Մարդկային)	3 070 128 600		29 000

Նշում.Տեղեկատվությունը մշտապես թարմացվում է; Լրացուցիչ արդի տեղեկությունների համար այցելեք առանձին գենոմիկայի նախագծերի կայքեր

* Բոլոր էուկարիոտների համար, բացառությամբ խմորիչի, տրված է քրոմոսոմների դիպլոիդ հավաքածուն։ Դիպլոիդհավաքածու քրոմոսոմներ (հունարեն diploos - կրկնակի և eidos - տեսակներ) - քրոմոսոմների կրկնակի հավաքածու(2n), որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հոմոլոգ:
**Հապլոիդ հավաքածու. Վայրի խմորիչի շտամները սովորաբար ունեն այս քրոմոսոմների ութ (octaploid) կամ ավելի խմբեր:
***Երկու X քրոմոսոմ ունեցող կանանց համար: Տղամարդիկ ունեն X քրոմոսոմ, բայց ոչ Y, այսինքն՝ ընդամենը 11 քրոմոսոմ:

Խմորիչը՝ ամենափոքր էուկարիոտներից մեկը, ունի 2,6 անգամ ավելի շատ ԴՆԹ, քան E. coli(Աղյուսակ 2): Մրգային ճանճերի բջիջները ԴրոզոֆիլաԳենետիկական հետազոտության դասական առարկան, պարունակում է 35 անգամ ավելի շատ ԴՆԹ, իսկ մարդու բջիջները մոտավորապես 700 անգամ ավելի շատ ԴՆԹ են, քան E. coli.Շատ բույսեր և երկկենցաղներ ավելի շատ ԴՆԹ են պարունակում: Էուկարիոտային բջիջների գենետիկական նյութը կազմակերպված է քրոմոսոմների տեսքով։ Դիպլոիդ քրոմոսոմների հավաքածու (2 n) կախված է օրգանիզմի տեսակից (Աղյուսակ 2):

Օրինակ՝ մեջ սոմատիկ բջիջմարդու 46 քրոմոսոմ ( բրինձ. 17). Էուկարիոտ բջջի յուրաքանչյուր քրոմոսոմ, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 17, Ա, պարունակում է մեկ շատ մեծ երկշղթա ԴՆԹ մոլեկուլ։ Մարդկային քսանչորս քրոմոսոմները (22 զույգ քրոմոսոմներ և երկու սեռական քրոմոսոմներ X և Y) երկարությամբ տարբերվում են ավելի քան 25 անգամ: Յուրաքանչյուր էուկարիոտ քրոմոսոմ պարունակում է գեների որոշակի խումբ:

Բրինձ. 17. Էուկարիոտների քրոմոսոմներ.Ա- մարդկային քրոմոսոմից մի զույգ կապված և խտացված քույր քրոմատիդներ: Այս ձևով էուկարիոտիկ քրոմոսոմները մնում են վերարտադրությունից հետո և մետաֆազում՝ միտոզի ժամանակ։ բ- գրքի հեղինակներից մեկի լեյկոցիտից քրոմոսոմների ամբողջական հավաքածու: Մարդու յուրաքանչյուր նորմալ սոմատիկ բջիջ պարունակում է 46 քրոմոսոմ:

ԴՆԹ-ի չափը և ֆունկցիան՝ որպես ժառանգական նյութի պահպանման և փոխանցման մատրիցա, բացատրում է այս մոլեկուլի կազմակերպման մեջ հատուկ կառուցվածքային տարրերի առկայությունը։ Բարձրագույն օրգանիզմներում ԴՆԹ-ն բաշխվում է քրոմոսոմների միջև։

Օրգանիզմի ԴՆԹ-ի (քրոմոսոմների) հավաքածուն կոչվում է գենոմ: Քրոմոսոմները գտնվում են բջջային կորիզև ձևավորել մի կառուցվածք, որը կոչվում է քրոմատին: Քրոմատինը ԴՆԹ-ի և հիմնական սպիտակուցների (հիստոնների) համալիր է՝ 1:1 հարաբերակցությամբ։ ԴՆԹ երկարությունը սովորաբար չափվում է լրացուցիչ նուկլեոտիդային զույգերի քանակով (bp): Օրինակ՝ մարդու 3-րդ քրոմոսոմըդարը ԴՆԹ-ի մոլեկուլ է 160 մլն բ/պ չափսով Մեկուսացված գծային ԴՆԹ՝ 3 * 10 6 բ/պ: ունի մոտավորապես 1 մմ երկարություն, հետևաբար, մարդու 3-րդ քրոմոսոմի գծային մոլեկուլը կունենար 5 մմ երկարություն, և հապլոիդի բոլոր 23 քրոմոսոմների ԴՆԹ-ն (~3 * 10 9 bp, MR = 1,8 * 10 12) բջիջը` ձվաբջիջը կամ սերմնահեղուկը, գծային ձևով, կկազմի 1 մ, բացառությամբ սեռական բջիջների, մարդու մարմնի բոլոր բջիջները (դրանք մոտ 1013-ն են) պարունակում են քրոմոսոմների կրկնակի հավաքածու: Բջիջների բաժանման ընթացքում ԴՆԹ-ի բոլոր 46 մոլեկուլները վերարտադրվում և վերակազմավորվում են 46 քրոմոսոմների:

Եթե ​​միացնեք մարդու գենոմի ԴՆԹ մոլեկուլները (22 քրոմոսոմներ և քրոմոսոմներ X և Y կամ X և X), ապա կստանաք մոտ մեկ մետր երկարությամբ հաջորդականություն: Նշում. Բոլոր կաթնասունների և այլ հետերոգամատիկ արական օրգանիզմների մեջ էգերն ունեն երկու X քրոմոսոմ (XX), իսկ արուները՝ մեկ X քրոմոսոմ և մեկ Y քրոմոսոմ (XY):

Մարդու բջիջների մեծ մասը, ուստի նման բջիջների ԴՆԹ-ի ընդհանուր երկարությունը մոտ 2 մ է: Հասուն մարդն ունի մոտավորապես 1014 բջիջ, ուստի ԴՆԹ-ի բոլոր մոլեկուլների ընդհանուր երկարությունը 2-1011 կմ է: Համեմատության համար նշենք, որ Երկրի շրջագիծը 4,10,4 կմ է, իսկ հեռավորությունը Երկրից Արեգակ՝ 1,5,10,8 կմ: Ահա թե որքան զարմանալիորեն կոմպակտ ԴՆԹ է լցված մեր բջիջներում:

Էուկարիոտային բջիջներում կան ԴՆԹ պարունակող այլ օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ և քլորոպլաստներ։ Միտոքոնդրիումային և քլորոպլաստների ԴՆԹ-ի ծագման վերաբերյալ բազմաթիվ վարկածներ են առաջ քաշվել։ Այսօր ընդհանուր ընդունված տեսակետն այն է, որ դրանք ներկայացնում են հնագույն բակտերիաների քրոմոսոմների ռուդիմենտները, որոնք ներթափանցել են հյուրընկալող բջիջների ցիտոպլազմա և դարձել այդ օրգանելների նախադրյալները: Միտոքոնդրիալ ԴՆԹ-ն կոդավորում է միտոքոնդրիալ tRNA-ները և rRNA-ները, ինչպես նաև միտոքոնդրիումային մի քանի սպիտակուցներ։ Միտոքոնդրիումային սպիտակուցների ավելի քան 95%-ը կոդավորված է միջուկային ԴՆԹ-ով:

ԳԵՆՆԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Դիտարկենք պրոկարիոտների և էուկարիոտների գենի կառուցվածքը, նրանց նմանություններն ու տարբերությունները։ Չնայած այն հանգամանքին, որ գենը ԴՆԹ-ի մի հատված է, որը կոդավորում է միայն մեկ սպիտակուց կամ ՌՆԹ, բացի անմիջական կոդավորման մասից, այն ներառում է նաև կարգավորող և այլ կառուցվածքային տարրեր, որոնք ունեն տարբեր կառուցվածքներ պրոկարիոտներում և էուկարիոտներում:

Կոդավորման հաջորդականությունը- գենի հիմնական կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավորը, դրա մեջ են գտնվում նուկլեոտիդների կոդավորման եռյակները.ամինաթթուների հաջորդականությունը. Այն սկսվում է մեկնարկային կոդոնով և ավարտվում կանգառով:

Կոդավորման հաջորդականությունից առաջ և հետո կան չթարգմանված 5' և 3' հաջորդականություններ. Նրանք կատարում են կարգավորող և օժանդակ գործառույթներ, օրինակ՝ ապահովում են ռիբոսոմի վայրէջքը mRNA-ի վրա։

Չթարգմանված և կոդավորող հաջորդականությունները կազմում են տրանսկրիպցիոն միավորը՝ ԴՆԹ-ի տառադարձված հատվածը, այսինքն՝ ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որտեղից տեղի է ունենում mRNA սինթեզ։

Տերմինատոր- ԴՆԹ-ի չտրանսկրիպացված հատված գենի վերջում, որտեղ դադարում է ՌՆԹ-ի սինթեզը:

Գենի սկզբում գտնվում է կարգավորող տարածաշրջան, որը ներառում է խթանողԵվ օպերատոր.

Խթանող- հաջորդականությունը, որին կապվում է պոլիմերազը տրանսկրիպցիան սկսելու ժամանակ: Օպերատոր- սա մի տարածք է, որի հետ կարող են կապվել հատուկ սպիտակուցներ. ռեպրեսորներ, որը կարող է նվազեցնել այս գենից ՌՆԹ-ի սինթեզի ակտիվությունը, այլ կերպ ասած՝ նվազեցնել այն արտահայտություն.

Գենի կառուցվածքը պրոկարիոտներում

Պրոկարիոտների և էուկարիոտների գեների կառուցվածքի ընդհանուր պլանը ոչնչով չի տարբերվում. երկուսն էլ պարունակում են կարգավորող շրջան՝ պրոմոտորով և օպերատորով, տրանսկրիպցիոն միավոր՝ կոդավորող և չթարգմանված հաջորդականություններով և տերմինատոր: Այնուամենայնիվ, պրոկարիոտների և էուկարիոտների գեների կազմակերպումը տարբեր է:

Բրինձ. 18. Գենի կառուցվածքի սխեման պրոկարիոտներում (բակտերիաներում) -պատկերն ընդլայնված է

Օպերոնի սկզբում և վերջում կան ընդհանուր կարգավորող շրջաններ մի քանի կառուցվածքային գեների համար։ Մեկ mRNA մոլեկուլ ընթերցվում է օպերոնի տառադարձված շրջանից, որը պարունակում է մի քանի կոդավորող հաջորդականություն, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր սկզբի և վերջակետի կոդոնը։ Այս տարածքներից յուրաքանչյուրից հետսինթեզվում է մեկ սպիտակուց: Այսպիսով, Մեկ mRNA մոլեկուլից սինթեզվում են մի քանի սպիտակուցային մոլեկուլներ:

Պրոկարիոտները բնութագրվում են մի քանի գեների համակցմամբ մեկ ֆունկցիոնալ միավորի մեջ. օպերոն. Օպերոնի գործունեությունը կարող է կարգավորվել այլ գեներով, որոնք կարող են նկատելիորեն հեռու լինել հենց օպերոնից. կարգավորիչներ. Այս գենից թարգմանված սպիտակուցը կոչվում է ռեպրեսոր. Այն կապվում է օպերոնի օպերատորի հետ՝ կարգավորելով նրանում պարունակվող բոլոր գեների արտահայտությունը միանգամից։

Երևույթը բնութագրվում է նաև պրոկարիոտներին Տառադարձման-թարգմանական միջերեսներ.

