ДНХ-ийн хоёр хэлхээг холбох нь ДНХ-ийн гинжин хэлхээний мөчлөгийн үед холбоос үүсэх үйл явц юм. Хос буюу хэд хэдэн полимер гинж хаагдах үед тэдгээр нь өөр өөр төрлийн харилцан холболт үүсгэж болно. Ялангуяа, ДНХ-ийн дугуй хаалттай хэлбэрийн давхар мушгиа утаснууд хоорондоо холбогддог (энд ДНХ-ийн давхар мушгиа нь голчлон нэг полимер гинж гэж үзэх болно). Холбогдсон ДНХ молекулууд нь байгальд нэлээд түгээмэл байдаг бөгөөд лабораторид гаргаж авах боломжтой. Хоёр гинжин хэлхээний холбоосууд нь ерөнхийдөө хязгааргүй олон топологийн хувьд ижил биш төрөлтэй байдаг. Холболтын дарааллын тухай ойлголт нь зөвхөн дугуй хэлбэртэй хаалттай ДНХ-д үүссэн тодорхой ангийн холбоосыг хоёрдмол утгагүйгээр тодорхойлдог. Ерөнхий зураг нь илүү төвөгтэй харагдаж байна.

Полимер гинж нь уусмал дахь санамсаргүй мөчлөгт орох үед янз бүрийн топологийн төлөвт орж болно. Тусгаарлагдсан хэлхээний хувьд, i.e. Үүссэн холбоосыг харгалзахгүйгээр эдгээр топологийн төлөв байдлын магадлалын талаархи асуулт нь санамсаргүй хаалтын үед янз бүрийн зангилаа үүсэх магадлалаас үүдэлтэй юм. Хэрэв бид орооцолдох магадлалыг харгалзан үзвэл хамгийн түрүүнд массын төвүүдийн хоорондох тодорхой зайтай хоёр гинжийг санамсаргүй хаах үед орооцолдсон төлөв (эсвэл орооцолдсон төлөв) үүсэх магадлалын асуудлыг авч үзэх хэрэгтэй. , R (Klenin K.V. ea, 1988, Frank-Kamenetskii M.D. ea, 1975, Vologodsky A.V. et al., 1974a and Iwata K., 1983). Хязгааргүй нимгэн гинжин хэлхээний загварт зориулсан ийм тооцооны үр дүнг (Klenin K.V. ea, 1988) дээр үзүүлэв. Янз бүрийн муруй нь гинж тус бүрийн сегментүүдийн өөр өөр тоотой тохирч байна (хоёулаа гинж нь ижил тооны сегментээс бүрдэнэ гэж үздэг): 1 - 20 сегмент, 2 - 40, 3 - 80 сегмент. Жижиг R-д холбоос үүсэх магадлал өндөр байгаа нь хоёр холбоогүй гинжин хэлхээний системийн төлөвийн тоо бие биедээ ойртох тусам мэдэгдэхүйц буурдаг гэсэн үг юм. Үүний үр дүнд холбоогүй хязгааргүй нимгэн цагирагтай полимер гинжний шийдэл нь тийм ч тохиромжтой биш байх болно. Үүнд энтропик шинж чанартай гинжний хооронд түлхэлт үүсдэг. Статистикийн механикийн хувьд ийм түлхэлтийг ихэвчлэн B вирусийн хоёр дахь коэффициентээр тоон байдлаар тодорхойлдог (Landau L. and Lifshitz E.M., 1964). Холбогдоогүй цагирагуудын уусмалын B утгыг Зураг дээрх өгөгдлөөс тооцоолж болно. Хоёр гинжний хооронд орооцолдох магадлал. Эдгээр утгууд нь (2-р вирусийн коэффициентийн тооцооллыг Зураг-ыг үзнэ үү) нь A-ийн эргэлтийн язгуур квадратын радиустай тэнцүү радиустай, бие биедээ үл нэвтрэх бөмбөрцөг хэсгүүдэд тохирох B утгатай ойролцоо байна. хаалттай полимер гинж (Klenin K.V. ea, 1988). Тиймээс хамгийн тохиромжтой хязгааргүй нимгэн хаалттай хэлхээнүүд хүртэл хүчтэй харилцан түлхэлттэй байх ёстой бөгөөд энэ нь бүхэлдээ топологийн хязгаарлалтаас үүдэлтэй юм.

Катенанууд, өөрөөр хэлбэл. Зарим эсүүдэд ДНХ молекулуудын оролцоо илэрсэн (Clayton D.A. and Vinograd J., 1967, Hudson B. and Vinograd J., 1967). Орооцолдолтой топологийн бүтцийн жишээг хоорондоо холбогдсон дугуй ДНХ кинетопластын аварга сүлжээгээр өгсөн болно (Borst P. and Hoeijmakers J.H.J., 1979-ийн тоймыг үзнэ үү). Эдгээр сүлжээнүүд нь олон арван мянган дугуй хэлбэртэй ДНХ молекулуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь бүтцийн хувьд ижил байдаг.

Давхар хэлхээтэй ДНХ-ийн топологийг судлах үндсэн аргууд нь электрон микроскоп ба гель электрофорез юм. Гэсэн хэдий ч ДНХ-ийн ердийн электрон микроскопийн гэрэл зураг дээр молекулуудын топологийг шинжлэх нь нэлээд хэцүү байдаг, учир нь субстрат дээрх огтлолцлын цэгүүдийн аль нь илүү өндөр, аль нь доогуур байгааг тодорхойлоход хэцүү байдаг. Давхар спираль нь recA уурагтай холбогдсонтой холбоотойгоор энэ хүндрэлийг анх удаа их хэмжээгээр даван туулсан (Krasnow M.A.ea, 1983). Энэ тохиолдолд ДНХ-ийн хэлхээ нь маш их өтгөрдөг тул ДНХ-ийн сегментүүдийн огтлолцлын бүтэц гэрэл зураг дээр тодорхой харагдаж байна. Нөгөөтэйгүүр, дэгээтэй ДНХ-ийн молекулууд нь гель дэх хөдөлгөөнт байдлаараа холбоогүй молекулуудаас ялгаатай байдаг бөгөөд энэ нь электрофорезийн үед тэдгээрийг салгах боломжийг олгодог (Wasserman S.A. ба Cozzarelli N.R., 1986-ыг үзнэ үү). Энэ арга нь мэдээжийн хэрэг тусгай шалгалт тохируулга шаарддаг, учир нь ДНХ-ийн зангилаагүй дугуй хэлбэртэй харьцуулахад тодорхой топологийн бүтэц нь гель дотор ямар байрлалд байх ёстойг урьдчилан хэлэх боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч одоогоор судалж буй ДНХ-ийн зангилаагүй топоизомеруудтай харьцуулахад янз бүрийн топологийн бүтцийн хөдөлгөөнт байдлын талаар нэлээд их хэмжээний туршилтын материал аль хэдийн хуримтлагдсан байна. Мэдээжийн хэрэг, энэ аргаар цоожтой ДНХ молекулуудыг судлахдаа тэдгээр нь нэг хэлхээний завсарлагатай байх ёстой, эс тэгвээс хөдөлгөөн нь давхар мушгиа хэлхээний дарааллаас хамаарна.

Хуудас 3

1. Нэмэлт байдлын зарчмын дагуу өгөгдсөн ДНХ молекулын хоёр дахь хэлхээг бүтээдэг: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A.

2. Нэг нуклеотидын уртыг (0.34 нм) мэдэж, бид энэ ДНХ-ийн фрагментийн уртыг тодорхойлно (ДНХ-д нэг гинжин хэлхээний урт нь бүх молекулын урттай тэнцүү): 13x0.34 = 4.42 нм.

3. Өгөгдсөн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд нуклеотидын эзлэх хувийг тооцоол.

13 нуклеотид - 100%

5 A – x%, x=38% (A).

2 G – x%, x=15.5% (G).

4 T – x%, x=31% (T).

2 C – x%, x=15.5% (C).

Хариулт: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A; 4.42 нм; A=38%; T=31%; G=15.5%; C=15.5%.

Бодлого 21. ДНХ-ийн нэг хэлхээний фрагмент дээр нуклеотидууд дараах дарааллаар байрлана: A-A-G-T-C-T-A-C-G-T-A-T.

1. Энэ ДНХ молекулын хоёр дахь хэлхээний бүтцийн диаграммыг зур.

2. Нэг нуклеотид 0,34 нм орчим эзэлдэг бол ДНХ-ийн хэлтэрхий ямар урттай байх вэ?

3. ДНХ-ийн молекулын энэ фрагментэд хэдэн нуклеотид (% -аар) байдаг вэ?

1. Бид ДНХ молекулын энэ фрагментийн хоёр дахь хэлхээг нөхөх дүрмийг ашиглан гүйцээнэ: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A.

2. Энэ ДНХ-ийн фрагментийн уртыг тодорхойл: 12х0.34 = 4.08 нм.3. Бид энэ ДНХ-ийн фрагмент дэх нуклеотидын хувийг тооцдог.

24 нуклеотид - 100%

8A – x%, иймээс x=33.3%(A);

учир нь Чаргаффын дүрмийн дагуу A=T, энэ нь T=33.3% -ийн агуулга гэсэн үг;

24 нуклеотид - 100%

4G – x%, иймээс x=16.7%(G);

учир нь Чаргаффын дүрмийн дагуу G=C бөгөөд энэ нь C=16.6% -ийн агууламжийг илэрхийлнэ.

Хариулт: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A; 4.08 нм; A=T=33.3%; G=C=16.7%

Бодлого 22. Эхнийх нь гуанин 18%, аденин 30%, тимин 20% байвал хоёр дахь ДНХ хэлхээний найрлага ямар байх вэ?

1. ДНХ-ийн молекулын гинж нь бие биенээ нөхөж байдгийг мэдээд бид хоёр дахь гинжин хэлхээний нуклеотидын агуулгыг (% -аар) тодорхойлно.

учир нь эхний гинжин хэлхээнд G = 18%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд C = 18% гэсэн үг;

учир нь эхний хэлхээнд A=30%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд T=30% гэсэн үг;

учир нь эхний хэлхээнд T=20%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд A=20% гэсэн үг;

2. Эхний гинжин хэлхээнд цитозины агуулгыг (% -иар) тодорхойлно.

ДНХ-ийн эхний хэлхээнд цитозины эзлэх хувийг тодорхойлох: 100% - 68% = 32% (C);

хэрэв эхний гинжин хэлхээнд C = 32% бол хоёр дахь хэлхээнд G = 32% байна.

Хариулт: C=18%; T=30%; A=20%; G=32%

Бодлого 23. ДНХ молекулд нийт нуклеотидын 23% аденил нуклеотид байна. Тимидил ба цитозил нуклеотидын тоог тодорхойл.

1. Чаргаффын дүрмийг ашиглан өгөгдсөн ДНХ молекул дахь тимидил нуклеотидын агуулгыг олно: A=T=23%.

2. Өгөгдсөн ДНХ молекул дахь аденил ба тимидил нуклеотидын агууламжийн нийлбэрийг (%) ол: 23% + 23% = 46%.

3. Өгөгдсөн ДНХ-ийн молекул дахь гуанил ба цитозил нуклеотидын агууламжийн нийлбэрийг (%) ол: 100% – 46% = 54%.

4. Чаргаффын дүрмийн дагуу ДНХ-ийн молекул G = C, нийт 54%, тус тусад нь: 54% : 2 = 27% -ийг эзэлдэг.

Хариулт: T=23%; C=27%

Бодлого 24. Харьцангуй молекул жинтэй 69 мянган ДНХ молекулын 8625 нь аденил нуклеотид байна. Нэг нуклеотидын харьцангуй молекул жин дунджаар 345. Энэ ДНХ-д хэдэн бие даасан нуклеотид байдаг вэ? Түүний молекулын урт хэд вэ?

1. Өгөгдсөн ДНХ молекулд хэдэн аденил нуклеотид байгааг тодорхойл: 8625: 345 = 25.

2. Чаргаффын дүрмийн дагуу A = G, i.e. өгөгдсөн ДНХ молекулд A=T=25.

3. Энэ ДНХ-ийн нийт молекул жингийн хэд нь гуанил нуклеотидын эзлэх хувь болохыг тодорхойл: 69,000 – (8625х2) = 51,750.

4. Энэ ДНХ-д байгаа гуанил ба цитозилийн нуклеотидын нийт тоог тодорхойл: 51,750:345=150.

5. Гуанил ба цитозил нуклеотидын агуулгыг тус тусад нь тодорхойлно: 150:2 = 75;

6. Энэ ДНХ молекулын уртыг тодорхойл: (25 + 75) x 0.34 = 34 нм.

Хариулт: A=T=25; G=C=75; 34 нм.

Бодлого 25. Зарим эрдэмтдийн үзэж байгаагаар хүний ​​нэг үр хөврөлийн эсийн цөм дэх бүх ДНХ молекулын нийт урт 102 см орчим байдаг.Нэг эсийн ДНХ-д хэдэн хос нуклеотид агуулагддаг вэ (1нм=10–6мм) вэ?

1. Сантиметрийг миллиметр, нанометр болгон хөрвүүл: 102 см = 1020 мм = 1,020,000,000 нм.

2. Нэг нуклеотидын уртыг (0.34 нм) мэдэж, бид хүний ​​бэлгийн эсийн ДНХ молекулд агуулагдах нуклеотидын хосын тоог тодорхойлно: (102 x 107): 0.34 = 3 x 109 хос.

Хариулт: 3´109 пар.

Даалгавар 26. Үүссэн дипептидийн томъёог бич.

а) тирозин ба цистеноин; б) серин ба фенилаланин; в) глицин ба цистеин.

Бодлого 27. Бусад нүүрстөрөгч агуулсан бодис хэрэглэхгүйгээр метанаас глицин гарга.

Баруун талд 2016 оны 4-р сарын 23-нд Гиннесийн амжилтын номонд орсон Варна (Болгар) хотын далайн эрэг дээрх хүмүүсээс бүтээсэн хүний ​​ДНХ-ийн хамгийн том мушгиа байна.

Дезоксирибонуклеины хүчил. Ерөнхий мэдээлэл

ДНХ (дезоксирибонуклеины хүчил) нь удамшлын мэдээллийг агуулсан цогц код бүхий амьдралын нэг төрлийн зураг төсөл юм. Энэхүү цогц макромолекул нь удамшлын удамшлын мэдээллийг хадгалж, үеэс үед дамжуулах чадвартай. ДНХ нь аливаа амьд организмын удамшил, хувьсах чадвар зэрэг шинж чанарыг тодорхойлдог. Үүнд кодлогдсон мэдээлэл нь аливаа амьд организмын хөгжлийн хөтөлбөрийг бүхэлд нь тодорхойлдог. Генетикийн хувьд тодорхойлогддог хүчин зүйлүүд нь хүн болон бусад организмын амьдралын бүх замыг урьдчилан тодорхойлдог. Гадаад орчны зохиомол эсвэл байгалийн нөлөөлөл нь хувь хүний ​​генетикийн шинж чанарын ерөнхий илэрхийлэлд бага зэрэг нөлөөлж эсвэл програмчлагдсан үйл явцын хөгжилд нөлөөлдөг.

Дезоксирибонуклеины хүчил(ДНХ) нь амьд организмын хөгжил, үйл ажиллагааны генетикийн хөтөлбөрийг хадгалах, үеэс үед дамжуулах, хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог макромолекул (гол гурван зүйлийн нэг, нөгөө хоёр нь РНХ ба уураг) юм. ДНХ нь янз бүрийн төрлийн РНХ, уургийн бүтцийн талаархи мэдээллийг агуулдаг.

Эукариот эсүүдэд (амьтан, ургамал, мөөгөнцөр) ДНХ нь эсийн цөмд хромосомын нэг хэсэг болохоос гадна зарим эсийн органеллд (митохондри ба пластид) байдаг. Прокариот организмын эсүүдэд (бактери ба археа) дугуй эсвэл шугаман ДНХ молекулыг нуклеоид гэж нэрлэдэг бөгөөд дотроос эсийн мембранд наалддаг. Тэд болон доод эукариотуудад (жишээлбэл, мөөгөнцөр) плазмид гэж нэрлэгддэг жижиг автономит, голчлон дугуй хэлбэртэй ДНХ молекулууд байдаг.

Химийн үүднээс авч үзвэл ДНХ нь нуклеотид гэж нэрлэгддэг давтагдах блокуудаас бүрдсэн урт полимер молекул юм. Нуклеотид бүр нь азотын суурь, элсэн чихэр (дезоксирибоз) ба фосфатын бүлгээс бүрдэнэ. Гинжин дэх нуклеотидын хоорондох холбоо нь дезоксирибозоор үүсдэг. ХАМТ) ба фосфат ( Ф) бүлгүүд (фосфодиэфирийн холбоо).

Цагаан будаа. 2. Нуклеотид нь азотын суурь, элсэн чихэр (дезоксирибоз), фосфатын бүлгээс бүрдэнэ.

Ихэнх тохиолдолд (нэг судалтай ДНХ агуулсан зарим вирусыг эс тооцвол) ДНХ-ийн макромолекул нь бие биендээ чиглэсэн азотын суурьтай хоёр гинжээс тогтдог. Энэхүү хоёр судалтай молекул нь мушгиа дагуу эргэлддэг.

