سازماندهی ژنتیکی عملکردی DNA سطوح ساختاری و عملکردی سازماندهی مواد ارثی

پایه مولکولی وراثتهمه پروکاریوت ها و یوکاریوت ها دارای کلاس خاصی از مواد بیو آلی هستند - اسیدهای نوکلئیک که بر اساس ترکیب شیمیایی و نقش بیولوژیکی آنها به اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA) تقسیم می شوند.

هر دو نوع اسید نوکلئیک اسیدهامولکول های نخ مانندی متشکل از واحدهای ساختاری منفرد - نوکلئوتیدها هستند که به یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی چند واحدی متصل هستند. هر نوکلئوتید از سه بخش شیمیایی متمایز زیر تشکیل شده است: 1) باقی مانده های قند 5 کربنی، دئوکسی ریبوز (در DNA) و ریبوز (در RNA)، که "ستون فقرات" رشته پلی نوکلئوتیدی را تشکیل می دهند. 2) چهار باز نیتروژنی آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T) (در مولکول RNA آخرین باز با اوراسیل U جایگزین می شود)، و هر پایه نیتروژنی به طور کووالانسی به کربن اول متصل است. اتم قند از طریق پیوند گلیکوزیدی؛ 3) یک گروه فسفات که نوکلئوتیدهای همسایه را از طریق تشکیل پیوندهای فسفودی استر بین اتم کربن 5 اینچی یک قند و اتم 3 کربن دیگری به یک زنجیره متصل می کند.

ثبت ژنتیکی اطلاعاتبه صورت خطی از انتهای 5 اینچی تا انتهای 3 اینچی مولکول اسید نوکلئیک انجام می شود. یکی از این مولکول ها می تواند حاوی میلیون ها نوکلئوتید باشد.

مولکول ها در یک سلول DNAبه شکل یک زنجیر دوتایی مارپیچ (مارپیچ دوگانه) وجود دارد که رشته های آن ضد موازی هستند، یعنی. جهت گیری مخالف دارند رشته دوگانه DNA به دلیل پیوندهای هیدروژنی ضعیف بین بازهای مکمل تشکیل می شود: آدنین کاملاً مکمل تیمین است و سیتوزین کاملاً مکمل گوانین است.

تحت معین شرایطاین پیوندهای هیدروژنی می‌توانند شکسته شوند و منجر به ظهور مولکول‌های تک رشته‌ای (دناتوره شدن DNA) شوند و متعاقباً دوباره بین همان مناطق مکمل تشکیل شوند (تعادل مجدد یا هیبریداسیون DNA). در طول فرآیند هیبریداسیون، مارپیچ دوگانه DNA اصلی به دقت بازیابی می شود. این وجود مکملی است که هم دقت بازتولید DNA را در هر چرخه تقسیم سلولی تضمین می کند (این فرآیند همانندسازی نامیده می شود) و هم بازسازی ترکیب نوکلئوتیدی آسیب دیده مولکول DNA را تضمین می کند. به دلیل مکمل بودن نوکلئوتیدها در مارپیچ دوگانه، طول مولکول DNA معمولاً به صورت جفت باز (bp) و همچنین هزاران جفت باز (کیلوباز، kb) و میلیون ها جفت باز (مگا باز، mb) بیان می شود. DNA انسان به عنوان یک گونه بیولوژیکی شامل حدود 3 میلیارد جفت باز است.

جهت دار سنتز مولکول DNAدر سلول توسط یک آنزیم خاص - DNA پلیمراز انجام می شود. این فرآیند شامل "باز کردن" مارپیچ دوگانه در محل سنتز و تشکیل یک ساختار پروتئین-نوکلئیک ویژه - یک چنگال تکرار است. پیشروی تدریجی چنگال همانندسازی در امتداد مارپیچ دوتایی با افزودن متوالی پایه های مکمل الگوی DNA تک رشته ای به زنجیره تازه تشکیل شده همراه است (سنتز زنجیره DNA در حال رشد همیشه دقیقاً در جهت از 5" پیش می رود. به 3").

سنتز DNA مکملبرای افزایش طول مولکول در حال رشد - چهار نوع مولکول تری فسفات دئوکسی ریبونوکلئوتید (dATP، dTTP، dCTP و dGTP) نیاز به حضور در محیط "بلوک های سازنده" فردی دارد. کل فرآیند توسط دانه‌های ویژه آغاز می‌شود - آغازگرها، که مولکول‌های الیگونوکلئوتیدی کوتاهی هستند که مکمل بخش اولیه خاصی از الگوی DNA هستند.

بر اساس تعاریف بالا از وراثت و تنوع، می‌توان فرض کرد که بستر مادی این دو ویژگی حیات باید چه الزاماتی را برآورده کند.

اول اینکه ماده ژنتیکی باید داشته باشد توانایی بازتولید خود،به داخل. در فرآیند تولید مثل، اطلاعات ارثی را منتقل می کند که بر اساس آن تشکیل نسل جدید انجام می شود. ثانیا، برای اطمینان از ثبات ویژگی ها در طول چند نسل، مواد ارثی باید سازمان خود را ثابت نگه داریدثالثاً ماده وراثت و تغییرپذیری باید دارای قابلیت باشد به دست آوردن تغییرات و بازتولید آنها،امکان توسعه تاریخی ماده زنده در شرایط متغیر را فراهم می کند. تنها در صورت برآورده شدن الزامات مشخص شده، بستر مادی وراثت و تنوع می تواند طول و تداوم وجود طبیعت زنده و تکامل آن را تضمین کند.

ایده های مدرن در مورد ماهیت دستگاه ژنتیکی به ما امکان می دهد سه سطح سازمان آن را تشخیص دهیم: ژنتیکی، کروموزومیو ژنومیهر یک از آنها ویژگی های اساسی ماده وراثت و تنوع و الگوهای خاصی از انتقال و عملکرد آن را نشان می دهد.

3.4. سطح ژن سازماندهی دستگاه ژنتیک

واحد عملکردی اولیه دستگاه ژنتیکی که امکان ایجاد یک ویژگی جداگانه از یک سلول یا ارگانیسم یک گونه خاص را تعیین می کند. ژن(سپرده ارثی به گفته جی مندل). با انتقال ژن ها بر روی یک سری نسل از سلول ها یا موجودات، تداوم مادی حاصل می شود - به ارث بردن ویژگی های والدین آنها توسط فرزندان.