Բրինձ. 19 Տառադարձման և թարգմանության միացման ֆենոմենը պրոկարիոտներում. պատկերն ընդլայնված է

Նման զուգավորումը չի առաջանում էուկարիոտների մեջ միջուկային ծրարի առկայության պատճառով, որը բաժանում է ցիտոպլազմը, որտեղ տեղի է ունենում թարգմանություն, գենետիկ նյութից, որի վրա կատարվում է տառադարձում: Պրոկարիոտներում ԴՆԹ կաղապարի վրա ՌՆԹ սինթեզի ժամանակ ռիբոսոմը կարող է անմիջապես կապվել սինթեզված ՌՆԹ մոլեկուլին։ Այսպիսով, թարգմանությունը սկսվում է նույնիսկ տառադարձման ավարտից առաջ: Ավելին, մի քանի ռիբոսոմներ կարող են միաժամանակ կապվել մեկ ՌՆԹ մոլեկուլի հետ՝ միաժամանակ սինթեզելով մեկ սպիտակուցի մի քանի մոլեկուլ։

Գենի կառուցվածքը էուկարիոտներում

Էուկարիոտների գեներն ու քրոմոսոմները շատ բարդ են կազմակերպված

Բակտերիաների շատ տեսակներ ունեն միայն մեկ քրոմոսոմ, և գրեթե բոլոր դեպքերում յուրաքանչյուր քրոմոսոմի վրա կա յուրաքանչյուր գենի մեկական պատճեն: Միայն մի քանի գեներ, ինչպիսիք են rRNA գեները, հայտնաբերված են բազմաթիվ պատճեններով: Գեները և կարգավորող հաջորդականությունները կազմում են գրեթե ողջ պրոկարիոտային գենոմը: Ավելին, գրեթե յուրաքանչյուր գեն խստորեն համապատասխանում է ամինաթթուների հաջորդականությանը (կամ ՌՆԹ-ի հաջորդականությանը), որը նա կոդավորում է (նկ. 14):

Էուկարիոտ գեների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ կազմակերպումը շատ ավելի բարդ է։ Էուկարիոտների քրոմոսոմների ուսումնասիրությունը, իսկ ավելի ուշ՝ էուկարիոտների գենոմի ամբողջական հաջորդականությունների հաջորդականությունը, բազմաթիվ անակնկալներ բերեցին։ Էուկարիոտիկ գեներից շատերը, եթե ոչ մեծ մասը, ունեն մի հետաքրքիր առանձնահատկություն. նրանց նուկլեոտիդային հաջորդականությունները պարունակում են մեկ կամ մի քանի ԴՆԹ բաժիններ, որոնք չեն կոդավորում պոլիպեպտիդային արտադրանքի ամինաթթուների հաջորդականությունը: Նման չթարգմանված ներդիրները խախտում են գենի նուկլեոտիդային հաջորդականության և կոդավորված պոլիպեպտիդի ամինաթթուների հաջորդականության անմիջական համապատասխանությունը։ Այս չթարգմանված հատվածները գեների ներսում կոչվում են ինտրոններ, կամ ներկառուցված հաջորդականություններ, իսկ կոդավորման հատվածներն են էկզոններ. Պրոկարիոտների մոտ միայն մի քանի գեներ են պարունակում ինտրոններ։

Այսպիսով, էուկարիոտներում գեների համակցությունը օպերոնների մեջ գործնականում տեղի չի ունենում, և էուկարիոտիկ գենի կոդավորման հաջորդականությունը առավել հաճախ բաժանվում է թարգմանված շրջանների: - էկզոններ, և չթարգմանված բաժիններ - ինտրոններ.

Շատ դեպքերում ինտրոնների ֆունկցիան հաստատված չէ։ Ընդհանուր առմամբ, մարդու ԴՆԹ-ի միայն մոտ 1,5%-ն է «կոդավորում», այսինքն՝ այն կրում է տեղեկատվություն սպիտակուցների կամ ՌՆԹ-ի մասին։ Սակայն, հաշվի առնելով խոշոր ինտրոնները, պարզվում է, որ մարդու ԴՆԹ-ի 30%-ը բաղկացած է գեներից։ Քանի որ գեները կազմում են մարդու գենոմի համեմատաբար փոքր մասնաբաժինը, ԴՆԹ-ի զգալի մասը մնում է անհայտ:

Բրինձ. 16. Էուկարիոտների գենային կառուցվածքի սխեման - պատկերն ընդլայնված է

Յուրաքանչյուր գենից սկզբում սինթեզվում է ոչ հասուն կամ նախա-ՌՆԹ, որը պարունակում է և՛ ինտրոններ, և՛ էկզոններ։

Սրանից հետո տեղի է ունենում զուգավորման գործընթացը, որի արդյունքում ինտրոնիկ շրջանները կտրվում են, և ձևավորվում է հասուն mRNA, որից կարող է սինթեզվել սպիտակուցը։

Բրինձ. 20. Այլընտրանքային միացման գործընթաց. պատկերն ընդլայնված է

Գենների այս կազմակերպումը թույլ է տալիս, օրինակ, երբ մեկ գենից կարող են սինթեզվել սպիտակուցի տարբեր ձևեր, քանի որ միացման գործընթացում էկզոնները կարող են կարվել տարբեր հաջորդականությամբ։

Բրինձ. 21. Տարբերությունները պրոկարիոտների և էուկարիոտների գեների կառուցվածքում. պատկերն ընդլայնված է

ՄՈՒՏԱՑԻԱՆԵՐ ԵՎ ՄՈՒՏԱԳԵՆԵԶ

Մուտացիակոչվում է գենոտիպի համառ փոփոխություն, այսինքն՝ նուկլեոտիդային հաջորդականության փոփոխություն։

Այն գործընթացը, որը հանգեցնում է մուտացիաների, կոչվում է մուտագենեզ, և մարմինը Բոլորըորի բջիջները կրում են նույն մուտացիան. մուտանտ.

Մուտացիայի տեսությունառաջին անգամ ձևակերպվել է Հյուգո դե Վրիսի կողմից 1903 թ. Դրա ժամանակակից տարբերակը ներառում է հետևյալ դրույթները.

1. Մուտացիաները լինում են հանկարծակի, սպազմոդիկ։

2. Մուտացիաները փոխանցվում են սերնդեսերունդ:

3. Մուտացիաները կարող են լինել օգտակար, վնասակար կամ չեզոք, գերիշխող կամ ռեցեսիվ:

4. Մուտացիաների հայտնաբերման հավանականությունը կախված է ուսումնասիրված անհատների քանակից:

5. Նմանատիպ մուտացիաները կարող են կրկնվել:

6. Մուտացիաները ուղղորդված չեն.

Մուտացիաները կարող են առաջանալ տարբեր գործոնների ազդեցության տակ։ Կան մուտացիաներ, որոնք առաջանում են ազդեցության տակ մուտագեն ազդեցություններըֆիզիկական (օրինակ՝ ուլտրամանուշակագույն կամ ճառագայթում), քիմիական (օրինակ՝ կոլխիցին կամ ռեակտիվ թթվածնի տեսակներ) և կենսաբանական (օրինակ՝ վիրուսներ)։ Մուտացիաները նույնպես կարող են առաջանալ կրկնօրինակման սխալներ.

Կախված մուտացիաների առաջացման պայմաններից, մուտացիաները բաժանվում են ինքնաբուխ- այսինքն մուտացիաներ, որոնք առաջացել են նորմալ պայմաններում, և դրդված- այսինքն՝ մուտացիաներ, որոնք առաջացել են հատուկ պայմաններում։

Մուտացիաները կարող են առաջանալ ոչ միայն միջուկային ԴՆԹ-ում, այլ նաև, օրինակ, միտոքոնդրիումների կամ պլաստիդների ԴՆԹ-ում։ Ըստ այդմ, մենք կարող ենք տարբերակել միջուկայինԵվ ցիտոպլազմիկմուտացիաներ.

Մուտացիաների արդյունքում հաճախ կարող են հայտնվել նոր ալելներ։ Եթե ​​մուտանտի ալելը ճնշում է նորմալի գործողությունը, մուտացիան կոչվում է գերիշխող. Եթե ​​նորմալ ալելը ճնշում է մուտանտին, ապա այս մուտացիան կոչվում է ռեցեսիվ. Մուտացիաների մեծ մասը, որոնք հանգեցնում են նոր ալելների առաջացմանը, ռեցեսիվ են:

Մուտացիաները տարբերվում են ազդեցությամբ հարմարվողականնպաստում է օրգանիզմի հարմարվողականության բարձրացմանը շրջակա միջավայրին, չեզոքորոնք չեն ազդում գոյատևման վրա, վնասակար, նվազեցնելով օրգանիզմների հարմարվողականությունը շրջակա միջավայրի պայմաններին և մահացու, զարգացման վաղ փուլերում հանգեցնելով օրգանիզմի մահվան։

Ըստ հետևանքների՝ մուտացիաները հանգեցնում են սպիտակուցի ֆունկցիայի կորուստ, մուտացիաներ, որոնք հանգեցնում են առաջացում սկյուռը նոր առանձնահատկություն , ինչպես նաև մուտացիաներ, որոնք փոխել գենի դեղաչափը, և, համապատասխանաբար, դրանից սինթեզված սպիտակուցի չափաբաժինը։

Մուտացիա կարող է առաջանալ մարմնի ցանկացած բջիջում: Եթե ​​սեռական բջիջում մուտացիա է տեղի ունենում, այն կոչվում է բողբոջային(բակտերիալ կամ գեներատիվ): Նման մուտացիաները չեն հայտնվում այն ​​օրգանիզմում, որտեղ հայտնվել են, այլ հանգեցնում են սերունդների մեջ մուտանտների առաջացմանը և ժառանգաբար փոխանցվում են, ուստի կարևոր են գենետիկայի և էվոլյուցիայի համար։ Եթե ​​որևէ այլ բջիջում տեղի է ունենում մուտացիա, այն կոչվում է սոմատիկ. Նման մուտացիան այս կամ այն ​​չափով կարող է դրսևորվել այն օրգանիզմում, որտեղ առաջացել է, օրինակ՝ հանգեցնելով քաղցկեղային ուռուցքների ձևավորմանը։ Այնուամենայնիվ, նման մուտացիան ժառանգական չէ և չի ազդում ժառանգների վրա:

Մուտացիաները կարող են ազդել գենոմի տարբեր չափերի շրջանների վրա: Ընդգծել գենետիկ, քրոմոսոմայինԵվ գենոմայինմուտացիաներ.