ДНХ-д дөрвөн төрлийн азотын суурь (аденин, гуанин, тимин, цитозин) байдаг. Нэг гинжний азотын суурь нь нэмэлт байх зарчмын дагуу нөгөө гинжний азотын суурьтай устөрөгчийн холбоогоор холбогддог: аденин нь зөвхөн тиминтэй нийлдэг ( А-Т), гуанин - зөвхөн цитозинтэй ( Г-С). Эдгээр хосууд нь ДНХ-ийн спираль "шат"-ын "шат"-ыг бүрдүүлдэг (2, 3, 4-р зургийг үз).

Цагаан будаа. 2. Азотын суурь

Нуклеотидын дараалал нь янз бүрийн төрлийн РНХ-ийн талаархи мэдээллийг "кодлох" боломжийг олгодог бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь элч эсвэл загвар (мРНХ), рибосом (рРНХ) ба тээвэрлэлт (tRNA) юм. Эдгээр бүх төрлийн РНХ нь ДНХ-ийн дарааллыг транскрипцийн явцад нийлэгжсэн РНХ-ийн дараалалд хуулж, ДНХ-ийн загвар дээр нийлэгждэг бөгөөд уургийн биосинтезд (орчуулгын процесс) оролцдог. Кодлох дарааллаас гадна эсийн ДНХ нь зохицуулалтын болон бүтцийн функцийг гүйцэтгэдэг дарааллыг агуулдаг.

Цагаан будаа. 3. ДНХ-ийн хуулбар

ДНХ-ийн химийн нэгдлүүдийн үндсэн хослолуудын зохион байгуулалт, эдгээр хослолуудын тоон хамаарал нь удамшлын мэдээллийг кодлох боломжийг олгодог.

Боловсрол шинэ ДНХ (хуулбарлах)

1. Хуулбарлах үйл явц: ДНХ-ийн давхар мушгиа задлах - ДНХ полимеразаар нэмэлт хэлхээний синтез - нэгээс хоёр ДНХ молекул үүсэх.
2. Ферментүүд химийн нэгдлүүдийн үндсэн хосуудын хоорондын холбоог таслахад давхар мушгиа хоёр салаа болж "тайлагддаг".
3. Салбар бүр нь шинэ ДНХ-ийн элемент юм. Шинэ үндсэн хосууд нь эх салбартай ижил дарааллаар холбогддог.

Давхардаж дууссаны дараа эцэг эхийн ДНХ-ийн химийн нэгдлүүдээс үүссэн, ижил генетик кодтой хоёр бие даасан спираль үүсдэг. Ийм байдлаар ДНХ нь эсээс эс рүү мэдээлэл дамжуулах чадвартай байдаг.

Илүү дэлгэрэнгүй мэдээлэл:

НУКЛЕИН ХҮЧЛИЙН БҮТЭЦ

Цагаан будаа. 4 . Азотын суурь: аденин, гуанин, цитозин, тимин

Дезоксирибонуклеины хүчил(ДНХ) нь нуклейн хүчлийг хэлдэг. Нуклейн хүчилмономерууд нь нуклеотид болох жигд бус биополимеруудын ангилал юм.

НУКЛЕОТИДбүрдэнэ азотын суурь, таван нүүрстөрөгчийн нүүрс устай (пентоз) холбогдсон - дезоксирибоз(ДНХ-ийн хувьд) эсвэл рибоз(РНХ-ийн хувьд) нь фосфорын хүчлийн үлдэгдэлтэй (H 2 PO 3 -) нийлдэг.

Азотын суурьХоёр төрөл байдаг: пиримидины суурь - урацил (зөвхөн РНХ-д байдаг), цитозин ба тимин, пурины суурь - аденин ба гуанин.

Цагаан будаа. 5. Нуклеотидын бүтэц (зүүн талд), ДНХ дахь нуклеотидын байршил (доод талд) ба азотын суурийн төрлүүд (баруун талд): пиримидин ба пурин

Пентозын молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомууд 1-ээс 5 хүртэл дугаарлагдсан. Фосфат нь гурав, тав дахь нүүрстөрөгчийн атомуудтай нэгддэг. Ингэж нуклейнотидууд нуклейн хүчлийн гинжин хэлхээнд нэгддэг. Тиймээс бид ДНХ-ийн хэлхээний 3' ба 5' төгсгөлийг ялгаж чадна.

Цагаан будаа. 6. ДНХ-ийн гинжин хэлхээний 3' ба 5' төгсгөлийг тусгаарлах

ДНХ-ийн хоёр хэлхээ үүсдэг давхар мушгиа. Спираль дээрх эдгээр гинж нь эсрэг чиглэлд чиглэгддэг. ДНХ-ийн өөр өөр хэлхээнд азотын суурь нь хоорондоо холбогддог устөрөгчийн холбоо. Аденин үргэлж тиминтэй, цитозин нь гуанинтай үргэлж хослодог. гэж нэрлэдэг нэмэлт дүрэм.

Нэмэлт дүрэм:

A-T G-C

Жишээлбэл, хэрэв бидэнд дараалал бүхий ДНХ-ийн хэлхээ өгөгдсөн бол

3’- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5’,

Дараа нь хоёр дахь гинж нь түүнийг нөхөж, эсрэг чиглэлд - 5' төгсгөлөөс 3' төгсгөл хүртэл чиглүүлнэ.

5'- TACAGGATCGACGAGC- 3'.

Цагаан будаа. 7. ДНХ молекулын гинжин хэлхээний чиглэл, устөрөгчийн холбоо ашиглан азотын суурийн холболт

ДНХ-ийн ХУУРЛАЛТ

ДНХ-ийн хуулбарЭнэ нь загвар синтезээр ДНХ молекулыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх үйл явц юм. Ихэнх тохиолдолд байгалийн ДНХ-ийн хуулбарпраймерДНХ-ийн синтезийн хувьд богино фрагмент (дахин бүтээсэн). Ийм рибонуклеотидын праймерыг примазын фермент (прокариотуудад ДНХ-ийн примаза, эукариотуудад ДНХ-полимераза) үүсгэсэн ба дараа нь дезоксирибонуклеотид полимеразаар солигддог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн засварын функцийг гүйцэтгэдэг (ДНХ молекул дахь химийн гэмтэл, эвдрэлийг засдаг).

Хуулбарлах нь хагас консерватив механизмын дагуу явагддаг. Энэ нь ДНХ-ийн давхар мушгиа задарч, түүний гинж бүр дээр нэмэлт байх зарчмын дагуу шинэ гинж бий болно гэсэн үг юм. Тиймээс охин ДНХ молекул нь эх молекулын нэг хэлхээ, шинээр нийлэгжсэн нэг хэлхээг агуулдаг. Репликаци нь эх хэлхээний 3'-ээс 5' төгсгөл хүртэлх чиглэлд явагддаг.

Цагаан будаа. 8. ДНХ молекулын хуулбарлах (давхардах).

ДНХ-ийн синтез- Энэ бол анх харахад тийм ч төвөгтэй үйл явц биш юм. Хэрэв та энэ талаар бодож байгаа бол эхлээд синтез гэж юу болохыг олж мэдэх хэрэгтэй. Энэ бол аливаа зүйлийг нэг цогц болгон нэгтгэх үйл явц юм. Шинэ ДНХ молекул үүсэх нь хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг.

1) ДНХ-ийн топоизомераза нь репликацын салааны урд байрладаг бөгөөд ДНХ-ийг задлах, задлахад хялбар болгохын тулд таслав.
2) ДНХ-ийн геликаза нь топоизомеразагийн дараагаар ДНХ-ийн мушгиа тайлах үйл явцад нөлөөлдөг.
3) ДНХ холбогч уургууд нь ДНХ-ийн хэлхээг холбож, тогтворжуулж, бие биедээ наалдахаас сэргийлдэг.
4) ДНХ полимераз δ(дельта) , хуулбарлах сэрээний хөдөлгөөний хурдтай зохицуулж, синтезийг гүйцэтгэдэгтэргүүлэхгинжохин компани Матриц дээрх 5"→3" чиглэлд ДНХэхийн ДНХ-ийн хэлхээ нь 3" төгсгөлөөс 5" төгсгөл хүртэлх чиглэлд (хурд нь секундэд 100 хос нуклеотид хүртэл). Эдгээр үйл явдлууд үүн дээр эхийнДНХ-ийн хэлхээ хязгаарлагдмал.

Цагаан будаа. 9. ДНХ-ийн хуулбарлах үйл явцын бүдүүвч дүрслэл: (1) хоцрогдсон хэлхээ (хоцрогдсон хэлхээ), (2) тэргүүлэх хэлхээ (тэргүүлэх хэлхээ), (3) ДНХ полимераза α (Полα), (4) ДНХ лигаза, (5) РНХ -праймер, (6) Примаза, (7) Оказаки фрагмент, (8) ДНХ полимераз δ (Полδ), (9) Хеликаза, (10) Нэг хэлхээтэй ДНХ холбогч уураг, (11) Топоизомераза.

Охин ДНХ-ийн хоцрогдсон хэлхээний синтезийг доор тайлбарлав (үзнэ үү. Схемхуулбарлах сэрээ ба хуулбарлах ферментийн үүрэг)

ДНХ-ийн хуулбарлах талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг үзнэ үү

5) Эх молекулын нөгөө хэлхээ задарч тогтворжсоны дараа тэр даруйд наалдана.ДНХ полимераз α(альфа)ба 5"→3" чиглэлд праймер (РНХ праймер) - 10-аас 200 нуклеотидын урттай ДНХ-ийн загвар дээрх РНХ-ийн дарааллыг нэгтгэдэг. Үүний дараа ферментДНХ-ийн хэлхээнээс хасагдсан.

Оронд нь ДНХ полимеразуудα праймерын 3" төгсгөлд бэхлэгдсэн байнаДНХ полимеразε .

6) ДНХ полимеразε (эпсилон) праймерыг үргэлжлүүлэн сунгаж байгаа мэт боловч субстрат болгон оруулдагдезоксирибонуклеотидууд(150-200 нуклеотидын хэмжээгээр). Үүний үр дүнд хоёр хэсгээс нэг утас үүсдэг -РНХ(жишээ нь праймер) ба ДНХ. ДНХ полимераз εөмнөх праймертай тулгарах хүртэл ажилланаОказакигийн хэсэг(бага зэрэг эрт нийлэгжүүлсэн). Үүний дараа энэ ферментийг гинжнээс салгана.

7) ДНХ полимераз β(бета) оронд нь зогсож байнаДНХ полимераз ε,нэг чиглэлд (5"→3") хөдөлж, праймер рибонуклеотидыг зайлуулж, оронд нь дезоксирибонуклеотидыг нэгэн зэрэг оруулдаг. Фермент нь праймерыг бүрэн арилгах хүртэл ажилладаг, i.e. дезоксирибонуклеотид хүртэл (бүр эрт нийлэгжсэн).ДНХ полимераз ε). Фермент нь ажлынхаа үр дүнг урд талын ДНХ-тэй холбож чадахгүй тул гинжнээс гардаг.

Үүний үр дүнд охины ДНХ-ийн хэлтэрхий эх хэлхээний матриц дээр "оршдог". гэж нэрлэдэгОказакигийн хэсэг.

8) ДНХ-ийн лигаза нь зэргэлдээх хоёрыг холбодог Оказакигийн хэсгүүд , өөрөөр хэлбэл 5" сегментийн төгсгөлийг нэгтгэсэнДНХ полимераз ε,болон 3" төгсгөлийн гинж суурилуулсанДНХ полимеразβ .

РНХ-ИЙН БҮТЭЦ

Рибонуклейн хүчил(РНХ) нь бүх амьд организмын эсэд байдаг гурван үндсэн макромолекулын нэг (нөгөө хоёр нь ДНХ ба уураг) юм.

ДНХ-ийн нэгэн адил РНХ нь холбоос бүрийг нэрлэдэг урт гинжээс бүрддэг нуклеотид. Нуклеотид бүр нь азотын суурь, рибозын сахар, фосфатын бүлгээс бүрдэнэ. Гэсэн хэдий ч ДНХ-ээс ялгаатай нь РНХ нь ихэвчлэн хоёр биш харин нэг хэлхээтэй байдаг. РНХ дахь пентоз нь дезоксирибоз биш харин рибоз (рибоз нь нүүрс усны хоёр дахь атом дээр нэмэлт гидроксил бүлэгтэй байдаг). Эцэст нь, ДНХ нь РНХ-ээс азотын суурийн найрлагаар ялгаатай: тимины оронд ( Т) РНХ нь урацил агуулдаг ( У) , энэ нь мөн адениныг нөхдөг.

Нуклеотидын дараалал нь РНХ-д генетикийн мэдээллийг кодлох боломжийг олгодог. Бүх эсийн организмууд уургийн нийлэгжилтийг програмчлахын тулд РНХ (мРНХ) ашигладаг.

Эсийн РНХ гэдэг процессоор үүсгэгддэг транскрипци , өөрөөр хэлбэл тусгай ферментээр хийгддэг ДНХ матриц дээрх РНХ-ийн нийлэгжилт - РНХ полимеразууд.

Мессенжер РНХ (мРНХ) дараа нь гэж нэрлэгддэг процесст оролцдог нэвтрүүлэг, тэдгээр. рибосомын оролцоотойгоор мРНХ матриц дээр уургийн нийлэгжилт. Бусад РНХ нь транскрипц хийсний дараа химийн өөрчлөлтөд орж, хоёрдогч болон гуравдагч бүтэц үүссэний дараа РНХ-ийн төрлөөс хамааран үүрэг гүйцэтгэдэг.

Цагаан будаа. 10. Азотын суурь дахь ДНХ ба РНХ-ийн ялгаа: РНХ-д тимин (Т)-ын оронд урацил (U) агуулагддаг бөгөөд энэ нь мөн адениныг нөхдөг.

ТРАНСКРИПЦИЯ

Энэ бол ДНХ загвар дээрх РНХ-ийн нийлэгжилтийн үйл явц юм. ДНХ нь сайтуудын аль нэгэнд тайвширдаг. Нэг хэлхээ нь РНХ молекул руу хуулбарлах шаардлагатай мэдээллийг агуулдаг - энэ хэлхээг кодлох хэлхээ гэж нэрлэдэг. ДНХ-ийн хоёр дахь хэлхээ, кодчилолд нэмэлт, загвар гэж нэрлэгддэг. Транскрипцийн явцад нэмэлт РНХ-ийн гинж нь загвар хэлхээнд 3' - 5' чиглэлд (ДНХ-ийн хэлхээний дагуу) нийлэгждэг. Энэ нь кодлох хэлхээний РНХ хуулбарыг үүсгэдэг.

Цагаан будаа. 11. Транскрипцийн бүдүүвч дүрслэл

Жишээлбэл, хэрэв бидэнд кодлох гинжин хэлхээний дарааллыг өгсөн бол

3’- ATGTCCTAGCTGCTCG - 5’,

дараа нь нэмэлт дүрмийн дагуу матрицын гинж нь дарааллыг авч явах болно

5’- TACAGGATCGACGAGC- 3’,

ба түүнээс нийлэгжсэн РНХ нь дараалал юм

НЭВТРҮҮЛЭГ

Механизмыг авч үзье уургийн нийлэгжилтРНХ матриц, түүнчлэн генетикийн код, түүний шинж чанарууд дээр. Мөн тодорхой болгохын тулд доорх линкээр амьд эсэд тохиолддог транскрипц, орчуулгын үйл явцын тухай богино хэмжээний видеог үзэхийг зөвлөж байна.

Цагаан будаа. 12. Уургийн нийлэгжилтийн үйл явц: РНХ-ийн ДНХ код, уургийн РНХ код

ГЕНЕТИК КОД

Генетик код- нуклеотидын дарааллыг ашиглан уургийн амин хүчлийн дарааллыг кодлох арга. Амин хүчил бүр нь кодон эсвэл триплет гэсэн гурван нуклеотидын дарааллаар кодлогддог.

Ихэнх про ба эукариотуудад нийтлэг байдаг генетик код. Хүснэгтэнд бүх 64 кодон болон холбогдох амин хүчлийг харуулав. Үндсэн дараалал нь мРНХ-ийн 5"-аас 3" төгсгөл хүртэл байна.

Хүснэгт 1. Стандарт генетикийн код

1-р суурь tion	2-р суурь								3 дахь суурь tion
	У		C		А		Г
У	У У У	(Phe/F)	U C U	(Ser/S)	У А У	(Тир/Ү)	У Г У	(Cys/C)	У
	У У Ц		U C C		U A C		U G C		C
	У У А	(Leu/L)	У Ц А		У А	Кодоныг зогсоох**	У Г А	Кодоныг зогсоох**	А
	У У Г		У Ц Г		У А Г	Кодоныг зогсоох**	У Г Г	(Trp/W)	Г
C	C U U		C C U	(Pro/P)	C A U	(Түүний/H)	C G U	(Arg/R)	У
	C U C		C C C		C A C		C G C		C
	Ц У А		C C A		C A A	(Gln/Q)	C GA		А
	Ц У Г		C C G		C A G		C G G		Г
А	А У У	(Ile/I)	А С У	(Thr/T)	A A U	(Asn/N)	А Г У	(Ser/S)	У
	A U C		A C C		A A C		A G C		C
	А У А		А С А		А А А	(Lys/K)	А Г А		А
	А У Г	(Уулзсан/М)	A C G		А Г		A G G		Г
Г	Г У У	(Val/V)	Г С У	(Ала/А)	Г А У	(Asp/D)	Г Г У	(Гли/Г)	У
	Г У Ц		G C C		Г А		G G C		C
	Г У А		Г С А		Г А А	(Цавуу)	Г Г А		А
	Г У Г		Г С Г		Г А Г		Г Г Г		Г

Гурвалсан хүүхдүүдийн дунд "цэг таслал" үүрэг гүйцэтгэдэг 4 тусгай дараалал байдаг.