زیر امضا کردنواحد مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، ایمونولوژیکی، بالینی و هر گونه گسستگی موجودات (سلول ها) را درک کنید. کیفیت یا خاصیت جداگانه ای که بر اساس آن با یکدیگر تفاوت دارند.

بیشتر ویژگی های موجودات یا سلول های ذکر شده در بالا در این دسته قرار می گیرند علائم پیچیده،تشکیل آن مستلزم سنتز بسیاری از مواد، در درجه اول پروتئین هایی با خواص خاص - آنزیم ها، پروتئین های ایمنی، ساختاری، انقباضی، حمل و نقل و پروتئین های دیگر است. خواص یک مولکول پروتئین توسط توالی اسید آمینه زنجیره پلی پپتیدی آن تعیین می شود که مستقیماً توسط توالی نوکلئوتیدها در DNA ژن مربوطه تعیین می شود. ابتدایی،یا یک علامت ساده

خواص اساسی یک ژن به عنوان یک واحد عملکردی دستگاه ژنتیکی توسط سازمان شیمیایی آن تعیین می شود.

3.4.1. سازمان شیمیایی ژن

تحقیقات با هدف روشن کردن ماهیت شیمیایی مواد ارثی به طور انکارناپذیر ثابت کرده است که بستر مادی وراثت و تنوع اسیدهای نوکلئیک،که توسط F. Miescher (1868) در هسته سلول های چرک کشف شد. اسیدهای نوکلئیک درشت مولکول هستند، به عنوان مثال. وزن مولکولی بالایی دارند. اینها پلیمرهایی هستند که از مونومرها تشکیل شده اند - نوکلئوتیدها،شامل سه جزء: قند(پنتوز)، فسفاتو پایه نیتروژنی(پورین یا پیریمیدین). یک پایه نیتروژن دار (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین یا اوراسیل) به اولین اتم کربن در مولکول پنتوز C-1 متصل می شود و یک فسفات با استفاده از یک پیوند استری به اتم کربن پنجم C-5 متصل می شود. سومین اتم کربن C-3 همیشه یک گروه هیدروکسیل دارد - OH (شکل 3.1).

پیوستن نوکلئوتیدها به یک ماکرومولکول اسید نوکلئیک از طریق برهمکنش فسفات یک نوکلئوتید با هیدروکسیل نوکلئوتید دیگر اتفاق می افتد به طوری که پیوند فسفودی استر(شکل 3.2). در نتیجه یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل می شود. ستون فقرات زنجیره متشکل از مولکول های فسفات و قند متناوب است. یکی از پایه های نیتروژنی ذکر شده در بالا به مولکول های پنتوز در موقعیت C-1 متصل است (شکل 3.3).

برنج. 3.1. نمودار ساختار نوکلئوتیدی

برای توضیح به متن مراجعه کنید؛ نامگذاری اجزای نوکلئوتیدی استفاده شده در این شکل در تمام نمودارهای اسید نوکلئیک بعدی حفظ شده است.

مونتاژ یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی با مشارکت آنزیم پلیمراز انجام می شود که اتصال گروه فسفات نوکلئوتید بعدی را به گروه هیدروکسیل واقع در موقعیت 3 اینچ نوکلئوتید قبلی تضمین می کند (شکل 3.3). با توجه به ویژگی مشخص شده عملکرد آنزیم نامبرده، رشد زنجیره پلی نوکلئوتیدی فقط در یک انتها اتفاق می افتد: در آنجا، جایی که هیدروکسیل آزاد در موقعیت 3 قرار دارد. ابتدای زنجیره همیشه دارای یک گروه فسفات در موقعیت 5 است. این به ما امکان می دهد 5 و 3 اینچ را تشخیص دهیم - به پایان می رسد.

در بین اسیدهای نوکلئیک دو نوع ترکیب متمایز می شود: اسید دئوکسی ریبونوکلئیک(DNA) و اسید ریبونوکلئیک(RNA)اسیدهابا مطالعه ترکیب حامل های اصلی مواد ارثی - کروموزوم ها - مشخص شد که پایدارترین جزء شیمیایی آنها DNA است که زیرلایه وراثت و تنوع است.

3.4.1.1. ساختار DNA مدل J. Watson و F. Crick

DNA از نوکلئوتیدها تشکیل شده است که شامل قند - دئوکسی ریبوز، فسفات و یکی از بازهای نیتروژنی - پورین (آدنین یا گوانین) یا پیریمیدین (تامین یا سیتوزین) است.

یکی از ویژگی های سازماندهی ساختاری DNA این است که مولکول های آن شامل دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی است که به روش خاصی به یکدیگر متصل شده اند. مطابق با مدل سه بعدی DNA که در سال 1953 توسط بیوفیزیکدان آمریکایی J. Watson و بیوفیزیکدان و ژنتیک شناس انگلیسی F. Crick ارائه شد، این زنجیره ها با پیوندهای هیدروژنی بین پایه های نیتروژنی خود بر اساس اصل مکمل بودن آدنین یک زنجیره با دو پیوند هیدروژنی به تیمین زنجیره دیگر متصل می شود و سه پیوند هیدروژنی بین گوانین و سیتوزین زنجیره های مختلف تشکیل می شود. این اتصال پایه های نیتروژنی اتصال قوی بین دو زنجیره و حفظ فاصله مساوی بین آنها را در سراسر تضمین می کند.

برنج. 3.4. نمودار ساختار یک مولکول DNA

فلش ها ضد موازی بودن اهداف را نشان می دهد

یکی دیگر از ویژگی های مهم ترکیب دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی در یک مولکول DNA ضد موازی بودن آنهاست: انتهای 5 اینچی یک زنجیره به انتهای 3 اینچی زنجیره دیگر متصل است و بالعکس (شکل 3.4).

داده‌های پراش اشعه ایکس نشان داد که یک مولکول DNA، متشکل از دو زنجیره، یک مارپیچ را تشکیل می‌دهد که حول محور خود پیچیده است. قطر مارپیچ 2 نانومتر، طول گام 3.4 نانومتر است. هر نوبت شامل 10 جفت نوکلئوتید است.