Գենային մուտացիաներ

Մուտացիաները, որոնք տեղի են ունենում մեկ գենից փոքր մասշտաբով, կոչվում են գենետիկ, կամ կետ (կետ). Նման մուտացիաները հանգեցնում են հաջորդականության մեկ կամ մի քանի նուկլեոտիդների փոփոխությունների։ Գենային մուտացիաների թվում կանփոխարինումներ, որը հանգեցնում է մի նուկլեոտիդի փոխարինմանը մյուսով,ջնջումներ, որը հանգեցնում է նուկլեոտիդներից մեկի կորստի,ներդիրներ, ինչը հանգեցնում է հաջորդականությանը լրացուցիչ նուկլեոտիդի ավելացմանը։

Բրինձ. 23. Գենային (կետային) մուտացիաներ

Ըստ սպիտակուցի վրա գործողության մեխանիզմի՝ գենային մուտացիաները բաժանվում են.հոմանիշ, որոնք (գենետիկ կոդի այլասերվածության արդյունքում) փոփոխությունների չեն հանգեցնում ամինաթթուների կազմըսպիտակուցային արտադրանք,անհասկանալի մուտացիաներ, որոնք հանգեցնում են մեկ ամինաթթվի փոխարինմանը մյուսով և կարող են ազդել սինթեզված սպիտակուցի կառուցվածքի վրա, թեև դրանք հաճախ աննշան են,անհեթեթ մուտացիաներ, որը հանգեցնում է կոդավորման կոդոնի փոխարինմանը ստոպ կոդոնով,մուտացիաներ, որոնք հանգեցնում են միացման խանգարում.

Բրինձ. 24. Մուտացիայի օրինաչափություններ

Բացի այդ, ըստ սպիտակուցի վրա գործողության մեխանիզմի, առանձնանում են մուտացիաները, որոնք հանգեցնում են շրջանակի տեղաշարժ ընթերցանություն, ինչպիսիք են ներդիրները և ջնջումները: Նման մուտացիաները, ինչպես անհեթեթ մուտացիաները, թեև դրանք տեղի են ունենում գենի մի կետում, հաճախ ազդում են սպիտակուցի ամբողջ կառուցվածքի վրա, ինչը կարող է հանգեցնել նրա կառուցվածքի ամբողջական փոփոխության։երբ քրոմոսոմի մի հատվածը պտտվում է 180 աստիճանով, Բրինձ. 28. Տրանսլոկացիա

Բրինձ. 29. Քրոմոսոմը կրկնօրինակումից առաջ և հետո

Գենոմային մուտացիաներ

Վերջապես, գենոմային մուտացիաներազդում է ամբողջ գենոմի վրա, այսինքն՝ փոփոխվում է քրոմոսոմների քանակը։ Կան պոլիպլոիդներ՝ բջջի պլոիդիայի ավելացում, և անեուպլոիդներ, այսինքն՝ քրոմոսոմների քանակի փոփոխություն, օրինակ՝ տրիզոմիա (քրոմոսոմներից մեկի վրա հավելյալ հոմոլոգի առկայություն) և մոնոսոմիա (բացակայություն)։ հոմոլոգ քրոմոսոմի վրա):

Տեսանյութ ԴՆԹ-ի մասին

ԴՆԹ-ի վերարտադրում, ՌՆԹ-ի կոդավորում, սպիտակուցի սինթեզ

(Եթե տեսանյութը չի ցուցադրվում, այն հասանելի է

ԴՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք կազմում են կրկնակի պարույր: Նրա կառուցվածքն առաջին անգամ վերծանվել է Ֆրենսիս Քրիքի և Ջեյմս Ուոթսոնի կողմից 1953 թվականին։

Սկզբում ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, որը բաղկացած է միմյանց շուրջ ոլորված զույգ նուկլեոտիդային շղթաներից, հարցեր առաջացրեց, թե ինչու է այն ունեցել այս հատուկ ձևը: Գիտնականներն այս երևույթն անվանում են կոմպլեմենտարություն, ինչը նշանակում է, որ դրա շղթաներում միայն որոշակի նուկլեոտիդներ կարող են հանդիպել միմյանց հակառակ: Օրինակ, ադենինը միշտ հակառակ թիմին է, իսկ գուանինը միշտ հակառակ ցիտոսինին: ԴՆԹ-ի մոլեկուլի այս նուկլեոտիդները կոչվում են կոմպլեմենտար։

Սխեմատիկորեն այն պատկերված է այսպես.

Տ - Ա

Գ - Գ

Այս զույգերը կազմում են քիմիական նուկլեոտիդային կապ, որը որոշում է ամինաթթուների կարգը։ Առաջին դեպքում մի փոքր ավելի թույլ է։ C-ի և G-ի միջև կապն ավելի ուժեղ է։ Ոչ կոմպլեմենտար նուկլեոտիդները միմյանց հետ զույգեր չեն կազմում։

Շենքի մասին

Այսպիսով, ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքն առանձնահատուկ է։ Այն ունի այս ձևը մի պատճառով. փաստն այն է, որ նուկլեոտիդների թիվը շատ մեծ է, և երկար շղթաներ տեղավորելու համար շատ տարածք է անհրաժեշտ: Հենց այս պատճառով է, որ շղթաները բնութագրվում են պարուրաձև շրջադարձով: Այս երեւույթը կոչվում է պարույրացում, այն թույլ է տալիս թելերը կրճատվել մոտ հինգից վեց անգամ։

Այս տեսակի որոշ մոլեկուլներ օրգանիզմն օգտագործում է շատ ակտիվ, մյուսները՝ հազվադեպ։ Վերջիններս, բացի պարույրացումից, ենթարկվում են նաև այնպիսի «կոմպակտ փաթեթավորման», ինչպիսին սուպերսպիրալիզացիան է։ Իսկ հետո ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկարությունը նվազում է 25-30 անգամ։

Ո՞րն է մոլեկուլի «փաթեթավորումը»:

Գերոլորման գործընթացը ներառում է հիստոնային սպիտակուցներ: Նրանք ունեն թելի կամ ձողի կծիկի կառուցվածք և տեսք։ Դրանց վրա պտտվում են պարուրաձև թելեր, որոնք անմիջապես դառնում են «կոմպակտ փաթեթավորված» և քիչ տեղ են զբաղեցնում։ Երբ անհրաժեշտություն է առաջանում օգտագործել այս կամ այն ​​թելը, այն արձակվում է կծիկից, օրինակ՝ հիստոնային սպիտակուցից, և պարույրը արձակվում է երկու զուգահեռ շղթաների մեջ։ Երբ ԴՆԹ-ի մոլեկուլն այս վիճակում է, նրանից կարելի է կարդալ անհրաժեշտ գենետիկական տվյալները։ Այնուամենայնիվ, կա մեկ պայման. Տեղեկություն ստանալը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքն ունի չոլորված ձև: Ընթերցանության համար հասանելի քրոմոսոմները կոչվում են էխրոմատիններ, իսկ եթե դրանք գերոլորված են, ապա դրանք արդեն հետերոքրոմատիններ են։

Նուկլեինաթթուներ

Նուկլեինաթթուները, ինչպես սպիտակուցները, կենսապոլիմերներ են։ Հիմնական գործառույթը ժառանգական (գենետիկական տեղեկատվության) պահպանումն է, իրականացումը և փոխանցումը։ Դրանք լինում են երկու տեսակի՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ (դեզօքսիռիբոնուկլեին և ռիբոնուկլեին): Դրանցում պարունակվող մոնոմերները նուկլեոտիդներ են, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է ֆոսֆորաթթվի մնացորդ, հինգ ածխածնային շաքար (դեզօքսիրիբոզ/ռիբոզ) և ազոտային հիմք։ ԴՆԹ կոդը ներառում է 4 տեսակի նուկլեոտիդներ՝ ադենին (A) / գուանին (G) / ցիտոզին (C) / թիմին (T): Նրանք տարբերվում են իրենց պարունակած ազոտային հիմքով։

ԴՆԹ-ի մոլեկուլում նուկլեոտիդների թիվը կարող է հսկայական լինել՝ մի քանի հազարից մինչև տասնյակ և հարյուրավոր միլիոններ: Նման հսկա մոլեկուլները կարելի է հետազոտել էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով։ Այս դեպքում դուք կկարողանաք տեսնել պոլինուկլեոտիդային շղթաների կրկնակի շղթա, որոնք միմյանց հետ կապված են նուկլեոտիդների ազոտային հիմքերի ջրածնային կապերով։

Հետազոտություն

Հետազոտության ընթացքում գիտնականները պարզել են, որ տարբեր կենդանի օրգանիզմներում ԴՆԹ-ի մոլեկուլների տեսակները տարբերվում են։ Պարզվել է նաև, որ մեկ շղթայի գուանինը կարող է կապվել միայն ցիտոսինի հետ, իսկ թիմինը` ադենինին: Նուկլեոտիդների դասավորությունը մեկ շղթայում խստորեն համապատասխանում է զուգահեռին։ Պոլինուկլեոտիդների այս փոխլրացման շնորհիվ ԴՆԹ-ի մոլեկուլն ունակ է կրկնապատկվելու և ինքնավերարտադրվելու։ Բայց նախ փոխլրացնող շղթաները, հատուկ ֆերմենտների ազդեցությամբ, որոնք ոչնչացնում են զույգ նուկլեոտիդները, շեղվում են, իսկ հետո նրանցից յուրաքանչյուրում սկսվում է բացակայող շղթայի սինթեզը։ Դա տեղի է ունենում հասանելիության շնորհիվ մեծ քանակությամբազատ նուկլեոտիդներ յուրաքանչյուր բջիջում: Սրա արդյունքում «մայր մոլեկուլի» փոխարեն ձևավորվում են երկու «դուստր»՝ բաղադրությամբ և կառուցվածքով նույնական, և ԴՆԹ-ի կոդը դառնում է բնօրինակը։ Այս գործընթացը բջիջների բաժանման նախադրյալն է: Այն ապահովում է բոլոր ժառանգական տվյալների փոխանցումը մայր բջիջներից դուստր բջիջներին, ինչպես նաև բոլոր հետագա սերունդներին:

Ինչպե՞ս է կարդացվում գենային կոդը:

Այսօր հաշվարկվում է ոչ միայն ԴՆԹ-ի մոլեկուլի զանգվածը, այլև հնարավոր է պարզել ավելի բարդ տվյալներ, որոնք նախկինում անհասանելի էին գիտնականների համար։ Օրինակ, դուք կարող եք կարդալ տեղեկատվություն այն մասին, թե ինչպես է օրգանիզմն օգտագործում իր սեփական բջիջը: Իհարկե, սկզբում այս տեղեկատվությունը կոդավորված է և ունի որոշակի մատրիցայի ձև, և, հետևաբար, այն պետք է տեղափոխվի հատուկ միջավայր, որը ՌՆԹ է: Ռիբոնուկլեինաթթուն ունակ է միջուկային թաղանթի միջոցով ներթափանցել բջիջ և կարդալ ներսի կոդավորված տեղեկատվությունը: Այսպիսով, ՌՆԹ-ն թաքնված տվյալների կրող է միջուկից դեպի բջիջ, և այն տարբերվում է ԴՆԹ-ից նրանով, որ այն պարունակում է ռիբոզ՝ դեզօքսիրիբոզի փոխարեն, և ուրացիլ՝ թիմինի փոխարեն։ Բացի այդ, ՌՆԹ-ն միաշղթա է:

ՌՆԹ սինթեզ

ԴՆԹ-ի խորը վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ՌՆԹ-ի միջուկից հեռանալուց հետո այն մտնում է ցիտոպլազմա, որտեղ որպես մատրիցա կարող է ինտեգրվել ռիբոսոմների (հատուկ ֆերմենտային համակարգերի): Առաջնորդվելով ստացված տեղեկություններով՝ նրանք կարող են սինթեզել սպիտակուցային ամինաթթուների համապատասխան հաջորդականությունը։ Ինչ տեսակի մասին օրգանական միացությունպետք է կցվի ձևավորող սպիտակուցային շղթային, ռիբոսոմը սովորում է եռյակի կոդից: Յուրաքանչյուր ամինաթթու ունի իր հատուկ եռյակը, որը կոդավորում է այն:

Շղթայի ձևավորման ավարտից հետո այն ձեռք է բերում որոշակի տարածական ձև և վերածվում սպիտակուցի, որն ընդունակ է կատարել իր հորմոնալ, շինարարական, ֆերմենտային և այլ գործառույթները։ Ցանկացած օրգանիզմի համար դա գենային արտադրանք է։ Հենց դրանից էլ որոշվում են գեների բոլոր տեսակի որակները, հատկություններն ու դրսեւորումները։

Գեներ

Հերթականացման գործընթացները հիմնականում մշակվել են տեղեկատվություն ստանալու համար, թե քանի գեն ունի ԴՆԹ-ի մոլեկուլն իր կառուցվածքում: Եվ, թեև հետազոտությունները թույլ են տվել գիտնականներին մեծ առաջընթաց գրանցել այս հարցում, նրանց ճշգրիտ թիվը դեռ հնարավոր չէ իմանալ։

Ընդամենը մի քանի տարի առաջ ենթադրվում էր, որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները պարունակում են մոտավորապես 100 հազար գեն: Քիչ անց այդ ցուցանիշը նվազեց մինչև 80 հազար, իսկ 1998 թվականին գենետիկները հայտարարեցին, որ մեկ ԴՆԹ-ում առկա է ընդամենը 50 հազար գեն, որը կազմում է ԴՆԹ-ի ընդհանուր երկարության միայն 3%-ը։ Սակայն գենետիկների վերջին եզրակացությունները ապշեցուցիչ էին. Այժմ նրանք պնդում են, որ գենոմը ներառում է այդ միավորներից 25-40 հազարը։ Պարզվում է, որ քրոմոսոմային ԴՆԹ-ի միայն 1,5%-ն է պատասխանատու սպիտակուցների կոդավորման համար։

Հետազոտությունն այսքանով չի սահմանափակվել։ Գենային ինժեներիայի մասնագետների զուգահեռ թիմը պարզել է, որ մեկ մոլեկուլում գեների թիվը ուղիղ 32 հազար է։ Ինչպես տեսնում եք, դեռևս անհնար է վերջնական պատասխան ստանալ։ Չափազանց շատ հակասություններ կան։ Բոլոր հետազոտողները հիմնվում են միայն իրենց արդյունքների վրա:

Կա՞ էվոլյուցիա։

Չնայած այն հանգամանքին, որ մոլեկուլի էվոլյուցիայի մասին որևէ ապացույց չկա (քանի որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը փխրուն է և փոքր չափերով), գիտնականները, այնուամենայնիվ, մեկ ենթադրություն արեցին. Լաբորատոր տվյալների հիման վրա նրանք հնչեցրել են հետեւյալ վարկածը՝ molecule on սկզբնական փուլԻր տեսքից այն ստացավ պարզ ինքնակրկնվող պեպտիդի ձև, որը ներառում էր մինչև 32 ամինաթթուներ, որոնք հայտնաբերված էին հին օվկիանոսներում:

Ինքնարտադրումից հետո բնական ընտրության ուժերի շնորհիվ մոլեկուլները ձեռք բերեցին արտաքին տարրերից պաշտպանվելու հատկություն։ Նրանք սկսեցին ավելի երկար ապրել և բազմանալ ավելի մեծ քանակությամբ։ Լիպիդային պղպջակում հայտնված մոլեկուլները վերարտադրվելու բոլոր հնարավորություններն ունեին: Մի շարք հաջորդական ցիկլերի արդյունքում լիպիդային փուչիկները ձեռք են բերել բջջային թաղանթների ձև, իսկ հետո՝ ամեն ինչ հայտնի մասնիկներ. Հարկ է նշել, որ այսօր ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ցանկացած հատված բարդ և հստակ գործող կառույց է, որի բոլոր հատկանիշները գիտնականները դեռ ամբողջությամբ չեն ուսումնասիրել։

Ժամանակակից աշխարհ

Վերջերս Իսրայելի գիտնականները ստեղծել են համակարգիչ, որը կարող է վայրկյանում տրիլիոնավոր գործողություններ կատարել: Այսօր այն Երկրի ամենաարագ մեքենան է։ Ամբողջ գաղտնիքն այն է, որ նորարարական սարքը աշխատում է ԴՆԹ-ով: Պրոֆեսորներն ասում են, որ մոտ ապագայում նման համակարգիչները նույնիսկ կկարողանան էներգիա արտադրել։

Մեկ տարի առաջ Ռեհովոտում (Իսրայել) Վայզմանի ինստիտուտի մասնագետները հայտարարեցին ծրագրավորվող մոլեկուլի ստեղծման մասին։ համակարգիչբաղկացած մոլեկուլներից և ֆերմենտներից: Դրանցով նրանք փոխարինեցին սիլիկոնային միկրոչիպերը։ Մինչ օրս թիմը հետագա առաջընթաց է գրանցել: Այժմ ԴՆԹ-ի միայն մեկ մոլեկուլը կարող է համակարգչին ապահովել անհրաժեշտ տվյալներով և անհրաժեշտ վառելիքով։

Կենսաքիմիական «նանոհամակարգիչները» ֆանտազիա չեն, դրանք արդեն գոյություն ունեն բնության մեջ և դրսևորվում են յուրաքանչյուր կենդանի արարածի մեջ: Բայց հաճախ դրանք չեն կառավարվում մարդկանց կողմից։ Մարդը դեռ չի կարող վիրահատել որևէ բույսի գենոմը, որպեսզի հաշվարկի, ասենք, «Pi» թիվը։

Տվյալների պահպանման/մշակման համար ԴՆԹ-ի օգտագործման գաղափարն առաջին անգամ ծագել է գիտնականների մտքում 1994 թվականին: Հենց այդ ժամանակ էլ մոլեկուլն օգտագործվեց պարզ մաթեմատիկական խնդիր լուծելու համար։ Այդ ժամանակից ի վեր մի շարք հետազոտական ​​խմբեր առաջարկել են տարբեր նախագծեր՝ կապված ԴՆԹ համակարգիչների հետ: Բայց այստեղ բոլոր փորձերը հիմնված էին միայն էներգիայի մոլեկուլի վրա։ Անզեն աչքով նման համակարգիչ չես տեսնի, այն կարծես թե թափանցիկ ջրի լուծույթ լինի փորձանոթում։ Դրանում մեխանիկական մասեր չկան, այլ միայն տրիլիոնավոր կենսամոլեկուլային սարքեր, և սա ընդամենը մեկ կաթիլ հեղուկի մեջ է:

Մարդու ԴՆԹ

Մարդկանց ԴՆԹ-ի տեսակի մասին մարդիկ իմացան 1953 թվականին, երբ գիտնականներն առաջին անգամ կարողացան աշխարհին ցուցադրել երկշղթա ԴՆԹ մոդելը: Դրա համար Քըրքն ու Ուոթսոնը ստացան Նոբելյան մրցանակ, քանի որ այս բացահայտումըհիմնարար դարձավ 20-րդ դարում։

Ժամանակի ընթացքում, իհարկե, նրանք ապացուցեցին, որ կառուցվածքային մարդկային մոլեկուլը կարող է նմանվել ոչ միայն առաջարկվող տարբերակին։ ԴՆԹ-ի ավելի մանրամասն անալիզ անցկացնելուց հետո նրանք հայտնաբերեցին A-, B- և ձախլիկ Z- ձևերը: Ա- ձևը հաճախ բացառություն է, քանի որ այն ձևավորվում է միայն խոնավության պակասի դեպքում: Բայց դա հնարավոր է միայն լաբորատոր ուսումնասիրություններով, քանի որ բնական միջավայրՍա անոմալի է, նման գործընթաց չի կարող տեղի ունենալ կենդանի խցում:

B- ձևը դասական է և հայտնի է որպես կրկնակի աջակողմյան շղթա, բայց Z- ձևը ոչ միայն ոլորված է հակառակ ուղղությամբ դեպի ձախ, այլև ունի ավելի զիգզագ տեսք: Գիտնականները հայտնաբերել են նաև G-quadruplex ձևը: Նրա կառուցվածքն ունի ոչ թե 2, այլ 4 թել։ Ըստ գենետիկների՝ այս ձևն առաջանում է այն տարածքներում, որտեղ կա գուանինի ավելցուկ։

Արհեստական ​​ԴՆԹ

Այսօր արդեն կա արհեստական ​​ԴՆԹ, որն իրականի նույնական պատճենն է. այն հիանալի կերպով հետևում է բնական կրկնակի պարույրի կառուցվածքին: Բայց, ի տարբերություն մաքուր պոլինուկլեոտիդի, արհեստականն ունի ընդամենը երկու լրացուցիչ նուկլեոտիդ։

Քանի որ կրկնօրինակումը ստեղծվել է իրական ԴՆԹ-ի տարբեր հետազոտություններից ստացված տեղեկատվության հիման վրա, այն կարող է նաև կրկնօրինակվել, ինքնակրկնօրինակվել և զարգանալ: Նման արհեստական ​​մոլեկուլի ստեղծման վրա մասնագետները աշխատել են շուրջ 20 տարի։ Արդյունքը զարմանալի գյուտ է, որը կարող է օգտագործել գենետիկ կոդը այնպես, ինչպես բնական ԴՆԹ-ն:

Գոյություն ունեցող չորս ազոտային հիմքերին գենետիկները ավելացրել են երկու լրացուցիչ հիմքեր, որոնք ստեղծվել են բնական հիմքերի քիմիական փոփոխությամբ։ Ի տարբերություն բնական ԴՆԹ-ի՝ արհեստական ​​ԴՆԹ-ն բավականին կարճ է ստացվել։ Այն պարունակում է ընդամենը 81 բազային զույգ։ Այնուամենայնիվ, այն նաև վերարտադրվում և զարգանում է:

Ստացված մոլեկուլի կրկնօրինակում արհեստականորեն, տեղի է ունենում պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի շնորհիվ, սակայն առայժմ դա տեղի է ունենում ոչ թե ինքնուրույն, այլ գիտնականների միջամտությամբ։ Նրանք ինքնուրույն ավելացնում են անհրաժեշտ ֆերմենտները նշված ԴՆԹ-ին՝ տեղադրելով այն հատուկ պատրաստված հեղուկ միջավայրում։