• *Гурвалсан 8 САР, мөн кодлогч метионин гэж нэрлэдэг кодон эхлэх. Уургийн молекулын нийлэгжилт энэ кодоноос эхэлдэг. Тиймээс уургийн нийлэгжилтийн үед дарааллын эхний амин хүчил нь үргэлж метионин байх болно.

• ** Гурван ихэр UAA, UAGТэгээд U.G.A.гэж нэрлэдэг кодонуудыг зогсоохмөн нэг амин хүчлийг кодлох хэрэггүй. Эдгээр дараалалд уургийн нийлэгжилт зогсдог.

Генетик кодын шинж чанарууд

1. Гурвалсан. Амин хүчил бүр нь гурван нуклеотидын дарааллаар кодлогддог - триплет эсвэл кодон.

2. Тасралтгүй байдал. Гурвалсан хүүхдийн хооронд нэмэлт нуклеотид байхгүй тул мэдээллийг тасралтгүй уншдаг.

3. Давхарддаггүй. Нэг нуклеотидыг хоёр гурвалсанд зэрэг оруулах боломжгүй.

4. Хоёрдмол утгагүй байдал. Нэг кодон нь зөвхөн нэг амин хүчлийг кодлох боломжтой.

5. доройтол. Нэг амин хүчлийг хэд хэдэн өөр кодоноор кодлож болно.

6. Олон талт байдал. Бүх амьд организмын генетикийн код ижил байдаг.

Жишээ. Бидэнд кодчиллын гинжин хэлхээний дарааллыг өгсөн болно.

3’- CCGATTGCACGTCGATCGTATA- 5’.

Матрицын гинж нь дараах дараалалтай байна.

5’- GGCTAACGTGCAGCTAGCATAT- 3’.

Одоо бид энэ гинжин хэлхээний мэдээллийн РНХ-г "нийлэгжүүлдэг":

3’- CCGAUUGCACGUCGAUCGUAUA- 5’.

Уургийн нийлэгжилт нь 5' → 3' чиглэлд явагддаг тул бид генетикийн кодыг "унших" дарааллыг эргүүлэх хэрэгтэй.

5’- AUAUGCUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Одоо AUG эхлэх кодоныг олъё:

5’- AU AUG CUAGCUGCACGUUAGCC- 3’.

Дарааллыг гурвалсан болгон хуваая:

иймэрхүү сонсогдож байна: мэдээлэл нь ДНХ-ээс РНХ руу (транскрипт), РНХ-ээс уураг руу (орчуулга) шилждэг. ДНХ-ийг репликаци хийх замаар хуулбарлах боломжтой бөгөөд ДНХ-ийг РНХ-ийн загвараас нийлэгжүүлэх үед урвуу транскрипц хийх боломжтой боловч энэ үйл явц нь голчлон вирусын шинж чанартай байдаг.

Цагаан будаа. 13. Молекул Биологийн Төв Догма

ГЕНОМ: ГЕН ба ХРОМОСОМ

(ерөнхий ойлголт)

Геном - организмын бүх генийн нийлбэр; түүний бүрэн хромосомын багц.

"Геном" гэсэн нэр томъёог 1920 онд Г.Винклер санал болгож, нэг биологийн зүйлийн организмын хромосомын гаплоид багцад агуулагдах генийн багцыг тайлбарласан. Энэ нэр томъёоны анхны утга нь геномын тухай ойлголт нь генотипээс ялгаатай нь хувь хүний ​​биш харин бүх зүйлийн генетикийн шинж чанар гэдгийг харуулж байна. Молекул генетик хөгжихийн хэрээр энэ нэр томъёоны утга өөрчлөгдсөн. Ихэнх организмын генетикийн мэдээллийн тээвэрлэгч бөгөөд иймээс геномын үндэс болдог ДНХ нь орчин үеийн утгаараа зөвхөн генийг агуулдаггүй нь мэдэгдэж байна. Эукариот эсийн ихэнх ДНХ нь уураг, нуклейн хүчлүүдийн тухай мэдээлэл агуулаагүй кодчилдоггүй ("илүүдэл") нуклеотидын дарааллаар төлөөлдөг. Тиймээс аливаа организмын геномын гол хэсэг нь түүний гаплоид хромосомын бүхэл бүтэн ДНХ юм.

Ген нь полипептид ба РНХ молекулуудыг кодлодог ДНХ молекулын хэсгүүд юм.

Өнгөрсөн зуунд бидний генийн талаарх ойлголт эрс өөрчлөгдсөн. Өмнө нь геном нь хромосомын нэг шинж чанарыг кодлодог эсвэл тодорхойлдог хэсэг юм. фенотипнүдний өнгө зэрэг (харагдахуйц) өмч.

1940 онд Жорж Бидл, Эдвард Татам нар генийн молекулын тодорхойлолтыг санал болгов. Эрдэмтэд мөөгөнцрийн спорыг боловсруулсан Neurospora crassaДНХ-ийн дарааллыг өөрчлөхөд хүргэдэг рентген туяа болон бусад бодисууд ( мутаци), зарим тодорхой ферментийг алдсан мөөгөнцрийн мутант омгийг илрүүлсэн бөгөөд энэ нь зарим тохиолдолд бодисын солилцооны бүх замыг тасалдуулахад хүргэсэн. Бидл, Тэтем нар ген нь нэг ферментийг тодорхойлдог эсвэл кодлодог генетикийн материалын хэсэг гэж дүгнэсэн. Ийм таамаглал гарч ирэв "Нэг ген - нэг фермент". Энэ ойлголтыг хожим нь тодорхойлохын тулд өргөжүүлсэн "Нэг ген - нэг полипептид", учир нь олон ген нь фермент биш уургийг кодлодог бөгөөд полипептид нь нарийн төвөгтэй уургийн цогцолборын дэд нэгж байж болно.

Зураг дээр. Зураг 14-д ДНХ-ийн нуклеотидын гурвалсан хэсэг нь полипептид - мРНХ-ийн зуучлалаар уургийн амин хүчлийн дарааллыг хэрхэн тодорхойлдог диаграммыг үзүүлэв. ДНХ-ийн гинжин хэлхээний нэг нь нуклеотидын гурвалсан (кодонууд) нь ДНХ-ийн гурвалсан хэсгүүдийг нөхдөг мРНХ-ийн нийлэгжилтийн загвар үүрэг гүйцэтгэдэг. Зарим бактери болон олон эукариотуудад кодлох дараалал нь кодлогдоогүй бүсүүдээр тасалддаг (гэж нэрлэдэг) интрон).

Орчин үеийн биохимийн генийг тодорхойлох бүр илүү тодорхой. Ген гэдэг нь бүтцийн эсвэл каталитик функцтэй полипептид эсвэл РНХ агуулсан эцсийн бүтээгдэхүүний үндсэн дарааллыг кодлодог ДНХ-ийн бүх хэсгүүд юм.

ДНХ нь генийн зэрэгцээ зөвхөн зохицуулах функцийг гүйцэтгэдэг бусад дарааллыг агуулдаг. Зохицуулалтын дараалалгенийн эхлэл эсвэл төгсгөлийг тэмдэглэж, транскрипцид нөлөөлж, репликаци эсвэл рекомбинацийн эхлэлийг зааж өгч болно. Зарим генийг өөр өөр аргаар илэрхийлж болох ба ижил ДНХ-ийн бүс нь өөр өөр бүтээгдэхүүн үүсэх загвар болдог.

Бид ойролцоогоор тооцоолж болно генийн хамгийн бага хэмжээ, дунд уургийг кодлох. Полипептидийн гинжин хэлхээнд байгаа амин хүчил бүрийг гурван нуклеотидын дарааллаар кодлодог; Эдгээр гурвалсан (кодон) дараалал нь энэ генээр кодлогдсон полипептид дэх амин хүчлүүдийн гинжин хэлхээтэй тохирч байна. 350 амин хүчлийн үлдэгдэл бүхий полипептидийн гинж (дунд урт гинж) нь 1050 bp дараалалтай тохирч байна. ( суурь хосууд). Гэсэн хэдий ч олон эукариот генүүд болон зарим прокариот генүүд нь уургийн мэдээлэл агуулдаггүй ДНХ-ийн сегментүүдээр тасалддаг тул энгийн тооцоололоос хамаагүй урт байдаг.

Нэг хромосомд хэдэн ген байдаг вэ?

Цагаан будаа. 15. Прокариот (зүүн) ба эукариот эсийн хромосомын харагдах байдал. Гистонууд нь цөм дэх ДНХ-ийн хэлхээг савлах, хуулбарлах, хуулбарлах, засах зэрэг цөмийн үйл явцын эпигенетик зохицуулалтад оролцдог хоёр үндсэн үүргийг гүйцэтгэдэг цөмийн уургийн том анги юм.

Мэдэгдэж байгаагаар бактерийн эсүүд нь нягт бүтэцтэй, нуклеоид хэлбэрээр байрладаг ДНХ-ийн хэлхээ хэлбэртэй хромосомтой байдаг. Прокариот хромосом Escherichia савханцрынгеном нь бүрэн тайлагдсан 4,639,675 bp-ээс бүрдэх дугуй хэлбэртэй ДНХ молекул (үнэндээ энэ нь төгс тойрог биш, харин эхлэл төгсгөлгүй гогцоо юм). Энэ дараалал нь ойролцоогоор 4300 уургийн ген, тогтвортой РНХ молекулын өөр 157 генийг агуулдаг. IN хүний ​​геном 24 өөр хромосом дээр байрладаг бараг 29,000 гентэй харгалзах 3.1 тэрбум суурь хос.

Прокариотууд (бактери).

Бактери E. coliнэг давхар хэлхээтэй дугуй ДНХ молекултай. Энэ нь 4,639,675 bp-ээс бүрдэнэ. мөн ойролцоогоор 1.7 мм урттай бөгөөд энэ нь эсийн уртаас давж гардаг E. coliойролцоогоор 850 удаа. Нуклеоидын нэг хэсэг болох том дугуй хромосомоос гадна олон бактери нь цитозолд чөлөөтэй байрладаг нэг буюу хэд хэдэн жижиг дугуй хэлбэртэй ДНХ молекулуудыг агуулдаг. Эдгээр хромосомын гаднах элементүүдийг нэрлэдэг плазмидууд(Зураг 16).

Ихэнх плазмидууд нь хэдхэн мянган суурь хосоос бүрддэг бол зарим нь 10,000 гаруй Bp агуулдаг. Тэд удамшлын мэдээллийг зөөвөрлөж, эх эсийг хуваах явцад охин эсүүдэд нэвтэрдэг охин плазмид үүсгэдэг. Плазмидууд нь зөвхөн нянгаас гадна мөөгөнцөр болон бусад мөөгөнцөрт байдаг. Ихэнх тохиолдолд плазмидууд нь эзэн эсэд ямар ч ашиг тусаа өгдөггүй бөгөөд тэдний цорын ганц зорилго нь бие даан үржих явдал юм. Гэсэн хэдий ч зарим плазмидууд нь эзэндээ ашигтай генийг агуулдаг. Жишээлбэл, плазмид агуулагдах генүүд нь бактерийн эсийг бактерийн эсрэг бодисуудад тэсвэртэй болгодог. β-лактамазын генийг агуулсан плазмидууд нь пенициллин, амоксициллин зэрэг β-лактамын антибиотикт тэсвэртэй байдаг. Плазмидууд нь антибиотикт тэсвэртэй эсээс ижил эсвэл өөр төрлийн бактерийн бусад эсүүд рүү шилжиж, тэдгээр эсүүд тэсвэртэй болдог. Антибиотикийг эрчимтэй хэрэглэх нь эмгэг төрүүлэгч бактерийн дунд антибиотик эсэргүүцлийг кодлодог плазмидын (түүнчлэн ижил төстэй генийг кодлодог транспозонууд) тархалтыг дэмжиж, олон антибиотикт тэсвэртэй бактерийн омог үүсэхэд хүргэдэг хүчирхэг сонгомол хүчин зүйл юм. Эмч нар антибиотикийг өргөнөөр хэрэглэхийн хор хөнөөлийг ойлгож, яаралтай шаардлагатай үед л эм бичиж өгдөг. Үүнтэй төстэй шалтгааны улмаас фермийн амьтдыг эмчлэхэд антибиотикийг өргөнөөр ашиглах нь хязгаарлагдмал байдаг.

Мөн үзнэ үү: Равин Н.В., Шестаков С.В. Прокариотуудын геном // Вавиловын генетик ба үржлийн сэтгүүл, 2013. T. 17. № 4/2. хуудас 972-984.

Эукариотууд.

Хүснэгт 2. Зарим организмын ДНХ, ген, хромосом

	Хуваалцсан ДНХ p.n.	Хромосомын тоо*	Ойролцоогоор генийн тоо
Escherichia савханцрын(нян)	4 639 675		4 435
Saccharomyces cerevisiae(мөөгөнцөр)	12 080 000	16**	5 860
Caenorhabditis elegans(нематод)	90 269 800	12***	23 000
Arabidopsis thaliana(ургамал)	119 186 200		33 000
Drosophila melanogaster(жимсний ялаа)	120 367 260		20 000
Ориза сатива(будаа)	480 000 000		57 000
Булчингийн булчин(хулгана)	2 634 266 500		27 000
Хомо сапиенс(Хүн)	3 070 128 600		29 000

Анхаарна уу.Мэдээлэл байнга шинэчлэгддэг; Дэлгэрэнгүй мэдээллийг геномикийн төслийн бие даасан вэбсайтаас авна уу

* Мөөгөнцөрөөс бусад бүх эукариотуудын хувьд диплоид хромосомын багцыг өгдөг. Диплоидиж бүрдэл хромосом (Грек хэлнээс diploos - давхар ба eidos - зүйл) - хромосомын давхар багц (2n), тус бүр нь гомологтой байдаг.
**Гаплоид багц. Зэрлэг мөөгөнцрийн омгууд нь эдгээр хромосомын найм (октаплоид) ба түүнээс дээш багцтай байдаг.
***Хоёр Х хромосомтой эмэгтэйд. Эрэгтэйчүүдэд X хромосом байдаг, гэхдээ Y байхгүй, өөрөөр хэлбэл зөвхөн 11 хромосомтой.

Хамгийн жижиг эукариотуудын нэг болох мөөгөнцөр нь ДНХ-ээс 2.6 дахин их байдаг E. coli(Хүснэгт 2). Жимсний ялаа эсүүд Дрозофила, генетикийн судалгааны сонгодог сэдэв нь 35 дахин их ДНХ агуулдаг ба хүний ​​эс нь ойролцоогоор 700 дахин их ДНХ агуулдаг. E. coli.Олон ургамал, хоёр нутагтан амьтад үүнээс ч илүү ДНХ агуулдаг. Эукариот эсийн генетик материал нь хромосом хэлбэрээр зохион байгуулагдсан байдаг. Хромосомын диплоид багц (2 n) организмын төрлөөс хамаарна (Хүснэгт 2).

Жишээлбэл, хүний ​​соматик эс 46 хромосомтой ( будаа. 17). Зурагт үзүүлсэн шиг эукариот эсийн хромосом бүр. 17, А, нэг маш том хоёр хэлхээтэй ДНХ молекулыг агуулдаг. Хүний хорин дөрвөн хромосом (22 хос хромосом, хоёр бэлгийн хромосом X ба Y) уртаараа 25 дахин их ялгаатай байдаг. Эукариот хромосом бүр нь тодорхой генийг агуулдаг.

Цагаан будаа. 17. Эукариотуудын хромосомууд.А- хүний ​​хромосомоос холбосон, нягтаршсан хос хроматидууд. Энэ хэлбэрээр эукариот хромосомууд репликацийн дараа, митозын үед метафазад үлддэг. б- номын зохиогчдын нэгний лейкоцитын хромосомын бүрэн багц. Хүний хэвийн соматик эс бүр 46 хромосом агуулдаг.

Хэрэв та хүний ​​геномын ДНХ молекулуудыг (22 хромосом ба X ба Y эсвэл X ба X хромосом) холбовол нэг метр орчим урт дараалал гарч ирнэ. Тайлбар: Бүх хөхтөн амьтад болон бусад гетерогаметик эр организмд эм нь хоёр Х хромосом (XX), эрэгтэй нь нэг Х хромосом, нэг У хромосом (XY) байдаг.