بیشتر اوقات ، مارپیچ های دوتایی راست دست هستند - هنگام حرکت به سمت بالا در امتداد محور مارپیچ ، زنجیرها به سمت راست می چرخند. اکثر مولکول‌های DNA در محلول به شکل B (B-DNA) سمت راست هستند. با این حال، اشکال چپ دست (Z-DNA) نیز رخ می دهد. اینکه چه مقدار از این DNA در سلول ها وجود دارد و اهمیت بیولوژیکی آن چیست هنوز مشخص نشده است (شکل 3.5).

برنج. 3.5. مدل های فضایی شکل Z چپ دست ( من)

و فرم B راست دست ( II) DNA

بنابراین، در سازماندهی ساختاری مولکول DNA می توانیم تشخیص دهیم ساختار اولیه - زنجیره پلی نوکلئوتیدی، ساختار ثانویه- دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی مکمل و ضد موازی که توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل شده اند ساختار سوم - یک مارپیچ سه بعدی با ویژگی های فضایی فوق.

3.4.1.2. روشی برای ثبت اطلاعات ژنتیکی در یک مولکول DNA. کد بیولوژیکی و خواص آن

در درجه اول، تنوع زندگی توسط تنوع مولکول های پروتئینی که عملکردهای بیولوژیکی مختلفی را در سلول ها انجام می دهند تعیین می شود. ساختار پروتئین ها با مجموعه و ترتیب اسیدهای آمینه در زنجیره پپتیدی آنها تعیین می شود. این توالی اسیدهای آمینه در پپتیدها است که با استفاده از مولکول های DNA رمزگذاری می شود بیولوژیکی(ژنتیکی)کدابتدایی بودن نسبی ساختار DNA، که نشان دهنده تناوب تنها چهار نوکلئوتید مختلف است، مدتهاست که محققان را از در نظر گرفتن این ترکیب به عنوان یک بستر مادی از وراثت و تنوع، که در آن اطلاعات بسیار متنوع باید رمزگذاری شود، باز داشته است.

در سال 1954، G. Gamow پیشنهاد کرد که رمزگذاری اطلاعات در مولکول های DNA باید با ترکیبی از چندین نوکلئوتید انجام شود. در انواع پروتئین هایی که در طبیعت وجود دارد، حدود 20 اسید آمینه مختلف کشف شده است. برای رمزگذاری چنین تعدادی از آنها، فقط می توان تعداد کافی ترکیب نوکلئوتیدی را تهیه کرد کد سه گانه،که در آن هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید مجاور رمزگذاری شده است. در این حالت 4 3 = 64 سه قلو از چهار نوکلئوتید تشکیل می شود. کدی متشکل از دو نوکلئوتید رمزگذاری تنها 4 2 = 16 اسید آمینه مختلف را ممکن می سازد.

رمزگشایی کامل کد ژنتیکی در دهه 60 انجام شد. قرن ما از 64 سه قلو DNA ممکن، 61 کد برای اسیدهای آمینه مختلف. 3 باقیمانده بی معنی یا "سه قلوهای مزخرف" نامیده شدند. آنها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند و هنگام خواندن اطلاعات ارثی به عنوان علائم نگارشی عمل می کنند. اینها عبارتند از ATT، ACT، ATC.

نکته قابل توجه افزونگی آشکار کد است که در این واقعیت آشکار می شود که بسیاری از اسیدهای آمینه توسط چندین سه قلو رمزگذاری شده اند (شکل 3.6). این ویژگی یک کد سه گانه به نام است انحطاط،بسیار مهم است، زیرا وقوع تغییرات در ساختار مولکول DNA مانند جایگزینی یک نوکلئوتید در یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی ممکن است معنای سه گانه را تغییر ندهد. ترکیب جدیدی از سه نوکلئوتید که به این ترتیب ایجاد شده است، همان اسید آمینه را رمزگذاری می کند.

در فرآیند بررسی خواص کد ژنتیکی، کشف شد اختصاصی.هر سه قلو فقط قادر به رمزگذاری یک اسید آمینه خاص است. یک واقعیت جالب، مطابقت کامل کد در انواع مختلف موجودات زنده است. چنین تطبیق پذیریکد ژنتیکی گواه وحدت منشأ کل تنوع اشکال زنده روی زمین در فرآیند تکامل بیولوژیکی است.

تفاوت های جزئی در کد ژنتیکی در DNA میتوکندری برخی از گونه ها یافت شده است. این به طور کلی با این گزاره که رمز جهانی است در تضاد نیست، اما گواه تفاوت خاصی در تکامل آن در مراحل اولیه وجود حیات است. رمزگشایی کد موجود در DNA میتوکندری‌های گونه‌های مختلف نشان داد که در همه موارد، DNA میتوکندریایی یک ویژگی مشترک دارد: سه گانه ACC به عنوان ACC خوانده می‌شود و بنابراین از یک سه گانه بی معنی به کدی برای اسید آمینه تریپتوفان تبدیل می‌شود.

برنج. 3.6. اسیدهای آمینه و DNA سه گانه آنها را رمزگذاری می کنند

ویژگی های دیگر مختص انواع مختلف موجودات است. در مخمر، سه گانه GAT و احتمالاً کل خانواده GA به جای آمینو اسید لوسین، ترئونین را رمزگذاری می کنند. در پستانداران، سه گانه TAG به معنای TAC است و به جای ایزولوسین، اسید آمینه متیونین را رمزگذاری می کند. سه قلوهای TCG و TCC در DNA میتوکندریایی برخی از گونه ها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند، زیرا سه قلوهای بی معنی هستند.

در کنار سه گانگی، انحطاط، خاص بودن و جهانی بودن، مهمترین ویژگی کد ژنتیکی آن است. تداومو کدون های غیر همپوشانی در حین خواندناین بدان معنی است که توالی نوکلئوتیدی سه تا سه بدون شکاف خوانده می شود و سه گانه های همسایه روی یکدیگر همپوشانی ندارند، یعنی. هر نوکلئوتید منفرد تنها بخشی از یک سه گانه برای یک قاب قرائت معین است (شکل 3.7). اثبات کد ژنتیکی غیر همپوشانی، جایگزینی تنها یک اسید آمینه در پپتید هنگام جایگزینی یک نوکلئوتید در DNA است. اگر یک نوکلئوتید در چندین سه قلو همپوشانی گنجانده شود، جایگزینی آن مستلزم جایگزینی 2-3 اسید آمینه در زنجیره پپتیدی است.