Վերջնական արդյունք

ԴՆԹ-ի զարգացման գործընթացի և վերջնական արդյունքի վրա կարող են ազդել տարբեր գործոններ, ինչպիսիք են մուտացիաները: Սա անհրաժեշտ է դարձնում նյութի նմուշների ուսումնասիրությունը, որպեսզի վերլուծության արդյունքը լինի հուսալի և հուսալի: Օրինակ է հայրության թեստը: Բայց մենք չենք կարող չուրախանալ, որ այնպիսի դեպքեր, ինչպիսիք են մուտացիան, հազվադեպ են լինում: Այնուամենայնիվ, նյութի նմուշները միշտ վերստուգվում են՝ վերլուծության հիման վրա ավելի ճշգրիտ տեղեկատվություն ստանալու համար:

Բույսերի ԴՆԹ

Բարձր հաջորդականության տեխնոլոգիաների (HTS) շնորհիվ հեղափոխություն է կատարվել նաև գենոմիկայի ոլորտում՝ հնարավոր է նաև բույսերից ԴՆԹ-ի արդյունահանումը։ Իհարկե, բուսանյութից ԴՆԹ-ի մոլեկուլային քաշ ստանալը բարձր որակպատճառով որոշ դժվարություններ է առաջացնում մեծ թվովմիտոքոնդրիաների և քլորոպլաստների ԴՆԹ-ի պատճենները, ինչպես նաև բարձր մակարդակպոլիսախարիդներ և ֆենոլային միացություններ. Այս դեպքում մեր դիտարկած կառուցվածքը մեկուսացնելու համար օգտագործվում են մի շարք մեթոդներ:

Ջրածնային կապը ԴՆԹ-ում

Ջրածնային կապը ԴՆԹ-ի մոլեկուլում պատասխանատու է էլեկտրամագնիսական ձգողության համար, որն առաջանում է դրական լիցքավորված ջրածնի ատոմի միջև, որը կցված է էլեկտրաբացասական ատոմին: Այս դիպոլային փոխազդեցությունը չի համապատասխանում քիմիական կապի չափանիշին: Բայց դա կարող է առաջանալ միջմոլեկուլային կամ մոլեկուլի տարբեր մասերում, այսինքն՝ ներմոլեկուլային:

Ջրածնի ատոմը միանում է էլեկտրաբացասական ատոմին, որը կապի դոնորն է։ Էլեկտրբացասական ատոմը կարող է լինել ազոտ, ֆտոր կամ թթվածին: Նա - ապակենտրոնացման միջոցով - ձգում է դեպի իրեն էլեկտրոնային ամպջրածնի միջուկից և ջրածնի ատոմը դարձնում (մասամբ) դրական լիցքավորված։ Քանի որ H-ի չափը փոքր է այլ մոլեկուլների և ատոմների համեմատ, լիցքը նույնպես փոքր է։

ԴՆԹ-ի վերծանում

Նախքան ԴՆԹ-ի մոլեկուլը վերծանելը, գիտնականները նախ վերցնում են հսկայական քանակությամբ բջիջներ: Առավել ճշգրիտ և հաջողված աշխատանքդրանցից մոտ մեկ միլիոն է անհրաժեշտ։ Ուսումնասիրության ընթացքում ստացված արդյունքները մշտապես համեմատվում և գրանցվում են: Այսօր գենոմի վերծանումն այլևս հազվադեպություն չէ, այլ հասանելի ընթացակարգ։

Իհարկե, մեկ բջջի գենոմի վերծանումն անիրագործելի վարժություն է: Նման ուսումնասիրությունների ընթացքում ստացված տվյալները գիտնականներին չեն հետաքրքրում։ Բայց կարևոր է հասկանալ, որ ներկայումս գործող վերծանման բոլոր մեթոդները, չնայած իրենց բարդությանը, բավականաչափ արդյունավետ չեն: Դրանք թույլ կտան կարդալ ԴՆԹ-ի միայն 40-70%-ը։

Այնուամենայնիվ, Հարվարդի պրոֆեսորները վերջերս հայտարարեցին մի մեթոդի մասին, որի միջոցով կարելի է վերծանել գենոմի 90%-ը։ Տեխնիկան հիմնված է մեկուսացված բջիջներին պրայմերային մոլեկուլների ավելացման վրա, որոնց օգնությամբ սկսվում է ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը։ Բայց նույնիսկ այս մեթոդը չի կարող հաջողված համարվել, այն դեռ պետք է կատարելագործվի, նախքան այն բացահայտորեն կիրառվի գիտության մեջ.

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու- պոլիմեր, բաղկացած է նուկլեոտիդներից։

ՆուկլեոտիդԴՆԹ-ն կազմված է

• ազոտային հիմք (ԴՆԹ-ում 4 տեսակ՝ ադենին, թիմին, ցիտոզին, գուանին)
• միաշաքար դեզօքսիռիբոզ
• ֆոսֆորական թթու

Նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են ամուր կովալենտային կապով մի նուկլեոտիդի շաքարի և մյուսի ֆոսֆորական թթվի միջոցով։ Պարզվում է պոլինուկլեոտիդային շղթա.

Երկու պոլինուկլեոտիդային շղթաներ միմյանց հետ կապված են ազոտային հիմքերի միջև թույլ ջրածնային կապերով ըստ կանոնի. փոխլրացումՀակառակ ադենինին միշտ կա թիմին, հակառակ ցիտոսինին` գուանինին (դրանք իրար են համապատասխանում ձևով և ջրածնային կապերի քանակով. A-ի և T-ի միջև կա երկու կապ, իսկ C-ի և G-ի միջև 3): Ստացվում է ԴՆԹ-ի կրկնակի շղթա, այն պտտվում է կրկնակի պարույր.

ԴՆԹ-ի գործառույթը

ԴՆԹ-ն քրոմոսոմների մի մասն է և պահպանում է ժառանգական տեղեկատվություն (օրգանիզմի բնութագրերի, սպիտակուցների առաջնային կառուցվածքի մասին)։

ԴՆԹ-ն ընդունակ է ինքնակրկնօրինակում (կրկնօրինակում, կրկնօրինակում):Ինքնակրկնօրինակումը տեղի է ունենում ինտերֆազում՝ բաժանումից առաջ: Կրկնօրինակելուց հետո յուրաքանչյուր քրոմոսոմ բաղկացած է երկու քրոմատիդից, որոնք ապագա բաժանման ժամանակ կվերածվեն դուստր քրոմոսոմների։ Ինքնապատկման շնորհիվ ապագա դուստր բջիջներից յուրաքանչյուրը կստանա նույն ժառանգական տեղեկատվությունը։

ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի կառուցվածքի տարբերությունները

• ռիբոզ՝ դեզօքսիրիբոզի փոխարեն
• ոչ թիմին, փոխարենը ուրացիլ
• միաշղթա

ՌՆԹ-ի տեսակները

• սուրհանդակ ՌՆԹ
  • փոխանցում է տեղեկատվություն սպիտակուցի կառուցվածքի մասին միջուկից (ԴՆԹ-ից) դեպի ցիտոպլազմա (դեպի ռիբոսոմ);
  • առնվազն վանդակում;
• փոխանցման ՌՆԹ
  • փոխանցում է ամինաթթուները ռիբոսոմին;
  • ամենափոքրը, ունի երեքնուկի տերևի ձև;
• ռիբոսոմային ՌՆԹ
  • ռիբոսոմների մի մասը;
  • ամենամեծը չափերով և քանակով

Կոմպլեմենտարության կանոնի հետ կապված խնդիրներ

ԴՆԹ-ում այնքան թիմին կա, որքան ադենինը, մնացածը (մինչև 100%) ցիտոսին և գուանին է, դրանք նույնպես հավասարապես բաժանված են։

Օրինակ՝ եթե կա 15% գուանին, ապա կա նաև 15% ցիտոսին, ընդհանուր 30%, ինչը նշանակում է, որ ադենինը և թիմինը կազմում են 100-30=70%, հետևաբար ադենինը 70/2=35% և թիմինը նույնպես։ 35%
Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Միտոզի ընթացքում ո՞ր գործընթացի արդյունքում են ձևավորվում դուստր բջիջները մայրականին հավասար քրոմոսոմներով:
1) քրոմատիդների առաջացում
2) քրոմոսոմների պարույրացում
3) միջուկային մեմբրանի տարրալուծումը

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

Պատասխանել
Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Կապ, որն առաջանում է ԴՆԹ-ի երկու լրացնող շղթաների ազոտային հիմքերի միջև
1) իոնային
2) պեպտիդ
3) ջրածին

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

4) կովալենտ բևեռային
Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Կենսաբանական պոլիմերները ներառում են մոլեկուլը
1) ռիբոզա
2) գլյուկոզա

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

3) ամինաթթուներ
Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում երկու շղթաների միացումը տեղի է ունենում շնորհիվ
1) նուկլեոտիդների հիդրոֆոբ փոխազդեցությունները
2) պեպտիդային կապեր ազոտային հիմքերի միջև
3) կոմպլեմենտար ազոտային հիմքերի փոխազդեցությունները

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

4) նուկլեոտիդների իոնային փոխազդեցությունները

Ընտրեք մեկը՝ ամենաճիշտ տարբերակը։ Մեկ կամ գեների մի խմբի պատճենը, որը տեղեկատվություն է կրում մեկ ֆունկցիա կատարող սպիտակուցների կառուցվածքի մասին, մոլեկուլ է։
2) tRNA
3) ATP

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

Վեց պատասխաններից ընտրի՛ր երեք ճիշտ պատասխան և գրի՛ր այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են։ Ընտրեք ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքային առանձնահատկությունները:
1) մեկ շղթայական մոլեկուլ
2) պարունակում է ուրացիլ նուկլեոտիդ
3) երկշղթա մոլեկուլ
4) պտուտակավոր մոլեկուլ
5) պարունակում է ռիբոզա
6) շղթաները միմյանց պահում են ջրածնային կապերով

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ ԲԱՑԻՑ
1. Ստորև թվարկված բոլոր բնութագրերը, բացառությամբ երկուսի, օգտագործվում են նկարում ներկայացված մոլեկուլը նկարագրելու համար օրգանական նյութեր. Բացահայտեք երկու հատկանիշ, որոնցից «դուրս են գալիս»: ընդհանուր ցուցակ, և գրի՛ր այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են։
1) կատարում է ֆերմենտային ֆունկցիա
2) պահպանում և փոխանցում է ժառանգական տեղեկատվություն
3) բաղկացած է երկու նուկլեոտիդային շղթայից
4) սպիտակուցների հետ համատեղ ձևավորում է քրոմոսոմներ
5) մասնակցում է հեռարձակման գործընթացին

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ ԿՐԿՆԱԿԻ
Որոշեք այն հաջորդականությունը, որով տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի վերարտադրության գործընթացը: Գրի՛ր թվերի համապատասխան հաջորդականությունը։
1) մեկից երկու ԴՆԹ մոլեկուլների ձևավորում
2) Կոմպլեմենտար նուկլեոտիդների կցումը ԴՆԹ-ի յուրաքանչյուր շղթային
3) ԴՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտի ազդեցությունը նուկլեոտիդների վրա
4) ԴՆԹ-ի մոլեկուլի լուծարումը