Ихэнх хүний ​​эсүүд байдаг тул ийм эсийн нийт ДНХ урт нь ойролцоогоор 2 м байдаг. Насанд хүрсэн хүн ойролцоогоор 10 14 эстэй байдаг тул бүх ДНХ молекулуудын нийт урт нь 2・1011 км байдаг. Харьцуулбал дэлхийн тойрог 4・10 4 км, дэлхийгээс нар хүртэлх зай 1.5・10 8 км. Бидний эсэд ийм гайхалтай авсаархан ДНХ агуулагддаг!

Эукариот эсүүдэд ДНХ агуулсан бусад органеллууд байдаг - митохондри ба хлоропласт. Митохондрийн болон хлоропласт ДНХ-ийн гарал үүслийн талаар олон таамаглал дэвшүүлсэн. Өнөөдөр нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн үзэл бодол бол тэдгээр нь эртний бактерийн хромосомын үндсэн хэсгүүдийг төлөөлдөг бөгөөд тэдгээр нь эзэн эсийн цитоплазмд нэвтэрч, эдгээр органеллуудын урьдал нөхцөл болсон юм. Митохондрийн ДНХ нь митохондрийн тРНХ ба рРНХ, мөн хэд хэдэн митохондрийн уургийг кодлодог. Митохондрийн уургийн 95 гаруй хувь нь цөмийн ДНХ-ээр кодлогдсон байдаг.

ГЕНИЙН БҮТЭЦ

Прокариот ба эукариотуудын генийн бүтэц, тэдгээрийн ижил төстэй байдал, ялгааг авч үзье. Ген нь зөвхөн нэг уураг эсвэл РНХ-г кодлодог ДНХ-ийн хэсэг боловч шууд кодлох хэсгээс гадна прокариот ба эукариотуудад өөр өөр бүтэцтэй зохицуулалтын болон бусад бүтцийн элементүүдийг агуулдаг.

Кодлох дараалал- генийн үндсэн бүтэц, үйл ажиллагааны нэгж нь нуклеотидын гурвалсан кодчилолд байрладаг.амин хүчлийн дараалал. Энэ нь эхлэл кодоноор эхэлж зогсох кодоноор төгсдөг.

Кодлох дарааллын өмнө болон дараа нь байдаг орчуулагдаагүй 5' ба 3' дараалал. Тэд зохицуулалтын болон туслах функцийг гүйцэтгэдэг, жишээлбэл, рибосомыг мРНХ дээр буулгах боломжийг олгодог.

Орчуулаагүй ба кодчилсон дараалал нь транскрипцийн нэгжийг бүрдүүлдэг - ДНХ-ийн хуулбарласан хэсэг, өөрөөр хэлбэл мРНХ-ийн синтез явагддаг ДНХ-ийн хэсэг.

Терминатор- РНХ-ийн нийлэгжилт зогссон генийн төгсгөлд байгаа ДНХ-ийн хуулбарлагдаагүй хэсэг.

Генийн эхэнд байдаг зохицуулалтын бүс, үүнд багтана сурталчлагчТэгээд оператор.

Сурталчлагч- транскрипцийг эхлүүлэх үед полимеразыг холбох дараалал. Оператор- энэ нь тусгай уургууд холбогдож чаддаг хэсэг юм - дарангуйлагч, энэ генээс РНХ-ийн синтезийн идэвхийг бууруулж чаддаг - өөрөөр хэлбэл үүнийг бууруулдаг илэрхийлэл.

Прокариотуудын генийн бүтэц

Прокариот ба эукариотуудын генийн бүтцийн ерөнхий төлөвлөгөө нь ялгаагүй - хоёулаа дэмжигч ба оператор бүхий зохицуулалтын бүс, кодчилол, орчуулагдаагүй дараалал бүхий транскрипцийн нэгж, төгсгөлийн хэсгийг агуулдаг. Гэсэн хэдий ч прокариот ба эукариотуудын генийн зохион байгуулалт өөр өөр байдаг.

Цагаан будаа. 18. Прокариот (бактер) дахь генийн бүтцийн схем -зураг томорсон байна

Опероны эхэн ба төгсгөлд хэд хэдэн бүтцийн генийг зохицуулах нийтлэг бүсүүд байдаг. Опероны хуулбарласан хэсгээс нэг мРНХ молекулыг уншдаг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн кодлох дарааллыг агуулдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр өөрийн эхлэл ба зогсоох кодонтой байдаг. Эдгээр бүс бүрээс хамтнэг уураг нийлэгждэг. Тиймээс, Нэг мРНХ молекулаас хэд хэдэн уургийн молекулууд нийлэгждэг.

Прокариотууд нь хэд хэдэн генийг нэг функциональ нэгж болгон нэгтгэснээр тодорхойлогддог. оперон. Опероны үйл ажиллагааг бусад генүүдээр зохицуулж болох бөгөөд энэ нь опероноос өөрөөс нь мэдэгдэхүйц хол байж болно. зохицуулагчид. Энэ генээс орчуулсан уураг гэж нэрлэдэг дарангуйлагч. Энэ нь опероны оператортой холбогдож, түүнд агуулагдах бүх генийн илэрхийлэлийг нэгэн зэрэг зохицуулдаг.

Прокариотууд нь мөн үзэгдлээр тодорхойлогддог Транскрипц-орчуулгын интерфейс.

Цагаан будаа. 19 Прокариотуудад транскрипц ба орчуулгын хосолсон үзэгдэл - зураг томорсон байна

Эукариотуудад транскрипц явагддаг удамшлын материалаас орчуулах цитоплазмыг тусгаарладаг цөмийн бүрхүүл байдаг тул ийм холболт үүсдэггүй. Прокариотуудад ДНХ-ийн загварт РНХ нийлэгжих үед рибосом нь нийлэгжсэн РНХ молекултай шууд холбогдож чаддаг. Тиймээс транскрипц дуусахаас өмнө орчуулга эхэлдэг. Түүнээс гадна хэд хэдэн рибосом нь нэг РНХ молекултай нэгэн зэрэг холбогдож, нэг уургийн хэд хэдэн молекулыг нэг дор нэгтгэж чаддаг.

Эукариотуудын генийн бүтэц

Эукариотуудын ген ба хромосомууд нь маш нарийн зохион байгуулалттай байдаг

Олон төрлийн бактери нь зөвхөн нэг хромосомтой байдаг бөгөөд бараг бүх тохиолдолд хромосом бүрт ген бүрийн нэг хуулбар байдаг. рРНХ ген гэх мэт цөөхөн генүүд олон хуулбараар олддог. Ген ба зохицуулалтын дараалал нь прокариот геномыг бараг бүхэлд нь бүрдүүлдэг. Түүнээс гадна бараг бүх ген нь түүний кодлодог амин хүчлийн дараалал (эсвэл РНХ-ийн дараалал) -тай хатуу тохирдог (Зураг 14).

Эукариот генийн бүтэц, үйл ажиллагааны зохион байгуулалт нь илүү төвөгтэй байдаг. Эукариот хромосомын судалгаа, дараа нь эукариот геномын бүрэн дарааллыг тогтоох нь олон гэнэтийн зүйлийг авчирсан. Ихэнх нь биш юмаа гэхэд олон эукариот генүүд нь сонирхолтой шинж чанартай байдаг: тэдгээрийн нуклеотидын дараалал нь полипептидийн бүтээгдэхүүний амин хүчлийн дарааллыг кодлодоггүй нэг буюу хэд хэдэн ДНХ хэсгийг агуулдаг. Ийм орчуулагдаагүй оруулгууд нь генийн нуклеотидын дараалал болон кодлогдсон полипептидийн амин хүчлийн дараалал хоорондын шууд харилцлыг зөрчиж байна. Ген доторх эдгээр орчуулагдаагүй сегментүүдийг гэж нэрлэдэг интрон, эсвэл суурилуулсан дараалал, мөн кодлох сегментүүд нь экзон. Прокариотуудад хэдхэн ген нь интрон агуулдаг.

Тиймээс эукариотуудад генийг оперон болгон нэгтгэх нь бараг тохиолддоггүй бөгөөд эукариот генийн кодчиллын дараалал нь ихэвчлэн орчуулагдсан хэсгүүдэд хуваагддаг. - экзонууд, болон орчуулагдаагүй хэсгүүд - интрон.

Ихэнх тохиолдолд интронуудын үйл ажиллагаа тогтоогдоогүй байдаг. Ерөнхийдөө хүний ​​ДНХ-ийн ердөө 1.5 орчим хувь нь "кодлогддог" буюу уураг эсвэл РНХ-ийн талаарх мэдээллийг агуулдаг. Гэсэн хэдий ч том интроныг харгалзан үзэхэд хүний ​​ДНХ нь 30% ген байдаг. Ген нь хүний ​​геномын харьцангуй бага хувийг бүрдүүлдэг тул ДНХ-ийн нэлээд хэсэг нь тодорхойлогдоогүй хэвээр байна.

Цагаан будаа. 16. Эукариотуудын генийн бүтцийн схем - зураг томорсон байна

Ген бүрээс эхлээд төлөвшөөгүй эсвэл өмнөх РНХ нийлэгждэг бөгөөд энэ нь интрон ба экзоныг агуулдаг.

Үүний дараа залгах процесс явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд интрон бүсүүдийг тайрч, уураг нийлэгжүүлж болох боловсорсон мРНХ үүсдэг.

Цагаан будаа. 20. Альтернатив залгах процесс - зураг томорсон байна

Генүүдийн ийм зохион байгуулалт нь жишээлбэл, нэг генээс уургийн янз бүрийн хэлбэрийг нэгтгэх боломжийг олгодог, учир нь залгах явцад экзонуудыг өөр өөр дарааллаар холбож болно.

Цагаан будаа. 21. Прокариот ба эукариотуудын генийн бүтцийн ялгаа - зураг томорсон байна

МУТАЦ, МУТАГЕНез

Мутацигенотипийн байнгын өөрчлөлт, өөрөөр хэлбэл нуклеотидын дарааллын өөрчлөлт гэж нэрлэдэг.

Мутацид хүргэдэг процессыг нэрлэдэг мутагенез, мөн бие Бүгдэсүүд нь ижил мутацитай байдаг - мутант.

Мутацийн онолАнх 1903 онд Хюго де Врис томъёолжээ. Түүний орчин үеийн хувилбарт дараахь заалтууд багтсан болно.

1. Мутаци гэнэт, спазмтай тохиолддог.

2. Мутаци нь үеэс үед дамждаг.

3. Мутаци нь ашигтай, хор хөнөөлтэй эсвэл төвийг сахисан, давамгайлсан эсвэл рецессив байж болно.

4. Мутацийг илрүүлэх магадлал нь судлагдсан хүмүүсийн тооноос хамаарна.

5. Үүнтэй төстэй мутаци дахин давтагдаж болно.

6. Мутаци нь чиглэгддэггүй.

Янз бүрийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор мутаци үүсч болно. нөлөөн дор үүсдэг мутаци байдаг мутаген нөлөөлөл: физик (жишээлбэл, хэт ягаан туяа эсвэл цацраг), химийн (жишээлбэл, колхицин эсвэл реактив хүчилтөрөгчийн төрөл) болон биологийн (жишээлбэл, вирус). Мөн мутаци үүсч болно хуулбарлах алдаа.

Мутаци үүсэх нөхцлөөс хамааран мутацийг хуваана аяндаа- өөрөөр хэлбэл хэвийн нөхцөлд үүссэн мутаци, ба өдөөгдсөн- өөрөөр хэлбэл тусгай нөхцөлд үүссэн мутаци.

Мутаци нь зөвхөн цөмийн ДНХ-д төдийгүй, жишээлбэл, митохондрийн эсвэл пластидын ДНХ-д тохиолдож болно. Үүний дагуу бид ялгаж чадна цөмийнТэгээд цитоплазммутаци.

Мутацийн үр дүнд ихэвчлэн шинэ аллель гарч ирдэг. Хэрэв мутант аллель нь ердийн зүйлийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг бол мутац гэж нэрлэдэг давамгайлсан. Хэрэв хэвийн аллель нь мутантыг дарангуйлдаг бол энэ мутацийг нэрлэдэг рецессив. Шинэ аллель үүсэхэд хүргэдэг ихэнх мутаци нь рецессив шинж чанартай байдаг.

Мутаци нь нөлөөгөөр ялгагдана дасан зохицох чадвартайорганизмын хүрээлэн буй орчинд дасан зохицох чадварыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг; төвийг сахисанамьд үлдэхэд нөлөөлдөггүй, хортой, хүрээлэн буй орчны нөхцөлд организмын дасан зохицох чадварыг бууруулах ба үхлийн аюултай, хөгжлийн эхний үе шатанд организмын үхэлд хүргэдэг.

Үр дагаврын дагуу мутаци үүсдэг уургийн үйл ажиллагааны алдагдал, мутацид хүргэдэг үүсэх уураг нь шинэ үүрэг гүйцэтгэдэг, түүнчлэн мутаци нь генийн тунг өөрчлөх, үүний дагуу үүнээс нийлэгжсэн уургийн тун.

Мутаци нь биеийн аль ч эсэд тохиолдож болно. Хэрэв үр хөврөлийн эсэд мутаци үүсвэл үүнийг нэрлэдэг үр хөврөл(үр хөврөлийн эсвэл үүсгэгч). Ийм мутаци нь үүссэн организмд илэрдэггүй, харин үр удамд мутант гарч ирэхэд хүргэдэг бөгөөд удамшдаг тул генетик, хувьслын хувьд чухал ач холбогдолтой юм. Хэрэв мутаци өөр аль ч эсэд тохиолдвол үүнийг нэрлэдэг соматик. Ийм мутаци нь үүссэн организмд нэг хэмжээгээр илэрч болно, жишээлбэл, хорт хавдар үүсэхэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч ийм мутаци нь удамшдаггүй бөгөөд үр удамд нөлөөлдөггүй.

Мутаци нь янз бүрийн хэмжээтэй геномын бүсэд нөлөөлж болно. Онцлох генетик, хромосомынТэгээд геноммутаци.

Генийн мутаци

Нэг генээс бага хэмжээгээр тохиолддог мутацийг нэрлэдэг генетик, эсвэл цэг (цэг). Ийм мутаци нь дараалсан нэг буюу хэд хэдэн нуклеотидын өөрчлөлтөд хүргэдэг. Генийн мутаци байдагорлуулалтнэг нуклеотидыг нөгөө нуклеотидоор солиход хүргэдэг.устгахууднуклеотидын аль нэгийг алдахад хүргэдэг.оруулгууд, дараалалд нэмэлт нуклеотид нэмэгдэхэд хүргэдэг.

Цагаан будаа. 23. Генийн (цэг) мутаци

Уургийн үйл ажиллагааны механизмын дагуу генийн мутацийг дараахь байдлаар хуваана.ижил утгатай, (удамшлын кодын доройтлын үр дүнд) уургийн бүтээгдэхүүний амин хүчлийн найрлага өөрчлөгдөхөд хүргэдэггүй;буруу мутаци, энэ нь нэг амин хүчлийг нөгөөгөөр солиход хүргэдэг бөгөөд нийлэгжсэн уургийн бүтцэд нөлөөлдөг боловч тэдгээр нь ихэвчлэн ач холбогдолгүй байдаг.утгагүй мутаци, кодлогч кодоныг зогсоох кодоноор солиход хүргэдэг,хүргэдэг мутаци залгах эмгэг:

Цагаан будаа. 24. Мутацийн хэв маяг

Мөн уурагт үзүүлэх үйл ажиллагааны механизмын дагуу мутацид хүргэдэг мутаци нь ялгагдана хүрээний шилжилт уншихоруулах, хасах гэх мэт. Утгагүй мутаци гэх мэт ийм мутаци нь генийн нэг цэгт тохиолддог боловч ихэнхдээ уургийн бүх бүтцэд нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь түүний бүтцэд бүрэн өөрчлөлт ороход хүргэдэг.

Цагаан будаа. 29. Хромосомыг давхарлахын өмнөх ба дараа

Геномын мутаци

Эцэст нь, геномын мутацибүх геномд нөлөөлдөг, өөрөөр хэлбэл хромосомын тоо өөрчлөгддөг. Полиплоидууд байдаг - эсийн плоид ихсэх, аневлоидууд, өөрөөр хэлбэл хромосомын тоо өөрчлөгдөх, жишээлбэл, трисоми (хромосомын аль нэгэнд нэмэлт гомолог байгаа эсэх) ба моносоми (хромосом байхгүй байх) хромосом дээрх гомолог).

ДНХ-ийн тухай видео

ДНХ-ИЙН ХУЙРАЛТ, РНХ-ИЙН КОДЧИЛГЭЭ, УУРАГИЙН НИЙЛҮҮЛЭЛТ

Үргэлжлэл. 2005 оны 11, 12, 13, 14, 15 дугаарыг үзнэ үү

Байгалийн ухааны хичээлийн биологийн хичээлүүд

Нарийвчилсан төлөвлөлт, 10-р анги

3. Нуклеотидыг гинжин хэлхээнд холбох

Конденсацийн урвалын үед нуклеотидууд хоорондоо холбогддог. Энэ тохиолдолд нэг нуклеотидын сахарын үлдэгдлийн 3" нүүрстөрөгчийн атом болон нөгөөгийн фосфорын хүчлийн үлдэгдэл хооронд эфирийн холбоо үүсдэг. Үүний үр дүнд салаалаагүй полинуклеотидын гинж үүсдэг. Полинуклеотидын гинжин хэлхээний нэг төгсгөл (5" гэж нэрлэдэг. төгсгөл) нь 5"-нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон фосфорын хүчлийн молекулаар төгсдөг, нөгөө нь (3" төгсгөл гэж нэрлэдэг) нь 3" нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон устөрөгчийн ион юм. Дараалсан нуклеотидын гинж нь ДНХ-ийн анхдагч бүтцийг бүрдүүлдэг. .

Тиймээс полинуклеотидын гинжин араг яс нь нүүрс ус-фосфат, учир нь нуклеотидууд нь ковалент холбоо (фосфодиэстерийн гүүр) үүсгэн хоорондоо холбогддог бөгөөд фосфатын бүлэг нь нэг чихрийн молекулын С 3 атом ба дараагийнх нь С 5 атомын хооронд гүүр үүсгэдэг. Нуклеотидын хоорондох хүчтэй ковалент холбоо нь нуклейн хүчлүүдийн "тасрах" эрсдлийг бууруулдаг.

Хэрэв дөрвөн төрлийн нуклеотидаас үүссэн полинуклеотид нь 1000 нэгж агуулдаг бол түүний найрлагын боломжит хувилбаруудын тоо 41000 байна (энэ нь 6 мянган тэгтэй тоо). Иймээс ердөө дөрөвхөн төрлийн нуклеотид нь асар олон төрлийн нуклейн хүчлүүд болон тэдгээрт агуулагдах мэдээллээр хангаж чаддаг.

4. Давхар хэлхээтэй ДНХ молекул үүсэх

1950 онд Английн физикч Морис Вилкинс ДНХ-ийн рентген туяаны дифракцийн загварыг олж авсан. Тэрээр ДНХ молекул нь тодорхой бүтэцтэй болохыг харуулсан бөгөөд үүнийг тайлах нь түүний үйл ажиллагааны механизмыг ойлгоход тусална. Өндөр цэвэршүүлсэн ДНХ-ээс авсан рентген зураг нь Розалинд Франклинд тод хөндлөн хэлбэртэй хэв маягийг олж харах боломжийг олгосон - давхар мушгиа таних тэмдэг. Нуклеотидууд нь бие биенээсээ 0.34 нм зайд байрладаг бөгөөд нэг эргэлтэнд 10 ширхэг байдаг нь тодорхой болсон.

ДНХ молекулын диаметр нь 2 нм орчим байдаг. Харин рентген туяаны мэдээллээс харахад хоёр гинжийг хэрхэн холбосон нь тодорхойгүй байв.

1953 онд Америкийн биохимич Жеймс Ватсон, Английн физикч Фрэнсис Крик нар ДНХ-ийн бүтцийн талаархи бүх мэдэгдэж буй өгөгдлийг авч үзээд элсэн чихрийн фосфатын нуруу нь дэлхийн захад байрладаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн үед зураг бүрэн тодорхой болсон. ДНХ молекул, пурин ба пиримидины суурь нь дунд байна.

Д.Уотсон, Ф.Крик нар ДНХ-ийн хоёр полинуклеотидын гинж нь бие биенээ тойрон, нийтлэг тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг болохыг тогтоожээ. ДНХ-ийн гинж нь эсрэг параллель (олон чиглэлтэй), i.e. Нэг гинжний 3" төгсгөлийн эсрэг талд нөгөө гинжний 5" төгсгөл байна (хоёр могойг спираль хэлбэртэй мушгирсан гэж төсөөлөөд үз дээ - нэгнийх нь толгойг нөгөөгийн сүүл хүртэл). Спираль нь ихэвчлэн баруун тийш эргэлддэг боловч зүүн гартай спираль үүсэх тохиолдол байдаг.

5. Чаргаффын дүрэм. Нэмэлт байх зарчмын мөн чанар

1950 онд Ватсон, Крик хоёрыг нээхээс өмнө Австралийн биохимич Эдвин Чаргафф үүнийг тогтоожээ. Аливаа организмын ДНХ-д аденил нуклеотидын тоо нь тимидил нуклеотидын тоотой, гуанил нуклеотидын тоо нь цитозил нуклеотидын тоо (A=T, G=C) буюу нийт нуклеотидын тоотой тэнцүү байна. пурины азотын суурь нь пиримидины азотын суурийн нийт тоотой тэнцүү байна (A+G=C+T) . Эдгээр хэв маягийг "Чаргаффын дүрэм" гэж нэрлэдэг.

Баримт нь давхар спираль үүсэх үед азотын суурь тимин нь нэг гинжин хэлхээнд азотын суурьтай аденины эсрэг байрладаг ба цитозин нь гуанины эсрэг байрладаг, өөрөөр хэлбэл ДНХ-ийн гинж нь бие биенээ нөхөж байдаг. Мөн эдгээр хосолсон нуклеотидууд нэмэлтбие биедээ (лат. нэмэлт- нэмэлт). Нэмэлт байдлын илрэл (ферментийн идэвхтэй төв ба субстратын молекул нь бие биенээ нөхдөг; эсрэгтөрөгч ба эсрэгбие нь бие биенээ нөхдөг) хэд хэдэн удаа тулгарч байсан.

Яагаад энэ зарчмыг баримталдаг вэ? Энэ асуултад хариулахын тулд бид азотын гетероцикл суурийн химийн шинж чанарыг санах хэрэгтэй. Аденин ба гуанин нь пуринд, цитозин ба тимин нь пиримидинд хамаардаг, өөрөөр хэлбэл ижил шинж чанартай азотын суурийн хооронд холбоо тогтоогдоогүй байдаг. Нэмж дурдахад нэмэлт суурь нь геометрийн хувьд бие биентэйгээ тохирч байна, i.e. хэмжээ, хэлбэрийн хувьд.

Тиймээс, нуклеотидын нэмэлт байдал нь тэдгээрийн молекулуудын бүтцийн химийн болон геометрийн харилцан уялдаатай байдал юм..

Азотын суурь нь өндөр цахилгаан сөрөг хүчин чадалтай хүчилтөрөгч, азотын атомуудыг агуулдаг бөгөөд тэдгээр нь хэсэгчилсэн сөрөг цэнэгтэй, мөн хэсэгчилсэн эерэг цэнэгтэй устөрөгчийн атомууд байдаг. Эдгээр хэсэгчилсэн цэнэгийн улмаас ДНХ молекулын эсрэг параллель дарааллын азотын суурийн хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг.

Нэмэлт азотын суурийн хооронд устөрөгчийн холбоо үүсэх

Аденин ба тимин (A=T) хооронд хоёр устөрөгчийн холбоо, гуанин ба цитозины хооронд гурван (G=C) холбоо байдаг. Нуклеотидын ийм холболт нь нэгдүгээрт, хамгийн их тооны устөрөгчийн холбоо үүсэхийг баталгаажуулдаг, хоёрдугаарт, гинж хоорондын зай нь мушгиа бүхэл бүтэн уртын дагуу ижил байна.

Дээр дурдсан бүхнээс үзэхэд нэг мушгиа дахь нуклеотидын дарааллыг мэдсэнээр нөгөө спираль дахь нуклеотидын дарааллыг олж мэдэх боломжтой.

Давхар нэмэлт хэлхээ нь ДНХ-ийн хоёрдогч бүтцийг бүрдүүлдэг. ДНХ-ийн мушгиа хэлбэр нь түүний гуравдагч бүтэц юм.

III. Мэдлэгийг нэгтгэх

Шинэ материал сурах явцад ерөнхий яриа; асуудал шийдэх.

Даалгавар 1. ДНХ-ийн молекулын нэг гинжин хэлхээний хэсгийг лабораторид судалсан. Энэ нь дараах дарааллаар байрладаг 20 мономерээс бүрддэг болох нь тогтоогджээ: G-T-G-T-A-A-C-G-A-C-C-G-A-T-A-C-T-G -T-A.
Ижил ДНХ молекулын хоёр дахь гинжин хэлхээний харгалзах хэсгийн бүтцийн талаар юу хэлж болох вэ?

ДНХ-ийн молекулын гинж нь бие биенээ нөхдөг гэдгийг мэдэж, бид ижил ДНХ молекулын хоёр дахь гинжин хэлхээний нуклеотидын дарааллыг тодорхойлдог: C-A-C-A-T-T-G-C-T-G-G-C-T-A-T- G-A-C-A-T.

Даалгавар 2. ДНХ-ийн нэг хэлхээний фрагмент дээр нуклеотидууд дараах дарааллаар байрлана: A-A-G-T-C-T-A-C-G-T-A-T...

1. Энэ ДНХ молекулын хоёр дахь хэлхээний бүтцийн диаграммыг зур.
2. Нэг нуклеотид 0,34 нм орчим эзэлдэг бол ДНХ-ийн хэлтэрхий ямар урттай байх вэ?
3. ДНХ-ийн молекулын энэ фрагментэд хэдэн нуклеотид (% -аар) байдаг вэ?

1. Бид ДНХ молекулын энэ фрагментийн хоёр дахь хэлхээг нөхөх дүрмийг ашиглан гүйцээнэ: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A.
2. Энэ ДНХ-ийн фрагментийн уртыг тодорхойл: 12х0.34 = 4.08 нм.
3. Энэ ДНХ-ийн фрагмент дэх нуклеотидын хувийг тооцоол.

24 нуклеотид - 100%
8A – x%, иймээс x=33.3%(A);
учир нь Чаргаффын дүрмийн дагуу A=T, энэ нь T=33.3% -ийн агуулга гэсэн үг;
24 нуклеотид - 100%
4G – x%, иймээс x=16.7%(G);
учир нь Чаргаффын дүрмийн дагуу G=C бөгөөд энэ нь C=16.6% -ийн агууламжийг илэрхийлнэ.

Хариулт: T-T-C-A-G-A-T-G-C-A-T-A; 4.08 нм; A=T=33.3%; G=C=16.7%

Бодлого 3. Эхнийх нь гуанин 18%, аденин 30%, тимин 20% байвал ДНХ-ийн хоёр дахь хэлхээ ямар бүтэцтэй байх вэ?

1. ДНХ-ийн молекулын гинж нь бие биенээ нөхөж байдгийг мэдээд бид хоёр дахь гинжин хэлхээний нуклеотидын агуулгыг (% -аар) тодорхойлно.

учир нь эхний гинжин хэлхээнд G = 18%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд C = 18% гэсэн үг;
учир нь эхний хэлхээнд A=30%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд T=30% гэсэн үг;
учир нь эхний хэлхээнд T=20%, энэ нь хоёр дахь хэлхээнд A=20% гэсэн үг;

2. Эхний гинжин хэлхээнд цитозины агуулгыг (% -иар) тодорхойлно.

ДНХ-ийн эхний хэлхээнд цитозины эзлэх хувийг тодорхойлох: 100% - 68% = 32% (C);

хэрэв эхний гинжин хэлхээнд C = 32% бол хоёр дахь хэлхээнд G = 32% байна.

Хариулт: C=18%; T=30%; A=20%; G=32%

Бодлого 4. ДНХ молекулд нийт нуклеотидын 23% аденил нуклеотид байдаг. Тимидил ба цитозил нуклеотидын тоог тодорхойл.

1. Чаргаффын дүрмийг ашиглан өгөгдсөн ДНХ молекул дахь тимидил нуклеотидын агуулгыг олно: A=T=23%.
2. Өгөгдсөн ДНХ молекул дахь аденил ба тимидил нуклеотидын агууламжийн нийлбэрийг (%) ол: 23% + 23% = 46%.
3. Өгөгдсөн ДНХ-ийн молекул дахь гуанил ба цитозил нуклеотидын агууламжийн нийлбэрийг (%) ол: 100% – 46% = 54%.
4. Чаргаффын дүрмийн дагуу ДНХ-ийн молекул G = C, нийт 54%, тус тусад нь: 54% : 2 = 27% -ийг эзэлдэг.

Хариулт: T=23%; C=27%

Бодлого 5. Харьцангуй молекул жинтэй 69 мянган ДНХ молекулын 8625 нь аденил нуклеотид байна. Нэг нуклеотидын харьцангуй молекул жин дунджаар 345. Энэ ДНХ-д хэдэн бие даасан нуклеотид байдаг вэ? Түүний молекулын урт хэд вэ?

1. Өгөгдсөн ДНХ молекулд хэдэн аденил нуклеотид байгааг тодорхойл: 8625: 345 = 25.
2. Чаргаффын дүрмийн дагуу A = G, i.e. өгөгдсөн ДНХ молекулд A=T=25.
3. Энэ ДНХ-ийн нийт молекул жингийн хэд нь гуанил нуклеотидын эзлэх хувь болохыг тодорхойл: 69,000 – (8625х2) = 51,750.
4. Энэ ДНХ-д байгаа гуанил ба цитозилийн нуклеотидын нийт тоог тодорхойл: 51,750:345=150.
5. Гуанил ба цитозил нуклеотидын агуулгыг тус тусад нь тодорхойлно: 150:2 = 75;
6. Энэ ДНХ молекулын уртыг тодорхойл: (25 + 75) x 0.34 = 34 нм.

Хариулт: A=T=25; G=C=75; 34 нм.

Бодлого 6. Зарим эрдэмтдийн үзэж байгаагаар хүний ​​нэг үр хөврөлийн эсийн цөм дэх бүх ДНХ молекулын нийт урт 102 см орчим байдаг.Нэг эсийн ДНХ-д хэдэн хос нуклеотид агуулагддаг (1нм=10-6мм) вэ?

1. Сантиметрийг миллиметр, нанометр болгон хөрвүүл: 102 см = 1020 мм = 1,020,000,000 нм.
2. Нэг нуклеотидын уртыг (0.34 нм) мэдэж, бид хүний ​​бэлгийн эсийн ДНХ молекулд агуулагдах нуклеотидын хосын тоог тодорхойлно: (10 2 x 10 7): 0.34 = 3 x 10 9 хос.

Хариулт: 3х109 хос.

IV. Гэрийн даалгавар

Сурах бичгийн догол мөр, хичээл дээр хийсэн тэмдэглэл (агуулга, нуклейн хүчлүүдийн молекул жин, нуклеотидын бүтэц, Чаргаффын дүрэм, нөхөх зарчим, хоёр хэлхээтэй ДНХ молекул үүсэх) судлах, догол мөрийн текстийн дараа асуудлыг шийднэ.

Хичээл 16–17. Эсийн РНХ-ийн ангилал ба тэдгээрийн үүрэг. ДНХ ба РНХ-ийн ялгаа. ДНХ-ийн хуулбар. мРНХ-ийн синтез

Тоног төхөөрөмж: ерөнхий биологийн хүснэгтүүд; нуклеотидын бүтцийн диаграмм; ДНХ-ийн бүтцийн загвар; РНХ-ийн бүтэц, хуулбарлах, хуулбарлах үйл явцыг харуулсан диаграмм, зураг.

I. Мэдлэгийн шалгалт

Картуудтай ажиллах

Карт 1. ДНХ молекулын бүтцийн бусад биополимер (уураг, нүүрс ус) молекулуудаас үндсэн ялгааг заана уу.

Карт 2. ДНХ-ийн асар их мэдээллийн чадавхи юун дээр суурилдаг вэ? Жишээлбэл, хөхтөн амьтдын ДНХ нь 4-6 тэрбум бит мэдээлэл агуулдаг бөгөөд энэ нь 1.5-2 мянган боть номын сантай тохирч байна. Энэ функц бүтцэд хэрхэн тусгагдсан бэ?

Карт 3. Халах үед уураг шиг ДНХ денатурат болдог. Давхар мушгиа юу болдог гэж та бодож байна вэ?

Карт 4. Бичвэрийн хоосон зайг нөхөж бич: “ДНХ молекулын хоёр хэлхээ бие биентэйгээ тулгарна... . Гинж нь хоорондоо холбогдсон ... бөгөөд аденин агуулсан нуклеотидын эсрэг талд үргэлж ... агуулсан нуклеотид, цитозин агуулсан нуклеотидын эсрэг ... агуулсан байдаг. Энэ зарчмыг зарчим гэж нэрлэдэг... . Зохицуулалтын дараалал ... молекул дахь ... организм бүрийн хувьд ... дарааллыг тодорхойлдог ... -д. Тиймээс ДНХ нь... . ДНХ голчлон эукариотуудын ... эсүүд болон прокариотуудын ... эсүүдэд байрладаг."

Асуулт дээрх аман мэдлэгийн шалгалт

1. Нуклейн хүчлүүд, тэдгээрийн амьд биет дэх агууламж, молекулын жин.
2. NC – үечилсэн бус полимер. Нуклеотидын бүтэц, нуклеотидын төрөл.
3. Нуклеотидуудыг гинжин хэлхээнд холбох.
4. Давхар хэлхээтэй ДНХ молекул үүсэх.
5. Чаргаффын дүрэм. Нэмэлт байх зарчмын мөн чанар.

Сурах бичигт өгсөн асуудлын шийдлийн зөв эсэхийг шалгах.

II. Шинэ материал сурах

1. РНХ ба түүний ач холбогдол

Уураг нь амьдралын үндэс болдог. Тэдний эс дэх үүрэг нь маш олон янз байдаг. Гэсэн хэдий ч хэрэм "үржих боломжгүй". Мөн уургийн бүтцийн талаархи бүх мэдээлэл генд (ДНХ) агуулагддаг.

Дээд организмд уураг нь эсийн цитоплазмд нийлэгждэг бөгөөд ДНХ нь цөмийн бүрхүүлийн ард нуугддаг. Тиймээс ДНХ нь уургийн нийлэгжилтэнд шууд загвар болж чадахгүй. Энэ үүргийг өөр нэг нуклейн хүчил - РНХ гүйцэтгэдэг.

РНХ молекул нь гуравдагч бүтэцтэй салаалаагүй полинуклеотид юм. Энэ нь нэг полинуклеотидын гинжээр үүсдэг бөгөөд түүний найрлагад багтсан нэмэлт нуклеотидууд нь бие биетэйгээ устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай боловч эдгээр холбоо нь нэг гинжин хэлхээний нуклеотидын хооронд үүсдэг. РНХ-ийн гинж нь ДНХ-ийн гинжээс хамаагүй богино байдаг. Эсийн ДНХ-ийн агууламж харьцангуй тогтмол байхад РНХ-ийн агууламж маш их хэлбэлздэг. Уургийн нийлэгжилтийн үед эсэд хамгийн их хэмжээний РНХ ажиглагддаг.

РНХ нь удамшлын мэдээллийг дамжуулах, хэрэгжүүлэхэд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдний үйл ажиллагаа, бүтцийн онцлогоос хамааран эсийн РНХ-ийн хэд хэдэн ангиллыг ялгадаг.

2. Эсийн РНХ-ийн ангилал ба тэдгээрийн үүрэг

Эсийн РНХ-ийн гурван үндсэн ангилал байдаг.

1. Мэдээлэл (мРНХ), эсвэл матриц (мРНХ).Түүний молекулууд нь хэмжээ, молекул жин (0.05x10 6-аас 4x10 6 хүртэл), тогтвортой байдлын хувьд хамгийн олон янз байдаг. Эдгээр нь эс дэх РНХ-ийн нийт хэмжээний 2 орчим хувийг бүрдүүлдэг. Бүх мРНХ нь цөмөөс цитоплазм руу, уургийн нийлэгжилтийн газар хүртэлх генетикийн мэдээллийг тээвэрлэгч юм. Эдгээр нь уургийн молекулын амин хүчлийн дарааллыг (анхдагч бүтэц) тодорхойлдог тул уургийн молекулын синтезийн матриц (ажлын зураг) болж үйлчилдэг.

2. Рибосомын РНХ (рРНХ).Тэд эс дэх нийт РНХ-ийн 80-85% -ийг бүрдүүлдэг. Рибосомын РНХ нь 3-5 мянган нуклеотидээс бүрдэнэ. Энэ нь цөмийн цөмд нийлэгждэг. Рибосомын уургуудтай нийлмэл байдлаар рРНХ нь уургийн молекулууд цуглардаг рибосомууд - органеллуудыг үүсгэдэг. рРНХ-ийн гол ач холбогдол нь мРНХ ба рибосомын анхны холболтыг хангаж, полипептидийн гинжин хэлхээний синтезийн явцад амин хүчлүүдийн хооронд пептидийн холбоо үүсэх рибосомын идэвхтэй төвийг бүрдүүлдэгт оршино.

3. РНХ шилжүүлэх(Т РНХ). тРНХ молекулууд нь ихэвчлэн 75-86 нуклеотид агуулдаг. tRNA молекулуудын молекул жин нь 25 мянга орчим байдаг тРНХ молекулууд уургийн биосинтезийн зуучлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг - амин хүчлийг уургийн нийлэгжилтийн газар, өөрөөр хэлбэл рибосом руу хүргэдэг. Эсэд 30 гаруй төрлийн тРНХ байдаг. ТРНХ-ийн төрөл бүр өвөрмөц нуклеотидын дараалалтай байдаг. Гэсэн хэдий ч бүх молекулууд нь хэд хэдэн молекул доторх нэмэлт хэсгүүдтэй байдаг тул бүх тРНХ нь хошоонгор навчтай төстэй гуравдагч бүтэцтэй байдаг.

3. ДНХ ба РНХ молекулуудын ялгаа

Оюутнууд хүснэгтийг бөглөж, дараа нь шалгана.

Харьцуулах шинж тэмдэг
Торон дахь байршил	Цөм, митохондри, хлоропласт	Цөм, рибосом, центриол, цитоплазм, митохондри, хлоропласт
Макромолекулын бүтэц	Спираль хэлбэрээр ороосон давхар салаагүй шугаман полимер	Нэг полинуклеотидын гинж
Мономерууд	Дезоксирибонуклеотидууд	Рибонуклеотидууд
Нуклеотидын найрлага	Пурин (аденин, гуанин) ба пиримидин (тимин, цитозин) азотын суурь; дезоксирибоз (C5); фосфорын хүчлийн үлдэгдэл	Пурин (аденин, гуанин) ба пиримидин (урацил, цитозин) азотын суурь; рибоз (C5); фосфорын хүчлийн үлдэгдэл
	Удамшлын мэдээллийн хамгаалагч	Генетикийн мэдээллийг борлуулах зуучлагч

4. ДНХ-ийн хуулбар

ДНХ молекулын өвөрмөц шинж чанаруудын нэг нь өөрөө хуулбарлах чадвар юм - анхны молекулын яг хуулбарыг хуулбарлах. Үүний ачаар удамшлын мэдээллийг эх эсээс охин эс рүү шилжүүлэх нь хуваагдлын үед тохиолддог. ДНХ молекулыг өөрөө хувилах процессыг нэрлэдэг хуулбарлах (хувилах).

Хуулбарлах нь ферментийг хамарсан нарийн төвөгтэй процесс юм (ДНХ полимеразууд).Хуулбарлахын тулд эхлээд ДНХ-ийн давхар мушгиа нэхмэлгүй байх ёстой. Үүнийг мөн тусгай ферментүүд гүйцэтгэдэг. мушгиа, суурийн хоорондох устөрөгчийн холбоог таслах. Гэхдээ тайлагдаагүй хэсгүүд нь гэмтлийн хүчин зүйлүүдэд маш мэдрэмтгий байдаг. Тэдгээрийг аль болох бага хугацаанд хамгаалалтгүй байлгахын тулд хоёр гинжин хэлхээнд синтез нэгэн зэрэг явагддаг.

Харин эхийн ДНХ-д давхар мушгианы хоёр хэлхээ нь эсрэг параллель байдаг - нэг хэлхээний 3' төгсгөлийн эсрэг талд нөгөөгийн 5' төгсгөл байдаг ба ДНХ полимераз фермент нь зөвхөн нэг чиглэлд "хөдөлж" чаддаг - 3-аас. Загварын хэлхээний ' 5' төгсгөл хүртэл . Тиймээс 3'-нуклеотидаас эхлэн эх молекулын хагасын хуулбар нь давхар мушгиа задарсаны дараа идэвхжиж, тасралтгүй үргэлжлэх болно гэж үздэг. Молекулын хоёр дахь хагасын хуулбар нь бага зэрэг хожуу эхэлдэг бөгөөд эхнээсээ биш (5'-нуклеотид байрладаг бөгөөд энэ нь урвалаас сэргийлдэг), гэхдээ түүнээс тодорхой зайд эхэлдэг. Энэ тохиолдолд ДНХ полимераз нь эсрэг чиглэлд хөдөлж, харьцангуй богино фрагментийг нэгтгэдэг. Энэ мөчид гарч ирэх бүтцийг нэрлэдэг хуулбарлах сэрээ. Давхар мушгиа задрахад хуулбарлах салаа хөдөлдөг - хоёр дахь хэлхээ дээр дараагийн хэсгийн синтез эхэлж, өмнөх, аль хэдийн нийлэгжсэн фрагментийн эхлэл рүү шилждэг. Дараа нь хоёр дахь матрицын гинжин хэлхээнд эдгээр бие даасан хэсгүүдийг (тэдгээрийг нэрлэдэг Оказакигийн хэсгүүд) нь ДНХ-ийн лигаза ферментээр нэг гинжин хэлхээнд холбогддог.

ДНХ-ийн репликацын салааны бүтцийн диаграмм

Хуулбарлах явцад ATP молекулуудын энерги зарцуулагддаггүй, учир нь репликацийн үед охин гинжийг нийлэгжүүлэхэд дезоксирибонуклеотид (нэг фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулсан) ашиглагддаггүй, харин дезоксирибонуклеозид трифосфатууд(фосфорын хүчлийн гурван үлдэгдэл агуулсан). Дезоксирибонуклеозидын трифосфатуудыг полинуклеотидын гинжин хэлхээнд оруулах үед хоёр терминал фосфатыг салгаж, ялгарсан энерги нь нуклеотидын хооронд эфирийн холбоо үүсгэхэд зарцуулагдана.

Репликацийн үр дүнд хоёр давхар "охин" спираль үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь анхны "эх" ДНХ-ийн хагасын нэгийг өөрчлөгдөөгүй (хадгалж) хадгалдаг. "Охин" молекулуудын хоёр дахь гинж нь нуклеотидуудаас шинээр нийлэгждэг. Энэ нэрийг авсан ДНХ-ийн хагас консерватив байдал.

5. Эс дэх РНХ-ийн нийлэгжилт

ДНХ-ийн загвараас РНХ уншихыг нэрлэдэг транскрипци(лат. хуулбар- дахин бичих). Үүнийг тусгай фермент - РНХ полимеразаар гүйцэтгэдэг. Гурван өөр РНХ полимераза нь эукариот эсүүдээс олдсон бөгөөд өөр өөр ангиллын РНХ-ийг нэгтгэдэг.

Транскрипци нь мөн загвар синтезийн урвалын жишээ юм. РНХ-ийн гинж нь ДНХ-ийн гинжтэй маш төстэй: энэ нь мөн нуклеотидуудаас (рибонуклеотидууд, дезоксирибонуклеотидуудтай маш төстэй) бүрдэнэ. РНХ-ийг кодлогдсон ДНХ хэсгээс уншина, энэ нь нэмэлт байх зарчмын дагуу: урацилийн РНХ нь ДНХ-д аденин, гуанины эсрэг цитозин, тимины эсрэг аденин, цитозины эсрэг гуанин болдог.

Өгөгдсөн генийн дотор хоёр нэмэлт ДНХ-ийн хэлхээний зөвхөн нэг хэлхээ нь РНХ-ийн синтезийн загвар болдог. Энэ хэлхээг ажлын хэлхээ гэж нэрлэдэг.

Хүлээн зөвшөөрөгдсөн конвенцийн дагуу диаграм дахь генийн эхлэлийг зүүн талд дүрсэлсэн болно. Энэ тохиолдолд ДНХ молекулын ажиллахгүй (кодлогддоггүй) хэлхээ нь “зүүн” төгсгөлтэй байх ба ажлын (кодлох) хэлхээ нь эсрэг талын төгсгөлтэй байна.РНХ полимераза фермент нь сурталчлагч(ДНХ-ийн загвар хэлхээний харгалзах хэсгийн 3" төгсгөлд байрлах, ферментийн химийн хамаарлын улмаас "танидаг" ДНХ нуклеотидын тодорхой дараалал). эсэд агуулагдах чөлөөт рибонуклеозид трифосфатуудаас.РНХ-ийн синтезийн энерги нь рибонуклеозид трифосфатын макроэнергетик холбоонд агуулагддаг.

III. Мэдлэгийг нэгтгэх

Шинэ материал сурах явцад харилцан яриаг нэгтгэн дүгнэх. Асуудлын шийдэл.

Даалгавар. ДНХ молекул нь хоёр гинжээс бүрдэнэ - гол нь мРНХ нийлэгждэг ба нэмэлт. Хэрэв үндсэн (ажлын) ДНХ-ийн хэлхээний нуклеотидын дараалал дараах байдалтай байвал нийлэгжсэн мРНХ-ийн нуклеотидын дарааллыг бичнэ үү: C-G-C-T-G-A-T-A-G.

Нэмэлт зарчмыг ашиглан бид ажлын ДНХ-ийн хэлхээний дагуу нийлэгжсэн мРНХ дахь нуклеотидын байршлын дарааллыг тодорхойлдог: G-C-G-A-C-U-A-U-C.

Хариулт: G-C-G-A-C-U-A-U-C

IV. Гэрийн даалгавар

Сурах бичгийн догол мөрийг судлах (РНХ, түүний үндсэн ангилал, үүрэг, ДНХ ба РНХ-ийн ялгаа, хуулбарлах ба транскрипц).

Хичээл 18. "ДНХ ба РНХ" сэдвээр мэдлэгийг нэгтгэх.

Тоног төхөөрөмж: ерөнхий биологийн хүснэгтүүд, нуклеотидын бүтцийн диаграмм, ДНХ-ийн бүтцийн загвар, РНХ-ийн бүтэц, хуулбарлах, транскрипц хийх үйл явцыг харуулсан диаграмм, зураг.

I. Мэдлэгийн шалгалт

Асуултуудын талаархи мэдлэгийн аман шалгалт.

1. РНХ, эс дэх түүний ач холбогдол.
2. Эсийн РНХ-ийн ангилал ба тэдгээрийн үүрэг ( гурван оюутан).
3. Хуулбарлах, түүний механизм, ач холбогдол.
4. Транскрипци, түүний механизм, ач холбогдол.

Биологийн диктант "ДНХ ба РНХ-ийн харьцуулалт"

Багш хийсвэрийг тоон дор уншиж, сурагчид өөрсдийн хувилбарын агуулгад нийцсэн хийсвэрүүдийн тоог дэвтэр дээрээ бичдэг.

Сонголт 1 - ДНХ; сонголт 2 - РНХ.

1. Нэг гинжин молекул.
2. Давхар хэлхээтэй молекул.
3. Аденин, урацил, гуанин, цитозин агуулдаг.
4. Аденин, тимин, гуанин, цитозин агуулдаг.
5. Нуклеотидууд нь рибоз агуулдаг.
6. Нуклеотидууд нь дезоксирибоз агуулдаг.
7. Цөм, хлоропласт, митохондри, центриол, рибосом, цитоплазмд агуулагддаг.
8. Цөм, хлоропласт, митохондрид агуулагддаг.
9. Удамшлын мэдээллийг хадгалах, үржүүлэх, дамжуулахад оролцоно.
10. Удамшлын мэдээллийг дамжуулахад оролцдог.

Сонголт 1 – 2; 4; 6; 8; 9;

Сонголт 2 – 1; 3; 5; 7; 10.

Асуудал шийдэх

Даалгавар 1. Химийн шинжилгээгээр энэ мРНХ-ийн нийт нуклеотидын 28% нь аденин, 6% нь гуанин, 40% нь урацил байна. Энэ мРНХ-ээр "дахин бичсэн" хоёр хэлхээтэй ДНХ-ийн холбогдох хэсгийн нуклеотидын найрлага ямар байх ёстой вэ?

1. РНХ молекулын гинж ба ДНХ-ийн молекулын ажлын гинж нь бие биенээ нөхдөг гэдгийг мэдээд бид ажлын ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд нуклеотидын агуулгыг (%-иар) тодорхойлно.

мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд G = 6%, энэ нь ажлын ДНХ-ийн хэлхээнд C = 6% гэсэн үг;

мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд A = 28%, энэ нь ажлын ДНХ-ийн гинжин T = 28% гэсэн үг;

мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд Y = 40%, энэ нь ажлын ДНХ-ийн хэлхээнд A = 40% гэсэн үг;

2. мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд цитозины агуулгыг (%-иар) тодорхойлно.

мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд цитозины эзлэх хувийг тодорхойлох: 100% - 74% = 26% (C);

хэрэв мРНХ-ийн гинжин хэлхээнд C = 26% бол ажлын ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд G = 26% байна.

Хариулт: C=6%; T=28%; A=40%; G=26%

Даалгавар 2. ДНХ-ийн нэг хэлхээний фрагмент дээр нуклеотидууд нь A-A-G-T-C-T-A-A-C-G-T-A-T гэсэн дарааллаар байрлана. Давхар хэлхээтэй ДНХ молекулын бүтцийн диаграммыг зур. Энэ ДНХ-ийн фрагментийн урт хэд вэ? Энэ ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд хэдэн нуклеотид (%) байдаг вэ?

1. Нэмэлт байдлын зарчмын дагуу өгөгдсөн ДНХ молекулын хоёр дахь хэлхээг бүтээдэг: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A.

2. Нэг нуклеотидын уртыг (0.34 нм) мэдэж, бид энэ ДНХ-ийн фрагментийн уртыг тодорхойлно (ДНХ-д нэг гинжин хэлхээний урт нь бүх молекулын урттай тэнцүү): 13x0.34 = 4.42 нм.

3. Өгөгдсөн ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд нуклеотидын эзлэх хувийг тооцоол.

13 нуклеотид - 100%
5 A – x%, x=38% (A).
2 G – x%, x=15.5% (G).
4 T – x%, x=31% (T).
2 C – x%, x=15.5% (C).

Хариулт: T-T-C-A-G-A-T-T-G-C-A-T-A; 4.42 нм; A=38; T=31%; G=15.5%; C=15.5%.

Бие даасан ажил хийх

Сонголт 1

1. ДНХ молекулын нэг гинжин хэлхээний хэлтэрхийнүүд өгөгдсөн: C-A-A-A-T-T-G-G-A-C-G-G-G. Нуклеотидын төрөл тус бүрийн агуулгыг (%) болон ДНХ молекулын энэ фрагментийн уртыг тодорхойлно.

2. ДНХ-ийн нийт нуклеотидын 22%-ийг бүрдүүлдэг ДНХ молекулд 880 гуанил нуклеотид байдаг уу? Энэ ДНХ молекулд өөр хэдэн нуклеотид (тус тусад нь) агуулагдаж байгааг тодорхойл. Энэ ДНХ хэр урт вэ?

Сонголт 2

1. ДНХ молекулын нэг гинжин хэлхээний хэлтэрхийнүүд өгөгдсөн: A-G-C-C-G-G-G-A-A-T-T-A. Нуклеотидын төрөл тус бүрийн агуулгыг (%) болон ДНХ молекулын энэ фрагментийн уртыг тодорхойлно.

2. ДНХ-ийн молекулаас 250 тимидил нуклеотид илэрсэн нь энэ ДНХ-ийн нийт нуклеотидын 22.5%-ийг бүрдүүлдэг. Энэ ДНХ молекулд өөр хэдэн нуклеотид (тус тусад нь) агуулагдаж байгааг тодорхойл. Энэ ДНХ хэр урт вэ?

IV. Гэрийн даалгавар

Амьд бодист агуулагдах органик бодисын үндсэн ангиллын талаархи материалыг нягтлан үзэх.

Үргэлжлэл бий

Лекц No2. ДНХ-ийн хуулбар

Ж.Уотсон, Ф.Крик нарын таамаглалаар ДНХ-ийн давхар мушгиа бүр нь нэмэлт охин хэлхээг хуулбарлах загвар болдог. Энэ тохиолдолд эцэг эхтэй ижил хоёр охин хоёр хэлхээтэй ДНХ молекул үүсдэг бөгөөд эдгээр молекул тус бүр нь эх ДНХ-ийн өөрчлөгдөөгүй нэг хэлхээг агуулдаг. Хагас консерватив гэж нэрлэгддэг ДНХ-ийн хуулбарлах энэхүү механизмыг 1957 онд М.Мезельсон, Ф.Стал нар E. coli эсүүд дээр хийсэн туршилтаар баталжээ. Нэг охин ДНХ нь анхны хэлхээ, хоёр дахь нь шинээр нийлэгжсэн хоёр хэлхээг агуулсан байх ёстой консерватив хуулбарлах арга, охин ДНХ-ийн хэлхээ бүр нь эх болон шинээр үүссэн ДНХ-ийн хэсгүүдээс бүрдэх дисперс репликацын механизм, хассан (Зураг 1, слайд 1) .

DIV_ADBLOCK489">

3. үйл явц нь тэгш хэмтэй: эцэг эхийн ДНХ-ийн хоёр хэлхээ нь загвар болж үйлчилдэг; үүнийг хагас консерватив гэж нэрлэж болно;

4. ДНХ-ийн гинжин хэлхээний суналт (эсвэл түүний бие даасан хэсэг) үргэлж 5' төгсгөлөөс 3' төгсгөл хүртэлх чиглэлд явагддаг. Энэ нь өсөн нэмэгдэж буй гинжин хэлхээний 3' төгсгөлд өөр шинэ нуклеотид нэмэгдсэн гэсэн үг юм. Нэмж дурдахад, аливаа ДНХ молекулын нэмэлт хэлхээнүүд нь эсрэг параллель байдаг тул өсөн нэмэгдэж буй хэлхээ нь загвар хэлхээтэй эсрэг параллель байдаг. Үүний үр дүнд сүүлийнх нь 3'→5' чиглэлд уншина (слайд 2 ба 3).

5. загвар болж үйлчилдэг хосгүй ДНХ-ийн хэлхээ ба шинэ нуклеотидууд нэмэгдэх үрийн хэлхээ;

Хуулбарлах процесс нь нарийн төвөгтэй ферментийн цогцолбороор явагддаг. Эукариотуудад ДНХ-ийн репликацийн явцад хромосом бүрт нэг биш, харин олон тооны ийм цогцолборууд ажилладаг. Тэр. Хромосом дээр ДНХ-ийн репликацийн олон гарал үүсэлтэй байдаг. Мөн ДНХ-ийн хоёр дахин нэмэгдэл нь нэг төгсгөлөөс нөгөө зах руу дараалан тохиолддоггүй, гэхдээ олон газарт нэгэн зэрэг явагддаг бөгөөд энэ нь процессын үргэлжлэх хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулдаг (слайд 5). Репликаци нь репликацын гарал үүсэл бүрээс хоёр чиглэлд тархдаг ба хуулбарлах салаа үүсдэг. Салааны хооронд аажмаар өргөжиж буй "хавдах" эсвэл "нүд" гарч ирдэг - эдгээр нь ДНХ-ийн аль хэдийн хуулбарлагдсан хэсгүүд юм. Зэргэлдээх "товойлтууд" эцэстээ нэгдэж, ДНХ хоёр дахин нэмэгддэг.

Ферментийн цогцолбор нь нийлэгжүүлдэг хоёр гинжин хэлхээний аль нэг нь нөгөө гинжээс арай хурдан өсдөг байдлаар ажилладаг. Үүний дагуу эхний гинжийг тэргүүлэх, хоёр дахь нь хоцрогдол гэж нэрлэдэг. Тэргүүлэх гинж нь ферментийн цогцолбороор тасралтгүй, маш урт фрагмент хэлбэрээр үүсдэг. Түүний урт (жишээлбэл, spermatogonia-ийн хувьд) нь 1,600,000 нуклеотид; хоцрогдсон гинж нь хэд хэдэн богино фрагмент хэлбэрээр үүсдэг - тус бүр нь ойролцоогоор 1500 нуклеотид. Энэ нь гэж нэрлэгддэг зүйл юм Оказакигийн хэлтэрхийнүүд.

ДНХ-ийн фрагмент бүр үүсэхээс өмнө РНХ праймерын богино дарааллын (10-15 нуклеотидын) нийлэгжилт явагддаг. Баримт нь ДНХ полимераз (ДНХ-ийн синтезийн гол фермент) процессыг "эхнээс нь", өөрөөр хэлбэл олигонуклеотидын дараалал байхгүй үед эхлүүлж чадахгүй. Гэхдээ РНХ синтезийн фермент (РНХ полимераз) ийм чадвартай; бөгөөд энэ фермент ДНХ-ийн шинэ хэсэг бүрийг үүсгэж эхэлдэг.

ДНХ-ийн нийлэгжилтэнд оролцдог фермент ба уураг: ДНХ полимераз, топоизомераза (гираза), геликаз ба лигаза, примаза, ssb уураг. 20 гаруй репликатив фермент, хүчин зүйлээс бүрдсэн бүхэл бүтэн цогцолборыг ДНХ-ийн репликазын систем буюу реплисом гэж нэрлэдэг.

ДНХ-ээс хамааралтай ДНХ полимеразууд нь полинуклеотидын гинжийг ургуулах нэмэлт зарчмыг ашигладаг хуулбарлах үйл явцын гол ферментүүд юм. Прокариотууд гурван ДНХ полимеразтай: Пол I, Пол II, Пол III. Пол I ба Пол III нь ДНХ-ийн хуулбарлахад оролцдог. ДНХ полимераз I нь полимераз ба (3’→5’, 5’→3’)-экзонуклеазын үйл ажиллагаатай, праймерыг арилгах, праймерын талбайд үүссэн цоорхойг нөхөх, хуулбарлах явцад гарсан алдааг засах, түүнчлэн ДНХ-ийн засвар үйлчилгээнд оролцдог. E. coli эсэд энэ ферментийн 400 орчим молекул байдаг. Пол III нь ДНХ-ийн нийлэгжилтийг сэргээдэг.

Прокариотуудад шинээр үүссэн ДНХ-ийн биосинтезийг хурдасгадаг гол фермент нь ДНХ полимераз III (Пол III) юм. Энэ нь полимераз ба 3'→5' экзонуклеазын идэвхжилтэй; ДНХ-ийн тэргүүлэх болон хоцрогдсон хэлхээг нэгтгэж, засварлах функцтэй. Уг эс нь 10-20 Пол III молекулыг агуулдаг бөгөөд энэ нь матрицад илүү ойртох чадвартай бөгөөд хуулбарлах өндөр үр ашгийг баталгаажуулдаг.

" href="/text/category/aktivatciya/" rel="bookmark">ДНХ полимеразыг идэвхжүүлэх.

Асуулт гарч ирнэ: яагаад ДНХ полимераз III-д полимераз ба 3¢→5¢ экзонуклеаза гэсэн 2 төрлийн идэвхжил хэрэгтэй вэ? Баримт нь ДНХ-ийн хуулбарлах явцад хуулбарлах нарийвчлал маш өндөр байдаг - нэг тэрбум суурь хос тутамд ойролцоогоор нэг алдаа гардаг. Гэсэн хэдий ч энгийн ДНХ-д бүх дөрвөн суурийн ховор таутомер хэлбэрүүд богино хугацаанд гарч ирдэг. Эдгээр хэлбэрүүд нь жигд бус хосуудыг үүсгэдэг. Жишээлбэл, цитозины таутомер хэлбэр нь гуанины оронд аденинтай хослон мутаци (слайд) үүсгэдэг. Энэ нь хуулбарлах өндөр нарийвчлал нь залруулга, өөрөөр хэлбэл ийм алдааг арилгах механизмаар тодорхойлогддог гэсэн үг юм. Эндээс ДНХ-полимераза III-ын 3¢→5¢ экзонуклеазын идэвхжил гарч ирдэг. Аденинтэй хосгүй цитозин агуулсан ДНХ молекултай холбоо тогтоосноор ДНХ полимераз III нь ямар ч хосгүй нуклеотидыг (гидролизоор) салгадаг.

ДНХ полимераз III нь репликацийн явцад ДНХ-ийн тэргүүлэх (тэргүүлэх) ба хоцрогдсон хэлхээний хосолсон синтезийг катализатор болгодог гэсэн нотолгоо байдаг. ДНХ полимеразууд нь зөвхөн 3'-OH бүлэгт дезоксирибонуклеотид нэмж чаддаг тул праймер шаарддаг. Тэргүүлэх хэлхээнд 1 праймер, хоцрогдсон туузан дээр нэгээс олон праймер байна. Хоцрогдсон хэлхээ дээрх ДНХ полимераз нь богино фрагментийг 4 секундын дотор нэгтгэж, дараа нь эхний (слайд) -аас тодорхой зайд байрлах загварын хэлхээний хэсэг дээр өөр (дараагийн) фрагментийн синтез рүү шилждэг.

Богино фрагмент бүрийн хувьд ДНХ полимераза нь хосолсон 3¢ төгсгөлтэй праймерыг шаарддаг. Праймерууд нь эукариотуудад ойролцоогоор 10 нуклеотид (слайд) -аас тогтдог рибонуклеозид трифосфатаас богино РНХ праймер (праймер) үүсгэдэг ДНХ примазын ферментээр нийлэгждэг. Праймерууд нь хоцрогдсон хэлхээний загвар дээр тодорхой интервалаар нийлэгждэг бөгөөд дараа нь тэдгээрийг ДНХ полимеразаар өргөжүүлж, Оказаки шинэ фрагментийг эхлүүлдэг. ДНХ полимеразын молекул нь праймерт хүрэх хүртлээ өссөөр байна. Ийм олон хэлтэрхийнээс ДНХ-ийн гинжин хэлхээний тасралтгүй байдлыг хангахын тулд ДНХ-ийн засварын систем ажиллаж, РНХ праймерыг зайлуулж, ДНХ-ээр сольдог. Процесс нь шинэ фрагментийн 3¢ төгсгөлийг өмнөх фрагментийн 5¢ төгсгөлтэй холбосон ligase-ээр дуусгавар болно.

ДНХ-ийн давхар хэлхээ нь репликацын салаа урагшлах тусам тайрах ёстой бөгөөд ингэснээр орж ирж буй дезоксирибонуклеозидын трифосфатууд нь эх загвар хэлхээтэй хослуулах боломжтой болно. Гэсэн хэдий ч хэвийн нөхцөлд ДНХ-ийн давхар мушгиа тогтвортой байдаг; Суурь хосууд нь маш нягт холбогдсон тул туршилтын хоолой дахь ДНХ-ийн хоёр хэлхээг салгахад усны буцалгах цэгт (90 ° C) ойртох температур шаардлагатай. Давхар мушгиа нээхийн тулд хоёр төрлийн уураг шаардлагатай: геликаз ба SSB уураг.

Эцэг эхийн ДНХ-ийг хуулбарлахад бэлтгэдэг уураг

a) ДНХ молекул дээрх репликацын гарал үүсэл нь A-T хосоор баялаг суурийн тодорхой дараалалтай байдаг.

Үйл явц нь ийм дараалал бүрт тусгай таних уургийн хэд хэдэн молекулыг холбохоос эхэлдэг. Бактерийн хувьд ийм уургуудыг DnaA гэж нэрлэдэг (репликацийг эхлүүлдэг анхны уургууд). (Тиймээс зураг дээр таних уургийг А үсгээр тэмдэглэсэн болно.)

Таних уургууд болон репликацын гарал үүсэлтэй харилцан үйлчлэлцэх янз бүрийн шалтгааныг төсөөлж болно. Эдгээр шалтгаануудын дунд:

- цөм дэх таних уургийн харагдах байдал эсвэл тэдгээрийн өвөрмөц өөрчлөлт;

- тодорхой блоклох элементүүдээс хуулбарлах гарал үүслийг чөлөөлөх;

- тухайн харилцан үйлчлэлд шаардлагатай зарим гуравдагч хүчин зүйлсийн цөмд харагдах байдал; гэх мэт.

Боломжтой өгөгдөл нь эхний сонголтыг дэмждэг. Гэхдээ ямар ч тохиолдолд хуулбарлах эхлэлийг хянах гол холбоосуудын нэг нь энд байгаа нь тодорхой байна.

Таних уураг нь ДНХ-ийн репликацийн цогцолборыг холбосон тул түүнтэй хамт ДНХ-ийн дагуу цааш хөдөлдөггүй бололтой.

б) "Анхдагчдын" нэг бол геликаза фермент юм (зураг дээрх G үсгээр тэмдэглэгдсэн). Энэ нь хуулбарлах салаа хэсэгт эцэг эхийн ДНХ-ийн давхар мушгиа тайлагдахыг баталгаажуулдаг: сүүлийнх нь нэг судалтай хэсгүүдэд хуваагддаг.

Энэ нь 1 хос нуклеотидыг салгахад ATP-ийн гидролизийн энерги - 2 ATP молекулыг шаарддаг.

Үүний зэрэгцээ ДНХ-ийн энэ хэсэг нь гистонууд болон бусад хромосомын уурагтай холбооноосоо салсан бололтой.

в) Гэсэн хэдий ч тодорхой хэсэгт спираль тайлагдах нь энэ хэсгийн урд хэсэгт хэт ороомог үүсгэдэг.

Баримт нь ДНХ-ийн молекул бүр цөмийн матрицын хэд хэдэн газарт бэхлэгдсэн байдаг. Тиймээс зарим хэсгийг нь задлахад чөлөөтэй эргэлдэж чадахгүй. Энэ нь хэт ороомог үүсгэж, улмаар давхар мушгиа тайлахад саад болох бүтцийн хурцадмал байдал үүсдэг.

Асуудлыг топоизомераза ферментийн тусламжтайгаар шийддэг (зураг дээрх I). Мэдээжийн хэрэг, тэдгээр нь ДНХ-ийн хараахан тайлагдаагүй хэсэгт, өөрөөр хэлбэл хэт ороомог үүсдэг хэсэгт ажилладаг. Топоизомеразахуулбарлах салаа дахь давхар мушгиа тайлах үйл явцад оролцох. Эдгээр ферментүүд нь хэт ороомгийн түвшинг өөрчилдөг бөгөөд "нугас" үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь хуулбарлах салаа тасралтгүй хөдөлгөөн хийх нөхцлийг бүрдүүлдэг. Хоёр төрлийн топоизомераза нь тодорхойлогддог: I төрлийн топоизомераза нь ДНХ-ийн хоёр хэлхээний аль нэгийг таслаж, давхар мушгиагийн төгсгөлийн хэсэг нь бүрэн бүтэн хэлхээний эргэн тойронд эргэлдэж, дараа нь таслагдсан хэлхээний төгсгөлүүдийг нэгтгэх боломжийг олгодог. II төрлийн топоизомераза нь нэмэлт хэлхээнд түр зуурын завсарлага үүсгэж, хэт ороомгийн түвшинг өөрчилдөг бөгөөд дараа нь хугарсан төгсгөлүүдийг холбодог. Топоизомераза нь геликаза нь ДНХ-г задлахад тусалдаг. Мөн топоизомераза II (нянгийн топоизомераза II-ыг гираза гэж нэрлэдэг) байдаг. Энэ фермент нь ДНХ-ийн хэлхээг нэн даруй задалж, холбогдох төгсгөлүүдийг өөртөө шилжүүлдэг. Энэ нь ДНХ-ийг задлах явцад супер ороомгийн асуудлыг илүү үр дүнтэй шийдвэрлэх боломжтой болгодог.