برنج. 3.7. تداوم و غیر قابل انکار کد ژنتیکی

هنگام خواندن اطلاعات ارثی

اعداد نشان دهنده نوکلئوتیدها هستند

DNA یک ترکیب آلی پیچیده است که حامل مادی اطلاعات ارثی است. این یک پلیمر خطی دو شاخه است که مونومرهای آن نوکلئوتید هستند. یک نوکلئوتید DNA از یک باز نیتروژن دار، یک باقیمانده اسید فسفریک و یک کربوهیدرات دئوکسی ریبوز تشکیل شده است. 4 نوع نوکلئوتید وجود دارد که در پایه نیتروژنی متفاوت هستند: آدنین که شامل آدنین، سیتوزین - سیتوزین، گوانین - گوانین، تیمین - تیمین است. پایه نیتروژنی یک رشته DNA توسط یک پل هیدروژنی به پایه رشته دیگر متصل می شود، به طوری که A به T و G به C متصل می شود. آنها مکمل یکدیگر هستند. بر این اساس است که خاصیت DNA است، که نقش بیولوژیکی آن را توضیح می دهد: توانایی بازتولید خود، به عنوان مثال. به تولید مجدد تولید مجدد مولکول های DNA تحت تأثیر آنزیم های پلیمراز اتفاق می افتد. در این حالت، زنجیره های مکمل مولکول های DNA باز می شوند و از هم جدا می شوند. سپس هر یک از آنها شروع به سنتز یک مورد جدید می کند. از آنجایی که هر یک از بازهای موجود در نوکلئوتیدها می توانند نوکلئوتید دیگری را فقط با یک ساختار کاملاً تعریف شده متصل کنند، تولید مثل دقیق مولکول مادر اتفاق می افتد.
عملکرد اصلی بیولوژیکی DNA ذخیره سازی، خود نوسازی مداوم و انتقال اطلاعات ژنتیکی در سلول است.
کد ژنتیکی سیستمی برای آرایش نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA است که توالی اسیدهای آمینه را در مولکول DNA کنترل می کند. خود ژن ها مستقیماً در سنتز پروتئین دخالت ندارند. واسطه بین ژن و پروتئین mRNA است. ژن الگوی ساخت مولکول mRNA است. رمزگذاری اطلاعات باید با ترکیبی از چندین نوکلئوتید انجام شود. 20 اسید آمینه در تنوع پروتئین ها یافت شد. برای رمزگذاری چنین تعدادی از آنها، تعداد کافی ترکیب از نوکلئوتیدها را فقط می توان با یک کد سه گانه تهیه کرد که در آن هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید مجاور رمزگذاری شده است. در این حالت 64 سه قلو از 4 نوکلئوتید تشکیل می شود. از 64 سه گانه DNA، 61 مورد اسیدهای آمینه مختلف را رمزگذاری می کنند، 3 مورد باقی مانده سه گانه بی معنی یا بی معنی نامیده می شوند، آنها به عنوان علائم نگارشی عمل می کنند. توالی سه قلوها ترتیب اسیدهای آمینه را در مولکول پروتئین تعیین می کند.
ویژگی های کد ژنتیکی:
انحطاط. این خود را در این واقعیت نشان می دهد که بسیاری از اسیدهای آمینه توسط چندین سه قلو رمزگذاری شده اند.
اختصاصی. هر سه قلو فقط می تواند برای یک اسید آمینه خاص کد کند
تطبیق پذیری. شواهدی از وحدت منشأ کل تنوع اشکال زنده روی زمین در روند تکامل بیولوژیکی.
در کنار این خصوصیات، مهمترین ویژگی کد ژنتیکی، تداوم و غیر قابل انکار کدون ها در هنگام خواندن است. این بدان معنی است که توالی نوکلئوتیدی سه تا سه بدون شکاف خوانده می شود و سه قلوی مجاور همدیگر همپوشانی ندارند.

تحقیقاتی که با هدف روشن کردن ماهیت شیمیایی مواد ارثی انجام شده است به طور انکارناپذیر این را ثابت کرده است بستر مادی وراثت و تنوع هستنداسیدهای نوکلئیک، که توسط F. Miescher (1868) در هسته سلول های چرک کشف شد. اسیدهای نوکلئیک درشت مولکول هستند، به عنوان مثال. وزن مولکولی بالایی دارند. اینها پلیمرهایی هستند که از مونومرها تشکیل شده اند - نوکلئوتیدها،شامل سه جزء: قند(پنتوز)، فسفاتو پایه نیتروژنی(پورین یا پیریمیدین). یک پایه نیتروژن دار (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین یا اوراسیل) به اولین اتم کربن در مولکول پنتوز C-1 متصل می شود و یک فسفات با استفاده از یک پیوند استری به اتم کربن پنجم C-5 متصل می شود. سومین اتم کربن C-3 همیشه یک گروه هیدروکسیل دارد - OH ( نمودار را ببینید ).

برنج. 3.1. نمودار ساختار نوکلئوتیدی

ساختار DNA مدل توسط J. Watson و همکاران. جیغ بزن

برنج. 3.4. نمودار ساختار یک مولکول DNA. فلش ها ضد موازی مدارها را نشان می دهد

برنج. 3.5. مدل های فضایی شکل Z چپ دست ( من)

و راست دست B-form ( II) DNA

یکی از ویژگی های اصلی مواد وراثتی توانایی آن در خود کپی کردن است - همانند سازیاین ویژگی با ویژگی های سازمان شیمیایی مولکول DNA متشکل از دو زنجیره مکمل تضمین می شود. در طول فرآیند تکثیر، یک زنجیره مکمل بر روی هر زنجیره پلی نوکلئوتیدی مولکول DNA والد سنتز می شود. در نتیجه، دو مارپیچ دوتایی یکسان از یک مارپیچ دوگانه DNA تشکیل می شود. این روش دوبرابر کردن مولکول ها که در آن هر مولکول دختر شامل یک والد و یک زنجیره تازه سنتز شده است، نامیده می شود. نیمه محافظه کار(شکل 2.12 را ببینید).