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ - ՌՆԹ
1. Հաստատեք համապատասխանություն բնութագրիչի և նուկլեինաթթվի միջև՝ 1) ԴՆԹ, 2) ՌՆԹ: 1 և 2 թվերը գրի՛ր տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) ակտիվացված ամինաթթուների մոլեկուլները տեղափոխում է սպիտակուցի սինթեզի վայր
Բ) է անբաժանելի մասռիբոսոմներ
Բ) անկարող է վերարտադրվել
Դ) պրոկարիոտ բջիջներում այն ​​ներկայացվում է որպես օղակի մոլեկուլ
Դ) բջջի գենետիկ տեղեկատվության հիմնական պահապանն է
Ե) պարունակում է ազոտային հիմք՝ թիմին

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. Հաստատեք համապատասխանություն հատկանիշի և նուկլեինաթթվի միջև՝ 1) ԴՆԹ, 2) ՌՆԹ: 1 և 2 թվերը գրի՛ր տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) բաղկացած է մեկ պոլինուկլեոտիդային շղթայից
Բ) պարունակում է ածխաջրածին դեզօքսիրիբոզ
Բ) բաղկացած է երկու պոլինուկլեոտիդային հակազուգահեռ շղթայից
Դ) կարող է վերարտադրվել
Դ) պարունակում է ածխաջրածին ռիբոզա
Ե) պարունակում է ազոտային հիմք uracil

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ - tRNA
Համապատասխանություն հաստատել նուկլեինաթթվի մոլեկուլի և նրա տեսակի բնութագրերի միջև՝ 1) tRNA, 2) ԴՆԹ. 1 և 2 թվերը գրի՛ր ճիշտ հերթականությամբ։
Ա) բաղկացած է մեկ պոլինուկլեոտիդային շղթայից
Բ) ամինաթթուն տեղափոխում է ռիբոսոմ
Բ) բաղկացած է 70-80 նուկլեոտիդային մնացորդներից
Դ) պահպանում է ժառանգական տեղեկատվությունը
Դ) կարող է վերարտադրվել
Ե) պարույր է

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ - mRNA ՏԱՐԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ
Ընտրեք երեք տարբերակ. Ինչպե՞ս է ԴՆԹ-ի մոլեկուլը տարբերվում mRNA մոլեկուլից:
1) կարող է ինքնակրկնապատկվել
2) չի կարող կրկնապատկվել
3) մասնակցում է մատրիցային տիպի ռեակցիաներին
4) չի կարող ծառայել որպես այլ մոլեկուլների սինթեզի ձևանմուշ
5) բաղկացած է երկու պոլինուկլեոտիդային թելերից՝ ոլորված պարույրի մեջ
6) քրոմոսոմների անբաժանելի մասն է

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՌՆԹ ԲԱՑԱՌԻ
1. Ստորև թվարկված բոլոր հատկանիշները, բացառությամբ երկուսի, կարող են օգտագործվել ՌՆԹ մոլեկուլը նկարագրելու համար: Բացահայտեք երկու հատկանիշներ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցուցակից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) բաղկացած է երկու պոլինուկլեոտիդային շղթաներից, որոնք ոլորված են պարույրի մեջ
2) բաղկացած է մեկ պոլինուկլեոտիդային ոչ պարուրաձև շղթայից
3) ժառանգական տեղեկատվություն է փոխանցում միջուկից ռիբոսոմին
4) ունի նուկլեինաթթուների ամենամեծ չափը
5) բաղկացած է AUGC նուկլեոտիդներից

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. Ստորև թվարկված բոլոր հատկանիշները, բացառությամբ երկուսի, կարող են օգտագործվել ՌՆԹ մոլեկուլը նկարագրելու համար: Բացահայտեք երկու հատկանիշներ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցուցակից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) պարունակում է ազոտային հիմք թիմին
2) տեղեկատվություն է փոխանցում սպիտակուցի սինթեզի վայր
3) սպիտակուցների հետ համատեղ կառուցում է ռիբոսոմի մարմինը
4) ունակ է ձևավորվել քիմիական կապամինաթթուներով
5) չի կարողանում երկրորդական կառույց ձևավորել

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

mRNA ԲԱՑԱՌԻ
Ստորև թվարկված բոլոր հատկանիշները, բացառությամբ երկուսի, կարող են օգտագործվել mRNA մոլեկուլը նկարագրելու համար: Բացահայտեք երկու հատկանիշներ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցուցակից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) սինթեզվում է ԴՆԹ-ի վրա
2) տեղափոխում է ամինաթթուներ
3) Ռիբոսոմների մի մասն է
4) չկան փոխլրացնող շրջաններ
5) միաշղթա մոլեկուլ

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

mRNA - tRNA
Համապատասխանություն հաստատեք նուկլեինաթթվի հատկանիշի և նրա տեսակի միջև՝ 1) m-RNA, 2) t-RNA: 1 և 2 թվերը գրի՛ր տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) ունի երեքնուկի տերևի ձև
Բ) ամինաթթուներ է փոխանցում ռիբոսոմին
Բ) ունի նուկլեինաթթուների ամենափոքր չափը
Դ) ծառայում է որպես սպիտակուցի սինթեզի մատրիցա
Դ) ժառանգական տեղեկատվություն է փոխանցում միջուկից ռիբոսոմ

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

mRNA - rRNA - tRNA
Համապատասխանություն հաստատել բջջի բնութագրերի և օրգանական նյութերի միջև՝ 1) mRNA, 2) tRNA, 3) rRNA: 1-3 թվերը գրի՛ր տառերին համապատասխան հերթականությամբ։
Ա) փոխանցում է ամինաթթուներ թարգմանության համար
Բ) պարունակում է տեղեկատվություն պոլիպեպտիդի առաջնային կառուցվածքի մասին
Բ) Ռիբոսոմների մի մասն է
Դ) ծառայում է որպես թարգմանության մատրիցա
Դ) ակտիվացնում է ամինաթթուն

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

tRNA ՆԿԱՐ
Ստորև թվարկված բոլոր բնութագրերը, բացառությամբ երկուսի, օգտագործվում են նկարում ներկայացված օրգանական նյութի մոլեկուլի կառուցվածքի դիագրամը նկարագրելու համար: Բացահայտեք երկու հատկանիշներ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցուցակից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են:
1) ունի հակակոդոն
2) իրականացնում է դենատուրացիա
3) տեղափոխում է ամինաթթուներ
4) կատարում է ֆերմենտային ֆունկցիա
5) բաղկացած է նուկլեոտիդներից

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՆՈՒԿԼԵԱՑԻԴՆԵՐԻ ՖՈՒՆԿՑԻԱՆԵՐ
Բջջում նուկլեինաթթուների գործառույթները նկարագրելու համար կարող են օգտագործվել հետևյալ հատկանիշներից բոլորը, բացառությամբ երկուսի: Բացահայտեք երկու հատկանիշ, որոնք «դուրս են գալիս» ընդհանուր ցուցակից և գրեք այն թվերը, որոնց տակ դրանք նշված են աղյուսակում:
1) իրականացնել հոմեոստազ
2) ժառանգական տեղեկատվություն փոխանցել միջուկից ռիբոսոմ
3) մասնակցել սպիտակուցի կենսասինթեզին
4) բջջային թաղանթի մի մասն են
5) փոխադրող ամինաթթուներ

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴ ԱՅԼ ԶՈՒՅԳԻՑ
1. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը թիմինում կազմում է 23%: Որոշեք գուանին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը ցիտոզինի հետ կազմում է 13%: Որոշեք ադենին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

3. ԴՆԹ-ում ադենինով նուկլեոտիդների մասնաբաժինը կազմում է 18%: Որոշեք ցիտոզին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

4. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը թիմինում կազմում է 36%: Որոշեք գուանին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

5. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը թիմինում կազմում է 28%: Որոշեք գուանին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴ ՆՈՒՅՆ ԶՈՒՅԳԻՑ
1. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի հատվածը պարունակում է 15% ադենին: Որքա՞ն տիմին կա ԴՆԹ-ի այս հատվածում: Ի պատասխան գրեք միայն թիվը (տիմինի տոկոսը):

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. ԴՆԹ-ի որոշակի մոլեկուլում գուանինի հետ նուկլեոտիդների բաժինը կազմում է 28%: Որոշեք այս մոլեկուլը կազմող ցիտոզին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

3. ԴՆԹ-ի որոշակի մոլեկուլում ադենինի հետ նուկլեոտիդների մասնաբաժինը կազմում է 37%: Որոշեք այս մոլեկուլը կազմող տիմին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴ - ՄԵԿ ԶՈՒՅԳԻ ԳՈՒՄԱՐԸ
1. Ադենինով և թիմինով նուկլեոտիդների քանի՞ տոկոսն է պարունակում ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, եթե նրա նուկլեոտիդների հարաբերակցությունը ցիտոսինի հետ կազմում է 26%: ընդհանուր թիվը? Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը ցիտոզինի հետ կազմում է 15%: Որոշեք ընդհանուր թիմինով և ադենինով նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՄԵԿ ԶՈՒՅԳԻ ԳՈՒՄԱՐԸ - ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴ
1. Քանի՞ տոկոս են կազմում ադենինով նուկլեոտիդները ԴՆԹ-ի մոլեկուլում, եթե գուանինով և ցիտոսինով նուկլեոտիդները միասին կազմում են 18%: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. ԴՆԹ-ում գուանինի և ցիտոզինի հետ նուկլեոտիդների բաժինը կազմում է 36%: Որոշեք ադենին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

3. ԴՆԹ-ի որոշակի մոլեկուլում ադենինով և թիմինով նուկլեոտիդների մասնաբաժինը կազմում է ընդհանուր 26%: Որոշեք այս մոլեկուլը կազմող գուանին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

4. ԴՆԹ-ի որոշակի մոլեկուլում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը ցիտոզինի և գուանինի հետ կազմում է ընդհանուր 42%: Որոշեք ադենին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են այս մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

5. ԴՆԹ-ի որոշակի մոլեկուլում ադենինով և թիմինով նուկլեոտիդների մասնաբաժինը կազմում է ընդհանուր 54%: Որոշեք այս մոլեկուլը կազմող ցիտոզին պարունակող նուկլեոտիդների տոկոսը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՏԱՐԲԵՐ ԶՈՒՅԳԵՐԻ ԳՈՒՄԱՐ
1. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի հատվածը պարունակում է 10% թիմին: Որքա՞ն ադենին և գուանին կա ընդհանուր առմամբ ԴՆԹ-ի այս հատվածում: Ձեր պատասխանում գրեք միայն ադենինի և գուանինի ընդհանուր քանակությունը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը թիմինում կազմում է 35%: Որոշեք ընդհանուր ցիտոսինով և ադենինով նուկլեոտիդների տոկոսը, որոնք կազմում են մոլեկուլը: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՄԱԹԵՄԱՏԻԿԱ
Ցիտոզին պարունակող քանի՞ նուկլեոտիդ է պարունակում ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, եթե թիմին պարունակող նուկլեոտիդների թիվը 120 է, որը կազմում է ընդհանուրի 15%-ը: Պատասխանի մեջ գրի՛ր համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ՌՆԹ-ում նուկլեոտիդների մասնաբաժինը ուրացիլով և ադենինով կազմում է 10%: Որոշեք նուկլեոտիդների տոկոսը տիմինով, որը ներառված է կոմպլեմենտար, երկշղթա ԴՆԹ շղթայում: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