Топоизомераза I нь ДНХ-ийн хэлхээний аль нэгийг задалж, түүний ойрын төгсгөлийг өөртөө шилжүүлдэг (Зураг). Энэ нь ДНХ-ийн алслагдсан хэсгийг (тайлагдах газраас эвдэрсэн газар хүртэл) бүхэл гинжин хэлхээний харгалзах холбоосыг тойрон эргэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь супер ороомог үүсэхээс сэргийлдэг. Дараа нь эвдэрсэн гинжин хэлхээний төгсгөлүүд дахин хаагдана: тэдгээрийн нэг нь ферментээс нөгөө төгсгөлд шилждэг. Тиймээс топоизомеразагаар гинжийг таслах үйл явц амархан буцдаг.

Хеликазууд(лат. мушгиа- мушгиа, уураг dnaB), репликацын сэрээний ДНХ-ийн мушгиа дагуу үүсэх, урагшлах үйл явц - эрчилсэн гинж бүхий молекулын хэсэг. Эдгээр ферментүүд нь гинжийг задлахад ATP-ийн гидролизээс ялгарах энергийг ашигладаг. Helicases нь хамт ажилладаг ssb- молекулын нэг судалтай хэсгүүдтэй холбогдож, улмаар эрчилсэн дуплексийг тогтворжуулдаг уураг.

г) Тиймээс топоизомеразагаар "дэмжсэн" геликазын фермент нь ДНХ-ийн давхар спиральыг хоёр тусдаа хэлхээ болгон задалдаг.

Тусгай SSB уургууд нь эдгээр утас бүрт шууд холбогддог. Сүүлийнх нь нэг судалтай ДНХ-ийн бүс нутгуудад илүү их хамааралтай бөгөөд энэ төлөвт тогтворжуулдаг.

Анхаарна уу: Эдгээр уургууд нь үндсэндээ хоёр судалтай ДНХ-ийн хэсгүүдтэй холбогддог гистонуудаас ялгаатай.

Полимержих ферментүүд

a) Тусгай уураг нь примазын идэвхжүүлэгчийн үүргийг гүйцэтгэдэг (зураг дээрх AP). Үүний дараа примаза (P) нэг хэлхээтэй ДНХ-ийн холбогдох хэсгийг загвар болгон ашиглан богино РНХ праймер буюу праймерыг нэгтгэдэг.

б) Дараа нь ДНХ полимеразууд үүрэг гүйцэтгэдэг. Эукариотуудад 5 өөр ДНХ полимераз байдаг. Эдгээрээс β- ба ε-полимеразууд нь ДНХ-ийн засвар, γ-полимеразууд митохондрийн ДНХ-ийн репликаци, α- ба δ-полимеразууд нь цөмийн ДНХ-ийн нөхөн үржихүйд оролцдог.

Түүнээс гадна, зарим таамаглалын дагуу α-полимераз нь примаза ба δ-полимеразын аль алинтай нь холбоотой бөгөөд сүүлийнх нь эргээд PCNA уурагтай холбоотой байдаг (зураг дээрх P).

Энэ уураг нь полимеразын цогцолборыг хуулбарласан ДНХ-ийн хэлхээнд холбодог "хувцас" үүрэг гүйцэтгэдэг. "Бэхэлсэн" төлөвт энэ нь цагираг шиг ДНХ-ийн хэлхээг наалддаг гэж үздэг (Зураг). Энэ нь полимеразуудыг энэ гинжнээс эрт задлахаас сэргийлдэг.

ДНХ полимеразууд нь баригдаж буй ДНХ-ийн гинжин хэлхээнд дезоксирибонуклеотидуудыг дараалан нэгтгэдэг нь тодорхой байна - эх гинжин хэлхээний нуклеотидуудад нэмэлт.

Гэхдээ үүнээс гадна эдгээр ферментүүд өөр хэд хэдэн чухал үйл ажиллагаатай байдаг. Гэсэн хэдий ч эукариот ДНХ полимеразуудын хувьд эдгээр үйл ажиллагааны тархалт бүрэн тодорхойгүй байна. Тиймээс бид ижил төстэй бактерийн ферментүүдийн талаар мэдээлэл өгдөг.

Бактерийн хувьд ДНХ-ийн хуулбарлах гол "ажил" нь димер бүтэцтэй ДНХ полимераз III-аар хийгддэг. Үүнтэй холбоотойгоор PCNA уургийн төрлийн "хавчаар" холбоотой байдаг.

Тиймээс ДНХ полимеразын идэвхжилээс гадна ДНХ полимераз III нь өөр нэг үйл ажиллагаатай байдаг - 3"→5"-экзонуклеаз. Сүүлд нь алдаа гарч, "буруу" нуклеотид баригдаж буй гинжин хэлхээнд орсон тохиолдолд идэвхждэг. Дараа нь суурь хосолсон согогийг хүлээн зөвшөөрч, фермент өсөн нэмэгдэж буй (3"-) төгсгөлөөс сүүлчийн нуклеотидыг салгаж, дараа нь дахин ДНХ полимераза болж ажиллаж эхэлдэг.

Тиймээс систем нь үйл ажиллагааныхаа үр дүнг байнга хянаж байдаг.

в) Бидний мэдэж байгаагаар ДНХ-ийн шинэ гинж нь эхлээд хэлтэрхий хэлбэрээр үүсдэг - харьцангуй богино (Оказаки хэлтэрхий) ба маш урт. Мөн тус бүр нь праймер РНХ-ээс эхэлдэг.

Эцэг эхийн хэлхээний дагуу хөдөлж буй ферментийн цогцолбор өмнөх фрагментийн РНХ-ийн үрэнд хүрэхэд ДНХ полимераз III-ийг эцэг эхийн ДНХ-ийн хэлхээтэй холбосон "хавчаар" нээгдэж, энэ фермент ажиллахаа болино. ДНХ полимераз I үйл ажиллагаа явуулдаг (бид бактерийн ферментийн тухай ярьж байна). Энэ нь өсөн нэмэгдэж буй фрагментийн 3"-төгсгөлд наалддаг (Зураг 1.14). Энэ тохиолдолд фермент нь энэ фрагмент болон эх гинжтэй тогтвортой холбоогүй болсон боловч хоёр ч биш, харин гурван үйл ажиллагаатай байдаг.

Тэдгээрийн эхнийх нь "урд" буюу 5"→3" экзонуклеазын үйл ажиллагаа юм: өмнөх фрагментийн РНХ праймерын 5" төгсгөлөөс нуклеотидын дараалсан хуваагдал.

"Түүний" фрагментийн төгсгөл (ДНХ полимеразын үйл ажиллагаа).

Эцэст нь, ДНХ полимераз III-ын нэгэн адил энэ нь "арын" буюу сунгаж буй фрагментэд чиглэсэн 3"→5"-экзонуклеазын үйл ажиллагааны тусламжтайгаар өөрийн үйл ажиллагааг шалгаж, шаардлагатай бол тохируулахаа "мартдаггүй".

Өсөн нэмэгдэж буй хэсэг нь өмнөх фрагментийн дезоксирибонуклеотидуудтай ойртох үед ДНХ полимераз I-ийн үйл ажиллагаа дуусдаг.

Эукариотуудын хувьд бактерийн ДНХ полимераза III-ийн функциональ аналог нь α- ба δ-ДНХ полимеразуудын цогц юм; Түүнээс гадна 3"→5" экзонуклеазын залруулга үйл ажиллагаа нь δ-ДНХ полимеразад байдаг.

ДНХ полимераз I-ийн функцууд мөн хоёр ферментийн хооронд хуваарилагддаг: 5"→3" экзонуклеазын идэвхжил (РНХ праймерыг зайлуулах) нь тусгай нуклеаза (1.11-р зурагт H), ДНХ полимеразын үйл ажиллагаа (дүүргэх " цоорхой") - ДНХ полимераз β (засварлахад оролцдог).

г) Полимержих ферментийн тухай ярихад тэдэнтэй холбоотой хамгийн хэцүү асуудлуудыг дурдах нь зүйтэй. Бид хоцрогдсон ДНХ-ийн хэлхээний синтезийн тухай ярьж байна: бидний мэдэж байгаагаар энэхүү синтезийн чиглэл нь репликацын салаа тархалтын ерөнхий чиглэлээс эсрэг байна.

Энэ зөрчилдөөнийг тайлбарлах дор хаяж хоёр таамаглал байдаг.

Тэдгээрийн аль нэгнийх нь дагуу (Зураг 1.15, А) ферментийн цогцолбор нь тэргүүлэх гинж үүсэхийг үе үе зогсоож, хоёр дахь эх гинжин хэлхээнд шилжиж, хоцрогдсон гинжин хэлхээний дараагийн Оказаки фрагментийг нэгтгэдэг. Дараа нь энэ нь анхны эцэг эхийн хэлхээ рүү буцаж, баригдаж буй ДНХ-ийн тэргүүлэх хэлхээг үргэлжлүүлэн уртасгадаг.

Өөр нэг хувилбарын дагуу (Зураг 1.15, В) хуулбарлах процессын явцад эцэг эхийн ДНХ-ийн хоёр дахь хэлхээ (хоцрогдсон хэлхээний загвар) дээр гогцоо үүсдэг. Тиймээс гогцооны дотоод хэсэгт Оказаки фрагмент үүсэх чиглэл нь полимеразын цогцолборын хөдөлгөөний чиглэлтэй давхцаж эхэлдэг. Дараа нь сүүлийнх нь ДНХ-ийн хоёр хэлхээг нэгэн зэрэг үүсгэж чаддаг - тэргүүлэгч ба хоцрогдсон утаснууд.

Энэ нь нянгийн ДНХ полимераз III нь димер байдаг бол эукариотуудад α- ба δ-ДНХ полимеразууд нь нэг цогцолбор үүсгэдэгтэй холбоотой байж болох юм. Гэхдээ ийм механизмтай байсан ч харахад хялбар байдаг хоцрогдсон гинж нь тасралтгүй үүсэх боломжгүй, зөвхөн хэлтэрхий хэлбэрээр үүсдэг.

ДНХ-ийн репликацийг дуусгадаг ферментүүд

Өмнөх бүх ферментүүдийн үйл ажиллагааны үр дүнд иосинтезийн гинж бүр нь бие биентэйгээ ойрхон хэсгүүдээс бүрддэг.

Хөрш зэргэлдээ хэсгүүдийн "холбох" үйлдлийг ДНХ-ийн ligase гүйцэтгэдэг (Зураг 1.11-д L). ДНХ полимеразуудын нэгэн адил энэ фермент нь хоорондын нуклеотид (фосфодиэстер) холбоо үүсгэдэг.

Гэхдээ хэрэв полимеразын урвалд оролцогчдын нэг нь чөлөөт dNTP (дезоксирибонуклеозид трифосфат) байвал ДНХ-ийн лигазын урвалд оролцогч хоёулаа "оёсон" хэсгүүдэд төгсгөлийн dNMPs (дезоксирибонуклеозидын монофосфатууд) байдаг.

Энэ шалтгааны улмаас урвалын энерги өөр бөгөөд ATP молекулын коньюгат гидролиз шаардлагатай.

ДНХ-ийн лигаз нь зөвхөн хоёр судалтай ДНХ-ийн нэг хэсэг болох нэг судалтай хэсгүүдийг "хөндлөн холбодог" гэдгийг анхаарна уу.

Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм. ДНХ-ийн молекул нь түүний төгсгөлүүд буюу теломер бүсүүдийн хуулбарлах тусгай үйл явц явагдахгүй бол бүрэн хуулбарлагдахгүй.

Энэ үйл явцад теломераза фермент гол үүрэг гүйцэтгэдэг.

Примазууд. ДНХ-ийн репликаци нь РНХ праймерыг шаарддаг. РНХ праймерууд нь dnaG генээр кодлогдсон примазын (Зураг 29.3) нийлэгждэг.

Зураг 29.3-аас харахад primase гурван домайнаас бүрдэнэ.

■ – N-терминал домэйн (110 амин хүчлүүд), ДНХ-ийг холбосон мотив агуулсан - цайрын хуруу;

■ – үндсэн (төв) домэйн (322 амин хүчил) катализаторын төвийг агуулдаг;

■ – C-терминал домэйн (151 амин хүчил) dnaB-тэй харилцан үйлчлэлцдэг.

E. coli primase-ийн нийлэгжүүлсэн праймерууд нь 5´ төгсгөлд pppAG дараалалаас эхэлдэг ба ойролцоогоор 10-12 нуклеотидээс бүрдэнэ. Примасууд нь бүтэц, үйл ажиллагааны онцлог шинж чанараараа ялгаатай байдаг.

ДНХ-ийн лигазуудхөрш зэргэлдээх дезоксирибонуклеотидын 5_-P ба 3_-OH-бүлгийн хооронд ковалент холбоо үүсэхэд оролцдог ДНХ-ийн гинжин хэлхээний хэсгүүдийг нэгтгэх процессыг катализатор. Эдгээр ферментүүд нь мөн ATP-ийн гидролизийн явцад үүссэн өндөр энергийн бондын энергийг ашигладаг.

ДНХ-ийн репликаци гурван үе шаттайгаар явагддаг. эхлэл, сунгалт, төгсгөл.

Бактерийн хувьд ДНХ-ийн репликацийн эхлэл нь хромосомын өвөрмөц цэг болох репликацийн цэг - oriC-ээс эхэлдэг бөгөөд үүнээс репликац нь төгсгөлийн цэг (төгсгөл) хүртэл хоёр чиглэлтэй явагддаг. Үүний үр дүнд эсрэг чиглэлд хөдөлдөг хоёр репликацын салаа үүсдэг, өөрөөр хэлбэл хоёр хэлхээг нэгэн зэрэг хуулбарладаг.

Эхлэгч уураг dnaAдээр давтан холбох газруудад холбогддог oriC, тусгай нуклеопротейн бүтцийг бүрдүүлдэг. Энэ нь AT-аар баялаг дарааллын орон нутгийн ялгаатай байдалд хүргэдэг oriC, энэ нь репликатив геликазыг холбох газар болдог (dnaB), мөн хэрэм днаC/

Цаашид dnaBустгах замаар идэвхжүүлсэн dnaC, 5_→3_ чиглэлд тодорхой зайд хөдөлж, праймазтай харьцдаг dnaG. Примаза нь голоферментийн ДНХ полимераза III-ын богино РНХ праймерыг нийлэгжүүлдэг.Эхлэх цэг дээр дор хаяж таван уурагаас бүрдэх завсрын цогцолбор үүснэ. Тэдний нэг нь уураг юм dnaB– ATP гидролизийн энергийг ашиглан ДНХ-ийн дагуу хөдөлж, мөн примазыг идэвхжүүлэх дохио болдог (Зураг 29.5).

Примаза нь хэд хэдэн өөр дэд хэсгүүдээс бүрддэг примосомын бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Примосом нь уургийн цогцолборыг агуулдаг ДнаВТэгээд DnaС, энэ нь репликацын салааны ойролцоо үе үе примазаар танихад тохиромжтой хоёрдогч ДНХ-ийн өвөрмөц бүтцийг бий болгоход оролцдог.

ДНХ-ийн репликацийг эхлүүлэх нь репликацын цогцолбор үүссэний улмаас репликацын салаа үүсэх ба ДНХ-ийн тэргүүлэх хэлхээнд РНХ праймерын нийлэгжилтээр төгсдөг (Зураг 29.5).

Сунгах явцад ДНХ-ийн охин полинуклеотидын гинж ургадаг. Хуулбарлах салаа бүр нь хэд хэдэн дагалдах уурагтай холбоотой дор хаяж хоёр ДНХ полимераз III молекулыг агуулдаг. Сүүлийнх нь ДНХ-ийн нягт атираат давхар спиральыг задалдаг ДНХ-ийн топоизомераза (гираза) ба давхар судалтай ДНХ-ийг хоёр хэлхээ болгон задалдаг геликазууд орно.

ДНХ-ийн тэргүүлэх хэлхээ нь репликацын сэрээний хөдөлгөөнтэй давхцах чиглэлд тасралтгүй хуулбарлагддаг. Хоцрогдсон хэлхээг хуулбарлах сэрээний хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд уншина. Хуулбарлах явцад ДНХ-ийн хэлхээний эсрэг параллелизмыг даван туулах нь гогцооны бүтцийг бий болгох замаар хэрэгжиж магадгүй юм (Зураг 29.7).

Нэгдүгээрт, ДНХ-ийн шинэ хэлхээний богино хэлтэрхийнүүд, нээсэн хүнийхээ нэрээр нэрлэгдсэн Оказаки хэлтэрхийнүүд хоцрогдсон хэлхээнд нийлэгждэг. Хэсэг бүр нь ДНХ полимеразын үйл ажиллагаанд шаардлагатай богино РНХ үрээс (праймер) эхэлдэг. ДНХ полимераз III нь энэхүү праймерыг 1000-2000 дезоксинуклеотидын урттай ДНХ-ийн фрагмент болгон гүйцээнэ.