برای اینکه همانند سازی اتفاق بیفتد، زنجیره های DNA مادر باید از یکدیگر جدا شوند تا به الگوهایی تبدیل شوند که روی آن زنجیره های مکمل مولکول های دختر سنتز شوند.

شروع همانندسازی در مناطق خاصی از DNA به نام اتفاق می افتد یا (از اصل انگلیسی - آغاز). آنها شامل دنباله ای از 300 جفت نوکلئوتید هستند که توسط پروتئین های خاص شناسایی می شوند. مارپیچ دوگانه DNA در این مکان ها به دو زنجیره تقسیم می شود و به عنوان یک قاعده، مناطق واگرایی زنجیره های پلی نوکلئوتیدی در هر دو طرف مبدا همانندسازی تشکیل می شود - چنگال های تکثیر،که در جهت مخالف از جایگاه حرکت می کنند یاجهت ها. بین چنگال های همانند سازی ساختاری به نام چشم همانند سازی،که در آن زنجیره های پلی نوکلئوتیدی جدید بر روی دو رشته DNA مادر تشکیل می شوند (شکل 3.8، آ).

نتیجه نهایی فرآیند همانندسازی، تشکیل دو مولکول DNA است که توالی نوکلئوتیدی آنها با مارپیچ دوگانه DNA والد یکسان است.

همانندسازی DNA در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها اساسا مشابه است؛ با این حال، سرعت سنتز در یوکاریوت ها (حدود 100 نوکلئوتید در ثانیه) نسبت به پروکاریوت ها (1000 نوکلئوتید در ثانیه) کمتر است. دلیل این امر ممکن است تشکیل DNA یوکاریوتی در ترکیبات نسبتاً قوی با پروتئین ها باشد (به فصل 3.5.2 مراجعه کنید)، که باعث پیچیدگی تخلیه آن برای سنتز همانندسازی می شود.

در سال 1869، بیوشیمیدان سوئیسی، فردریش میشر، ترکیباتی با خواص اسیدی و حتی وزن مولکولی بالاتر از پروتئین ها را در هسته سلول ها کشف کرد. آلتمن آنها را اسیدهای نوکلئیک نامید، از کلمه لاتین "nucleus" - هسته. درست مانند پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک پلیمر هستند. مونومرهای آنها نوکلئوتید هستند و بنابراین اسیدهای نوکلئیک را می توان پلی نوکلئوتید نیز نامید.

اسیدهای نوکلئیک در سلول های همه موجودات، از ساده ترین تا بالاترین، یافت شده است. شگفت‌انگیزترین چیز این است که ترکیب شیمیایی، ساختار و خواص اساسی این مواد در انواع موجودات زنده مشابه است. اما اگر حدود 20 نوع اسید آمینه در ساخت پروتئین ها شرکت کنند، آنگاه تنها چهار نوکلئوتید مختلف وجود دارد که اسیدهای نوکلئیک را تشکیل می دهند.

اسیدهای نوکلئیک به دو نوع تقسیم می شوند - اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA). DNA حاوی بازهای نیتروژن دار (آدنین (A)، گوانین (G)، تیمین (T)، سیتوزین (C))، دئوکسی ریبوز C5H10O4 و باقیمانده اسید فسفریک است. RNA به جای تیمین حاوی اوراسیل (U) و به جای دئوکسی ریبوز ریبوز (C5H10O5) است. مونومرهای DNA و RNA نوکلئوتیدهایی هستند که از بازهای نیتروژن، پورین (آدنین و گوانین) و پیریمیدین (اوراسیل، تیمین و سیتوزین)، باقیمانده اسید فسفریک و کربوهیدرات ها (ریبوز و دئوکسی ریبوز) تشکیل شده اند.

مولکول‌های DNA در کروموزوم‌های هسته سلولی موجودات زنده، در ساختارهای معادل میتوکندری، کلروپلاست، در سلول‌های پروکاریوتی و در بسیاری از ویروس‌ها یافت می‌شوند. ساختار مولکول DNA شبیه یک مارپیچ دوگانه است. مدل ساختاری DNA در
شکل یک مارپیچ دوگانه برای اولین بار در سال 1953 توسط بیوشیمیدان آمریکایی جی واتسون و بیوفیزیکدان و ژنتیک شناس انگلیسی F. Crick ارائه شد که همراه با بیوفیزیکدان انگلیسی M. Wilkinson که الگوی پراش پرتو ایکس DNA را دریافت کرد، جایزه دریافت کردند. جایزه نوبل 1962. اسیدهای نوکلئیک پلیمرهای زیستی هستند که درشت مولکول های آن از واحدهای تکرار شونده - نوکلئوتیدها تشکیل شده است. بنابراین به آنها پلی نوکلئوتید نیز می گویند. مهمترین ویژگی اسیدهای نوکلئیک ترکیب نوکلئوتیدی آنهاست. ترکیب یک نوکلئوتید - واحد ساختاری اسیدهای نوکلئیک - شامل سه جزء است:

پایه نیتروژنی - پیریمیدین یا پورین. اسیدهای نوکلئیک شامل چهار نوع باز مختلف است: دو نوع از آنها متعلق به کلاس پورین ها و دو نوع به کلاس پیریمیدین ها هستند. نیتروژن موجود در حلقه ها به مولکول ها خواص اساسی آنها را می دهد.

مونوساکارید - ریبوز یا 2-دئوکسی ریبوز. قندی که بخشی از نوکلئوتید است حاوی پنج اتم کربن است، یعنی. پنتوز است بسته به نوع پنتوز موجود در نوکلئوتید، دو نوع اسید نوکلئیک متمایز می شود - اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA) که حاوی ریبوز هستند و اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) که حاوی دئوکسی ریبوز هستند.

باقی مانده اسید فسفریک اسیدهای نوکلئیک اسید هستند زیرا مولکول های آنها حاوی اسید فسفریک است.