Լամբդա բակտերիոֆագի ԴՆԹ-ի մի հատվածը պարունակում է 23 նուկլեոտիդ՝ տիմինով, քանի՞ նուկլեոտիդ կա ցիտոսինով, եթե դրա երկարությունը 100 նուկլեոտիդ է: Ձեր պատասխանում գրեք միայն նուկլեոտիդների քանակը:

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

mRNA մոլեկուլը պարունակում է 200 նուկլեոտիդ ուրացիլով, որը կազմում է նուկլեոտիդների ընդհանուր թվի 10%-ը։ Քանի՞ նուկլեոտիդ (%-ով) ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մեկ շղթան պարունակում է ադենին: Ձեր պատասխանում գրեք համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի հատվածը պարունակում է 60 նուկլեոտիդ: Դրանցից 12 նուկլեոտիդները թիմին են։ Քանի՞ գուանի նուկլեոտիդ կա այս հատվածում: Ձեր պատասխանում գրեք միայն թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու շղթաներից մեկի հատվածը պարունակում է 300 նուկլեոտիդ՝ ադենինով (A), 100 նուկլեոտիդ՝ թիմինով (T), 150 նուկլեոտիդ՝ գուանինով (G) և 200 նուկլեոտիդ՝ ցիտոսինով (C)։ Քանի՞ նուկլեոտիդ կա ԴՆԹ-ի երկու շղթայում: Պատասխանդ գրի՛ր որպես թիվ։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

1. Քանի՞ նուկլեոտիդ է պարունակում ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլի մի հատվածը, որը պարունակում է 14 նուկլեոտիդ՝ ադենինով և 20 նուկլեոտիդ՝ գուանինով: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. Քանի՞ նուկլեոտիդ է ներառում ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլի մի հատվածը, եթե այն պարունակում է 16 նուկլեոտիդ՝ թիմինով և 16 նուկլեոտիդ՝ ցիտոսինով: Ձեր պատասխանում գրեք միայն համապատասխան թիվը։

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

1. Վերլուծի՛ր աղյուսակը: Լրացրե՛ք աղյուսակի դատարկ բջիջները՝ օգտագործելով ցանկում տրված հասկացությունները և տերմինները: Յուրաքանչյուր տառով բջիջի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը ներկայացված ցանկից:
1) ուրացիլ
2) ռիբոսոմի մարմնի կառուցումը
3) սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի մասին տեղեկատվության փոխանցում
4) rRNA

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

2. Վերլուծի՛ր աղյուսակը: Յուրաքանչյուր տառով բջիջի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը ներկայացված ցանկից:
1) rRNA
2) կազմավորումը ռիբոսոմի մարմնի սպիտակուցների հետ համալիրում
3) ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը
4) ուրացիլ
5) tRNA
6) ամինաթթու

8) mRNA սինթեզ

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

3. Վերլուծի՛ր «ՌՆԹ-ի տեսակները» աղյուսակը: Տառով նշված յուրաքանչյուր բջիջի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը ներկայացված ցանկից:
1) mRNA
2) tRNA
3) լրացնում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի հատվածը, որը տեղեկատվություն է կրում մեկ սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի մասին
4) պարունակում է թիմին և դեզօքսիրիբոզ
5) կարող է վերարտադրվել
6) մաս է կազմում ռիբոսոմների, մասնակցում է սպիտակուցի սինթեզին
7) բաղկացած է միմյանց շուրջ պարուրաձև պտտվող երկու թելերից

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

4. Վերլուծե՛ք «Նուկլեինաթթուների կառուցվածքը և գործառույթները» աղյուսակը: Տառով նշված յուրաքանչյուր բջիջի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը կամ հատկանիշը ներկայացված ցանկից:
1) կրկնակի պարույր
2) մոնոմեր
3) բաղկացած է ամինաթթուներից
4) սպիտակուց
5) mRNA
6) ԱՏՊ
7) ամինաթթուների փոխադրում

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

Դիտարկենք գծանկարը, որը պատկերում է կենսապոլիմերային մոլեկուլի մի հատված: Որոշեք (A) ինչն է ծառայում որպես նրա մոնոմեր, (B) ինչ գործընթացի արդյունքում է ավելանում այդ մոլեկուլների թիվը բջջում, (C) ինչ սկզբունքով է ընկած դրա պատճենումը։ Յուրաքանչյուր տառի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը ներկայացված ցանկից:
1) փոխլրացում
2) կրկնօրինակում
3) նուկլեոտիդ
4) դենատուրացիա
5) ածխաջրեր
6) հեռարձակում
7) արտագրում

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

Նայեք օրգանական մոլեկուլի գծագրին և որոշեք (A) օրգանական նյութի դասը, (B) նյութի մոնոմերները և (C) նյութի կատարած գործառույթը: Տառով նշված յուրաքանչյուր բջիջի համար ընտրեք համապատասխան տերմինը ներկայացված ցանկից:
1) տրանսպորտ
2) էներգիա
3) սպիտակուցներ
4) նուկլեոտիդներ
5) նուկլեինաթթուներ
6) մոնոսաքարիդներ
7) ամինաթթուներ
8) ժառանգական տեղեկատվության պահպանումը

4) ցիտոպլազմայի բաժանումը

© Դ.Վ. Պոզդնյակով, 2009-2019 թթ

Շատերին միշտ հետաքրքրել է, թե ինչու են երեխային փոխանցվում ծնողների որոշ հատկանիշներ (օրինակ՝ աչքերի գույնը, մազերը, դեմքի ձևը և այլն): Գիտությունն ապացուցել է, որ հատկանիշի այս փոխանցումը կախված է գենետիկ նյութից կամ ԴՆԹ-ից։

Ի՞նչ է ԴՆԹ-ն:

Նուկլեոտիդ

Ինչպես նշվեց, դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի հիմնական կառուցվածքային միավորը նուկլեոտիդն է: Սա բարդ կրթություն է։ ԴՆԹ նուկլեոտիդի կազմը հետևյալն է.

Նուկլեոտիդի կենտրոնում հինգ բաղադրիչ շաքարն է (ԴՆԹ-ում, ի տարբերություն ՌՆԹ-ի, որը պարունակում է ռիբոզա): Դրան կցված է ազոտային հիմք, որից առանձնանում է 5 տեսակ՝ ադենին, գուանին, թիմին, ուրացիլ և ցիտոզին։ Բացի այդ, յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ պարունակում է նաև ֆոսֆորաթթվի մնացորդ:

ԴՆԹ-ն պարունակում է միայն այն նուկլեոտիդները, որոնք ունեն նշված կառուցվածքային միավորները։

Բոլոր նուկլեոտիդները դասավորված են շղթայի մեջ և հաջորդում են միմյանց։ Խմբավորվելով եռյակների (յուրաքանչյուրը երեք նուկլեոտիդների) կազմում են հաջորդականություն, որտեղ յուրաքանչյուր եռյակ համապատասխանում է կոնկրետ ամինաթթվի։ Արդյունքում առաջանում է շղթա։

Նրանք զուգակցվում են միմյանց հետ ազոտային հիմքերի կապերի շնորհիվ։ Զուգահեռ շղթաների նուկլեոտիդների հիմնական կապը ջրածինն է։

Նուկլեոտիդային հաջորդականությունները գեների հիմքն են։ Նրանց կառուցվածքի խախտումը հանգեցնում է սպիտակուցի սինթեզի ձախողման և մուտացիաների դրսևորման։ ԴՆԹ-ն պարունակում է նույն գեները, որոնք առկա են գրեթե բոլոր մարդկանց մոտ և տարբերվում նրանց այլ օրգանիզմներից։

Նուկլեոտիդների ձևափոխում

Որոշ դեպքերում, որոշակի հատկանիշի ավելի կայուն փոխանցման համար, օգտագործվում է ազոտային հիմքի փոփոխություն: Քիմիական բաղադրությունԴՆԹ-ն փոփոխվում է մեթիլ խմբի (CH3) ավելացմամբ: Նման մոդիֆիկացիան (մեկ նուկլեոտիդի վրա) հնարավորություն է տալիս կայունացնել գեների արտահայտումը և բնութագրերի փոխանցումը դուստր բջիջներին։

Մոլեկուլի կառուցվածքի նման «բարելավումը» ոչ մի կերպ չի ազդում ազոտային հիմքերի ասոցիացիայի վրա։

Այս փոփոխությունն օգտագործվում է նաև X քրոմոսոմն ապաակտիվացնելու համար։ Արդյունքում ձևավորվում են Բարրի մարմիններ։

Ուժեղացված քաղցկեղածինության դեպքում ԴՆԹ-ի վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ նուկլեոտիդային շղթան ենթարկվել է մեթիլացման բազմաթիվ հիմքերի վրա: Կատարված դիտարկումներում նշվել է, որ մուտացիայի աղբյուրը սովորաբար մեթիլացված ցիտոզինն է։ Որպես կանոն, ուռուցքային պրոցեսի ժամանակ դեմեթիլացումը կարող է օգնել դադարեցնել գործընթացը, սակայն դրա բարդության պատճառով այս ռեակցիան չի իրականացվում:

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը

Մոլեկուլի կառուցվածքում կա երկու տեսակի կառուցվածք. Առաջին տեսակը նուկլեոտիդներով ձևավորված գծային հաջորդականություն է։ Դրանց կառուցումը ենթակա է որոշակի օրենքների: ԴՆԹ-ի մոլեկուլի վրա նուկլեոտիդների գրանցումը սկսվում է 5' ծայրից և ավարտվում 3' վերջում: Երկրորդ շղթան, որը գտնվում է հակառակ, կառուցված է նույն կերպ, միայն տարածական առումով մոլեկուլները գտնվում են միմյանց հակառակ, ընդ որում մի շղթայի 5' ծայրը գտնվում է երկրորդի 3' ծայրին հակառակ:

ԴՆԹ-ի երկրորդական կառուցվածքը պարույր է: Այն առաջանում է միմյանց հակառակ տեղակայված նուկլեոտիդների միջև ջրածնային կապերի առկայությունից: Կոմպլեմենտար ազոտային հիմքերի միջև ձևավորվում է ջրածնային կապ (օրինակ, ադենինի առաջին շղթայի հակառակ կարող է լինել միայն թիմինը, իսկ գուանինը կարող է լինել ցիտոսին կամ ուրացիլ)։ Այս ճշգրտությունը պայմանավորված է նրանով, որ երկրորդ շղթայի կառուցումը տեղի է ունենում առաջինի հիման վրա, հետևաբար կա ճշգրիտ համապատասխանություն ազոտային հիմքերի միջև։

Մոլեկուլային սինթեզ

Ինչպե՞ս է ձևավորվում ԴՆԹ-ի մոլեկուլը:

Նրա ձևավորման ցիկլի երեք փուլ կա.