روش تعیین ترکیب PC بر اساس تجزیه و تحلیل هیدرولیزهای تشکیل شده در طی تجزیه آنزیمی یا شیمیایی آنها است. معمولاً از سه روش برش شیمیایی NC استفاده می شود. هیدرولیز اسید تحت شرایط شدید (70٪ اسید پرکلریک، 100 درجه سانتیگراد، 1 ساعت یا 100٪ اسید فرمیک، 175 درجه سانتیگراد، 2 ساعت)، که برای تجزیه و تحلیل DNA و RNA استفاده می شود، منجر به جدا شدن همه پیوندهای N-گلیکوزیدی می شود. تشکیل مخلوطی از بازهای پورین و پیریمیدین.

نوکلئوتیدها از طریق پیوندهای کووالانسی به یک زنجیره متصل می شوند. زنجیرهای نوکلئوتیدی که به این ترتیب تشکیل می‌شوند در طول کل توسط پیوندهای هیدروژنی در یک مولکول DNA ترکیب می‌شوند: نوکلئوتید آدنین یک زنجیره به نوکلئوتید تیمین زنجیره دیگر و نوکلئوتید گوانین به سیتوزین متصل می‌شود. در این حالت آدنین همیشه فقط تیمین را می شناسد و به آن متصل می شود و بالعکس. یک جفت مشابه توسط گوانین و سیتوزین تشکیل می شود. چنین جفت‌هایی مانند نوکلئوتیدها مکمل نامیده می‌شوند و اصل تشکیل یک مولکول DNA دو رشته‌ای را اصل مکملیت می‌گویند. به عنوان مثال، تعداد جفت های نوکلئوتیدی در بدن انسان 3 تا 3.5 میلیارد است.

DNA حامل مادی اطلاعات ارثی است که توسط دنباله ای از نوکلئوتیدها کدگذاری می شود. محل چهار نوع نوکلئوتید در زنجیره های DNA، توالی اسیدهای آمینه را در مولکول های پروتئین تعیین می کند. ساختار اولیه آنها خواص سلول ها و ویژگی های فردی موجودات به مجموعه پروتئین ها بستگی دارد. ترکیب خاصی از نوکلئوتیدها که اطلاعاتی در مورد ساختار پروتئین و توالی مکان آنها در مولکول DNA را حمل می کنند، کد ژنتیکی را تشکیل می دهند. یک ژن (از ژنوس یونانی - جنس، منشاء) واحدی از مواد ارثی است که مسئول تشکیل هر صفت است. بخشی از مولکول DNA را اشغال می کند که ساختار یک مولکول پروتئین را تعیین می کند. به مجموعه ژن‌های موجود در یک مجموعه کروموزوم از یک ارگانیسم، ژنوم و ساختار ژنتیکی موجود زنده (مجموعه همه ژن‌های آن) ژنوتیپ نامیده می‌شود. نقض توالی نوکلئوتیدی در زنجیره DNA، و بنابراین در ژنوتیپ، منجر به تغییرات ارثی در بدن - جهش می شود.

مولکول های DNA با خاصیت مهم تکراری مشخص می شوند - تشکیل دو مارپیچ دوتایی یکسان، که هر کدام با مولکول اصلی یکسان است. این فرآیند دو برابر شدن یک مولکول DNA را همانندسازی می نامند. همانندسازی شامل شکستن پیوندهای قدیمی و تشکیل پیوندهای هیدروژنی جدید است که زنجیره های نوکلئوتیدی را متحد می کند. در ابتدای تکثیر، دو رشته قدیمی شروع به باز شدن و جدا شدن از یکدیگر می کنند. سپس طبق اصل مکمل بودن زنجیر جدیدی به دو زنجیر قدیمی متصل می شود. این دو مارپیچ دوتایی یکسان ایجاد می کند. همانندسازی، کپی دقیق اطلاعات ژنتیکی موجود در مولکول های DNA را تضمین می کند و آن را از نسلی به نسل دیگر منتقل می کند.

ترکیب DNA

DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید)- یک پلیمر بیولوژیکی متشکل از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی متصل به یکدیگر. مونومرهایی که هر رشته DNA را تشکیل می دهند، ترکیبات آلی پیچیده ای هستند که یکی از چهار باز نیتروژنی دارند: آدنین (A) یا تیمین (T)، سیتوزین (C) یا گوانین (G). پنتوز قند پنج اتمی - دئوکسی ریبوز، که خود DNA از آن نامگذاری شده است، و همچنین یک باقیمانده اسید فسفریک. این ترکیبات نوکلئوتید نامیده می شوند. در هر زنجیره، نوکلئوتیدها با تشکیل پیوندهای کووالانسی بین دئوکسی ریبوز یک نوکلئوتید و باقیمانده اسید فسفریک نوکلئوتید بعدی به هم متصل می شوند. دو زنجیره با استفاده از پیوندهای هیدروژنی که بین بازهای نیتروژنی که بخشی از نوکلئوتیدهایی هستند که زنجیره های مختلف را تشکیل می دهند، به وجود می آیند و در یک مولکول ترکیب می شوند.

چارگاف با بررسی ترکیب نوکلئوتیدی DNA با منشأهای مختلف، الگوهای زیر را کشف کرد.

1. تمام DNA، صرف نظر از منشأ آنها، دارای تعداد یکسانی از بازهای پورین و پیریمیدین است. در نتیجه، در هر DNA یک نوکلئوتید پیریمیدین برای هر نوکلئوتید پورین وجود دارد.

2. هر DNA همیشه حاوی مقادیر مساوی در جفت آدنین و تیمین، گوانین و سیتوزین است که معمولاً به صورت A=T و G=C نشان داده می شود. سوم از این قاعده مندی ها ناشی می شود.

3. تعداد بازهای حاوی گروه های آمینه در موقعیت 4 هسته پیریمیدین و 6 هسته پورین (سیتوزین و آدنین) برابر است با تعداد بازهای حاوی یک گروه اکسو در موقعیت های مشابه (گوانین و تیمین)، یعنی A. +C=G+T . به این الگوها قوانین چارگاف گفته می شود. همراه با این، مشخص شد که برای هر نوع DNA، محتوای کل گوانین و سیتوزین با محتوای کل آدنین و تیمین برابر نیست، یعنی (G+C)/(A+T)، به طور معمول، با وحدت (شاید هم بیشتر و هم کمتر از آن) متفاوت است. بر اساس این ویژگی، دو نوع اصلی DNA متمایز می شود: یک نوع T با محتوای غالب آدنین و تیمین و نوع G C با محتوای غالب گوانین و سیتوزین.

نسبت محتوای مجموع گوانین و سیتوزین به مجموع محتوای آدنین و تیمین که ترکیب نوکلئوتیدی یک نوع معین از DNA را مشخص می کند، معمولاً نامیده می شود. ضریب ویژگی. هر DNA دارای یک ضریب ویژگی مشخصه است که می تواند از 0.3 تا 2.8 متغیر باشد. هنگام محاسبه ضریب ویژگی، محتوای پایه های فرعی و همچنین جایگزینی پایه های اصلی با مشتقات آنها در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، هنگام محاسبه ضریب ویژگی برای EDNA جوانه گندم، که حاوی 6٪ 5-متیل سیتوزین است، دومی در مجموع محتوای گوانین (22.7٪) و سیتوزین (16.8٪) گنجانده می شود. معنای قوانین Chargaff برای DNA پس از ایجاد ساختار فضایی آن مشخص شد.

ساختار ماکرومولکولی DNA

در سال 1953، واتسون و کریک، با تکیه بر داده های شناخته شده در مورد ترکیب باقیمانده های نوکلئوزیدی، ماهیت پیوندهای بین نوکلئوتیدی در DNA و نظم های ترکیب نوکلئوتیدی DNA (قوانین چارگاف)، الگوهای پراش اشعه ایکس شکل پاراکریستالی را رمزگشایی کردند. DNA [به‌اصطلاح B شکل، که در رطوبت بالای 80 درصد و در غلظت بالایی از یون‌های متضاد (Li+) در نمونه تشکیل می‌شود]. طبق مدل آنها، مولکول DNA یک مارپیچ منظم است که توسط دو زنجیره پلی دئوکسی ریبونوکلئوتیدی که نسبت به یکدیگر و حول یک محور مشترک پیچیده شده اند، تشکیل شده است. قطر مارپیچ تقریباً در تمام طول آن ثابت است و برابر با 1.8 نانومتر (18 A) است.

ساختار ماکرومولکولی DNA

(الف)-مدل واتسون-کریک؛

(6) پارامترهای مارپیچ های DNA شکل B، C و T (برآمدگی های عمود بر محور مارپیچ).

(ج) - مقطع مارپیچ DNA به شکل B (مستطیل های سایه دار نشان دهنده جفت پایه هستند).

(G)پارامترهای مارپیچ DNA به شکل A.

(د)- مقطع مارپیچ DNA به شکل A.
طول چرخش مارپیچ، که با دوره هویت آن مطابقت دارد، 3.37 نانومتر (33.7 A) است. برای یک چرخش مارپیچ 10 باقیمانده پایه در یک زنجیره وجود دارد. بنابراین فاصله بین صفحات پایه تقریباً 0.34 نانومتر (3.4 A) است. صفحات باقیمانده پایه بر محور بلند مارپیچ عمود هستند. صفحات باقیمانده کربوهیدرات تا حدودی از این محور منحرف می شوند (در ابتدا واتسون و کریک پیشنهاد کردند که آنها موازی با آن هستند).

شکل نشان می دهد که ستون فقرات کربوهیدرات-فسفات مولکول رو به بیرون است. مارپیچ به گونه ای پیچ خورده است که می توان دو شیار با اندازه های مختلف را روی سطح آن تشخیص داد (اغلب به آنها شیار نیز می گویند) - یک شیار بزرگ با عرض حدود 2.2 نانومتر (22 A) و یک شیار کوچک با حدود 1.2 نانومتر. پهن (12 A). مارپیچ راست چرخشی است. زنجیره های پلی دئوکسی ریبونوکلئوتیدی در آن ضد موازی هستند: به این معنی که اگر در امتداد محور بلند مارپیچ از یک سر به سر دیگر حرکت کنیم، در یک زنجیره پیوندهای فسفودی استر را در جهت 3 "à5" عبور خواهیم داد و در دیگری - در جهت 5 "à3". به عبارت دیگر، در هر انتهای یک مولکول DNA خطی یک انتهای 5 اینچی از یک رشته و یک انتهای 3 اینچی از یک رشته دیگر وجود دارد.

منظم بودن مارپیچ مستلزم آن است که باقیمانده پایه پورین در یک زنجیره در مقابل باقی مانده پایه پیریمیدین در زنجیره دیگر قرار گیرد. همانطور که قبلاً تأکید شد، این الزام در قالب اصل تشکیل جفت‌های باز مکمل اجرا می‌شود، یعنی بقایای آدنین و گوانین در یک زنجیره با باقی‌مانده‌های تیمین و سیتوزین در زنجیره دیگر مطابقت دارد (و بالعکس).

بنابراین، توالی نوکلئوتیدها در یک زنجیره از یک مولکول DNA، توالی نوکلئوتیدی زنجیره دیگر را تعیین می کند.

این اصل، پیامد اصلی مدل واتسون و کریک است، زیرا با عبارات شیمیایی ساده و شگفت‌آور هدف اصلی DNA را توضیح می‌دهد - ذخیره‌سازی اطلاعات ژنتیکی.

در پایان بررسی مدل واتسون و کریک، باید اضافه کرد که جفت‌های همسایه باقی‌مانده‌های باز در DNA، که به شکل B است، نسبت به یکدیگر به میزان 36 درجه چرخش دارند (زاویه بین خطوط مستقیم اتصال C 1 اتم در جفت های مکمل مجاور).
4.1 جداسازی اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک
سلول های زنده، به استثنای اسپرم، معمولاً حاوی اسید ریبونوکلئیک بسیار بیشتری نسبت به اسید دئوکسی ریبونوکلئیک هستند. روش‌های جداسازی اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک بسیار تحت تأثیر این واقعیت قرار گرفته است که در حالی که ریبونوکلئوپروتئین‌ها و اسیدهای ریبونوکلئیک در محلول رقیق (0.15 M) کلرید سدیم محلول هستند، کمپلکس‌های دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین در واقع در آن نامحلول هستند. بنابراین، اندام یا ارگانیسم همگن شده به طور کامل با محلول نمک رقیق شسته می شود و اسید دئوکسی ریبونوکلئیک با استفاده از محلول شور قوی از باقیمانده استخراج می شود و سپس با افزودن اتانول رسوب می کند. از سوی دیگر، شستشوی همان باقیمانده با آب محلولی به دست می‌دهد که با افزودن نمک، دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین از آن رسوب می‌کند. برش نوکلئوپروتئین، که اساساً یک کمپلکس نمک مانند بین الکترولیت های پلی بازیک و پلی اسیدی است، به راحتی با انحلال در محلول شور قوی یا تیمار با تیوسیانات پتاسیم به دست می آید. بیشتر پروتئین را می توان با افزودن اتانول یا با امولسیون کردن با کلروفرم و آمیل الکل حذف کرد (پروتئین با کلروفرم ژل تشکیل می دهد). درمان های شوینده نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. بعدها، اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک با استخراج با محلول های آبی n-aminosalicylate-فنولیک جدا شدند. با استفاده از این روش، آماده سازی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک به دست آمد که برخی از آنها حاوی پروتئین باقی مانده بودند، در حالی که برخی دیگر تقریباً فاقد پروتئین بودند، که نشان می دهد ماهیت ارتباط پروتئین- اسید نوکلئیک در بافت های مختلف متفاوت است. یک اصلاح راحت، همگن کردن بافت حیوانی در محلول 0.15 مولار فنل فتالئین دی فسفات، و به دنبال آن افزودن فنل برای رسوب DNA (بدون RNA) با عملکرد خوب است.

اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک، صرف نظر از اینکه چگونه جدا شده باشند، مخلوطی از پلیمرهایی با وزن مولکولی متفاوت هستند، به استثنای نمونه های به دست آمده از انواع خاصی از باکتریوفاژها.
4.2 تقسیم بندی
یک روش جداسازی اولیه شامل تفکیک جزئی ژل‌های دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین (مثلاً نوکلئوهیستون) با استخراج با محلول‌های آبی با مولاریته افزایش‌یافته کلرید سدیم بود. به این ترتیب، آماده‌سازی‌های اسید دئوکسی ریبونوکلئیک به تعدادی فراکسیون تقسیم شدند که با نسبت‌های مختلف آدنین و تیمین به مجموع گوانین و سیتوزین مشخص می‌شوند، با فراکسیون‌های غنی‌شده در گوانین و سیتوزین که به راحتی جدا می‌شوند. نتایج مشابهی با جداسازی کروماتوگرافیک اسید دئوکسی ریبونوکلئیک از هیستون جذب شده روی کیزلگور با استفاده از شستشوی گرادیان با محلول های کلرید سدیم به دست آمد. در نسخه بهبودیافته این روش، فراکسیون های هیستونی خالص شده با n-aminobenzylcellulose ترکیب شدند تا پل های دیازو را از گروه های تیروزین و هیستیدین پروتئین تشکیل دهند. تفکیک اسیدهای نوکلئیک بر روی آلبومین سرم متیله (با خاک دیاتومه به عنوان یک حامل) نیز توصیف شده است. سرعت شستشو از ستون با محلول های نمکی با غلظت فزاینده به وزن مولکولی، ترکیب (اسیدهای نوکلئیک با محتوای گوانین بالا با سیتوزین راحت تر شسته می شوند) و ساختار ثانویه (DNA دناتوره شده محکم تر از DNA بومی توسط ستون حفظ می شود) بستگی دارد. ). به این ترتیب، یک جزء طبیعی، پلی دئوکسی دنیلیک- تیمیدیلیک اسید، از DNA خرچنگ دریایی Cancer borealis جدا شد. شکنش اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک نیز با شستشوی گرادیان از یک ستون پر از فسفات کلسیم انجام شد.

توابع DNA

در مولکول DNA، توالی اسیدهای آمینه در پپتیدها با استفاده از یک کد بیولوژیکی رمزگذاری می شود. هر اسید آمینه با ترکیبی از سه نوکلئوتید کدگذاری می شود، در این حالت 64 سه قلو تشکیل می شود که از این تعداد 61 اسید آمینه رمزگذاری می شود و 3 مورد بی معنی هستند و به عنوان علائم نگارشی (ATT، ACT، ATC) عمل می کنند. رمزگذاری یک اسید آمینه توسط چندین سه قلو نامیده می شود انحطاط کد سه گانه. ویژگی‌های مهم کد ژنتیکی ویژگی آن (هر سه‌گانه فقط یک اسید آمینه را رمزگذاری می‌کند)، جهانی بودن (نشان دهنده وحدت منشأ تمام حیات روی زمین) و کدون‌های غیر همپوشانی هنگام خواندن است.

DNA وظایف زیر را انجام می دهد:

ذخیره سازی اطلاعات ارثی با کمک هیستون ها انجام می شود. مولکول DNA تا می شود، ابتدا یک نوکلئوزوم و سپس هتروکروماتین، که کروموزوم ها را می سازد، تشکیل می دهد.

انتقال مواد ارثی از طریق همانندسازی DNA اتفاق می افتد.

استفاده از اطلاعات ارثی در فرآیند سنتز پروتئین

کدام یک از موارد فوق ساختاری و عملکردی است ویژگی های مولکول DNAبه آن اجازه می دهد اطلاعات ارثی را از سلولی به سلول دیگر، از نسلی به نسل دیگر ذخیره و انتقال دهد تا ترکیبات جدیدی از ویژگی ها را در فرزندان ارائه دهد؟

1. ثبات. این توسط پیوندهای هیدروژنی، گلیکوزیدی و فسفودی استر، و همچنین با مکانیسم ترمیم آسیب خود به خودی و ناشی از ایجاد می شود.

2. قابلیت تکرار. به لطف این مکانیسم، تعداد دیپلوئید کروموزوم ها در سلول های سوماتیک حفظ می شود. تمام ویژگی های ذکر شده DNA به عنوان یک مولکول ژنتیکی به صورت شماتیک در شکل نشان داده شده است.

3. وجود کد ژنتیکی. توالی بازها در DNA از طریق فرآیندهای رونویسی و ترجمه به توالی اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی تبدیل می شود.
4. ظرفیت نوترکیبی ژنتیکی. به لطف این مکانیسم، ترکیبات جدیدی از ژن های مرتبط شکل می گیرد.