• Անջատող սխեմաներ.
• Սինթեզող միավորների միացում սխեմաներից մեկին:
• Երկրորդ շղթայի լրացում ըստ փոխլրացման սկզբունքի.

Մոլեկուլային տարանջատման փուլում հիմնական դերը խաղում են ֆերմենտները՝ ԴՆԹ գիրազը։ Այս ֆերմենտները կենտրոնացած են շղթաների միջև ջրածնային կապերի ոչնչացման վրա:

Շղթաների առանձնացումից հետո գործում է հիմնական սինթեզող ֆերմենտը` ԴՆԹ պոլիմերազը: Դրա կցումը նկատվում է 5' տեղում: Այնուհետև այս ֆերմենտը շարժվում է դեպի 3-րդ ծայրը՝ միաժամանակ ավելացնելով անհրաժեշտ նուկլեոտիդները համապատասխան ազոտային հիմքերով։ Հասնելով որոշակի տեղամաս (տերմինատոր) 3' վերջում՝ պոլիմերազը անջատվում է սկզբնական շղթայից։

Դուստր շղթայի ձևավորումից հետո հիմքերի միջև ձևավորվում է ջրածնային կապ, որը միասին պահում է նոր ձևավորված ԴՆԹ-ի մոլեկուլը։

Որտեղ կարող եք գտնել այս մոլեկուլը:

Եթե ​​ավելի խորանաք բջիջների և հյուսվածքների կառուցվածքի մեջ, կարող եք տեսնել, որ ԴՆԹ-ն հիմնականում պարունակվում է նոր դուստր բջիջների կամ դրանց կլոնների ձևավորման համար: Ընդ որում, դրա մեջ եղածը բաժանվում է նոր ձևավորված բջիջների միջև հավասարաչափ (ձևավորվում են կլոններ) կամ մաս-մաս (այս երեւույթը հաճախ կարելի է նկատել մեյոզի ժամանակ)։ Միջուկի վնասումը հանգեցնում է նոր հյուսվածքների ձևավորման խանգարմանը, ինչը հանգեցնում է մուտացիայի:

Բացի այդ, միտոքոնդրիում պարունակվում է ժառանգական նյութի հատուկ տեսակ։ Դրանցում առկա ԴՆԹ-ն որոշ չափով տարբերվում է միջուկից (միտոքոնդրիալ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուն ունի օղակի ձև և կատարում է մի փոքր այլ գործառույթներ):

Մոլեկուլն ինքնին կարող է մեկուսացվել մարմնի ցանկացած բջիջից (հետազոտության համար ամենից հաճախ օգտագործվում է այտի ներսից կամ արյան քսուքը): Միակ բացակայող գենետիկ նյութը շերտազատող էպիթելիում է և արյան որոշ բջիջներում (էրիթրոցիտներ):

Գործառույթներ

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի բաղադրությունը որոշում է նրա՝ սերնդից սերունդ տեղեկատվություն փոխանցելու գործառույթը: Դա տեղի է ունենում որոշակի սպիտակուցների սինթեզի շնորհիվ, որոնք որոշում են այս կամ այն ​​գենոտիպային (ներքին) կամ ֆենոտիպային (արտաքին, օրինակ՝ աչքի կամ մազերի գույն) հատկանիշի դրսևորումը:

Տեղեկատվության փոխանցումն իրականացվում է գենետիկական ծածկագրից դրա իրականացման միջոցով։ Գենետիկ կոդում գաղտնագրված տեղեկատվության հիման վրա արտադրվում են հատուկ մեսենջեր, ռիբոսոմային և տրանսպորտային ՌՆԹ: Նրանցից յուրաքանչյուրը պատասխանատու է որոշակի գործողության համար՝ սուրհանդակային ՌՆԹ-ն օգտագործվում է սպիտակուցների սինթեզի համար, ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն մասնակցում է սպիտակուցի մոլեկուլների հավաքմանը, իսկ տրանսպորտային ՌՆԹ-ն կազմում է համապատասխան սպիտակուցներ։

Նրանց աշխատանքում ցանկացած անսարքություն կամ կառուցվածքի փոփոխություն հանգեցնում է կատարվող ֆունկցիայի խաթարման և ատիպիկ ախտանիշների (մուտացիաների) ի հայտ գալուն։

ԴՆԹ-ի հայրության թեստը թույլ է տալիս որոշել մարդկանց միջև հարակից բնութագրերի առկայությունը:

Գենետիկական թեստեր

Ինչի՞ համար կարելի է օգտագործել գենետիկական թեստավորումն այսօր:

ԴՆԹ-ի թեստն օգտագործվում է որոշելու մարմնի բազմաթիվ գործոններ կամ փոփոխություններ:

Նախ՝ ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս որոշել բնածին, ժառանգական հիվանդությունների առկայությունը։ Նման հիվանդություններից են Դաունի համախտանիշը, աուտիզմը և Մարֆանի համախտանիշը։

ԴՆԹ-ն կարող է նաև հետազոտվել ընտանեկան հարաբերությունները որոշելու համար: Հայրության թեստավորումը երկար ժամանակ լայնորեն կիրառվում է բազմաթիվ, հիմնականում օրինական գործընթացներում: Այս ուսումնասիրությունընշանակվել է ապօրինի երեխաների գենետիկական կապը որոշելիս: Այս թեստը հաճախ հանձնվում է ժառանգության համար դիմողների կողմից, երբ հարցեր են ծագում իշխանությունների կողմից:

Իմ ձևով քիմիական կառուցվածքըԴՆԹ ( դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) է բիոպոլիմեր, որի մոնոմերներն են նուկլեոտիդներ. Այսինքն՝ ԴՆԹ-ն է պոլինուկլեոտիդ. Ավելին, ԴՆԹ-ի մոլեկուլը սովորաբար բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք հարաբերականորեն ոլորված են միմյանց հետ պարուրաձև գծի երկայնքով (հաճախ կոչվում են «պտուտակաձև ոլորված») և միմյանց հետ կապված ջրածնային կապերով։

Շղթաները կարող են ոլորվել ինչպես ձախ, այնպես էլ աջ (առավել հաճախ) կողմից:

Որոշ վիրուսներ ունեն միաշղթա ԴՆԹ:

Յուրաքանչյուր ԴՆԹ նուկլեոտիդ բաղկացած է 1) ազոտային հիմքից, 2) դեզօքսիրիբոզից, 3) ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։

Կրկնակի աջակողմյան ԴՆԹ պարույր

ԴՆԹ-ի կազմը ներառում է հետևյալը. ադենին, գուանին, տիմինԵվ ցիտոզին. Ադենինը և գուանինը են պուրիններ, իսկ թիմինը և ցիտոսինը՝ դեպի պիրիմիդիններ. Երբեմն ԴՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ, որը սովորաբար բնորոշ է ՌՆԹ-ին, որտեղ այն փոխարինում է թիմինին։

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի մի շղթայի ազոտային հիմքերը միացված են մյուսի ազոտային հիմքերին խիստ փոխլրացման սկզբունքով. ադենինը միայն թիմինով (միմյանց հետ ձևավորում է երկու ջրածնային կապ), իսկ գուանինը միայն ցիտոսինի հետ (երեք կապ):

Նուկլեոտիդում ազոտային հիմքը կապված է ցիկլային ձևի առաջին ածխածնի ատոմի հետ դեզօքսիրիբոզ, որը պենտոզա է (ածխաջրածին հինգ ածխածնի ատոմներով)։ Կապը կովալենտ է, գլիկոզիդային (C-N): Ի տարբերություն ռիբոզի, դեզօքսիռիբոզան չունի իր հիդրօքսիլ խմբերից մեկը։ Դեզօքսիռիբոզի օղակը ձևավորվում է չորս ածխածնի ատոմներից և մեկ թթվածնի ատոմից: Ածխածնի հինգերորդ ատոմը գտնվում է օղակից դուրս և միացված է թթվածնի ատոմի միջոցով ֆոսֆորաթթվի մնացորդի հետ։ Նաև երրորդ ածխածնի ատոմի թթվածնի ատոմի միջոցով կցվում է հարևան նուկլեոտիդի ֆոսֆորաթթվի մնացորդը։

Այսպիսով, ԴՆԹ-ի մեկ շղթայում հարևան նուկլեոտիդները փոխկապակցված են կովալենտային կապերդեզօքսիռիբոզի և ֆոսֆորաթթվի միջև (ֆոսֆոդիստերային կապ): Ձևավորվում է ֆոսֆատ-դեօքսիռիբոզային ողնաշար: Նրան ուղղահայաց՝ դեպի մյուս ԴՆԹ շղթան, ազոտային հիմքերն են, որոնք ջրածնային կապերով կապված են երկրորդ շղթայի հիմքերին։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքն այնպիսին է, որ ջրածնային կապերով միացված շղթաների ողնաշարը ուղղվում է տարբեր ուղղություններով (ասում են՝ «բազմուղղված», «հակ զուգահեռ»)։ Այն կողմում, որտեղ մեկն ավարտվում է ֆոսֆորաթթվով, որը միացված է դեզօքսիռիբոզի հինգերորդ ածխածնի ատոմին, մյուսն ավարտվում է «ազատ» երրորդ ածխածնի ատոմով։ Այսինքն՝ մի շղթայի կմախքը մյուսի համեմատ գլխիվայր շրջված է։ Այսպիսով, ԴՆԹ-ի շղթաների կառուցվածքում առանձնանում են 5" ծայրերը և 3" ծայրերը։

ԴՆԹ-ի վերարտադրության (կրկնապատկման) ընթացքում նոր շղթաների սինթեզը միշտ ընթանում է դրանց 5-րդ ծայրից մինչև երրորդ, քանի որ նոր նուկլեոտիդները կարող են ավելացվել միայն ազատ երրորդ ծայրին:

Ի վերջո (անուղղակիորեն ՌՆԹ-ի միջոցով) ԴՆԹ-ի շղթայում յուրաքանչյուր երեք անընդմեջ նուկլեոտիդը ծածկագրում է մեկ սպիտակուցային ամինաթթու:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքի բացահայտումը տեղի է ունեցել 1953 թվականին Ֆ. Քրիքի և Դ. Ուոթսոնի աշխատանքի շնորհիվ (որին նպաստել է նաև այլ գիտնականների վաղ աշխատանքը)։ Թեև ինչպես քիմիական նյութԴՆԹ-ն հայտնի էր դեռ 19-րդ դարում։ 20-րդ դարի 40-ական թվականներին պարզ դարձավ, որ ԴՆԹ-ն գենետիկ տեղեկատվության կրողն է։

Կրկնակի պարույրը համարվում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկրորդական կառուցվածքը: Էուկարիոտիկ բջիջներում ԴՆԹ-ի ճնշող քանակությունը գտնվում է քրոմոսոմներում, որտեղ այն կապված է սպիտակուցների և այլ նյութերի հետ, ինչպես նաև ավելի խիտ փաթեթավորված է: