بلوک 2. DNA. سوالات 5،6،7.

ساختار DNA. مدل J. Watson و F. گریه. خواص و توابع مواد ارثی.

خود بازتولید مواد ژنتیکی. تکرار DNA

سازمان مواد ارثی در طرفداران و یوکاریوت ها. طبقه بندی توالی های نوکلئوتیدی در ژنوم یوکاریوت (منحصر به فرد، متوسط، رزرو متوسط، سوخت بالا).

در سال 1868، شیمیدان سوئیس F. Misher در هسته های سلولی جدا شده از PUs، و بعد از ماهی قزل آلا اسپرم، که او به نام "هسته" (از LAT هسته - هسته) نامیده می شود، کشف کرد. پس از آن، R. Altmann (1889) گزارش داد که "هسته" اختصاص داده شده توسط F. Misher شامل دو بخش - پروتئین و اسیدهای نوکلئیک است. اسیدهای نوکلئیک، مانند پروتئین ها، دارای ساختار اولیه هستند (که تحت آن توالی نوکلئوتیدی آنها به معنای آن است) و یک ساختار سه بعدی. علاقه به ساختار DNA زمانی که در ابتدای قرن XX تشدید شد، تشدید شد. فرضیه ای وجود داشت dnaممکن است یک ماده ژنتیکی باشد. در سال 1952، ChargeFF توسط قانون ارتباطی باز شد، بعدا به نام خالق منصوب شد. این در این واقعیت است که:

1. مقدار آدنین برابر با مقدار تيمين است و گوانين - سيتوزين: a \u003d t، r \u003d c.
2. تعداد پورین ها برابر با مقدار پیریمیدین است: A + r \u003d t + c.
3. تعداد پایگاه های با گروه های آمینه در موقعیت 6 برابر با مقدار پایگاه های با گروه های کتو در موقعیت 6: A + C \u003d R + T است.

پس از آن، ویلکینسون یک رادیوگرافی DNA را به دست آورد. و چند بعد، واتسون و کریک در سال 1953 مدل DNA خود را ارائه دادند که جایزه نوبل در سال 1962 با ویلکینسون اعطا شد.

اصول اساسی ساختار DNA.

1. مونومر DNA-nucleotide متشکل از پایه نیتروژن، deacyribose و اسید فسفریک اسید. پایه های نیتروژن می تواند باشد purinovye a، g یا پیمانیدین c، t

2. پایگاه های نیتروژن به اتم کربن C1 در مولکول پنتوز متصل می شوند و فسفات به C5 متصل می شود. اتم سوم همیشه یک گروه دارد او است

3. هنگامی که فسفات با یک نوکلئوتید ارتباط برقرار می کند با هیدروکسیل دكسی پریشوز از سوی دیگر تاسیس شده است ارتباطات فسفودیتر

4. اتصال نوکلئوتید ها از طریق آن به ترتیب C3 و فسفات نوکلئوتید بعدی رخ می دهد.

5. DNA یک زنجیره پلی کانوکلئوتید دوگانه است. دو زنجیره پلی کانلوتید توسط پیوند های هیدروژنی ارتباط برقرار می کنند اصل مکمل، A - T و آقای بین دو پیوند هیدروژنی A و T، بین T و C سه پیوند هیدروژنی هستند.

6. ضد موازی5 پایان یک زنجیره به انتهای زنجیره دیگری متصل است.

7. DNA Helix DNA 2 NM است، و طول مرحله 3.4 نانومتر است. برای هر دور 10 جفت نوکلئوتید وجود دارد.

8. ساختار اولیه- زنجیره پلی کانلوتید.

ساختار ثانویه- دو نفر از دیگر زنجیره های پلیوانوکلئوتید ضد موازی.

ساختار ترتیاری- مارپیچ سه بعدی.

9. DNA توانایی تکثیر را دارد.

تکرار

1 - زنجیره های ماتریس DNA؛ 2 - آنزیم Helpasis جداسازی زنجیره های DNA ماتریس؛ 3 - پروتئین های DSB که مانع از اتصال مجدد زنجیرهای DNA می شوند؛ 4 - Praimaz؛ 5 - بذر RNA (Synthesized RNA پلیمراز - Pricymia)؛ 6 - DNPolimosaz، Synthesizing شرکت های تابعه؛ 7 - زنجیر دختر پیشرو DNA؛ 8 - اتصالات اتصال لیگاز از زنجیره عقب از DNA؛ 9 - قطعه ای از مقررات (150-200 نوکلئوتید)؛ 10 - Topoisomeraza

سنتز مولکول جدید DNA توسط یک روش نیمه بازپرداخت انجام می شود. این به این معنی است که مولکول دختر شامل یک زنجیره ای از مادر و یک سنتز شده است. از آنجایی که سنتز DNA بر روی یک ماتریس تک رشته رخ می دهد، پیش از جداسازی موقت اجباری دو زنجیره ای، با تشکیل یک چنگال تکثیر شده است. با کمک یک میکروسکوپ الکترونی، آنها نشان دادند که منطقه تکثیر چشم چشم چشم داخل DNA غیرقابل برگشت است (Peephole تکثیر شامل حدود 300 نوکلئوتید).

تکثیر - قطعه DNA در نقطه شروع تکرار به نقطه پایان آن.

برای برش نیاز مارپیچ DNA آنزیم های ویژه (پروتئین).چندین آنزیم در تکرار شرکت می کنند، هر کدام از آنها عملکرد آن را انجام می دهند.

DNA Helikaz (Helikaza) پیوند هیدروژن بستگی دارد بین پایگاه ها، به اشتراک گذاشتن زنجیره ها و ترویج چنگال تکراری.

پروتئین های بی ثبات کننده زنجیر را نگه دارید

DNA-topoisomerase. به یاد بیاورید که DNA یک مارپیچ است.بر این اساس، پلاگین می تواند به جلو حرکت کند، مارپیچ باید به سرعت چرخش کند. اما از دست دادن انرژی زیادی نیاز خواهد داشت. در واقع، این هنوز اتفاق نمی افتد. DNA Topoisomerases به این کمک می کند. آنها به شکاف های زنجیره ای و دو رشته ای کمک می کنند که به زنجیر اجازه می دهد تا تقسیم شوند و سپس این شکاف را از بین ببرند. با تشکر، یکی از زنجیرهای DNA شروع به چرخش در اطراف زنجیره دوم می کند. آنها همچنین در سفر حلقه هایی که هنگام تکرار حلقه DNA تشکیل شده اند شرکت می کنند.

سنتز زنجیره های DNA به دلیل DNA پلیمراز. اما این آنزیم دارای یک ویژگی است. این قادر به اضافه کردن نوکلئوتید به 3 پایان زنجیره موجود در حال حاضر است. چنین زنجیره پیش تحصیل کرده به نام بذر که synthesizes praimaz بذر RNA از بقیه زنجیره DNA متفاوت است، زیرا دارای ریبوز است. اندازه دانه کوچک است. عملکرد بذر توسط یک آنزیم خاص حذف شده است و شکل شکل گیری حذف می شود. پلیمر DNA(در این مورد، به جای بذر، از یک قطعه DNA 3D از قطعه DNA استفاده می کند).

تکرار DNA نشان می دهد که سنتز دو زنجیره به طور همزمان رخ می دهد. اما در واقع، همه چیز کاملا اتفاق نمی افتد. به یاد بیاورید که زنجیره ای ضد موازیو سنتز زنجیره جدید می تواند تنها در جهت رخ دهد از 5 به پایان به 3. بنابراین، به طور مداوم سنتز تنها در یک زنجیره (پیشرو) رخ می دهد.در دوم (عقب مانده)، این قطعات از مقررات رخ می دهد. سنتز هر قطعه با استفاده از یک بذر RNA انجام می شود. سپس دانه ها برداشته می شوند، میله ها با پلیمراز DNA پر می شوند و قطعات آنزیم را از بین می برند لیگاز .

سازه ساختاری و عملکردی DNA در Pro- و Eukaryotes

جداول را بررسی کنید، آنها را به کتابخانه بازنویسی کنید.

سازمان ساختاری و کاربردی مواد ژنتیکی

4.2 خواص DNA به عنوان ماده ای از وراثت و تنوع

4.2.3 تغییرات در توالی های DNA نوکلئوتیدی.

4.2.4 واحد های ابتدایی تنوع مواد ژنتیکی. موتون باز کردن

4.2.6 مکانیسم هایی که اثرات نامطلوب جهش های ژنی را کاهش می دهند

4.3 استفاده از اطلاعات ژنتیکی در فرایندهای زندگی

4.3.2 ویژگی های سازمان و بیان اطلاعات ژنتیکی از طرفدار و یوکاریوت

1. وراثت و تنوع - خواص اساسی زندگی

زندگی به عنوان یک پدیده خاص، با طول مدت وجود در زمان مشخص می شود (بر روی زمین، آن را بیش از 3.5 میلیارد سال پیش آغاز می شود)، که توسط تداوم نسل های سیستم های زندگی تضمین شده است. تغییرات نسل های سلول ها در بدن، تغییر نسل های موجودات در جمعیت ها، تغییر گونه ها در سیستم بیولوژیکی، تغییر بیوسیناوز را تشکیل می دهد. وجود مداوم زندگی در زمان، توانایی سیستم های زندگی برای تولید مثل خود است. حفظ زندگی در شرایط تغییر به دلیل تکامل اشکال زندگی، در فرآیند آنها تغییر می کند، سازگاری با یک زیستگاه جدید را فراهم می کند. تداوم وجود و توسعه تاریخی حیات وحش به دلیل دو ویژگی اساسی زندگی است: وراثت و تنوع.

در دوره های آموزشی، خواص وراثت و تغییرات به طور سنتی در مورد سلول و بدن در نظر گرفته می شود. در حقیقت، آنها نیز در سطوح بیش از حد ظاهر می شوند. در سطوح سلولی و سازماندهی شده (Ontogenetic) سازماندهی زندگی تحت وراثت، اموال سلول ها یا ارگانیسم ها را در طول فرایند تولید مثل خود برای انتقال نسل جدید به نوع خاصی از متابولیسم و \u200b\u200bتوسعه فردی، که در آن ویژگی های کلی را تشکیل می دهند، درک می کنند و خواص این نوع سلول ها و نوع ارگانیسم ها، و همچنین برخی از ویژگی های فردی والدین. در سطح جمعیت جمعیت سازمان زندگی، وراثت در حفظ رابطه دائمی فرم های ژنتیکی مختلف در تعدادی از نسل های موجودات موجود در این جمعیت (گونه ها) ظاهر می شود. در سطح بیوسنوتیک، وجود طولانی مدت بیوسینیوز با حفظ نسبت های خاصی از انواع ارگانیسم هایی که این زیست محیطی را تشکیل می دهند، تضمین می شود.

در جریان ظهور و توسعه زندگی بر روی زمین، وراث نقش تعیین کننده ای ایفا کرد، زیرا در تعدادی از نسل ها، جذب تکاملی مفید زیست شناختی، ارائه محافظه کاری خاص سازمان سیستم های زندگی ثابت شده است. وراثت یکی از عوامل اصلی تکامل است.

وجود طولانی مدت حیات وحش در زمان پس زمینه تغییر شرایط غیرممکن خواهد بود اگر سیستم های زندگی توانایی به دست آوردن و حفظ برخی از تغییرات مفید در محیط های محیط جدید را ندارند. اموال سیستم های زندگی، تغییرات را به دست می آورند و در نسخه های مختلف وجود دارد، تغییرات نامیده می شود.

در سلول های فردی و ارگانیسم های یک نوع، تنوع، بر رشد فردی آنها تأثیر می گذارد، در ظهور تفاوت بین آنها ظاهر می شود. در سطح جمعیت زندگی جمعیت، این ویژگی در حضور تفاوت های ژنتیکی بین جمعیت های فردی گونه ها، که پایه تشکیل گونه های جدید را تشکیل می دهد، ظاهر می شود. ظهور گونه های جدید باعث تغییرات در روابط مداخله در بیوسیناوز می شود. تنوع به معنای معینی نشان دهنده پویایی سازمان سیستم های زندگی است و همراه با ارثی عامل اصلی تکامل است. علیرغم این واقعیت که از لحاظ نتایج آن، وراثت و تغییرات چند جانبه، در بیابان این دو ویژگی اساسی، وحدت جدایی ناپذیر را تشکیل می دهد، که در همان زمان حفظ در روند تکامل از ویژگی های زیست شناختی موجود، به دست می آید ظهور آنهایی که ممکن است در شرایط مختلف وجود داشته باشند.

2. تاریخ تشکیل ایده ها در مورد سازمان بستر مادی از وراثت و تنوع

وراثت و تنوع به عنوان مهمترین خواص هر سیستم زنده، توسط عملکرد یک ماده خاص مواد اطمینان حاصل می شود. در این دوره توسعه تاریخی علم بیولوژیکی ایده خواص، سازمان ها و طبیعت شیمیایی به طور مداوم در حال گسترش و پیچیده است.

در دهه 60 قرن نوزدهم بنیانگذار ژنتیک (علم وراثت و تغییرات) مندل (1865) اولین فرضیه های مربوط به سازمان مواد ارثی را بیان کرد. بر اساس نتایج آزمایشات آنها بر روی نخود، او نتیجه گرفت که مواد ارثی DISCETENED، I.E. نماینده ذخایر ارثی فردی مسئول توسعه نشانه های خاصی از موجودات زنده است. به گفته مندل، در مواد ارثی ارگانیسم هایی که از نظر جنسی رشد می کنند، توسعه یک ویژگی جداگانه توسط یک جفت ذخایر آللی که با سلول های جنسی از هر دو والدین همراه بود، ارائه می شود. هنگامی که به بازی پایبند، تنها یکی از جفت سپرده های آللی به هر یک از آنها می افتد، بنابراین Gamets همیشه "تمیز" است. در سال 1909 یوهانسن ژن های مندل "سپرده های ارثی" را به نام "سپرده های ارثی" نامیده است.

80s قرن نوزدهم مشخص شده با دستاوردهای مهم در زمینه سیتولوژی: میتوز و میوزوز شرح داده شده - تقسیم به ترتیب سلول های جسمی و تناسلی، که در طی آن ساختارهای هسته ای به طور طبیعی بین سلول های دختر توزیع می شوند (V. Wolteer، 1888).

داده های مربوط به ماهیت توزیع کروموزوم در فرآیند تقسیم سلولی در ابتدای XX V.T. مجاز بود. Bovers (1902-1902) و W. Sethore (1902-1903) نتیجه گیری می شود که تداوم خواص در تعدادی از نسل های سلولها و ارگانیسم ها توسط تداوم کروموزوم های آنها تعیین می شود. کروموزوم شروع به عنوان حامل های مادی برنامه ارثی کرد.

توسعه بیشتر تئوری کروموزومی وراثت، متحد کردن ایده سپرده های ارثی و کروموزوم ها، در آغاز قرن XX انجام شد. ت. مورگان و کارکنان او. در آزمایشات انجام شده بر روی Drozophile، فرض قبلی بیان شده از نقش کروموزوم ها در حصول اطمینان از وراثت تایید شد. ثابت شده است که ژن ها در کروموزوم ها قرار می گیرند که در جهت خطی قرار دارند. ژن های هر کروموزوم یک گروه کلاچ تشکیل می دهند که تعداد آن توسط مقدار کروموزوم در سلول های تناسلی تعیین می شود. ژن های یک گروه کلاچ به عنوان یک قاعده به ارث برده می شوند. با این حال، در بعضی موارد، نوترکیب آنها در ارتباط با crossliner رخ می دهد، فرکانس آن بستگی به فاصله بین ژنها دارد.

بنابراین، در نظریه کروموزومی، یکی از مهمترین اصول ژنتیک منعکس شد - وحدت ناکامی و تداوم مواد ارثی.

لازم به ذکر است که در ابتدای قرن XX نیز اشاره شده است. واقعیت هایی که در سلول های یک ماده ارثی اکسترومیک در ساختارهای مختلف سیتوپلاسمی در ساختارهای مختلف سیتوپلاسمی و تعیین یک ارقام خاص سیتوپلاسمی (K. Korrens، 1908) یافت شد، ثابت شد.

در حدود همان زمان، X. de Frime (1901) پایه های تدریس تغييرات جهشي مرتبط با اصلاحات ناگهانيي در رسوبات ارثي يا کروموزوم ها را نشان داد که منجر به تغييرات نشانه هايي از بدن مي شود. در سال های بعد، اثر موتاژنیک بر روی کروموزوم ها و ژنهای اشعه ایکس، تابش اشعه، مواد شیمیایی خاص و عوامل بیولوژیکی کشف شد.

به عنوان یک نتیجه از این مطالعات، مشخص شد که وراثت و تنوع ناشی از عملکرد بستر مشابه مواد بود.

در دهه های اول قرن XX. داده ها به نفع وابستگی وضعیت ویژگی های ماهیت تعامل ژن ها به دست آمد که فراتر از رابطه بین سلطه و رکود اقتصادی Mendel فراتر رفت. از اینجا یک ایده از دستگاه ژنتیک به عنوان یک سیستم ژنوتایپ - ژنوتیپ، که در کیت کروموزومی متمرکز شده است، وجود دارد.

مطالعه کروموزوم های ترکیبی شیمیایی نشان داد که دو نوع اصلی ترکیبات تشکیل این ساختارها - پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک را نشان می دهد. در نیمه اول قرن XX. محققان این سوال از ماهیت شیمیایی بستر وراثت و تنوع را حل کردند. در ابتدا فرضیه ها را به نفع پروتئین ها بیان کرد. در سال 1928 Griffith توسط تجربه در پنوموکوک ها مطرح شد، که در آن تغییر (تحول) برخی از خواص ارثی یک سویه باکتری تحت تاثیر مواد حاصل از سلول های کشته شده از یک سویه دیگر بود. ماهیت شیمیایی ماده تبدیل به خواص ارثی باکتری ها تنها در سال 1944 تأسیس شد. Avery، که متعلق به اسید های نوکلئیک (DNA) بود.

شواهد دیگری از مشارکت DNA در حصول اطمینان از ارقام و تغییرات عبارتند از:

1) پایداری محتوای DNA در تمام انواع سلول های سلولی سوماتیک؛

2) مکاتبات DNA سلول سلولی سلولی (در سلول های سوماتیک دو برابر بیشتر از تناسلی، در سلول های پلیپلوئید، آن را به تعداد مجموعه های کروموزوم مربوط می شود)؛

3) پدیده نوترکیب ژنتیکی در باکتری ها در همبستگی آنها، که در آن بخشی از DNA از یک سلول به دیگری نفوذ کرده و خواص آن را تغییر می دهد؛

4) تغییر در خواص ارثی سلول های باکتریایی با انتقال DNA از یک سویه به دیگری با کمک DNA فاژ - یک پدیده انتقال؛

5) آلوده شدن فعالیت اسید نوکلئیک ویروس عایق شده.

یک نتیجه مهم از یک مطالعه هدفمند از اسید های نوکلئیک، ایجاد جی واتسون و F. Creek (1953) از مدل فضایی مولکول DNA بود.

در نیمه دوم قرن XX. تلاش های دانشمندان با هدف بررسی خواص اسید های نوکلئیک است که بر اساس توابع ژنتیکی آنها، روش های ضبط و خواندن اطلاعات ارثی، طبیعت و ساختار کد ژنتیکی، مکانیسم تنظیم فعالیت ژنها را تشکیل می دهند در فرآیند تشکیل نشانه های فردی و فنوتیپ به طور کلی. در دهه 60 کار M. Nirenberg، S. Ochoa، X. قرآن و دیگران رمزگشایی کامل کد ژنتیکی انجام شد، مکاتبات سه گانه نوکلئوتید در مولکول اسید نوکلئیک با اسید آمینه خاص ایجاد شد. در 70 سالگی روش های مهندسی جنسیتی شروع به فعالانه توسعه دادند، که اجازه می داد تا خواص ارثی موجودات زنده را هدف قرار دهیم.

در پایان قرن نوزدهم، به علت فن آوری های ژنتیک مولکولی جدید، امکان تعیین توالی نوکلئوتید ها در مولکول های DNA DNA از ارگانیسم های مختلف (خواندن متون DNA) وجود داشت. متون DNA ژنوم انسان، به طور کلی نشان داده شده است، 3 میلیارد جفت نوکلئوتید عمدتا تا سال 2001 خوانده می شود. جهت علمی و عملی زیست شناسی مولکولی، با هدف تعیین توالی های نوکلئوتیدی مولکول های DNA، ژنومیک نامیده می شود.

3. خواص کلی مواد ژنتیکی و سطوح دستگاه ژنتیک

بر اساس تعاریف فوق ارثی و تنوع، می توان تصور کرد که چه شرایطی باید بستر مادی از این دو ویژگی زندگی باشد.

اول، مواد ژنتیکی باید توانایی تولید مثل خود را داشته باشند. فرآیند تولید مثل انتقال اطلاعات ارثی بر اساس آن تشکیل یک نسل جدید اجرا خواهد شد. ثانیا، برای اطمینان از ثبات ویژگی ها در تعدادی از نسل ها، مواد ارثی باید ثابت سازمان خود را حفظ کنند. سوم، مواد ارثی و تنوع باید توانایی به دست آوردن تغییرات و تولید آنها را داشته باشند، حصول اطمینان از امکان توسعه تاریخی زندگی در شرایط تغییر شرایط. تنها در صورت انطباق با الزامات مشخص شده، بستر مواد ارثی و تنوع می تواند مدت زمان و تداوم وجود حیات وحش و تکامل آن را تضمین کند.

ایده های مدرن در مورد ماهیت دستگاه ژنتیک اجازه می دهد تا سه سطح سازمان خود را اختصاص دهید: ژن، کروموزومی و ژنوم. هر یک از آنها خواص اساسی مواد ارثی و تغییرات و الگوهای خاص انتقال و عملکرد آن را نشان می دهد.

4. سازمان سطح عمومی دستگاه ژنتیک

واحد عملکردی ابتدایی دستگاه ژنتیک، که امکان ایجاد یک ویژگی جداگانه از یک سلول یا بدن این گونه را تعیین می کند، ژن (سپرده ارثی در مندل) است. انتقال ژن ها در تعدادی از نسل های سلولها یا ارگانیسم ها، تداوم مواد به دست می آید - وراثت با فرزندان نشانه های والدین.

تحت نشانه، آنها درک واحد مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، ایمونولوژیک، بالینی و هر گونه ناکامی دیگر موجودات (سلول ها)، I.E. کیفیت یا دارایی جداگانه که از یکدیگر متفاوت هستند.

اکثر ویژگی های ذکر شده در بالا ویژگی های موجودات ارگانیسم ها یا سلول ها به دسته نشانه های پیچیده اشاره می کنند، تشکیل آن نیاز به سنتز بسیاری از مواد، عمدتا پروتئین ها با خواص خاص - آنزیم ها، ایمونوپروتئین ها، ساختاری، انقباض، حمل و نقل و سایر پروتئین ها است. خواص مولکول پروتئین توسط توالی اسید آمینه از زنجیره پلیپپتید آن تعیین می شود که به طور مستقیم توسط توالی نوکلئوتید ها در DNA ژن مربوطه تعریف می شود و ابتدایی یا ساده است.

خواص اصلی ژن به عنوان یک واحد کاربردی دستگاه ژنتیک توسط سازمان شیمیایی آن تعیین می شود

4.1 سازمان شیمیایی ژن

مطالعات با هدف تعیین ماهیت شیمیایی مواد ارثی، به طور غیرقابل انکار ثابت کرد که اسیدهای نوکلئیک، که توسط F. Misher (1868) در هسته های سلول های پوک یافت شد، بستر مواد ارثی و تغییرات است. اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکول ها هستند، به عنوان مثال متفاوت با وزن مولکولی بزرگ است. اینها پلیمرهای متشکل از مونومرها هستند - نوکلئوتید ها، از جمله سه جزء: شکر (پنتوز)، فسفات و پایه نیتروژن (Purmine یا Pyrimidine). به اولین اتم کربن در مولکول پنتوز P-1، یک پایه نیتروژن (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین یا اوراسیل) پیوست و به کربن کربن C-5 پنجم "با کمک ارتباطات ضروری - فسفات ؛ اتم سوم کربن C-3 "همیشه یک گروه هیدروکسیل دارد - این است (شکل 1).

ترکیب نوکلئوتید در یک ماکرومولکول اسید نوکلئیک با تعامل فسفات یک نوکلئوتید با هیدروکسیل دیگری رخ می دهد تا ارتباطات فسفودیتر بین آنها ایجاد شود (شکل 2). در نتیجه، یک زنجیره پلیوانوکلئوتید تشکیل شده است. زنجیره ایززا شامل مولکول های متناوب فسفات و شکر است. به مولکول های پنتوز در موقعیت C-1، یکی از پایگاه های نیتروژن بالا متصل است (شکل 3).

عکس. 1. طرح ساختار نوکلئوتید

توضیح را در متن مشاهده کنید نامزدهای اجزای نوکلئوتید مورد استفاده در این رقم در تمام طرح های اسید نوکلئیک بعدی نگهداری می شوند

مونتاژ زنجیره پلیوانوکلئوتید با مشارکت آنزیم پلیمریزاسیون انجام می شود که علاوه بر این گروه فسفات نوکلئوتید بعدی را به گروه هیدروکسیل با 3 "، نوکلئوتید قبلی (شکل 3.3) تضمین می کند. با تشکر از اقدام خاص ذکر شده از نام آنزیم، پسوند زنجیره ای پلی غیروکلئوتید تنها در یک پایان اتفاق می افتد: در آنجا هیدروکسیل آزاد در موقعیت 3 وجود دارد. " آغاز زنجیره همیشه گروه فسفات را در موقعیت 5 حمل می کند. این به شما اجازه می دهد تا در آن 5 "و 3" تخصیص دهید.

در میان اسیدهای نوکلئیک، دو نوع ترکیبات متمایز هستند: deoxyribonucleic (DNA) و اسید ریبونوکلئیک اسید (RNA). مطالعه ترکیب حامل های اصلی مواد ارثی - کروموزوم ها - نشان می دهد که آنها جزء شیمیایی پایدار ترین DNA هستند، که یک بستر وراثت و تنوع است.

4.1.1 ساختار DNA. مدل J. Watson و F. گریه

DNA شامل نوکلئوتید ها است که شامل شکر - deoxyribosis، فسفات و یکی از پایه های نیتروژن - پورین (آدنین یا گوانین) یا پیمیدین (Thymine یا Cytosine) است. یکی از ویژگی های سازمان ساختاری DNA این است که مولکول های آن شامل دو زنجیره پلی کانلوتید مربوط به یک روش خاص است. مطابق با مدل DNA سه بعدی پیشنهاد شده در سال 1953 توسط بیوفیزیک آمریکایی J. Watson و Biophysician انگلیسی و ژنتیک F. screech، این زنجیرها به یکدیگر متصل به یکدیگر با پیوندهای هیدروژنی بین پایه های نیتروژن خود را بر اساس اصل تکمیلی به یکدیگر متصل می شوند. آدنین یک زنجیره ای با دو پیوند هیدروژنی با یک زنجیره دیگر متصل می شود و سه پیوند هیدروژنی بین گوانین و سیتوزین مدارهای مختلف تشکیل شده است. چنین ترکیبی از پایه نیتروژن ارتباط جامد بین دو زنجیره فراهم می کند و فاصله ای برابر بین آنها را حفظ می کند.

شکل 4 نمودار ساختار مولکول DNA. فلش ها نشان دهنده آنتیلایت اهداف است.

یکی دیگر از ویژگی های مهم ترکیبی از دو زنجیره پلی کانلوتید در مولکول DNA، ضد موازی آنهاست: 5 "کنفرانس یک زنجیره به 3" متصل می شود - دیگری، و برعکس (شکل 4).

تجزیه و تحلیل ساختاری داده های اشعه ایکس نشان داده است که مولکول DNA که شامل دو زنجیره ای است، یک مارپیچ پیچ خورده در اطراف محور خود تشکیل شده است. قطر مارپیچ 2 نانومتر است، طول مرحله 3، 4 نانومتر است. هر دور شامل 10 جفت نوکلئوتید است.

اغلب، مارپیچ های دوگانه حقوق بشر هستند - هنگام حرکت به سمت بالا در امتداد محور هلیکس مدار به سمت راست حرکت می کنند. مولکول های DNA مولکول در راه حل در حقوق بشر - در فرم (B-DNA) است. با این حال، فرم های چپ دست نیز وجود دارد (Z-DNA). مقدار این DNA در سلول ها وجود دارد و اهمیت بیولوژیکی آن هنوز مشخص نشده است (شکل 3.5).

شکل 5 مدل های فضایی از چپ دست چپ (I) و DNA مبتنی بر حقوق بشر (II) مبتنی بر حقوق بشر

بنابراین، در سازمان ساختاری مولکول DNA، یک ساختار اولیه می تواند تشخیص داده شود - یک زنجیره پلی کانوکلئوتید، یک ساختار ثانویه، دو مکمل به یکدیگر و زنجیره های پلیوکلئوتید ضد موازی، متصل به پیوند هیدروژن و ساختار سوم، سه است مارپیچ مرحله ای با ویژگی های فضایی فوق.

4.1.2 روش ضبط اطلاعات ژنتیکی در مولکول DNA. کد بیولوژیکی و خواص آن

اصلی ترین انواع زندگی با انواع مولکول های پروتئینی که عملکرد های مختلف بیولوژیکی را در سلول ها انجام می دهند تعیین می شود. ساختار پروتئین ها توسط مجموعه و ترتیب اسیدهای آمینه در زنجیرهای پپتید آنها تعیین می شود. این دنباله ای از اسیدهای آمینه در پپتیدهای رمزگذاری شده به مولکول های DNA با یک کد بیولوژیکی (ژنتیکی) است. پایداری نسبی ساختار DNA نشان دهنده جایگزینی تنها چهار نوکلئوتید مختلف است، زیرا مدت زمان طولانی از محققان جلوگیری می کند تا این ترکیب را به عنوان یک بستر مادی از ارثی و متغیری در نظر بگیرند که در آن اطلاعات بسیار متنوع باید رمزگذاری شود.

در سال 1954 گامب پیشنهاد شد که کدگذاری اطلاعات در مولکول های DNA باید با ترکیبی از چندین نوکلئوتید انجام شود. در چند منظوره پروتئین هایی که در طبیعت وجود دارد، حدود 20 اسید آمینه مختلف یافت شد. برای رمزگذاری این تعداد اعداد، تعداد کافی از ترکیبات نوکلئوتید ها تنها می تواند یک کد سه گانه را فراهم کند که در آن هر اسید آمینه با سه نوکلئوتید رمزگذاری می شود. در این مورد، 4 3 \u003d 64 triplets از چهار نوکلئوتید تشکیل شده است. کد متشکل از دو نوکلئوتید، فرصتی را برای رمزگذاری تنها 42 \u003d 16 اسید آمینه مختلف می دهد.

تقسیم کامل کد ژنتیک در 60s انجام شد. از قرن ما از 64 سفر احتمالی DNA 61 کد های مختلف آمینو را رمزگذاری می کند؛ 3 باقی مانده نامیده می شود بی معنی یا "سه گانه بی معنی". آنها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند و در هنگام خواندن اطلاعات ارثی، ویژگی های علائم نقطه گذاری را انجام می دهند. این شامل ATT، ACS، ATC است.

افزونگی واضح کد به نظر می رسد که بسیاری از اسیدهای آمینه با چندین سه گانه رمزگذاری می شوند (شکل 6). این ویژگی یک کد سه گانه، به نام دژنراسیون، بسیار مهم است، زیرا وقوع تغییرات در مولکول DNA در نوع جایگزینی یک نوکلئوتیدی در زنجیره پلی کانلوتید ممکن است معنای سه گانه را تغییر ندهد. بنابراین، ترکیبی جدید از سه نوکلئوتید همان اسید آمینه را رمزگذاری می کند.

در فرایند مطالعه خواص کد ژنتیکی، مشخصه آن کشف شد. هر سه گانه قادر به رمزگذاری تنها یک اسید آمینه خاص است. یک واقعیت جالب، مکاتبات کامل کد در انواع مختلف موجودات زنده است. چنین جهانی بودن کد ژنتیک، وحدت منشاء کل فرم های زندگی در زمین را در فرایند تکامل بیولوژیکی نشان می دهد. تفاوت های جزئی در کد ژنتیکی در DNA میتوکندری برخی از گونه ها یافت می شود. این امر با همان تأییدیه در مورد جهانی بودن کد مخالفت نمی کند، اما به نفع یک واگرایی خاص در تکامل آن در مراحل اولیه وجود زندگی، شهادت می دهد. رمزگشایی کد در میتوکندری DNA گونه های مختلف نشان داد که در تمام موارد در DNA میتوکندری، یک ویژگی کلی وجود دارد: Triplet ACC به عنوان ACC خوانده می شود و از این رو از سه گانه بی معنی به یک اسید آمینه اسید تریپتوفان تبدیل می شود.

شکل 6. اسیدهای آمینه و رمزگشایی هیجان های DNA آنها

ویژگی های دیگر خاص به انواع مختلف ارگانیسم ها است. در مخمر TripleT GAT و شاید تمام خانواده های HA به جای اسید آمینه لاوسین لیوسین کدوئید را رمزگذاری می کنند. در پستانداران، تگ Tryptile معنای مشابهی به عنوان TAC دارد و به جای ایزولوسین، متیونین اسید آمینه را رمزگذاری می کند. ترانسفورماتور TCG و TCC در DNA میتوکندری برخی از گونه ها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند، که سه گانه بی معنی است. همراه با طول عمر، دژنراسیون، خاصیت و تطبیق پذیری، تداوم آن و عدم ارزیابی کدون ها در خواندن مهمترین ویژگی های کد ژنتیکی است. این به این معنی است که توالی نوکلئوتید ها توسط یک سه گانه برای سه گانه بدون وقفه خوانده می شود، در حالی که کشیدن مجاور یکدیگر را همپوشانی نمی کنند، به همین ترتیب هر نوکلئوتید جداگانه بخشی از تنها یک سه گانه در یک فریم خواندن داده شده است (شکل 3.7). اثبات عدم جایگزینی از کد ژنتیکی، جایگزینی یک اسید آمینه در پپتید در هنگام جایگزینی یک نوکلئوتید به DNA است. در مورد گنجاندن نوکلئوتید به چندین سه گانه همپوشانی، جایگزینی آن به جایگزینی برای 2-3 اسیدهای آمینه در زنجیره پپتید متصل می شود.

شکل 7 تداوم و تداوم کد ژنتیکی هنگام خواندن اطلاعات ارثی.

نوکلئوتید ها توسط اعداد نشان داده می شوند

4.2 خواص DNA به عنوان یک ماده ارثی و تنوع

4.2.1 خود بازتولید مواد ارثی. تکرار DNA

یکی از خواص اصلی مواد ارثی، توانایی آن برای تکثیر خود را دارد. این اموال توسط ویژگی های سازمان شیمیایی مولکول DNA متشکل از دو زنجیره مکمل تضمین شده است. در فرآیند تکثیر بر روی هر زنجیره پلی کانوکلئوتید، مولکول DNA توسط زنجیره تکمیلی سنتز می شود. در نتیجه، دو مارپیچ دوگانه یکسان از یک هلیکس دوگانه DNA تشکیل می شوند. چنین روش ای از مولکول های دوبرابر، که در آن هر مولکول دختر شامل یک زنجیره ای از مادر و یک زنجیره تازه سنتز شده است، به ندرت نامیده می شود.

برای تکرار زنجیره ای DNA مادر باید از یکدیگر جدا شود تا ماتریس هایی شود که زنجیرهای مکمل شرکت های تابعه سنتز می شوند.

شروع تکرار در زمینه های ویژه DNA توسط ORI (از مبدا انگلیسی - آغاز) انجام می شود. آنها شامل توالی متشکل از 300 زوج نوکلئوتید قابل تشخیص توسط پروتئین های خاص هستند. هلیکس DNA دوگانه در این لک ها به دو زنجیره تقسیم می شود، در حالی که به عنوان یک قاعده، در هر دو طرف از نقطه بازگشت تکرار، مناطق جداسازی زنجیره های پلیوکلئوتید تشکیل می شوند - چنگال های تکثیر که در جهت مخالف از محل حرکت می کنند . یک ساختار بین چنگال تکثیر شکل گرفته است، به نام Eye Replication، که در آن زنجیره های پلیوانوکلئوتید جدید در دو زنجیره تشکیل شده اند (شکل 8، a).

با استفاده از آنزیم هلیکوپ، پاره شدن اوراق قرضه هیدروژن، هلیکس دوگانه DNA در نقاط تکراری شکسته می شود. زنجیرهای تک DNA تشکیل شده با پروتئین های بی ثبات کننده خاص مرتبط هستند، که هسته های مدار را گسترش می دهند و پایه های نیتروژن را برای اتصال به نوکلئوتید های مکمل که در نوکلئوپلاسم هستند، در دسترس قرار می گیرند. در هر یک از زنجیرهای تشکیل شده در پلاگین تکثیر، با مشارکت آنزیم پلیمراز DNA، سنتز مدارهای مکمل انجام می شود (شکل 8، B).

شکل 8 منطقه شروع تکراری تکثیر چنگال

A. شکل گیری چشم تکرار.

B. منطقه پلاگین تکثیر در مولکول DNA

در فرآیند سنتز، شاخه های تکثیر در امتداد مارپیچ مادر در جهت مخالف حرکت می کنند و تمام مناطق جدیدی را ضبط می کنند.

جداسازی زنجیرهای چرخشی مارپیچی از DNA والدین توسط آنزیم هلیکوپ، باعث ظهور ناظران قبل از چنگال تکثیر می شود. این به این واقعیت توضیح داده شده است که با اختلاف بین 10 جفت نوکلئوتید تشکیل یک دور از مارپیچ، DNA والدین باید یک نوبت کامل در اطراف محور خود را. در نتیجه، برای ترویج چنگال تکثیر، کل مولکول DNA قبل از اینکه آن را به سرعت چرخش، که نیاز به هزینه های انرژی بالا است. در حقیقت، این به دلیل کلاس خاصی از پروتئین ها به نام DNA topoisomerase مشاهده نمی شود. Topoisomerase یکی از زنجیرهای DNA را شکست می دهد، که به او فرصت می دهد تا در اطراف زنجیره دوم چرخش داشته باشد. این باعث کاهش ولتاژ انباشته شده در DNA دوگانه هلیکس (شکل 9).

پیوند هیدروژن آزاد شده از توالی های نوکلئوتید زنجیره های جدا شده از زنجیره های جدا شده توسط نوکلئوتید های آزاد از نوکلئوپلاسم، جایی که آنها در قالب حضور دارند، پیوسته اند: Datfe، DGTF، DCTF، DTTF. نوکلئوزید تک تری فسفات، پیوند هیدروژن را با یک پایه خاص از زنجیره مادران DNA تشکیل می دهد. سپس، با مشارکت آنزیم DNA-پلیمراز، آن را به پیوند فسفودیتور با یک نوکلئوتید قبل از یک زنجیره تازه سنتز متصل می کند، در حالی که یک پیرو فسفات غیر معدنی (شکل 10).

از آنجایی که DNA پلیمراز به نوکلئوتید بعدی به یک گروه در 3 "منجر به نوکلئوتید قبلی می شود، زنجیره ای به تدریج بر روی 3" -Conacea طول می کشد.

یکی از ویژگی های DNA پلیمراز، عدم توانایی آن در شروع سنتز یک زنجیره پلیوانوکلئوتید جدید است که به سادگی اتصال دو هسته ی نوکلئوزیدات فسفات ها: 3 "- پایان هر زنجیره پلیوکلئوتید، همراه با یک زنجیره ماتریس DNA، که DNA پلیمراز تنها می تواند جدید را اضافه کند nucleotides. چنین زنجیره پلی کانک -lotid دانه یا پرایمر نامیده می شود.

نقش بذر برای سنتز مدارهای DNA polynucleotide در طی تکرار توسط توالی های RNA کوتاه تشکیل شده با مشارکت آنزیم RNA-Praimaz (شکل 11) انجام می شود. ویژگی مشخص شده از DNA پلیمراز به این معنی است که ماتریس هنگام تکرار می تواند تنها مدار DNA را حمل بذر جفت شده با آن، که دارای 3 "-end رایگان است.

شکل 9. شکاف یکی از زنجیرهای DNA با استفاده از آنزیم Topoisomerase DNA: I - DNA Topoisomerase یک پیوند کووالانتی را با یکی از گروه های فسفات DNA (زنجیره فوقانی) تشکیل می دهد؛ II - به عنوان یک نتیجه از ارتباطات فسفودیستر در یک زنجیره پلیوکلئوتید در اطراف اتصال متناظر زنجیره دیگر، چرخش انجام می شود، که ولتاژ ناشی از اختلاف بین دو مدار DNA در پلاگین تکثیر را حذف می کند؛ III - پس از حذف ولتاژ در Helix DNA، جداسازی خودبخودی DNA Topoisomerase و ترمیم ارتباطات فسفودیستر در زنجیره DNA

توانایی پلیمراز DNA برای جمع آوری polynucleotide در جهت 5 "- به 3" - پایان دادن به یک ترکیب ضد موازی از دو مدار DNA به این معنی است که فرآیند تکرار باید بر روی آنها متفاوت باشد. در واقع، اگر در یکی از ماتریس ها (3 "→ 5")، مجمع یک زنجیره جدید به طور مداوم از 5 "- تا 3" - محتوا به طور مداوم رخ می دهد و به تدریج بر روی 3 "-Conception طول می کشد، سپس یک زنجیره دیگر سنتز شده است ماتریس (5 "→ 3")، من باید از 3 "- به 5" - محتوا رشد کنم. این بر خلاف جهت آنزیم DNA پلیمراز است.

شکل 10 پیوستن نوکلئوتید بعدی به شرکت فرعی DNA، با مشارکت DNA پلیمراز: FF Pyrophosphate سنتز شده است

در حال حاضر، ثابت شده است که سنتز زنجیره DNA دوم توسط قطعات کوتاه (قطعات از مقررات) نیز در جهت 5 "- به 3" -Con انجام می شود (توسط نوع دوختن "پشت سوزن") . Procarnitis، قطعات حاوی 1000 تا 2000 نوکلئوتید، در یوکاریوتا هستند، آنها بسیار کوتاهتر هستند (از 100 تا 200 نوکلئوتید). سنتز هر قطعه این قطعه قبل از تشکیل یک بذر RNA حدود 10 نوکلئوتید پیش می آید. قطعه تازه تشکیل شده با استفاده از آنزیم لیگاز DNA به قطعه قبلی متصل است پس از از بین بردن بذر RNA آن (شکل 12، a).

در ارتباط با تکینگی مشخص شده، پلاگین تکثیر نامتقارن است. از دو زنجیره دختر سنتز شده، یکی به طور مداوم ساخته شده است، سنتز آن سریع تر است و این زنجیره ای پیشرو نامیده می شود. سنتز زنجیره دیگری، کندتر است، زیرا از قطعات فردی که نیاز به تحصیل دارند، مونتاژ می شود و سپس بذر RNA را از بین می برد. بنابراین، چنین زنجیره ای تاخیر (عقب مانده) نامیده می شود. اگر چه قطعات فردی در جهت 5 "→ 3" شکل می گیرند، به طور کلی، این زنجیره ای در جهت 3 "→ 5" رشد می کند (شکل 3.12، A). با توجه به این واقعیت که دو شاخه تکرار در جهت مخالف به عنوان یک قاعده است، سنتز زنجیره های پیشرو در آنها به زنجیرهای مختلف DNA مادر می رود (شکل 12، B). نتیجه نهایی فرآیند تکثیر، تشکیل دو مولکول DNA است، توالی نوکلئوتید که به آن یکسان است که در مارپیچ دو مارپیچ مادر DNA مشابه است.

شکل .11 نمودار واکنش سنتز از بذر کوتاه RNA کاتالیز شده RNA-prica

دنباله ای از وقایع در نظر گرفته شده در طول سنتز تکراری شامل مشارکت یک سیستم کل آنزیم ها می شود: هلیکوپز، توپوسیومرها، پروتئین های بی ثبات کننده، پلیمراز DNA و دیگر به طور مشترک در زمینه پلاگین تکثیر (شکل 13).

تکثیر DNA در Pro- و Eukaryotes در ویژگی های اساسی به طور مشابه رخ می دهد، با این حال، میزان سنتز در یوکاریوت ها (حدود 100 نوکلئوتید / ثانیه) یک مرتبه پایین تر از پروکریوت ها (1000 نوکلئوتید / ثانیه) است. دلیل این امر ممکن است تشکیل DNA eukaryotes به اندازه کافی قوی ترکیبات با پروتئین باشد، که باعث می شود که آن را به منظور اجرای سنتز تکراری ضروری است.

قطعه DNA در نقطه بازگشت به تکرار به نقطه پایان آن توسط واحد تکثیر - کپی شده است. یک روز، از نقطه شروع (Locus On) شروع می شود، تکرار ادامه می یابد تا زمانی که کل تکثیر تکرار شود. مولکول های حلقه DNA سلول های پروکاریوتی دارای یک لوک هستند و به طور کامل تک تک تک هستند. کروموزوم های یوکاریوتی حاوی تعداد زیادی از تکیه ها هستند. در این راستا، دو برابر شدن مولکول DNA، که در امتداد کروموزوم یوکاریوتی قرار دارد، در چندین نقطه شروع می شود. در تکرار های مختلف، دو برابر شدن می تواند در زمان های مختلف یا در همان زمان برود.

شکل. 12. سنتز دو زنجیره DNA دختر در زنجیرهای مختلف مولکول مادر

A. با توجه به ضد موازی زنجیره های DNA، سنتز زنجیره های کودک متفاوت است، در زنجیره مادران بالا، زنجیره ای به طور مداوم پیشرو در زنجیره مادر پایین تر، یک زنجیره کودک از بخش های غذا جمع آوری می شود - زنجیره عقب

B. سنتز زنجیره های پیشرو در چنگال های چند جانبه بر روی زنجیره های مختلف DNA مادر رخ می دهد

4.2.2 مکانیسم برای حفظ توالی هسته ای از DNA. پایداری شیمیایی. تکرار تعمیر

برای حفظ ویژگی های اصلی سلول یا بدن در طول زندگی خود، و همچنین در تعدادی از نسل ها، مواد ارثی باید مقاوم در برابر تاثیرات خارجی متفاوت باشند یا باید مکانیسم هایی را برای اصلاح تغییرات ناشی از آن داشته باشند. هر دو عامل در حیات وحش استفاده می شود. عامل سوم صحت کپی کردن توالی های نوکلئوتیدی DNA مادر در فرایند تکرار آن است.

شکل 13.3 پروتئین های دخیل در فرایند تکثیر DNA

DNA Helpaspa یک هلیکس DNA دوگانه را مختل می کند، زنجیرهای پلیوکلئوتید را جدا می کند؛ پروتئین های بی ثبات کننده بخش زنجیره DNA را درست کنید؛ DNA Topoisomerase ارتباطات فسفودیستر را در یکی از زنجیرهای DNA Polynugleotide، از بین بردن ولتاژ ناشی از برنامه مارپیچ و اختلاف بین زنجیره ها در چنگال تکثیر می کند؛ RNA-Prymaz دانه های RNA را برای یک زنجیره تابعه و برای هر قطعه ای از مقررات ارائه می دهد؛ DNA پلیمراز سنتز مداوم از زنجیره پیشرو و سنتز قطعات زنجیره عقب را حمل می کند؛ DNA Ligase قطعات را پس از از بین بردن بذر RNA

با توجه به واکنش پذیری مولکول DNA به رده مواد شیمیایی بی اثر مراجعه کنید. شناخته شده است که نقش ماده وراثت می تواند نه تنها DNA، بلکه RNA را نیز انجام دهد (برخی از ویروس ها). اعتقاد بر این است که انتخاب به نفع DNA به دلیل پایین تر نسبت به RNA با واکنش پذیری آن است.

مکانیسم تکرار مورد بحث در بالا، دقت بسیار بالا ساختار DNA است. هنگامی که دو برابر شدن خطای DNA به طور متوسط \u200b\u200bبا فرکانس 1 × 10 -6 جفت مکمل پایه رخ می دهد.

در حفظ دقت بالا تکثیر، نقش مهمی در درجه اول توسط آنزیم DNA پلیمراز متعلق به آن است. این آنزیم از بین نوکلئوتید های لازم از میان نوکلئوزید تریفسفره های موجود در آب هسته ای (ATP، TTF، GTF، CTF)، به طور دقیق آنها را به زنجیره ماتریس DNA متصل می کند و در زنجیره رشد کودک رشد می کند. فرکانس ورودی نوکلئوتید های نادرست در این مرحله 1 × 10 -5 جفت پایه است.

چنین خطاهایی در عملیات DNA پلیمراز با وقوع اشکال اصلاح شده پایگاه های نیتروژن همراه است که "زوج های غیرقانونی" را با پایه های زنجیره مادر تشکیل می دهند. به عنوان مثال، شکل اصلاح شده از سیتوزین به جای گوانین به پیوند هیدروژن با آدنین متصل می شود. در نتیجه، یک نوکلئوتید اشتباه در زنجیره رشد DNA گنجانده شده است. انتقال طبیعی از فرم اصلاح شده از چنین پایه ای در معمول، اتصال آن به ماتریس، 3 "-On-end از زنجیره رو به رشد DNA ظاهر می شود. در این وضعیت، مکانیسم تصحیح خود را انجام می دهد DNA پلیمراز (یا نزدیک به آنزیم آنزیم - آنزیم ویرایش آندونوکلئاز). اصلاح خود را در شکاف یک نوکلئوتید به اشتباه شامل زنجیره DNA، با ماتریس متصل نمی شود (شکل 14). نتیجه تصحیح خود برای کاهش فرکانس اشتباهات 10 بار (از 10 -5 تا 10 -6).

با وجود کارایی خود اصلاح، در طی تکرار پس از دو برابر شدن DNA، اشتباهات در آن شناسایی می شوند. به خصوص اغلب این امر در نقض غلظت چهار هسته نوکلئوزید تری فسفات در بستر اطراف مشاهده می شود. بخش قابل توجهی از این تغییرات نیز در مولکول های DNA به عنوان یک نتیجه از فرآیندهای خود به خود رخ می دهد که در ارتباط با از دست دادن پایه های پورین - آدنین و گوانین (juanin) - یا deamination سیتوزین، که به uracil تبدیل می شود، رخ می دهد. فرکانس تغییرات اخیر به 100 در هر 1 ژنوم / روز می رسد.

پایه پایه حاوی پایه ممکن است تحت تاثیر ترکیبات واکنشی متفاوت باشد که باعث می شود زوج های طبیعی خود را نقض کنند، و همچنین تحت عمل اشعه ماوراء بنفش، که می تواند باعث ایجاد پیوند کووالانتی بین دو توازن مجاور در DNA شود (دیمر های Timine) . این تغییرات در چرخه تکثیر بعدی باید منجر به کاهش جفت پایه در DNA وابسته شود یا جایگزین برخی از جفت های دیگر شود. این تغییرات واقعا همراه با هر چرخه تکثیر DNA همراه است، اما فرکانس آنها به طور قابل توجهی کمتر از آن است. این به این واقعیت توضیح داده شده است که بیشترین تغییرات در این نوع به دلیل اقدام مکانیسم بازپرداخت (کاهش مولکولی) توالی نوکلئوتیدی اولیه DNA حذف می شود.

مکانیسم بازپرداخت بر اساس حضور دو زنجیره مکمل در مولکول DNA است. اعوجاج توالی نوکلئوتید در یکی از آنها توسط آنزیم های خاص شناسایی می شود. سپس سایت مربوطه حذف می شود و جایگزین شده توسط یک جدید، سنتز شده در دومین زنجیره مکمل DNA. چنین جبران خسارت به نام Exclional، I.E. با "برش" (شکل 15). این کار تا زمانی که چرخه تکثیر بعدی انجام شود، بنابراین نیز اصلاح شده است.

شکل 14. نمودار فرایند تصحیح با سنتز DNA:

I-inclusion در یک زنجیره DNA نوکلئوتیدی با فرم تغییر یافته (tautomeric) cytoaeine، که "غیرقانونی" همراه با آدنین؛ II - انتقال سریع سیتوزین به صورت معمول، جفت شدن آن را با آدنین متوقف می کند؛ 3 "-On-end از زنجیره سنتز شده، طول عمر خود را تحت عمل DNA پلیمراز جلوگیری می کند؛ III - DNA پلیمراز نوکلئوتید غیرقانونی را حذف می کند، به عنوان یک نتیجه از آن یک جفت شده با یک ماتریس 3" -on-end دوباره ظاهر می شود؛ IV - DNA پلیمراز همچنان به افزایش زنجیره ای در 3 "-به پایان می رسد.

ترمیم ساختار اولیه DNA نیاز به مشارکت تعدادی از آنزیم ها دارد. یک نکته مهم در آغاز مکانیزم بازپرداخت، تشخیص یک خطا در ساختار DNA است. اغلب چنین خطاهایی در یک زنجیره تازه سنتز شده در فرایند تکرار رخ می دهد. آنزیم های بازپرداخت باید این زنجیره خاص را تشخیص دهند. در بسیاری از انواع موجودات زنده، یک زنجیره DNA به تازگی سنتز شده از درجه مادران متیلاسیون پایه های نیتروژن آن، که عقب مانده از سنتز است، متفاوت است. بازپرداخت در همان زمان زنجیره ای غیر مجاز. تشخیص جسم توسط آنزیم های تعمیر نیز می تواند به پارگی در زنجیره DNA خدمت کند. در بالاترین موجودات که سنتز DNA به طور مداوم اتفاق نمی افتد، اما تکرار جداگانه، زنجیره DNA تازه سنتز شده، یک شکست دارد، که باعث می شود تشخیص آن امکان پذیر باشد. ترمیم ساختار DNA در از دست دادن پایه های پورین یکی از زنجیرهای آن، تشخیص یک نقص با استفاده از آنزیم اندونوکلئاز است که فسفات را در ناحیه آسیب به زنجیره شکست می دهد. بخش تغییر یافته با چندین نوکلئوتید مجاور توسط آنزیم با نوکلئوتید برداشته می شود و در جای خود مطابق با نظم پایه مدار مکمل، توالی نوکلئوتید صحیح تشکیل شده است (شکل 15).

شکل 15.5 طرح برداشت، بازپرداخت DNA کارآمد.

با تغییر در یکی از پایگاه های مدار DNA در بازسازی ساختار اصلی، آنزیم های DNA Glycosylase توسط تعدادی از 20 گرفته می شود. آنها به طور خاص آسیب را به علت Deamination، Alkylation و سایر دلایل ساختاری تشخیص می دهند. چنین پایگاه های اصلاح شده حذف می شوند. بخش ها بوجود می آیند، از دست دادن زمین هایی که از بین می روند، مانند از دست دادن پورین ها. اگر بازسازی ساختار طبیعی انجام نمی شود، به عنوان مثال، در صورت رطوبت پایگاه های نیتروژن، یک جفت پایه های مکمل از دیگر - یک جفت C-G را می توان با یک جفت T-A جایگزین کرد و مانند آن. .

آموزش و پرورش در زنجیرهای پلیوکلئوتید تحت عمل اشعه های UV از دیمرهای Thyminic (TT-T) نیاز به مشارکت آنزیم ها، یادگیری به طور جداگانه مبدل های اصلاح شده، اما آسیب بیشتر به ساختار DNA. فرایند بازپرداخت در این مورد نیز با حذف بخش حمل دیمر و ترمیم یک توالی نوکلئوتید طبیعی توسط سنتز بر زنجیره DNA مکمل همراه است.

در مورد زمانی که سیستم بازپرداخت برداشت، تغییرات ناشی از یک مدار DNA را اصلاح نمی کند، در طی تکرار، این تغییر ثابت شده است و به مالکیت هر دو زنجیره DNA تبدیل می شود. این منجر به جایگزینی یک جفت نوکلئوتید مکمل به یک دیگر به ظاهر شکسته (shash) در یک زنجیره تازه سنتز شده در برابر مناطق تغییر یافته منجر می شود. بازسازی ساختار DNA طبیعی می تواند پس از تکرار رخ دهد.

بازپرداخت شخصی توسط نوترکیب (تبادل قطعات) بین دو مارپیچ دو مارپیچ DNA جدید تشکیل شده است. یک نمونه از این تعمیرات پس از اتخاصی می تواند بازسازی ساختار نرمال DNA در وقوع دیمرهای Thyminic (TT-T) باشد، زمانی که آنها خود به خود تحت عمل نور مرئی (بازپرداخت نور) یا در آن قرار نمی گیرند دوره بازپرداخت تخلیه تخلیه.

اوراق قرضه کوانتومی ناشی از بقایای TIMINE در نزدیکی آنها قادر به اتصال به نوکلئوتید های مکمل نیست. در نتیجه، در یک زنجیره DNA تازه سنتز شده، شکسته می شود (میله ها) قابل تشخیص توسط آنزیم های تعمیر ظاهر می شود. بازسازی یکپارچگی زنجیره پلیوکلئوتید جدید یکی از DNA های تابعه به دلیل نوترکیب با سایر DNA فرعی مربوط به آن انجام می شود. این شکاف در زنجیره مادر تشکیل شده است و سپس با یک زنجیره پلیوانوکلئوتید مکمل تشکیل شده است (شکل 16). تظاهرات چنین پوسیدگی پس از تکراری انجام شده توسط نوترکیب بین زنجیره ای از دو مولکول DNA دختر می تواند اغلب تبادل مشاهدات بین کروماتید های پرستاری در نظر گرفته شود (شکل 17).

شکل 16.6 طرح بازپرداخت DNA پس از سلولی:

من - وقوع دیمر thyminic در یکی از زنجیرهای DNA؛

II - شکل گیری "میله ها" در یک زنجیره تازه سنتز شده در برابر بخش تغییر یافته مولکول مادر پس از تکثیر (فلش نشان می دهد که پرکن بعدی "لخت" توسط یک بخش از زنجیره مربوطه از مولکول DNA فرعی دوم را نشان می دهد)؛

III - ترمیم یکپارچگی شرکت تابعه مولکول فوقانی به علت نوترکیب و در مولکول پایین به علت سنتز بر روی زنجیره مکمل

شکل 17 مبادلات interchromatide (نشان داده شده توسط فلش)

در طول بازپرداخت هزینه و پس از آن، بیشتر آسیب به ساختار DNA بازسازی می شود. با این حال، اگر آسیب بیش از حد در مواد ارثی سلول وجود داشته باشد و برخی از آنها حذف نمی شوند، سیستم آنزیم های بازپرداخت (Motivated) آنزیم (سیستم SOS) گنجانده شده است. این آنزیم ها میله ها را پر می کنند، بازسازی یکپارچگی زنجیره های پلیوانوکلئوتید سنتز شده بدون انطباق دقیق با اصل مکمل بودن. به همین دلیل فرآیند بازپرداخت خود می توانند به عنوان منبع تغییرات مداوم در ساختار DNA (جهش) خدمت کنند. واکنش نامیده می شود همچنین به سیستم SOS اشاره دارد.

اگر در سلول، علیرغم طرح، میزان آسیب به ساختار DNA همچنان بالا است، فرآیندهای تکثیر DNA در آن مسدود می شوند. چنین سلولی تقسیم نشده است، به این معنی که تغییراتی که ایجاد شده است، انتقال نمی دهد.

توقف چرخه سلولی ناشی از آسیب به DNA در ترکیب با عدم امکان بازپرداخت مولکولی از مواد ارثی تغییر یافته می تواند با مشارکت پروتئین، سنتز آن توسط ژنوم P53 کنترل می شود، منجر به فعال شدن روند می شود از تخریب خود (apotposis) سلول های معیوب به منظور از بین بردن آن از بدن.

بنابراین، مجموعه گسترده ای از آنزیم های بازپرداخت مختلف، "بازرسی" مداوم DNA را انجام می دهد، از بین بردن مناطق آسیب دیده از آن و کمک به حفظ ثبات مواد ارثی. عمل مفصلی آنزیم های تکثیر (DNA پلیمراز و ویرایش آندونوکلئاز) و آنزیم های تعمیر را تضمین می کند که یک فرکانس به اندازه کافی پایین خطاهای در مولکول های DNA را تضمین می کند که در 1/10 -9 جفت نوکلئوتید های تغییر یافته در ژنوم نگهداری می شود. با اندازه ژنوم انسان 3 · 10 9 جفت نوکلئوتید، این به معنی ظهور حدود 3 خطا به ژنوم تکثیر شده است. در عین حال، حتی این سطح برای آموزش در طول وجود زندگی بر روی زمین تنوع ژنتیکی قابل توجهی در قالب جهش های ژنی کافی است.

4.2.3 تغییرات در توالی های DNA نوکلئوتیدی.

تغییرات غیر اصلاح نشده در ساختار شیمیایی ژنها در چرخه تکثیر متوالی تولید شده و خود را به شکل ویژگی های جدید نشانه ها نشان می دهد جهش های ژن نامیده می شود.

تغییرات در ساختار DNA تشکیل ژن را می توان به سه گروه تقسیم کرد. جهش های گروه اول جایگزین برخی از دلایل دیگران است. آنها حدود 20 درصد از ژن های خود به خود در حال ظهور را تشکیل می دهند. گروه جهش دوم به دلیل تغییر فریم خواندن است که زمانی رخ می دهد که تغییر در تعداد جفت نوکلئوتید در ترکیب ژن رخ می دهد. در نهایت، گروه سوم، جهش های مرتبط با تغییر در ترتیب توالی نوکلئوتیدی در ژن (Inversion) را نشان می دهد.

جهش برای نوع پایه نیتروژن. این جهش ها به دلیل تعدادی از دلایل خاص رخ می دهد. یکی از این موارد ممکن است به صورت تصادفی یا تحت تاثیر عوامل شیمیایی خاص تغییر ساختار پایه در حال حاضر در Helix DNA را تغییر دهد. اگر چنین فرم اصلاح شده پایه باقی مانده توسط آنزیم های بازپرداخت دیده نشود، سپس با نزدیکترین چرخه تکثیر، می تواند یک نوکلئوتید دیگر را به خود متصل کند. یک مثال، مهالاسیون سیتوزین است که به صورت خود به خودی یا تحت تاثیر اسید نیترات (شکل 18) به uracil تبدیل می شود. تشکیل Uracil، که توسط آنزیم DNA گلیکوزیلاز دیده نمی شود، به آدنین متصل است، که پس از آن یک نوکلئوتید تیمیدیل را متصل می کند. در نتیجه، یک جفت C-γ در جفت DNA T-A جایگزین می شود (شکل 19، i). deamination سیتوزین متیل شده آن را به Timin تبدیل می کند (نگاه کنید به شکل 3.18). نوکلئوتید Thimidyl، مولفه طبیعی DNA، توسط آنزیم های بازپرداخت به عنوان یک تغییر تشخیص داده نمی شود و تکرار زیر Adenyl Nucleotide را متصل می کند. به عنوان یک نتیجه، به جای یک جفت C-G، یک جفت T-A (شکل 19، II) نیز در مولکول DNA ظاهر می شود.

شکل 12.8 خونی خود به خودی سیتوزین

یکی دیگر از دلایل جایگزینی پایه ممکن است گنجاندن اشتباه در مدار دیجیتالی نوکلئوتید سنتز شده باشد که یک شکل شیمیایی تغییر یافته از پایه یا آنالوگ آن را تغییر می دهد. اگر این خطا با آنزیم تکثیر و بازپرداخت باقی نمانده باشد، پایه اصلاح شده در فرآیند تکرار گنجانده شده است، که اغلب منجر به جایگزینی یک جفت به دیگری می شود. یک نمونه از این می تواند در طول تکرار به آدنین نوکلئوتید نوکلئوتید با 5-bromuracyl (5-bu) شبیه به نوکلئوتید تیمیدیل باشد. در صورت تکرار بعدی، 5-Bu دیگر آدنین به خود متصل نیست، اما گانیین. گوانین در دوره دو برابر بیشتر، یک جفت مکمل را با یک سیتوزین تشکیل می دهد. در نتیجه، جفت A-T در مولکول DNA آقای (شکل 20) جایگزین می شود.

شکل. 19. جهش در نوع جایگزینی پایه (deamination پایگاه های نیتروژن در زنجیره DNA):

I - تبدیل سیتوزین در uracil، جایگزینی جفت C-G بر روی T-A زوج؛

II - تحول متیل سیتوزین در Timin، جایگزین جفت C-G در T-A زوج

از نمونه های فوق، می توان دید که تغییرات در ساختار مولکول DNA توسط پایه جایگزینی پایه یا قبل یا در فرآیند تکرار در ابتدا در یک زنجیره پلی کانوکلئوتید رخ می دهد. اگر چنین تغییراتی در طول بازپرداخت اصلاح نشده باشد، پس از تکرار بعدی، آنها به ورودی هر دو زنجیره DNA تبدیل می شوند.

شکل. 20. جهش در نوع جایگزینی جایگزینی (شامل یک آنالوگ از یک پایه نیتروژن تحت تکثیر DNA)

نتیجه جایگزینی یک جفت نوکلئوتید مکمل به دیگری، تشکیل یک سه گانه جدید در یک توالی DNA نوکلئوتیدی است که دنباله ای از اسیدهای آمینه را در زنجیره پپتید کدگذاری می کند. این ممکن است بر ساختار پپتید تاثیر نگذارد در صورتی که Triplet جدید "مترادف" سابق باشد، I.E. همان اسید آمینه را رمزگذاری می کند. به عنوان مثال، والین آمینو اسید توسط چهار سه گانه رمزگذاری شده است: CAA، Tsag، CA، Tsats. جایگزینی پایه سوم در هر یک از این سه گانه، معنای آن را تغییر نخواهد داد (دژنراسیون کد ژنتیکی).

در مورد زمانی که سه گانه تازه در حال ظهور یک اسید آمینه دیگر را رمزگذاری می کند، ساختار زنجیره پپتید و خواص پروتئین مربوطه تغییر می کند. بسته به نوع و محل جایگزینی، خواص خاص پروتئین به درجه های مختلف تغییر می کند. مواردی وجود دارد که جایگزینی تنها یک اسید آمینه در پپتید به طور قابل توجهی بر خواص پروتئین تاثیر می گذارد، که در تغییر علائم پیچیده تر ظاهر می شود. یک مثال تغییر در خواص هموگلوبین یک فرد در طول آنمی سولفور سولفور است (شکل 211). در چنین هموگلوبین- (HBs) (در مقایسه با HBA طبیعی) - در زنجیره های P-globin در موقعیت ششم، اسید گلوتامیک توسط والین جایگزین می شود. این نتیجه جایگزینی یکی از پایه ها در یک اسید گلوتامیک رمزگذاری شده سه گانه (CTT یا CTC) است. به عنوان یک نتیجه، یک triplet به نظر می رسد، رمزگذاری ولن (گربه یا CACs). در این مورد، جایگزینی یک اسید آمینه در پپتید به طور قابل ملاحظه ای خواص گلوبین را که در هموگلوبین قرار دارد، تغییر می دهد (توانایی آن برای اتصال به 02) کاهش می یابد، یک فرد علائم کم خونی سلول داسی شکل را توسعه می دهد.

در برخی موارد، جایگزینی یک پایه به دیگری می تواند منجر به ظهور یکی از سه گانه های بی معنی (ATT، ATC، ACC) شود، که هیچ اسید آمینه را رمزگذاری نمی کند. نتیجه چنین جایگزینی، قطع سنتز زنجیره پپتید خواهد بود. برآورد شده است که جایگزینی نوکلئوتید ها در یک سه گانه در 25٪ موارد به شکل گیری سه گانه مترادف منجر می شود؛ در 2-3 - سه گانه بی معنی، در 70 تا 75 درصد - به ظهور جهش های ژن واقعی.

بنابراین، جهش های نوع جایگزینی پایه ها ممکن است به عنوان یک نتیجه از تغییرات خودبخودی در ساختار پایه در یکی از زنجیرهای یک هلیکس دوگانه DNA موجود و در طی تکثیر در یک زنجیره تازه سنتز شده رخ دهد. در صورتی که این تغییرات در فرآیند تعمیر اصلاح نشده باشد (یا برعکس، آنها در طول تعمیرات رخ می دهند)، آنها در هر دو زنجیره ثابت می شوند و همچنان در چرخه های تکثیر زیر بازتولید می شوند. در نتیجه، منبع مهمی از چنین جهش هایی نقض فرآیندهای تکثیر و تعمیر است.

جهش با تغییر فریم خواندن. این نوع جهش ها بخش مهمی از جهش های خودبخودی است. آنها به علت ضرر و یا قرار دادن به توالی نوکلئوتیدی DNA یک یا چند جفت نوکلئوتید مکمل رخ می دهند. بیشتر جهش های مورد مطالعه باعث تغییر چارچوب در توالی های متشکل از نوکلئوتید های یکسان شد.

تغییر تعداد جفت نوکلئوتید در مدار DNA به اثرات مواد ژنتیکی برخی مواد شیمیایی مانند ترکیبات آکریدین کمک می کند. تغییر شکل ساختار هلیکس دوگانه DNA، آنها منجر به قرار دادن پایگاه های اضافی و یا افتادن آنها هنگام تکثیر می شوند. یک مثال جهش های حاصل از فاژ T4 تحت تاثیر پروفیلون است. آنها فقط در یک جفت نوکلئوتیدی قرار دارند. یک دلیل مهم برای تغییر در تعداد جفت نوکلئوتیدی در ژن با نوع تقسیمات بزرگ (انقراض) می تواند اشعه ایکس اشعه ایکس باشد. به عنوان مثال، در یک مگس میوه، جهش یک ژن کنترل رنگ چشم، که ناشی از تابش است و شامل تقسیم سفارش 100 جفت نوکلئوتید می شود.

شکل 21. اثر جایگزینی پلییتروپیک یک اسید آمینه در هموگلوبین انسان هموگلوبین انسان منجر به توسعه کم خونی سلول های داسی شکل می شود

تعداد زیادی جهش در نوع قرار دادن به دلیل ورود به توالی نوکلئوتید های عناصر ژنتیکی متحرک - ترانسفورماتون ها رخ می دهد. ترانسفورماتون ها کاملا توالی های نوکلئوتید را گسترش می دهند، ساخته شده در ژنوم های سلول های اتحادیه اروپا و پروکاریوتیک، قادر به خود به خود موقعیت خود را تغییر می دهند. با احتمال خاصی از قرار دادن و تقسیم، به عنوان یک نتیجه از خطاهای نوترکیب با یک سوار عبور از درون درونی ناهموار (شکل 22).

شکل 22. جهش های با تغییر فریم خواندن (تبادل نابرابر با سوار عبور درون درونی):

من پارگی ژنهای آللپیک در مناطق مختلف و تبادل قطعات بین آنها هستم؛

II - از دست دادن جفت های سوم و چهارم نوکلئوتید ها، تغییر فریم خواندن؛

III - دو برابر جفت های نوکلئوتید 3 و چهارم، قاب خواندن را تغییر دهید

شکل 23. نتیجه تغییرات در تعداد زوج های نوکلئوتید در مولکول DNA

تغییر فریم خواندن به عنوان یک نتیجه از قرار دادن یک نوکلئوتید به زنجیره کد شده منجر به تغییر در ترکیب پپتید رمزگذاری شده در آن می شود

با تداوم خواندن و غیرقابل انکار از کد ژنتیکی، تغییر تعداد نوکلئوتید ها به عنوان یک قاعده، منجر به تغییر فریم خواندن و تغییر معنای اطلاعات بیولوژیکی ثبت شده در این توالی DNA می شود (شکل 23) . با این حال، اگر تعداد نوکلئوتید های وارد شده یا از دست رفته چند تا از سه باشد، تغییر فریم ممکن است رخ ندهد، اما این باعث می شود که اسیدهای آمینه اضافی یا کاهش بخشی از آنها از زنجیره پلیپپتید شود. یک نتیجه ممکن از تغییر چارچوب، وقوع ناسزاپتراستاتی است که منجر به سنتز زنجیره های پپتید کوتاه شده می شود.

جهش های نوع معکوس توالی های نوکلئوتیدی در ژن. این نوع جهش به علت چرخش بخش DNA 180 درجه اتفاق می افتد. معمولا از تشکیل یک حلقه مولکول DNA پیش می آید که در آن تکرار در جهت مخالف قرار می گیرد.

در بخش معکوس، خواندن اطلاعات نقض می شود، به عنوان یک نتیجه، توالی اسید آمینه از تغییرات پروتئین تغییر می کند.

4.2.4 واحدهای متغیر ابتدایی مواد ژنتیکی. موتون بازسازی

ژن یک واحد ابتدایی عملکرد مواد ارثی است. این به این معنی است که قطعه مولکول DNA مربوط به یک ژن جداگانه است و به دلیل اطلاعات بیولوژیکی موجود در آن امکان توسعه یک ویژگی خاص را تعیین می کند، بیشتر در عملکرد بیشتر قابل تقسیم است. اطلاعات مربوط به جهش های ژنی مشخص شده در بالا نشان دهنده ارزش تغییرات در ساختار شیمیایی که نه کل ژن و بخش های فردی آن را تحت تاثیر قرار نمی دهد، نشان می دهد.

حداقل مقدار مواد ارثی توانمند، تغییر، منجر به ظاهر گزینه های ویژگی می شود مربوط به یک واحد ابتدایی فرآیند جهش است و Muton نامیده می شود. نمونه هایی از جهش های ژن در نظر گرفته شده در بالا نشان می دهد که کافی است جایگزین یک جفت پایگاه های مکمل در ژن برای تغییر خواص پروتئین کدگذاری شده توسط او کافی باشد. بنابراین، MOUTON مربوط به یک جفت نوکلئوتید مکمل است.

برخی از جهش های ژن در نوع درج ها و تقلب های جفت های نوکلئوتیدی ناشی از تبادل نابرابر بین مولکول های DNA در صلیب هوپرا رخ می دهد، به عنوان مثال با نقض نوترکیب بین آنها. این با تغییر فریم خواندن همراه است و منجر به نقض سنتز زنجیره پپتید با خواص مشخص شده می شود. مشاهدات نشان می دهد که به منظور تحریف اطلاعات بیولوژیکی ثبت شده در ژن یا یک جفت نوکلئوتید. این به شرح زیر است که واحد ابتدایی نوترکیب - Reconna - در سطح مولکولی مربوط به یک جفت نوکلئوتید است.

وارد شدن به صورت خود به خودی یا تحت تأثیر تأثیرات خارجی مختلف تغییرات در توالی های نوکلئوتیدی منجر به این واقعیت می شود که همان ژن ممکن است در چند نسخه وجود داشته باشد که در اطلاعات بیولوژیکی موجود در آنها متفاوت است. شکل خاصی از وجود یک ژن که امکان ایجاد یک نوع خاص از این ویژگی را تعیین می کند، آلل نامیده می شود. ژن آلل در همان بخش کروموزوم اختصاصی Locus واقع شده است که به طور طبیعی می تواند به طور همزمان شامل تنها یکی از سری آلل ها باشد. این گزینه جایگزین جایگزین (متقابلا منحصر به فرد) برای وجود یک ژن است.

تغییرات در ساختار شیمیایی ممکن است در بخش های مختلف ژن رخ دهد. اگر آنها با زندگی سازگار باشند، I.E. منجر به مرگ سلول ها یا ارگانیسم ها نمی شود - حامل این جهش ها، همه آنها در فرم استخر ژن ادامه دارد.

حضور در مجموعه ژن از فرم در همان زمان ژن های آلل مختلف چندگانه نامیده می شود. یک مثال از این گزینه های رنگ آمیزی چشم های مختلف برای مگس های میوه ای است: سفید، گیلاس، قرمز، زردآلو، ائوزینووا، - ناشی از آلل های مختلف ژن مربوطه. در انسان، مانند سایر نمایندگان دنیای ارگانیک، چندین آللیزم به بسیاری از ژن ها ذاتی است. بنابراین، سه آلل ژن من وابستگی گروهی خون را بر اساس سیستم AV0 (I، I B، I 0) تعیین می کنم. دو آلل دارای یک ژن در نتیجه ذخایر است. بیش از صد آلل ژن های α - و β-polypeptides هموگلوبین هستند.

علت متعدد آللیزم تغییرات تصادفی در ساختار ژن (جهش) ذخیره شده در فرآیند انتخاب طبیعی در جمعیت استخر ژنی است. تنوع کلیه آلل ها در طی بازتولید جنسی، میزان تنوع ژنوتیپ را در میان نمایندگان این گونه تعیین می کند که ارزش تکاملی زیادی دارد، افزایش پایداری جمعیت در شرایط تغییر وجود آنها. علاوه بر اهمیت تکاملی و محیطی، وضعیت آلل های ژنها تأثیر زیادی بر عملکرد مواد ژنتیکی دارد. در سلول های دیپلوئید سومی از موجودات یوکاریوتی، اکثر ژنها توسط دو آلل نشان داده می شوند که به طور مشترک بر تشکیل علائم تاثیر می گذارد.

4.2.5 طبقه بندی عملکردی جهش های ژنی

تغییرات ساختار ژن، به عنوان یک قاعده، نامطلوب است، کاهش پایداری سلول، بدن (جهش های مضر)، و گاهی منجر به مرگ آنها (جهش های مرگبار) می شود. جهش های کمتر در حال ظهور به طور قابل توجهی بر روی حیات حامل های خود منعکس نمی شود، بنابراین آنها به عنوان خنثی محسوب می شوند. در نهایت آلل هایی که اثر مثبتی دارند (جهش های مفید) بسیار نادر هستند و حمایت خود را برای بقای ترجیحی فراهم می کنند. در اغلب موارد، آلل تازه ای از این ژن به عنوان یک واکنش در رابطه با آلل گسترده ای از نوع وحشی عمل می کند. در ترکیب با او ظاهر نمی شود. اما گاهی اوقات شکل جهش ژنه می تواند غالب باشد، به عنوان مثال تظاهرات آلل "وحشی" را خریداری کنید که اغلب در جمعیت استخر ژن یافت می شود.

4.2.6 مکانیسم هایی که اثرات جانبی را کاهش می دهند جهش های ژنی

به عنوان یک نتیجه از جهش های ژنی، معنای تغییرات اطلاعات بیولوژیکی. عواقب این می تواند دو طرفه باشد. در زیستگاه ها، تغییر کمی، اطلاعات جدید معمولا بقای را کاهش می دهد. با تغییر شدید شرایط وجود، هنگام تسلط بر یک طاقچه زیست محیطی جدید، حضور انواع اطلاعات مفید است. در این ارتباط، شدت فرآیند جهش در شرایط طبیعی در سطح طبیعی نگهداری می شود که باعث کاهش فاجعه بار در حیاتی بودن گونه ها نمی شود. نقش مهمی در محدود کردن اثرات نامطلوب جهش ها متعلق به مکانیزم های متضاد ناشی از تکامل است.

برخی از این مکانیسم ها در بالا مورد بحث قرار می گیرند. ما در مورد ویژگی های عملکرد DNA پلیمراز صحبت می کنیم، انتخاب نوکلئوتید های مورد نیاز در فرایند تکثیر DNA، و همچنین اصلاح خود را در طول تشکیل یک زنجیره DNA جدید همراه با اندونوکلئید ویرایش. جزئیات مکانیسم های مختلفی را برای ساختار DNA بازپرداخت، نقش دژنراسیون کد ژنتیکی جدا کرد. راه حل این مشکل سه گانه کد بیولوژیکی است که به حداقل تعداد جایگزینی در داخل سه گانه منجر به تحریف اطلاعات می شود. بنابراین، 64٪ از جایگزینی نوکلئوتید سوم در سه گانه، تغییرات را به ارزش معنایی خود نمی دهد. درست است، جایگزینی نوکلئوتید دوم 100٪ منجر به تحریف معنای سه گانه می شود.

عامل حفاظت در برابر اثرات نامطلوب جهش های ژنی، جفت کروموزوم های دیپلوئیدی از سلول های اکواروت سوماتیک است.

کارناوال آلل های ژنها مانع از تظاهرات فنوتیپی جهش می شود، اگر آنها طبیعت جدی داشته باشند.

سهم خاصی در کاهش اثرات مضر جهش های ژن، پدیده ای از ژنهای استخراج است که ماکرومولکول های حیاتی را رمزگذاری می کنند. این در حضور چندین ژنوتیپ و گاهی صدها نسخه یکسان از این ژن ها است. یک مثال، ژن rRNA، tRNA، پروتئین های هیستون است، بدون اینکه فعالیت حیاتی هر سلول غیر ممکن باشد.

در حضور استخراج، تغییر جهش در یک یا حتی چند ژن یکسان به یک فاجعه بار برای پیامدهای سلولی منجر نمی شود. کپی ها باقی مانده بدون تغییر به اندازه کافی برای اطمینان از عملیات طبیعی است.

بی رحمانه عملکردی جایگزینی اسید آمینه در پلیپپتید نیز قابل توجه است. اگر اسید آمینه جدید و قابل تغییر در خواص فیزیکوشیمیایی مشابه باشد، تغییرات در ساختار ترتیاری و خواص بیولوژیکی پروتئین ناچیز است.

بنابراین، هموگلوبین های جهش یافته HBS و NW انسانی متفاوت از جایگزینی هموگلوبین طبیعی طبیعی در موقعیت ششم از زنجیره P گلوتامیک اسید گلوتامیک به ترتیب به والین یا لیزین. اولین تغییر جایگزین به طور چشمگیری خواص هموگلوبین و منجر به توسعه بیماری های شدید - کم خونی سلول داسی شکل می شود.

با جایگزینی دوم، خواص هموگلوبین به میزان بسیار کمتر تغییر می کند.

دلیل این تفاوت ها این است که اسید گلوتامیک و لیزین خواص هیدروفیلی مشابهی را نشان می دهد، در حالی که والین یک اسید آمینه هیدروفوب است.

بنابراین، مکانیزم های ذکر شده به حفظ ژن های انتخاب شده در طول تکامل کمک می کنند و در عین حال تجمع در جمعیت استخر ژنی آلل های مختلف، تشکیل ذخایر تغییرات ارثی. دومی، پلاستیک تکاملی بالا جمعیت را تعیین می کند، I.E. توانایی زنده ماندن در شرایط مختلف.

4.3 استفاده از اطلاعات ژنتیکی در فرایندهای فعالیت حیاتی

4.3.1 نقش RNA در اجرای اطلاعات ارثی

اطلاعات ارثی ثبت شده با استفاده از یک کد ژنتیکی در مولکول های DNA ذخیره می شود و برای ایجاد سلول های تازه شکل گرفته با دستورالعمل های لازم برای توسعه و عملکرد طبیعی خود، افزایش می یابد. در عین حال، مشارکت مستقیم در معیشت سلول های DNA قبول نمی کند. نقش واسطه که عملکرد آن ترجمه اطلاعات ارثی ذخیره شده در DNA به شکل عملیاتی است، اسیدهای ریبونوکلئیک RNA را بازی می کنند.

بر خلاف مولکول های DNA، اسید ریبونوکلئیک توسط یک زنجیره پلیوکلئوتید نشان داده می شود که شامل چهار نوع نوکلئوتید حاوی قند، ریبوز، فسفات و یکی از چهار پایه نیتروژن - آدنین، گوانین، اوراسیل یا سیتوزین است. RNA بر روی مولکول های DNA با استفاده از آنزیم های RNA-پلیمراز با انطباق با اصل مکمل و ضد موازی و DNA آدنین در URACIL مکمل RNA سنتز می شود. همه انواع RNA ها در سلول عمل می کنند را می توان به سه نوع اصلی تقسیم کرد: mRNA، tRNA، rRNA.

ماتریس یا اطلاعات، RNA (mRNA یا IRNA). رونویسی به منظور سنتز پروتئین ها با خواص مشخص شده، "دستورالعمل" به ترتیب ورود اسیدهای آمینه در زنجیره پپتید به محل ساخت و ساز آنها دریافت می شود. این راهنما در یک توالی نوکلئوتیدی ماتریس یا RNA اطلاعات (mRNA، IRNA) سنتز شده در بخش های مربوط به DNA محصور شده است. فرآیند سنتز mRNA رونویسی نامیده می شود.

سنتز mRNA با تشخیص RNA پلیمراز از یک منطقه خاص در مولکول DNA آغاز می شود که نشان می دهد شروع شروع رونویسی - پروموتر. پس از اتصال به پروموتر، RNA پلیمریزاسیون اسپایشک، کویل مارپیچی مجاور DNA. دو زنجیره DNA در این مکان از بین می روند و در یکی از آنها آنزیم سنتز mRNA را انجام می دهد. مونتاژ ریبونوکلئوتید در زنجیره ای با انطباق با مکمل بودن نوکلئوتید های DNA، و همچنین به طور متناوب با توجه به زنجیره ماتریس DNA رخ می دهد. با توجه به این واقعیت که RNA پلیمراز قادر به جمع آوری polynucleotide فقط از 5 "-Concar به 3" - تنها یکی از دو مدرات DNA می تواند برای رونویسی خدمت کند، یعنی که با آنزیم با 3 "-Concons (3" → 5 ") چنین مدار یک مدار به نام CodeCine نامیده می شود (شکل 3.24). ضد موازی اتصال دو زنجیره پلیوانوکلئوتید در مولکول DNA به RNA پلیمراز اجازه می دهد تا ماتریس را به درستی انتخاب سنتز mRNA را انتخاب کنید.

RNA پلیمراز در امتداد DNA زنجیره کدک Codec نقل مکان کرد، RNA پلیمراز یک بازنویسی دقیق تدریجی اطلاعات را انجام می دهد تا زمانی که یک توالی نوکلئوتیدی خاص - ترمیناتور رونویسی را برآورده کند. در این بخش، پلیمراز RNA از هر دو ماتریس DNA و از mRNA تازه سنتز شده جدا شده است (شکل 25). قطعه مولکول DNA، که شامل یک پروموتر، توالی رونویسی شده و یک ترمینال یک واحد رونویسی - Transcripton را تشکیل می دهد.

در فرآیند سنتز، به عنوان RNA پلیمراز در طول مولکول DNA پیشرفته است، هر بخش DNA تک زنجیره ای به یک هلیکس دوگانه منتقل می شود. mRNA تولید شده در طول رونویسی شامل یک کپی دقیق از اطلاعات ثبت شده در بخش DNA مربوطه است. سربازان Nucleotides mRNA در نزدیکی، رمزگذاری اسیدهای آمینه، کدون ها نامیده می شوند. دنباله ای از کدون های mRNA، دنباله ای از اسیدهای آمینه را در زنجیره پپتید رمزگذاری می کند. کدون های mRNA به اسید آمینه خاصی متصل می شوند (جدول 1).

جدول 1. کد mRNA ژنتیک (تاکید شده کدون ترمیناتورها). نوکلئوتید دوم

W.		C.		ولی		G.

شکل 24. طرح سنتز mRNA

ماتریس رونویسی mRNA یک زنجیره DNA کدگذاری شده با آنزیم با 3RD آن است

شکل. 25. نقش RNA پلیمراز در رونویسی:

من - تشخیص منطقه پروموتر در مولکول DNA و مارپیچ مارپیچی مارپیچی؛ II - شروع سنتز زنجیره RNA با اتصال نخستین اولین ریبونوکلئوزید اولین ریبونوکلئوزید؛ III - گسترش مدار RNA در جهت 5 "→ 3" با اتصال Ribonucleosidegroms؛ IV - انتشار 5 "-Concar از RNA سنتز شده و ترمیم DNA دوگانه هلیکس؛ V - پایان سنتز RNA در منطقه ترمیناتور، جداسازی پلیمراز از مدار RNA تکمیل شده

RNA حمل و نقل (tRNA). پخش. نقش مهمی در فرآیند استفاده از اطلاعات ارثی سلول متعلق به RNA حمل و نقل (TRNA) است. با ارائه اسید آمینه لازم به محل مونتاژ زنجیرهای پپتید، TRNA عملکرد یک واسطه پخش را انجام می دهد.

مولکول های TRNA عبارتند از: زنجیره های پلی کانلوتید سنتز شده در توالی های خاص DNA. آنها شامل تعداد کمی از نوکلئوتید ها هستند - 75-95. به عنوان یک نتیجه از ترکیب مکمل پایه هایی که در قسمت های مختلف زنجیره پلی کانوکلئوتید TRNA هستند، ساختار شبیه یک ورق شبدر را به دست می آورد (شکل 26).

شکل 26. ساختار یک مولکول TRNA معمولی

این چهار قسمت اصلی را که توابع مختلف را انجام می دهند اختصاص می دهد. پذیرش "ساقه" توسط دو بخش ترمینال متصل شده از TRNA تشکیل شده است. این شامل هفت جفت زمین است .3 "مانیتور این ساقه تا حدودی طولانی تر است و یک منطقه زنجیره ای را تشکیل می دهد که با یک توالی CCA با یک گروه آزاد به پایان می رسد. اسید آمینه حمل شده به این هدف متصل است. سه شاخه باقی مانده، توالی های نوکلئوتید زوجی مکمل هستند که از توالی های غیرقانونی به پایان می رسند. رسانه ها از این شاخه ها ضد اسید هستند - شامل پنج جفت نوکلئوتید و شامل ضدسیمون در مرکز حلقه آن است. Anti-Cymodón سه نوکلئوتید است ، کدون مکمل MRNA، که اسید آمینه را که توسط این tRNA به سایت سنتز پپتید منتقل می شود، رمزگذاری می کند.

دو شاخه جانبی بین پذیرش و شاخه های آنتی بادی وجود دارد. در حلقه های خود، آنها حاوی پایگاه های اصلاح شده - دی هیدروئیدین (D-loop) و triplet tψc، جایی که شبه تورمورون (T ^ C حلقه) است. بین Aiticodone و T ^ C-شاخه های C، یک حلقه اضافی حاوی 3-5 تا 13-21 نوکلئوتید است.

به طور کلی، انواع مختلف TRNA با یک پایداری خاصی از توالی نوکلئوتیدی مشخص می شود که اغلب شامل 76 نوکلئوتید می شود. تنوع تعداد آنها عمدتا به دلیل تغییر تعداد نوکلئوتید ها در یک حلقه اضافی است. بخش های تکمیلی حمایت از ساختار TRNA معمولا محافظه کار هستند. ساختار اولیه TRNA، تعیین شده توسط توالی نوکلئوتیدی، ساختار ثانویه TRNA را تشکیل می دهد، که دارای شکل یک ورق شبدر است. به نوبه خود، ساختار ثانویه، ساختار سه بعدی سه بعدی را تعیین می کند که تشکیل دو مارپیچ دو مارپیچ عمود بر رویال (شکل 27) مشخص می شود. یکی از آنها توسط گیرنده و T ψS-branches، دیگر - ضد اسید و D-شاخه ها تشکیل شده است.

در پایان یکی از دو مارپیچ دو مارپیچ یک اسید آمینه حمل و نقل، در انتهای دیگر - Antikodon وجود دارد. این سایت ها از هر یک از آنها ارائه می شود. پایداری ساختار ترتیاری TRNA به دلیل وقوع پیوندهای هیدروژنی اضافی بین پایه های زنجیره پلیوانوکلئوتید، که در مناطق مختلف هستند، حفظ می شود، اما به صورت فضایی در ساختار ترتیاری نزدیک است.

انواع مختلف tRNA یک ساختار ترتیبی مشابه دارند، هرچند با برخی از تغییرات.

شکل 27. سازمان فضایی TRNA:

من ساختار ثانویه tRNA به شکل یک "ورق شبدر" است که توسط ساختار اولیه آن تعیین می شود (دنباله ای از نوکلئوتید ها در زنجیره)؛

II - طرح دو بعدی ساختار ترتیاری TRNA؛

III - طرح بندی مولکول TRNA در فضا

یکی از ویژگی های TRNA، حضور پایگاه های غیر معمول ناشی از اصلاح شیمیایی پس از گنجاندن یک پایه طبیعی در یک زنجیره پلیوکلئوتید است. این پایگاه های اصلاح شده باعث ایجاد یک ترانزیت ساختاری بزرگ ساختاری با طرح کلی ساختار آنها می شود. بزرگترین علاقه این است که تغییرات پایه های تشکیل دهنده آنتیک را تشکیل می دهند که بر ویژگی تعامل آن با کدون تاثیر می گذارد. به عنوان مثال، یک پایه غیر معمول از inozin، گاهی اوقات در موقعیت اول TRNA ضد سیتون ایستاده است، قادر به مکمل برای اتصال به سه پایه مختلف سوم کدون mRNA - Y، C و A (شکل 3.28) است. از آنجایی که یکی از ویژگی های کد ژنتیکی، انحطاط آن است (به بخش 3.4.1.2 مراجعه کنید)، بسیاری از اسیدهای آمینه توسط چندین کدون رمزگذاری می شوند که به عنوان یک قانون، در پایه سوم خود متفاوت است. با تشکر از عدم تعدیل اتصال پایه اصلاح شده ضدسیمون، یک tRNA چندین مترادف کدون را تشخیص می دهد.

شکل 28. اتصال Inosina با پیوند هیدروژن با سه پایه مختلف نیتروژن، پیوند هیدروژن توسط نقاط نشان داده شده است

همچنین وجود چندین نوع tRNA وجود دارد که قادر به اتصال به همان کدون است. در نتیجه، سلول های سیتوپلاسم 61 (توسط تعداد کدون ها) و حدود 40 مولکول TRNA مختلف رخ می دهد. این مقدار به اندازه کافی برای انتقال 20 اسید آمینه مختلف به محل مونتاژ پروتئین است.

همراه با عملکرد دقیق به رسمیت شناختن یک کدون خاص در mRNA، مولکول TRNA یک اسید آمینه ای به شدت تعریف شده را ارائه می دهد که با این کدون به محل سنتز زنجیره پپتید رمزگذاری می شود. ترکیب خاصی از tRNA با "اسید آمینه اسید آن در دو مرحله جریان دارد و منجر به تشکیل یک ترکیب به نام آمینواسيل TRNA می شود (شکل 29).

شکل 29. پیوستن اسیدهای آمینه به tRNA مربوطه:

من مرحله اول، تعامل اسیدهای آمینه و ATP با انتشار پیرو فسفات؛

II - مرحله دوم، پیوستن اسید آمینه تخلیه به 3 "RNA-Con

در مرحله اول اسید آمینه فعال شده، با گروه کربوکسیل آن با ATP ارتباط برقرار می کند. در نتیجه، یک اسید آمینه آمیخته شده تشکیل شده است.

در مرحله دوم، این ترکیب با یک گروه بر روی 3 "-Conace از tRNA مربوطه ارتباط برقرار می کند و اسید آمینه آن را با گروه کربوکسیل خود قرار می دهد و AMP را آزاد می کند. بنابراین، این روند با انرژی قابل توجهی به دست می آید توسط هیدرولیز ATP به AMP.

خصوصیات ترکیب اسید آمینه و tRNA حمل آنتی چرخه مربوطه به علت خواص آنزیم Aminoacyl-trna synthetase به دست می آید. در سیتوپلاسم مجموعه ای از این آنزیم هایی وجود دارد که قادر به شناخت فضایی هستند، از یک طرف، اسید آمینه آن و از سوی دیگر - tRNA آنتیکتون مربوطه (شکل 3.30). اطلاعات ارثی، "ضبط شده" در مولکول های DNA و "بازنویسی" در mRNA، در طول پخش به دلیل دو فرآیند تشخیص خاص سطوح مولکولی، رمزگشایی می شود. در ابتدا، آنزیم سنتتاز آمینواسیل بلند، اتصال tRNA را با اسید آمینه حمل می کند. سپس aminoacyl-tRNA به طور کامل همراه با mRNA به دلیل تعامل ضدسیمون با کدون همراه است. با کمک سیستم tRNA، زنجیره نوکلئوتید mRNA. به زبان توالی آمینو اسید پپتید ترجمه شده (شکل 30).

RNA ریبوزوم (rRNA). چرخه سنتز پروتئین ریبوزومی. فرآیند تعامل بین mRNA و TRNA، که اطلاعات ترجمه اطلاعات را از زبان نوکلئوتید به زبان اسید آمینه فراهم می کند، بر روی ریبوزوم ها انجام می شود. دومی مجتمع های پیچیده rRNA و انواع پروتئین های مختلف است که در آن اولین چارچوب را تشکیل می دهند. RNA های ریبوزومی نه تنها یک جزء ساختاری ریبوزوم نیستند، بلکه اطمینان حاصل می کنند که آنها با یک توالی نوکلئوتیدی خاصی از mRNA پیوند دارند. این آغاز و فریم خواندن را در تشکیل یک زنجیره پپتید ایجاد می کند. علاوه بر این، آنها اطمینان از تعامل ریبوزوم ها و tRNA را تضمین می کنند. پروتئین های متعدد که بخشی از ریبوزوم همراه با rRNA هستند، هر دو نقش ساختاری و آنزیمی را انجام می دهند.

شکل 30. طرح انتقال کد ژنتیکی: I - افزودن اسیدهای آمینه (تریپتوفان) به tRNA مربوطه با استفاده از آنزیم آمیمیناسیل-tall synthetase؛ II - پیوستن به tRNA حمل اسید آمینه خود را به mRNA به دلیل اتصال آنتی چرخه آن با کدون mRNA

Ribosomes Pro- و Eukaryotes بسیار مشابه در ساختار و توابع است. آنها شامل دو مترجم زیر هستند: بزرگ و کوچک. در یوکاریوتا، یک پارتیشن کوچک کوچک توسط یک مولکول RDNA و 33 مولکول پروتئین های مختلف تشکیل شده است. پارتیشن بزرگ، سه مولکول rRNA و حدود 40 پروتئین را ترکیب می کند. ریبرونوم های پرورانیوتیک و ریبوزوم های ریبوزوم ها و پلاستیک ها شامل اجزای کمتری هستند.

دو شیار در ریبوزوم وجود دارد. یکی از آنها زنجیره رو به رشد پلی پپتید، دیگر - mRNA را نگه می دارد. علاوه بر این، در ریبوزوم، دو قطعه اتصال tRNA متمایز هستند. در آمینواسيل، آمینواسيل-tRNA، که آينه آينه اي مشخص مي شود. در پپتیدال، P-سایت معمولا یک tRNA است که با زنجیره ای از اسید آمینه متصل شده توسط پیوند پپتید بارگذاری می شود. آموزش A - و P-sites توسط هر دو زیرمجموعه های ریبوزوم ها ارائه می شود.

در هر لحظه از ریبوزوم، یک بخش mRNA را با طول حدود 30 نوکلئوتید محافظت می کند. در این مورد، تعامل تنها دو tRNA با دو کدون مجاور mRNA (شکل 31) تضمین شده است.

پخش اطلاعات در مورد "زبان" اسیدهای آمینه در افزایش تدریجی زنجیره پپتید مطابق دستورالعمل های نتیجه گیری شده در mRNA بیان شده است. این فرایند بر روی ریبوزوم هایی است که توالی از اطلاعات رمزگشایی را با استفاده از tRNA ارائه می دهند. در طول پخش، سه فاز را می توان تشخیص داد: شروع، طول کشیدن و خاتمه سنتز زنجیره پپتید.

شکل 31. توطئه های اتصال مولکول های TRNA و ریبوزوم ها:

I - Ribosome تخلیه شده، II - ریبوزوم بارگیری شده؛ AK - اسید آمینه

فاز شروع یا آغاز سنتز پپتید، این است که دو اعلامیه در سیتوپلاسم زیرزمینی های ریبوزوم ها را در بخش خاصی از mRNA و پیوستن به آن برای اولین آمینواسيل-tRA، ترکیب شود. این نیز یک فریم خواندن اطلاعاتی که در mRNA به دست آمده است (شکل 32) داده شده است.

در یک مولکول هر mRNA در نزدیکی او 5 "- کنفرانس یک طرح وجود دارد، تخیلی Ribosoma مردانه RDNA مکمل و به طور خاص آن را قابل تشخیص است. در کنار آن، آن را شروع کد شروع از خارج، رمزگذاری متیون اسید آمینه. a زیرپریژیت کوچک ریبوزوم ها به mRNA متصل می شود به طوری که کد شروع خروج در منطقه مربوط به بخش P واقع شده است. در عین حال، تنها TRNA آغاز شده متیونین قادر به گرفتن یک مکان در ناتمام است P-section of subcourse کوچک و مکمل با کدون شروع ارتباط برقرار کنید. پس از رویداد شرح داده شده، زیر تقسیم بندی های بزرگ و کوچک ریبوزوم ها با تشکیل پپتیدیل و تشکیل آمینوازیل آن رخ می دهد. قطعه ها (شکل 3.32).

شکل 32. شروع سنتز پروتئین:

I - ترکیب یک ریبوزوم کوچک کوچک با mRNA، اتصال به کدون شروع از tRNA متیونین حامل، که در یک P-site ناتمام قرار دارد؛ II - ترکیب زیر شاخه های بزرگ و کوچک ریبوزوم ها با تشکیل P - و A-Sites؛ مرحله بعدی با محل اقامت در آمینواسيل TRNA همراه است، مربوط به کد mRNA واقع در آن، - در ابتدا طول عمر؛ AK - اسید آمینه

در پایان مرحله شروع، بخش P توسط یک آمینوسیل تجاری مرتبط با متیونین اشغال می شود، در حالی که در بخش A بخش از ریبوزوم در کنار کدون شروع قرار دارد.

فرآیندهای شروع ترجمه شرح داده شده توسط پروتئین های خاص - عوامل آغازی که به طور قابل ملاحظه ای با یک ریبوزوم زیر ناراضی کوچک متصل می شوند، کاتالیز می شوند. پس از اتمام مرحله شروع و تشکیل مجتمع ریبوزوم - mRNA - شروع آمینواسيل-tRNA، این عوامل از ریبوزوم جدا می شوند.

فاز انقباض یا طولانی شدن پپتید، شامل تمام واکنش ها از تشکیل اولین اتصال پپتید قبل از آخرین پیوستگی اسید آمینه است. این رویدادهای تکراری چرخه ای است که تحت آن تشخیص خاصی از آمینوسیل تجارت کدون بعدی وجود دارد که در بخش A بخش، تعامل مکمل بین ضد سیکودون و کدون است.

با توجه به ویژگی های سه بعدی سازمان tRNA زمانی که آن را به یک آفتابگردان با کدون mRNA متصل است. اسید آمینه حمل شده توسط آن در یک سایت واقع شده است، نزدیک به اسید آمینه قبلا شامل در سایت P واقع شده است. پیوند پپتید بین دو اسیدهای آمینه تشکیل شده است، که توسط پروتئین های خاصی که بخشی از ریبوزوم هستند کاتالیز می شود. به عنوان یک نتیجه، اسید آمینه قبلی با tRNA خود را از دست می دهد و به آمینواسيل-tRNA واقع در A-SITE می پیوندد. در این مرحله در قسمت p-section tRNA آزاد شده و به سیتوپلاسم می رود (شکل 33). حرکت tRNA، بارگیری شده توسط یک زنجیره پپتید، از یک سایت در بخش P با ارتقاء ریبوزوم ها بر روی mRNA به یک مرحله مربوط به یک کدون همراه است. در حال حاضر کدون بعدی در تماس با سایت A می آید، جایی که آن را به طور خاص "شناسایی شده" توسط آمینوسیل TRNA مربوطه، که اسید آمینه آن را در اینجا قرار می دهد. چنین دنباله ای از وقایع تکرار می شود تا زمانی که کد ریبوزومال یک کد-ترمیناتور را دریافت کند که هیچ TRNA مربوطه وجود ندارد.

شکل 33. فاز چهارم در سنتز پروتئین:

مرحله اول - aminoacil-trna به کدون واقع در A-site می پیوندد؛

مرحله دوم - بین اسیدهای آمینه واقع در سایت های A - و P، یک ارتباطات پپتیدوم تشکیل شده است: tRNA، واقع در محل P، از اسید آمینه اش معاف است و ریبوزوم برگ آن را معاف می کند؛

مرحله سوم - ریبوزوم بر روی mRNA به یک کدون حرکت می کند به طوری که tRNA، بارگذاری شده توسط یک زنجیره پپتید، از یک سایت به بخش P حرکت می کند؛ یک طرح رایگان می تواند توسط aminoacil-trna مربوطه اشغال شود

شکل 34. خاتمه سنتز زنجیره پپتید:

مرحله اول - پیوستن به عامل انتشار برای متوقف کردن کدون؛

مرحله دوم - خاتمه، انتشار پپتید تکمیل شده؛

مرحله سوم - جداسازی ریبوزوم ها به دو زیر از بین می رود

مونتاژ زنجیره پپتید با سرعت کافی بسته به درجه حرارت انجام می شود. باکتری های 37 درجه سانتیگراد علاوه بر Podpeptide از 12 تا 17 آمینو اسید در 1 ثانیه بیان می شود. در سلول های یوکاریوتی، این سرعت پایین تر است و در اضافه کردن دو اسید آمینه در 1 ثانیه بیان می شود.

فاز ختم یا تکمیل سنتز پلیپپتید، با شناخت یک پروتئین ریبوزومی خاص از یکی از کدون های خاتمه (UAA، UAG یا HA) همراه است، زمانی که او در منطقه ریبوزومای A- بخش. در عین حال، آب توسط اسید آمینه دوم در زنجیره پپتید پیوسته است و انتهای کربوکسیل آن از tRNA جدا شده است. در نتیجه، زنجیره پپتید تکمیل شده ارتباط با ریبوزوم را از دست می دهد، که به دو زیر پراکنده تقسیم می شود (شکل 34).

4.3.2 ویژگی های سازمان و بیان اطلاعات ژنتیکی از Pro- و eukaryotes

با توجه به سازمان شیمیایی مواد ارثی و تغییرات، سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی اساسا متفاوت از یکدیگر نیستند. مواد ژنتیکی با DNA ارائه شده است. اصل ضبط اطلاعات ژنتیکی نیز برای آنها رایج است، و همچنین کد ژنتیکی. همان اسیدهای آمینه در Pro - و eukaritis همان کدون ها رمزگذاری می شوند. اساسا در انواع سلول های نامیده می شود، استفاده از اطلاعات ارثی ذخیره شده در DNA نیز انجام می شود. در ابتدا، آن را در توالی نوکلئوتید مولکول mRNA رونویسی می شود و سپس به ترتیب اسید آمینه پپتید بر روی ریبوزوم ها با مشارکت TRNA ترجمه شده است. با این حال، برخی از ویژگی های سازمان مواد ارثی، تشخیص سلول های یوکاریوتی از پروکاریوتی، تعیین تفاوت در استفاده از اطلاعات ژنتیکی آنها.

مواد ارثی سلول پروکاریوتی عمدتا در یک مولکول DNA تک حلقه است. این به طور مستقیم در سیتوپلاسم سلول واقع شده است، جایی که TRNA و آنزیم ها نیز برای بیان ژن ها ضروری هستند، که بعضی از آنها در ریبوزوم ها محصور شده اند. ژن procarniot به طور کامل از توالی های نوکلئوتید کدگذاری شده در طول سنتز پروتئین ها، tRNA یا rRNA اجرا می شود.

مواد ارثی از یوکاریوت ها در حجم بزرگتر از پروکریوت هستند. این عمدتا در ساختارهای ویژه هسته ای قرار دارد - کروموزوم هایی که از سیتوپلاسم جدا شده اند با پوسته هسته ای. دستگاه مورد نیاز برای سنتز پروتئین ها، متشکل از ریبوزوم ها، tRNA، مجموعه ای از اسیدهای آمینه و آنزیم ها، در سیتوپلاسم سلول قرار دارد.

اختلاف معنی داری در سازمان مولکولی ژن های سلول یوکاریوتی وجود دارد. در بیشتر آنها، توالی های رمزگذاری اگزون توسط بخش های اینترنی که در سنتز TRNA، rRNA یا پپتیدها استفاده نمی شوند، قطع می شوند. تعداد این سایت ها در ژن های مختلف متفاوت است. ثابت شده است که ژن شیک Ovalbumin شامل 7 introns است، و پستانداران سوراخ شده است - 50. این مناطق از RNA رونویسی اولیه حذف شده است، و بنابراین استفاده از اطلاعات ژنتیکی در سلول یوکاریوتی تا حدودی متفاوت است. در سلول پروکاریوتی، که در آن مواد ارثی و دستگاه بیوسنتز پروتئین، به طور مکانی از بین نمی رود، رونویسی و ترجمه تقریبا به طور همزمان رخ می دهد. در سلول یوکاریوتی، این دو مرحله نه تنها به صورت فضایی توسط یک پوسته هسته ای جدا می شوند، بلکه در زمان آنها با فرآیند رسوب MRNA جدا می شوند، که از آن توالی های غیر قابل قبول باید برداشته شود (شکل 35).

شکل. 35. یک طرح عمومی از روند بیان اطلاعات ژنتیکی در یک سلول یوکاریوتی

علاوه بر این تفاوت ها، در هر مرحله از بیان اطلاعات ژنتیکی، برخی از ویژگی های این فرآیندهای طرفدار و یوکاریوتا می تواند ذکر شود.

رونویسی طرفدار و یوکاریوت ها. رونویسی سنتز RNA بر روی ماتریس DNA است. در پروکاریوت، سنتز هر سه نوع RNA توسط یک پروتئین پیچیده پروتئین - RNA پلیمراز کاتالیز می شود.

دستگاه رونویسی سلول های یوکاریوتی شامل سه پلیمراز RNA هسته ای، و همچنین RNA پلیمراز میتوکندریا و پلاستیک ها است. RNA پلیمراز I در هسته های سلولی شناسایی شده و مسئول رونویسی ژن های rRNA است. RNA پلیمراز II در آب هسته ای محلی شده است و مسئول سنتز سلف MRNA است. RNA پلیمراز III یک بخش کوچکی است که در آب هسته ای قرار دارد و سنتز rDNA کوچک و tRNA را انجام می دهد. هر یک از این آنزیم ها دارای دو واحد بزرگ به 10 کوچک است. RNA پلیمراز میتوکندری و پلاستیک از هسته ای متفاوت است.

مجتمع آنزیم RNA پلیمراز به طور خاص یک توالی نوکلئوتیدی خاصی را به رسمیت می شناسد (اغلب نه یک) واقع در یک فاصله مشخص از نقطه شروع رونویسی، پروموتر. نقطه شروع، نوکلئوتید DNA است که مربوط به اولین نوکلئوتید است که توسط آنزیم در رونوشت RNA گنجانده شده است.

Prokaryotes معمولا دور از نقطه شروع در برابر حرکت رونویسی نیست، توالی از شش نوکلئوتید - تاتاتات، به نام بلوک Pribrnian وجود دارد. این یک توالی متوسط \u200b\u200bمتشکل از رایج ترین پایه ها است، محافظه کارانه ترین آنها 1.2 و پایه 6 است. حضور در این دنباله ای از پایگاه ها، ترجیحا با پیوند های هیدروژنی دوگانه با پایه های تکمیلی زنجیره ای متصل می شود، بدیهی است که ذوب موضعی دیافراگم DNA دوگانه و تشکیل دو ناحیه زنجیره ای را هنگام تماس با RNA پلیمراز تسهیل می کند. بلوک Pribnn در موقعیت از 11 تا - 5 یا از - 14 تا - 8، I.E. برای چندین نوکلئوتید قبل از شروع نقطه رونویسی (شکل 36). دریافت این دنباله، RNA پلیمراز به طور جدی با آن ارتباط دارد و سنتز RNA را آغاز می کند. به عنوان یک نقش مهم در ایجاد RNA تماس پلیمراز تماس با DNA متعلق به یک توالی دیگر نوکلئوتیدی، مرکز آن در موقعیت - 35. آن را به نام منطقه تشخیص - TTGATSA نامیده می شود. بین دو منطقه مشخص شده، فاصله به طور مداوم به طور مداوم است و از 16 تا 19 جفت نوکلئوتید (n. h) متغیر است.

camomotors ژن های یوکاریوتی نیز شامل حداقل دو توالی نوکلئوتید خاص، مراکز آن در موقعیت - 25 و - 75 p. n.

در فاصله 19-27 نوکلئوتید از نقطه شروع در برابر پیشرفت رونویسی، بسیاری از ژن های یوکاریوتی، توالی متوسط \u200b\u200bTat Ataat (Tata-Block یا Hognes Block) را پیدا کردند که در آن، و همچنین بلوک Procnite، پایه ها حاکم است ، تشکیل اوراق قرضه ضعیف. توالی دوم در بسیاری از پرومودهای یوکاریوتی یافت می شود و شامل GG Tsancet به عنوان بلوک CAAA نشان داده شده است. این موقعیت را بین - 70 و - 80 نوکلئوتید را اشغال می کند و همچنین یک منطقه قابل تشخیص توسط پلیمراز است. در برخی از ژنها، پروموترات چند بعدی یافت شد.

بنابراین، در ژن های جداگانه ویروس هرپس، سه دنباله DNA بین - 19 و 27، بین - 47 و 61، و همچنین بین آنها - 80 و 105 نوکلئوتید مورد نیاز است تا به طور موثر شروع رونویسی شود.

شکل 36. امتیاز تماس برای RNA پلیمراز، واقع در زنجیره DNA بالا (پروموتر)

ویژگی های سایت های پروموتر نشان می دهد که نه تنها ترکیبی از پایگاه ها در مناطق خاصی از پروموتر برای شروع رونویسی در مناطق خاصی از DNA این مناطق مهم است که این مجموعه آنزیم پلیمراز RNA مرتبط است.

پس از ایجاد ارتباط بین RNA پلیمراز و بخش پروموتر، مجمع مولکول RNA شروع می شود، که در آن نوکلئوتید اولین بار روشن می شود، حمل یک پایه پورین (معمولا آدنین) و حاوی سه قطعه 5 "فسفات.

علاوه بر این، به عنوان RNA پلیمراز حرکت می کند در امتداد مولکول DNA، یک انقباض تدریجی زنجیره RNA وجود دارد که همچنان به جلسه آنزیم با منطقه Terminator ادامه می دهد. ترمیناتور یک طرح است که رشد بیشتر مدار RNA متوقف می شود و انتشار آن از ماتریس DNA رخ می دهد. RNA پلیمراز نیز از DNA جدا شده است، که ساختار دو رشته آن را بازیابی می کند.

شکل 37. منطقه DNA با تقارن دوگانه - Palindrome:

I - Palindrome، که در آن یک توالی به همان اندازه در هنگام خواندن در جهت مخالف وجود دارد؛

II - Palindrome، که در آن تکرار معکوس سایه دار در فاصله ای از محور تقارن است

در سلول های پروکاریوتی، ترمینورها لزوما حاوی palindromes هستند - توالی های دو رشته ای از نوکلئوتید های DNA، که به همان اندازه در هر دو جهت خوانده می شوند (شکل 37). بخش RNA رونویسی شده از چنین توالی، قادر به تشکیل ستون های دو رشته ای به علت جفت مکمل نوکلئوتید پالندروم است. ممکن است این یک سیگنال برای تکمیل رونویسی، RNA قابل تشخیص RNA پلیمراز (شکل 3.38) باشد. ستاره های در حال ظهور ظاهرا پلیمراز را بر روی ترمیناتور متوقف می کنند. پس از گل میخ در مولکول RNA، دنباله ای از نوکلئوتید های حاوی Uracil (Polyu)، که احتمالا در انتشار RNA از ماتریس DNA استفاده می شود. در واقع، توالی Polyuz RNA به ترتیب PolyAdenyl (Poly) DNA متصل است، با تعامل ضعیف مشخص می شود. توجه به این واقعیت است که بخش DNA غنی از جفت AA نه تنها در محل شروع رونویسی (بلوک سیبری)، بلکه در منطقه Terminator یافت می شود.

ترمینال های باکتریایی به طور قابل توجهی در اثربخشی آنها متفاوتند. بعضی از آنها، به نظر نمی رسد RNA پلیمراز، و آن را به طور رونویسی در خارج از ترمیناتور ادامه می دهد. چنین حمایت از ترمیناتور در طی رونویسی ژن های باکتریایی به عنوان یک نتیجه از پیشگیری از خاتمه توسط پروتئین های خاص - عوامل ضد حساسیت مشاهده می شود. نتيجه Antiterly سنتز MRNA Polycistron است که شامل اطلاعاتي نوشته شده با چند ژن ساختاری متوالی است.

ترمیناتورهای ژنهای eutricogical به میزان کمتر از Spakari یاد می شود، اما آنها همچنین مناطق ثروتمند را در آقای زوج های متصل شده توسط پیوند های سه گانه هیدروژنی که در آن سایت با آن هستند، یافتند جفت A-T. در این بخش، رونویسی شامل یک توالی چندگانه است که ضعیف با ماتریس DNA پلی است.

شاید منطقه ای از ترمیناتور غنی از آقای زوج ها نقش خاصی را در توقف RNA-پلیمراز نقش داشته باشد و بخش RNA حاوی UUU یک جدایی متن را از ماتریس DNA فراهم می کند.

Eukariot هیچ سازه ای از ساختارهای مشابه پاشنه در RNA پروکاریوتی ندارد. بنابراین، چگونه آنها توسط خاتمه رونویسی انجام می شود، هنوز معلوم نیست.

به عنوان بخشی از تمام mRNA، شما می توانید مناطق برنامه نویسی را انتخاب کنید که مجموعه ای از کدون ها را که دنباله ای از اسیدهای آمینه را در پپتید رمزگذاری می کنند را انتخاب کنید. به عنوان یک قاعده، این سایت ها با شروع کدون شروع می شوند، اما گاهی اوقات باکتری ها از روده کد استفاده می کنند. در پایان توالی کدگذاری، کدون ترمینال است. علاوه بر بخش های رمزگذاری در mRNA، توالی های اضافی را می توان در هر دو طرف قرار داد. در 5th "-Conace، این یک منطقه رهبر واقع در مقابل کدون شروع است. در 3" -Conception - تریلر کنار کدون ترمیناتور.

شکل 38. آموزش بخش پاشنه RNA در طول خاتمه رونویسی در پروکاریوت

منطقه Palindrome RNA یک ساختار جفتی مکمل را تشکیل می دهد - Hairpin (تکرار معکوس سایه دار است)

در polycistron mRNA prokaryotes بین مناطق کدگذاری وجود دارد مناطق بین نژادهای، متفاوت است (شکل 3.39).

شکل 39. Polycistron ماتریس RNA پروکاریوتی:

1 - مناطق غیر برنامه نویسی، 2 - مناطق intercreant، 3 - مناطق برنامه نویسی، 4 - کدونز پایان

با توجه به این واقعیت که ژنهای پروکاریوتی کاملا متشکل از توالی های نوکلئوتیدی هستند که در رمزگذاری اطلاعات رونویسی شده از آنها رونویسی شده از RNA بلافاصله پس از سنتز آنها قادر به انجام عملکرد ماتریس های ترجمه هستند. فقط در موارد استثنایی، بلوغ اولیه آنها مورد نیاز است - پردازش.

در مقایسه با ژن های پروکاریوتی، بیشتر ژن های سلول های یوکاریوتی متناوب هستند، زیرا آنها توالی های نوکلئوتید غیر قابل استفاده را در ترکیب خود حمل می کنند - اینتونس که در رمزگذاری اطلاعات دخیل نیستند. در این راستا، رونوشت های اولیه، RNA polymerase II سنتز شده، بزرگ برای پخش، اندازه ها و کمتر پایدار هستند. در مجموع، آنها RNA به اصطلاح RNA هسته ای ناهمگن (tRNA) را تشکیل می دهند، که قبل از خروج از هسته است و شروع به فعال شدن در سیتوپلاسم می شود، تحت پردازش قرار می گیرد و به mRNA بالغ تبدیل می شود.

پردازش mRNA یوکاریوتی. رسوب یا پردازش، MRNA به معنای اصلاح رونویسی اولیه و حذف بخش های غیر اصلاح شده Intron از آن است، به دنبال آن یک ترکیب (splicing) از توالی های کدگذاری - اگزون ها. اصلاح رونوشت اولیه از mRNA یوکاریوتی به زودی پس از سنتز 5 "-Concar آن حاوی یکی از پایه های پورین (Adenine یا Guanine) آغاز می شود. در این راستا، کلاه تشکیل می شود - CEP بلوک 5" mRNA -CONAL با اتصال به اولین نوکلئوتیدی از رونویسی تریبوسپوزپونوکلئوزید حاوی گوانین، پیوند 5 "-5" است.

hfff + ffafn ... → Goffafn. + FF + F نتیجه یک دنباله از hoffffchm است ...، که در آن باقی مانده از توانین در جهت معکوس نسبت به دیگر nucleotides mRNA است. اصلاح 5 "- MRNA کنفرانس همچنین شامل متیلاسیون گوانین متصل شده و دو تا سه پایه از رونوشت اولیه (شکل 8.40). کلاه های تشکیل شده در 5" - انتهای mRNA CEPA را به رسمیت شناختن مولکول ها توسط mRNA با ریبوزوم های کوچک زیرمجموعه های کوچک در سیتوپلاسم. ذخیره سازی قبل از پایان سنتز رونویسی اولیه انجام می شود.

شکل. 40. آموزش Eukaryotes mRNA بالغ در طول پردازش:

1 - توالی های غیر مستقل، 2 - اگزون، 3 - introns، 4 - کد Terminator

پس از اتمام رونویسی، قسمت نوکلئوتیدی نوکلئوتید در 3 "-Conace از رونوشت اولیه برداشته می شود و علاوه بر آن شامل 100-200 بقایای آدندیل اسید (پلی) (شکل 8.40). اعتقاد بر این است این دنباله به پردازش بیشتر و انتقال mRNA بالغ از هسته ها کمک می کند. پس از انتشار mRNA در سیتوپلاسم، پلی-توالی آن به تدریج تحت عمل آنزیم هایی که نوکلئوتید را در 3 "-Conacea کاهش می دهد، کوتاه می شود. بنابراین، در طول طول پلی توالی، ممکن است به طور غیرمستقیم زمان اقامت MRNA را در سیتوپلاسم قضاوت کند. ممکن است که اضافه شدن پلی-توالی در طول پردازش، پایداری mRNA را افزایش می دهد. با این حال، حدود یک سوم mRNA شامل یک قطعه قطعه نیست. این شامل، به عنوان مثال، mRNA هیستون.

تشکیل کلاه بر روی 5 "-Conace و Poly-teque of 3" تنها برای پردازش RNA، RNA پلیمراز II سنتز شده است. علاوه بر متیلاسیون در تشکیل CEP ها در mRNA از eukaryotes بالاتر، متیلاسیون بخش کوچکی از نوکلئوتید های داخلی با فرکانس تقریبا یک هزار دلیل mRNA است.

همراه با اصلاح یوکاریوت های mRNA، پردازش حذف رونویسی های غیر آموزنده برای این پروتئین بخش های اینترن، اندازه آن از 100 تا 10،000 نوکلئوتید و بیشتر متفاوت است. Introns حدود 80 درصد کل گارنا را تشکیل می دهند. حذف introns با ترکیب بعدی مناطق اگزون به نام splicing (شکل 40) است.

Splasing مکانیسم است که باید از رونویسی اولیه بخش های داخلی به طور دقیق تعریف شده حذف شود. نقض این فرآیند می تواند منجر به تغییر فریم خواندن در هنگام پخش و عدم امکان تولید یک پپتید طبیعی شود. الگوی برش اینترن ها به وضوح با توجه به حضور خود از توالی های نوکلئوتید خاص که به عنوان یک سیگنال برای splicing استفاده می شود، تضمین می شود.

در حال حاضر، چندین مکانیزم اسپلایابی احتمالی که اطمینان از صحت این فرآیند در حال حاضر شرح داده شده است. ممکن است که با عمل برخی از آنزیم ها مشخص شود که بخش های انتهایی اینترن و کاتالیزوری اوراق قرضه فسفودی ها را در مرز اگزون - اینترن، و سپس تشکیل اتصالات بین دو اگزون، به دست می آید.

این به طور فعال در اسپلیسی کردن RNA کوچک کوچک، هسته ای (Meronna)، تشکیل مجتمع های پروتئین (MoolBrip) دخیل بوده است. بدیهی است، با توالی های نوکلئوتید آن، آن را با توالی های نوکلئوتیدی خود با بخش های انتهایی اینترن، که حلقه های بسته را تشکیل می دهند، تعامل می کند. تقسیم RNA در دهان یک حلقه اینترن، منجر به حذف توالی غیر آموزنده و ترکیبات (splicing) از انتهای تند و زننده اگزون ها می شود.

توانایی اتوکاتالیستی رونوشت RNA به splicing نیز مورد بحث قرار گرفته است. روش های شبیه سازی توصیف شده نشان دهنده عدم وجود یک مکانیسم جهانی این فرآیند، اما در همه موارد، حذف دقیق اینترن ها با تشکیل یک mRNA خاص، که باعث ایجاد سنتز سلول های پروتئین مورد نیاز می شود، به دست می آید.

در حال حاضر امکان جایگزینی (متقابلا منحصر به فرد) ثابت شده است، که در آن توالی های مختلف نوکلئوتیدی را می توان از همان رونویسی اولیه حذف کرد و MRNA های بالغ های مختلف تشکیل می شود. به عنوان یک نتیجه، همان توالی نوکلئوتید DNA می تواند به عنوان اطلاعات برای سنتز پپتیدهای مختلف خدمت کند. سوپاپکسیون جایگزین احتمالا بسیار مشخصی از سیستم ژنهای ایمونوگلوبولین در پستانداران است، جایی که به شما اجازه می دهد بر اساس یک متن mRNA تنها برای سنتز تشکیل دهید گونه های مختلف آنتی بادی

با تشکر از تحولات رخ داده با رونوشت RNA در طول پردازش، mRNA بالغ Eukaryotes با ثبات بیشتر نسبت به mRNA پروکاریوتی مشخص می شود.

پس از اتمام پردازش، mRNA بالغ قبل از رفتن به سیتوپلاسم عبور می کند، جایی که تنها 5 درصد گارنونک می افتد. بقیه تقسیم شده است، بدون ترک هسته.

بنابراین، تحولات رونوشت های اولیه ژن های یوکاریوتی ناشی از سازمان اگزونیترون و نیاز به انتقال mRNA از هسته به سیتوپلاسم، تعیین ویژگی های اجرای اطلاعات ژنتیکی در سلول یوکاریوتی است.

ترجمه از طرفدار و یوکاریوت. در سلول های پروکاریوتی، فرآیند انتقال با سنتز mRNA همراه است: آنها تقریبا به طور همزمان رخ می دهند. تا حد زیادی، این به دلیل کوتاه مدت mRNA باکتریایی است که به سرعت حل می شود. ارتباطات رونویسی و پخش در باکتری ها در هماهنگی سرعت این فرایندها ظاهر می شود. در دمای 37 درجه سانتیگراد، رونویسی با سرعت 2500 نوکلئوتید / دقیقه (14 کدون / ثانیه) همراه است و پخش با سرعت 15 آمینو اسید / ثانیه انجام می شود.

ترجمه در پروکاریوت مدت کوتاهی پس از تشکیل 5 "- mRNA کنفرانس، زودتر از سنتز آن به پایان می رسد. رونویسی (حدود 1 دقیقه) و تا زمانی که تبدیل کنفرانس 3 "ماتریس آغاز می شود، تخریب 5" - کنفرانس آن آغاز می شود. با توجه به این واقعیت که طول عمر mRNA های مختلف یکسان نیست، مقدار پروتئین سنتز شده در متفاوت است ماتریس ها متفاوت است

یکی از ویژگی های انتقال در پروکاریوت ها، ورود در زنجیره پپتید به عنوان اولین اسید آمینه متیونین اصلاح شده - فرمیلمینین است که از آن همه پپتیدهای تازه تولید شده شروع می شود. حتی در مورد زمانی که نقش کدون شروع کدون کد گوگل را انجام می دهد، تحت شرایط عادی رمزگذاری شده والن، در موقعیت اول پپتید، فرمیلمتیونین است. کدون شروع از آگوست یا گوه به دنبال سایت رهبر است که توسط ریبوزوم در زمان شروع پخش محافظت می شود.

ترکیب MRNA ریبوزوم به دلیل تعامل مکمل نوکلئوتید یکی از rRNA با توالی نوکلئوتیدی رهبر mRNA است.

این دنباله (Chayne-Dalgalo) در فاصله ای از 4-7 پایگاه قبل از کدون آگوست واقع شده است و در همه جا در بخش های رهبر در پروکریوت یافت می شود.

هنگامی که اتصال 5 "- کنترل mRNA با یک زیرمجموعه کوچک از ریبوزوم، کدون شروع معمولا تقریبا در وسط قطعه ریبوزوم mRNA، در منطقه مربوط به بخش P آن است.

در یوکاریوتا، پخش در سیتوپلاسم انجام می شود که به هسته mRNA بالغ منتقل می شود. انتهای کپی شده از mRNA توسط زیر جابجایی کوچک ریبوزوم به رسمیت شناخته شده است، سپس توالی پیشرو حاوی 100 نوکلئوتید با rRNA تعامل دارد. در عین حال، کدگذاری اولیه Aug در یک قسمت ناتمام از ریبوزوم است. پس از اتصال به کدون شروع شده از حامل تجاری آمینواسیل متیونین، پیوستن دو زیر متر مربع ریبوزوم دوباره متحد می شود و بخش های A - و P-parts تشکیل شده است. سنتز پروتئین در سلول یوکاریوتی که بر روی mRNA مونوسیسترون انجام می شود، پس از عبور ریبوزوم در طول mRNA، تا به رسمیت شناختن کدون ترمیناتور، تکمیل شده است، که متوقف می شود پیوند پپتید را تشکیل می دهد.

پروتئین های postranslation انتقال دهنده. زنجیرهای پپتید سنتز شده در طول انتقال، بر اساس ساختار اولیه آن، به دست آوردن ثانویه و ثانویه، و بسیاری از - و یک سازمان کواترنری که توسط چندین زنجیره پپتید تشکیل شده است. بسته به توابع انجام شده توسط پروتئین ها، توالی های اسید آمینه آنها می توانند تحولات مختلفی را انجام دهند، مولکول های پروتئینی فعال عملکردی را تشکیل دهند.

بسیاری از پروتئین های غشایی به شکل Predelkov سنتز می شوند، داشتن یک دنباله رهبر بر روی N-terminus، که باعث می شود که himodoys از غشا را فراهم می کند. این دنباله در هنگام رسیدن و تعبیه پروتئین به یک غشا شکسته می شود. پروتئین های ترشحی نیز یک دنباله رهبر در N-terminus دارند، که آنها را از طریق غشا حمل می کند. بعضی از پروتئین ها بلافاصله پس از پخش، روش های اضافی اسید آمینه را حمل می کنند، که پایداری پیش سازهای پروتئین های فعال را تعیین می کند. هنگامی که پروتئین رسوب می شود، آنها برداشته می شوند، انتقال یک فاصله غیر فعال به یک پروتئین فعال را فراهم می کنند. به عنوان مثال، انسولین در ابتدا به عنوان پیش پروینسینلین سنتز می شود. در طول ترشح، پیش از توالی شکسته شده است، و سپس پروانهلین تحت تغییر قرار می گیرد که در آن بخشی از زنجیره ای از آن حذف می شود و به انسولین بالغ تبدیل می شود.

شکل 41. رونویسی، ترجمه و تخریب mRNA در پروکاریوتم:

I - RNA پلیمراز به DNA متصل می شود و شروع به سنتز mRNA در جهت 5 "→ 3"؛

II - به عنوان RNA پلیمراز به 5 حرکت می کند، ریبوزوم ها، مبتدیان سنتز پروتئین، به 5 "متصل می شوند

III - Ribosoma Group به دنبال RNA پلیمراز، بر روی 5 "-Concert mRNA شروع به تخریب آن؛

IV - فرایند تخریب، کاهش می یابد از رونویسی و پخش؛

V - پس از پایان رونویسی mRNA از DNA، پخش و تخریب در 5 "منتشر می شود

پروتئین ها در طی تحولات پس از ترجمه، تشکیل یک سازمان ثانویه و چهارگانه را تشکیل می دهند، پروتئین ها توانایی عملکرد فعالانه را به دست می آورند، از جمله ساختارهای سلولی خاص و تمرینات آنزیمی و سایر توابع.

ویژگی های در نظر گرفته شده از اجرای اطلاعات ژنتیکی در سلول های پروتئینی و یوکاریوتی، شباهت اساسی این فرآیندها است. در نتیجه، مکانیسم بیان ژن مرتبط با رونویسی و پخش بعدی اطلاعات، که با کمک کد بیولوژیکی رمزگذاری شده است، به طور کلی حتی قبل از این دو نوع سازمان سلول تشکیل شده است. تکامل واگرا از ژنوم های طرفدار و یوکاریوتا منجر به ظهور تفاوت در سازماندهی مواد ارثی خود می شود، که نمی تواند بر مکانیزم های بیان تاثیر بگذارد.

بهبود مستمر دانش ما از سازمان و عملکرد مواد ارثی و تغییرپذیری، تکامل نمایندگی های ژن را به عنوان یک واحد کاربردی این ماده تعیین می کند.

g e n e t و ka

ژنتیک - علم، که الگوهای ارثی و تنوع را بررسی می کند.

ارثی – اموال تمام موجودات زنده برای انتقال ویژگی های ساختار آنها و توسعه فرزندان.

تغییر پذیری–اموال همه موجودات زنده برای تغییر اطلاعات ارثی دریافت شده از والدین، و همچنین روند اجرای آن در طول توسعه فردی (Ontogenesis).تنوع یک ملک در مقابل وراثت است.

این دو مفاهیم با یکدیگر ارتباط دارند.

اصطلاح "ژنتیک" برای اولین بار در سال 1906 توسط دانشمند انگلیسی W. Baton پیشنهاد شد، اما تاریخ توسعه این علم ریشه در گذشته دور است.

تمام تاریخ توسعه ژنتیک را می توان به چهار مرحله تقسیم کرد:

وجود فرضیه های احتمالی در مورد ماهیت ارثی.

افتتاح قوانین اساسی وراثت.

بررسی وراثت در سطح سلولی.

بررسی وراثت در سطح مولکولی.

سطوح ساختاری و کاربردی سازمان مواد ارثی

در ساختار ارثی سلول و بدن به طور کلی، سه سطح سازمان از مواد ژنتیکی وجود دارد: ژن، کروموزومی و ژنوم

سطح ژنی

کوچکترین (ابتدایی) واحد مواد ارثی ژنی است.

این ژن بخشی از یک مولکول DNA است که دارای توالی خاصی از نوکلئوتید ها است و یک واحد عملکرد مواد ارثی است.

ژن اطلاعات مربوط به یک ویژگی خاص یا اموال بدن را حمل می کند.

یک فرد حدود 30 هزار ژن دارد.

تغییر در ساختار ژن منجر به تغییر در ویژگی مربوطه می شود. در نتیجه، وراثت فردی و تغییرات فردی نشانه ها در سطح ژن ارائه می شود.

سطح کروموزومی

تمام ژن ها در قفس به گروه ها ترکیب می شوند و در کروموزوم ها به ترتیب خطی قرار دارند. هر کروموزوم در مجموعه ژنهای موجود در آن منحصر به فرد است. کروموزوم شامل DNA، پروتئین (هیستون و غیر منطقه)، RNA، پلی ساکارید، لیپید ها و یون های فلزی است.

سطح کروموزومی در سلول های یوکاریوتی، ماهیت عملکرد ژن های فردی، نوع ارث خود را و تنظیم فعالیت آنها تضمین می کند. این اجازه می دهد تا شما را به طور طبیعی بازتولید و انتقال اطلاعات ارثی در روند تقسیم سلول.

سطح ژنومی

ژنوم – ترکیبی از تمام ژنها در مجموعه هپلوئید کروموزوم ها. در لقاح، دو ژنوم گاگت های والدین ادغام می شوند و ژنوتیپ را تشکیل می دهند.

ژنوتیپ – ترکیبی از تمام ژن های محصور شده در مجموعه دیپلوئید کروموزوم ها یا یک کاريوتيپ. کاريوتيپ مجموعه کاملی از کروموزوم ها است که در هر نوع آنها به شدت توسط تعداد و ساختار مشخص شده است.

سطح ژنومی بسیار پایدار است. این سیستم پیچیده ای از تعامل ژن ها را فراهم می کند. نتیجه تعامل ژن ها با یکدیگر و با عوامل محیط خارجی، فنوتیپ است.

پایگاه های مولکولی وراثت

ژن به عنوان یک واحد ابتدایی اطلاعات ارثی عملکردهای خاصی را انجام می دهد و دارای ویژگی های خاصی است.

توابع Genov:

ذخیره اطلاعات ارثی؛

بیوسنتز پروتئین و سایر مواد در سلول؛

کنترل توسعه و پیری سلول.

ویژگی های Genov:

بی عدالتی: یک ژن یک علامت را کنترل می کند؛

خاصیت: هر ژن پاسخ به شدت برای علامت آن؛

پایداری ثبات: ژن ها از نسل به نسل بدون تغییر انتقال می یابند؛

دوز عمل: یک ژن یک دوز تظاهرات فنوتیپی را تعریف می کند؛

توانایی جهش (تغییر در ساختار)؛

توانایی تکثیر (دفاع از خود)؛

توانایی نوترکیب (انتقال از یک کروموزوم همولوگ به دیگری).

طبقه بندی عملکردی ژن ها

تمام ژن ها به سه گروه تقسیم می شوند:

ساختاری - کنترل علائم با سنتز آنزیم های مربوطه را کنترل کنید.

قانونی - مدیریت فعالیت ژن های ساختاری؛

مودبانه - روند تظاهرات نشانه ها را به سمت تقویت یا تضعیف آن نشان می دهد، تا مسدود شدن کامل.

ویژگی های ساختار ژن ها

در سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی

سلول های طبیعت به پروکاریوتیک و یوکاریوتی تقسیم می شوند. ژن prokaryota دارای یک ساختار پیوسته است، I.E. این بخشی از مولکول DNA است.

در یوکاریوتا، ژن متشکل از سایت های متناوب است: اگزون ها و درون . Exece - سایت اطلاعاتی، Intron - غیر قابل اطلاع رسانی. تعداد اینترن ها در ژن های مختلف نامنظم است (از 1 تا 50).

بیان ژن (تظاهرات عمل) ژن در فرایند سنتز پروتئین

کل فرایند سنتز پروتئین به صورت مشروط به سه مرحله تقسیم می شود: رونویسی،

پردازش و پخش

رونویسی

رونویسی – فرایند بازنویسی اطلاعات از مولکول DNA بر روی RNA و RNA. درآمد حاصل از هسته

مولکول DNA شامل دو موضوع پیچ خورده مارپیچی است. هر موضوع توسط یک توالی از نوکلئوتید ها نشان داده شده است، و هر نوکلئوتید شامل یک کربوهیدرات (پنتوز)، پایه نیتروژن و یک اسید فسفریک است.

هر موضوع مولکول های DNA دارای دو انتهای - هیدروکسیل (3) و فسفات (5+) است. موضوعات در ارتباط با یکدیگر در ارتباط با یکدیگر قرار دارند.

سنتز و RNA در سلول همیشه از انتهای فسفات به هیدروکسیل می آید. بنابراین، یک ماتریس رونویسی یک موضوع DNA است که با آنزیم سنتز با انتهای هیدروکسیل آن مواجه می شود؛ آن را نامیده می شود کدک یا معلوم (و موضوع دیگر، به ترتیب، غیر منسجم یا غیر آموزنده).

رونویسی به سه دوره تقسیم می شود:

شروع

انقباض،

خاتمه دادن.

بر اساس تعاریف فوق ارثی و تنوع، می توان تصور کرد که چه شرایطی باید بستر مادی از این دو ویژگی زندگی باشد.

اول، مواد ژنتیکی باید داشته باشند توانایی تولید مثل به. فرآیند تولید مثل انتقال اطلاعات ارثی بر اساس آن تشکیل یک نسل جدید اجرا خواهد شد. ثانیا، برای اطمینان از ثبات ویژگی ها در تعدادی از نسل ها، مواد ارثی باید نگه داشتن یک سازمان دائمی سوم، مواد ارثی و تنوع باید توانایی داشته باشند به دست آوردن تغییرات و تولید آنها با ارائه امکان توسعه تاریخی زندگی زنده در شرایط تغییر. تنها در صورت انطباق با الزامات مشخص شده، بستر مواد ارثی و تنوع می تواند مدت زمان و تداوم وجود حیات وحش و تکامل آن را تضمین کند.

ایده های مدرن در مورد ماهیت دستگاه ژنتیک به شما اجازه می دهد تا سه سطح سازمان خود را اختصاص دهید: ژن، کروموزومیو ژنوم هر یک از آنها خواص اساسی مواد ارثی و تغییرات و الگوهای خاص انتقال و عملکرد آن را نشان می دهد.

^

3.4. سطح ژن سازمان دستگاه ژنتیک

واحد عملکردی ابتدایی دستگاه ژنتیک، که امکان توسعه یک ویژگی جداگانه از یک سلول یا بدن این گونه را تعیین می کند، تعیین می کند ژنی (سپرده ارثی، در مندل). انتقال ژن ها در تعدادی از نسل های سلولها یا ارگانیسم ها، تداوم مواد به دست می آید - وراثت با فرزندان نشانه های والدین.

زیر امضاء کردن درک واحد مورفولوژیک، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، ایمونولوژیک، بالینی و هر گونه ناکافی بودن سایر ارگانیسم ها (سلول ها)، I.E. کیفیت یا دارایی جداگانه که از یکدیگر متفاوت هستند.

اکثر ویژگی های ذکر شده در بالا ویژگی های موجودات ارگانیسم ها یا سلول ها متعلق به رده هستند نشانه های پیچیده تشکیل آن نیاز به سنتز بسیاری از مواد، عمدتا پروتئین ها با خواص خاص - آنزیم ها، ایمونووپروتئین ها، ساختاری، انقباضی، حمل و نقل و سایر پروتئین ها است. خواص مولکول پروتئین توسط توالی آمینو اسید از زنجیره پلیپپتید آن تعیین می شود که به طور مستقیم توسط توالی نوکلئوتید ها در DNA ژن مربوطه تعریف می شود ابتدایی یا ساده، علامت

خواص اصلی ژن به عنوان یک واحد کاربردی دستگاه ژنتیک توسط سازمان شیمیایی آن تعیین می شود

^

3.4.1 سازمان شیمیایی ژنرال

مطالعات با هدف بررسی ماهیت شیمیایی مواد ارثی، به طور غیرقابل انکار ثابت کرد که بستر مواد ورداری و تنوع است اسیدهای نوکلئیک، که توسط F. Misher (1868) در هسته های سلول های PU یافت شد. اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکول ها هستند، به عنوان مثال متفاوت با وزن مولکولی بزرگ است. این ها پلیمرهای متشکل از مونومرها هستند - نوکلئوتیدها از جمله سه جزء: قند(پنتوز) فسفات و پایه نیتروژن (Pourin یا Pyrimidine). به اولین اتم کربن در مولکول پنتوز P-1، یک پایه نیتروژن (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین یا اوراسیل) پیوست و به کربن کربن C-5 پنجم "با کمک ارتباطات ضروری - فسفات ؛ سومین اتم C-3 "همیشه یک گروه هیدروکسیل دارد - این است (شکل 3.1).

ترکیب نوکلئوتیدی در یک ماکرومولکول اسید نوکلئیک توسط تعامل فسفات یک نوکلئوتید با هیدروکسیل از دیگران رخ می دهد تا بین آنها ایجاد شود ارتباطات فسفاتور (شکل 3.2). در نتیجه، یک زنجیره پلیوانوکلئوتید تشکیل شده است. زنجیره ایززا شامل مولکول های متناوب فسفات و شکر است. مولکول های پنتوز در موقعیت C-1 "یکی از پایه های نیتروژن بالا (شکل 3.3) متصل می شود.

شکل. 3.1 طرح ساختار نوکلئوتید

توضیح را در متن مشاهده کنید نامزدهای اجزای نوکلئوتید مورد استفاده در این رقم در تمام طرح های اسید نوکلئیک بعدی نگهداری می شوند

مونتاژ زنجیره پلیوانوکلئوتید با مشارکت آنزیم پلیمریزاسیون انجام می شود که علاوه بر این گروه فسفات نوکلئوتید بعدی را به گروه هیدروکسیل با 3 "، نوکلئوتید قبلی (شکل 3.3) تضمین می کند. با تشکر از اقدام خاص ذکر شده از نام آنزیم، پسوند زنجیره ای پلی غیروکلئوتید تنها در یک پایان اتفاق می افتد: در آنجا هیدروکسیل آزاد در موقعیت 3 وجود دارد. " شروع زنجیره همیشه گروه فسفات را در موقعیت 5 حمل می کند. این به شما این امکان را می دهد که در آن 5 "و 3" تخصیص دهید - به پایان می رسد

در میان اسیدهای نوکلئیک، دو نوع ترکیبات را تشخیص می دهند: deoxyribonucleinova(dna) من. رینوکولینوا(رام کردن) اسیدها مطالعه ترکیب حامل های اصلی مواد ارثی - کروموزوم ها - نشان می دهد که آنها جزء شیمیایی پایدار ترین DNA هستند، که یک بستر وراثت و تنوع است.

^

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

DNA شامل نوکلئوتید ها است که شامل شکر - deoxyribosis، فسفات و یکی از پایه های نیتروژن - پورین (آدنین یا گوانین) یا پیمیدین (Thymine یا Cytosine) است.

یکی از ویژگی های سازمان ساختاری DNA این است که مولکول های آن شامل دو زنجیره پلی کانلوتید مربوط به یک روش خاص است. مطابق با مدل DNA سه بعدی پیشنهاد شده در سال 1953 توسط بیوفیزیک آمریکایی J. Watson و Biophysician انگلیسی و ژنتیک F. screech، این زنجیرها به یکدیگر متصل به یکدیگر با پیوندهای هیدروژنی بین پایه های نیتروژن خود را بر اساس اصل تکمیلی به یکدیگر متصل می شوند. آدنین یک زنجیره ای با دو پیوند هیدروژنی با یک زنجیره دیگر متصل می شود و سه پیوند هیدروژنی بین گوانین و سیتوزین مدارهای مختلف تشکیل شده است. چنین ترکیبی از پایه نیتروژن ارتباط جامد بین دو زنجیره فراهم می کند و فاصله ای برابر بین آنها را حفظ می کند.

شکل. 3.4. ساختار مولکول DNA

فلش ها اهداف آنتیلالیت را نشان دادند

یکی دیگر از ویژگی های مهم ترکیبی از دو زنجیره پلی غیروکلئوتید در مولکول DNA، ضد موازی آنهاست: 5 "کنفرانس یک زنجیره به 3" متصل می شود - کنفرانس به دیگری، و بالعکس (شکل 3.4).

تجزیه و تحلیل ساختاری داده های اشعه ایکس نشان داده است که مولکول DNA که شامل دو زنجیره ای است، یک مارپیچ پیچ خورده در اطراف محور خود تشکیل شده است. قطر مارپیچ 2 نانومتر است، طول مرحله 3، 4 نانومتر است. هر دور شامل 10 جفت نوکلئوتید است.

اغلب، مارپیچ های دوگانه حقوق بشر هستند - هنگام حرکت به سمت بالا در امتداد محور هلیکس مدار به سمت راست حرکت می کنند. مولکول های DNA مولکول در راه حل در حقوق بشر - در فرم (B-DNA) است. با این حال، فرم های چپ دست نیز وجود دارد (Z-DNA). مقدار این DNA در سلول ها وجود دارد و ارزش بیولوژیکی آن هنوز مشخص نشده است (شکل 3.5).

شکل. 3.5. مدل های فضایی از فرم Z-left-eacked ( من.)

و حقوق بشر در فرم ( دوم) DNA

بنابراین، در سازمان ساختاری مولکول DNA، شما می توانید اختصاص دهید ساختار اولیه - زنجیره پلی کانلوتید، ساختار ثانویه- دو مکمل هر یک از دیگر زنجیره های پلیوانوکلئوتید ضد موازی متصل شده توسط پیوندهای هیدروژن و ساختار ترتیاری - مارپیچ سه بعدی با ویژگی های فضایی فوق.

^

3.4.1.2. روش ضبط اطلاعات ژنتیکی در مولکول DNA. کد بیولوژیکی و خواص آن

اصلی ترین انواع زندگی با انواع مولکول های پروتئینی که عملکرد های مختلف بیولوژیکی را در سلول ها انجام می دهند تعیین می شود. ساختار پروتئین ها توسط مجموعه و ترتیب اسیدهای آمینه در زنجیرهای پپتید آنها تعیین می شود. این دنباله ای از اسیدهای آمینه در پپتیدهای رمزگذاری شده به مولکول های DNA با استفاده از آن است بیولوژیکی(ژنتیک) کد پایداری نسبی ساختار DNA نشان دهنده جایگزینی تنها چهار نوکلئوتید مختلف است، زیرا مدت زمان طولانی از محققان جلوگیری می کند تا این ترکیب را به عنوان یک بستر مادی از ارثی و متغیری در نظر بگیرند که در آن اطلاعات بسیار متنوع باید رمزگذاری شود.

در سال 1954، گاموف پیشنهاد شد که برنامه نویسی اطلاعات در مولکول های DNA باید با ترکیب چندین نوکلئوتید انجام شود. در چند منظوره پروتئین هایی که در طبیعت وجود دارد، حدود 20 اسید آمینه مختلف یافت شد. برای رمزگذاری این اعداد، تعداد کافی از ترکیبات نوکلئوتید ها تنها می تواند ارائه دهد کد سه گانه که در آن هر اسید آمینه توسط سه نوکلئوتید ایستاده در نزدیکی رمزگذاری می شود. در این مورد، 4 3 \u003d 64 triplets از چهار نوکلئوتید تشکیل شده است. کد متشکل از دو نوکلئوتید، فرصتی را برای رمزگذاری تنها 42 \u003d 16 اسید آمینه مختلف می دهد.

تقسیم کامل کد ژنتیک در 60s انجام شد. از قرن ما از 64 سفر احتمالی DNA 61 کد های مختلف آمینو را رمزگذاری می کند؛ 3 باقی مانده نامیده می شود بی معنی یا "سه گانه بی معنی". آنها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند و در هنگام خواندن اطلاعات ارثی، ویژگی های علائم نقطه گذاری را انجام می دهند. این شامل ATT، ACS، ATC است.

افزونگی صریح کد به نظر می رسد که بسیاری از اسیدهای آمینه با چندین سه گانه رمزگذاری می شوند (شکل 3.6). این ویژگی یک کد سه گانه به نام دژنراسیدن این اهمیت بسیار مهمی دارد، زیرا وقوع تغییرات در مولکول DNA به وسیله نوع جایگزینی یک نوکلئوتیدی-otide در زنجیره پلی غیروکلئوتید ممکن است معنای سه گانه را تغییر ندهد. بنابراین، ترکیبی جدید از سه نوکلئوتید همان اسید آمینه را رمزگذاری می کند.

در فرایند مطالعه خواص کد ژنتیکی، کشف شد اختصاصی. هر سه گانه قادر به رمزگذاری تنها یک اسید آمینه خاص است. یک واقعیت جالب، مکاتبات کامل کد در انواع مختلف موجودات زنده است. چنین. جهانی بودن کد ژنتیکی نشان دهنده وحدت منشاء انواع مختلفی از انواع زندگی بر روی زمین در روند تکامل بیولوژیکی است.

تفاوت های جزئی در کد ژنتیکی در DNA میتوکندری برخی از گونه ها یافت می شود. این امر با همان تأییدیه در مورد جهانی بودن کد مخالفت نمی کند، اما به نفع یک واگرایی خاص در تکامل آن در مراحل اولیه وجود زندگی، شهادت می دهد. رمزگشایی کد در میتوکندری DNA گونه های مختلف نشان داد که در تمام موارد در DNA میتوکندری، یک ویژگی کلی وجود دارد: Triplet ACC به عنوان ACC خوانده می شود و از این رو از سه گانه بی معنی به یک اسید آمینه اسید تریپتوفان تبدیل می شود.

شکل. 3.6. اسیدهای آمینه و اشتیاق DNA کدگذاری

ویژگی های دیگر خاص به انواع مختلف ارگانیسم ها است. در مخمر TripleT GAT و شاید تمام خانواده های HA به جای اسید آمینه لاوسین لیوسین کدوئید را رمزگذاری می کنند. در پستانداران، تگ Tryptile معنای مشابهی به عنوان TAC دارد و به جای ایزولوسین، متیونین اسید آمینه را رمزگذاری می کند. ترانسفورماتور TCG و TCC در DNA میتوکندری برخی از گونه ها اسیدهای آمینه را رمزگذاری نمی کنند، که سه گانه بی معنی است.

همراه با سه گانه، دژنراسیون، خاصیت و جهانی بودن، مهمترین ویژگی های آن از کد ژنتیکی است تداوم و هنگام خواندن کدون ها را باز کنید. این به این معنی است که توالی نوکلئوتید ها توسط یک سه گانه برای سه گانه بدون وقفه خوانده می شود، در حالی که کشیدن مجاور یکدیگر را همپوشانی نمی کنند، به همین ترتیب هر نوکلئوتید فرد بخشی از تنها یک سه گانه در یک فریم خواندن داده شده است (شکل 3.7). اثبات عدم جایگزینی از کد ژنتیکی، جایگزینی یک اسید آمینه در پپتید در هنگام جایگزینی یک نوکلئوتید به DNA است. در مورد گنجاندن نوکلئوتید به چندین سه گانه همپوشانی، جایگزینی آن به جایگزینی برای 2-3 اسیدهای آمینه در زنجیره پپتید متصل می شود.

شکل. 3.7. تداوم و تداوم کد ژنتیکی

هنگام خواندن اطلاعات ارثی

نوکلئوتید ها توسط اعداد نشان داده می شوند

با توجه به سازمان شیمیایی مواد ارثی و تغییرات، سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی اساسا متفاوت از یکدیگر نیستند. مواد ژنتیکی با DNA ارائه شده است. اصل ضبط اطلاعات ژنتیکی نیز برای آنها رایج است، و همچنین کد ژنتیکی. همان اسیدهای آمینه در Pro- و eukaritis همان کدون ها رمزگذاری می شوند. اساسا در انواع سلول های نامیده می شود، استفاده از اطلاعات ارثی ذخیره شده در DNA نیز انجام می شود. با این حال، برخی از ویژگی های سازمان مواد ارثی، تشخیص سلول های یوکاریوتی از پروکاریوتی، تعیین تفاوت در استفاده از اطلاعات ژنتیکی آنها.

مواد ارثی سلول پروکاریوتی عمدتا در یک مولکول DNA تک حلقه است.

مواد ارثی از یوکاریوت ها در حجم بزرگتر از پروکریوت هستند. این عمدتا واقع شده است کروموزوم هاکه از سیتوپلاسم پوسته هسته ای جدا می شوند.

اختلاف معنی داری در سازمان مولکولی ژن های سلول یوکاریوتی وجود دارد. اکثر آنها توالی ها را برنامه ریزی می کنند اغاز منقطع درون قطعه ای که در سنتز tRNA، rRNA یا پپتید استفاده نمی شود. این مناطق از RNA رونویسی اولیه حذف می شوند و بنابراین استفاده از اطلاعات ژنتیکی در سلول یوکاریوتی تا حدودی متفاوت است. در سلول پروکاریوتی، که در آن مواد ارثی و دستگاه بیوسنتز پروتئین، به طور مکانی از بین نمی رود، رونویسی و ترجمه تقریبا به طور همزمان رخ می دهد. در سلول یوکاریوتی، این دو مرحله نه تنها به صورت فضایی از پوسته هسته ای جدا می شوند، بلکه در زمان آنها با فرآیند رسوب mRNA جدا می شوند، که از آن توالی های غیر قابل استفاده باید حذف شوند.

سازمان شیمیایی مواد ژنتیکی.

سطح ژن.

واحد عملکردی ابتدایی دستگاه ژنتیک، که امکان توسعه یک ویژگی جداگانه از یک سلول یا بدن این گونه را تعیین می کند، تعیین می کند ژنی (سپرده ارثی، در مندل). انتقال ژن ها در تعدادی از نسل های سلولها یا ارگانیسم ها، تداوم مواد به دست می آید - وراثت با فرزندان نشانه های والدین.

زیر امضاء کردن درک واحد مورفولوژیک، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی، ایمونولوژیک، بالینی و هر گونه ناکافی بودن سایر ارگانیسم ها (سلول ها)، I.E. کیفیت یا دارایی جداگانه که از یکدیگر متفاوت هستند.

سطح کروموزومی.

ژن های سلولی اکریوت توسط کروموزوم ها توزیع می شوند، تشکیل سطح کروموزومی از سازمان های ارثی را تشکیل می دهند. این سطح سازمان به عنوان یک شرط لازم برای چسبندگی ژن ها و توزیع مجدد ژن های والدین در نسل ها در طی تولید مثل جنسی (Crosslinker) عمل می کند.

کروموزوم ها - ساختارهای هسته ای پروتئین در هسته سلول یوکاریوتی، که در آن بیشتر اطلاعات ارثی متمرکز شده است و برای ذخیره سازی، پیاده سازی و انتقال آن در نظر گرفته شده است.

سطح ژنومی

ژنوم - کل مجموعه ای از مواد ارثی که در مجموعه هپلوئید کروموزوم های سلول های این نوع موجودات انجام شده است. ژنوم اختصاصی گونه، به عنوان مجموعه ای از ژن های لازم، که باعث ایجاد ویژگی های گونه ای از ارگانیسم ها در طول آنتوژنز طبیعی خود می شود.

ساختار ژن.

مطالعات با هدف بررسی ماهیت شیمیایی مواد ارثی، به طور غیرقابل انکار ثابت کرد که بستر مواد ورداری و تنوع است اسیدهای نوکلئیک، که توسط F. Misher (1868) در هسته های سلول های PU یافت شد. اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکول ها هستند، به عنوان مثال متفاوت با وزن مولکولی بزرگ است. این ها پلیمرهای متشکل از مونومرها هستند - نوکلئوتیدهااز جمله سه جزء: قند(پنتوز) فسفات و پایه نیتروژن (Pourin یا Pyrimidine). به اولین اتم کربن در مولکول پنتوز، C-1 توسط یک پایه نیتروژن (Adenine، Guanine، Cytosine، Thymine یا Uracil) و به پنجمین اتم C-5 با استفاده از ارتباطات ضروری - فسفات؛ سومین اتم کربن C-3 'همیشه یک گروه هیدروکسیل دارد - آن.

ترکیب نوکلئوتیدی در یک ماکرومولکول اسید نوکلئیک توسط تعامل فسفات یک نوکلئوتید با هیدروکسیل از دیگران رخ می دهد تا بین آنها ایجاد شود ارتباطات فسفاتور. در نتیجه، یک زنجیره پلیوانوکلئوتید تشکیل شده است. زنجیره ایززا شامل مولکول های متناوب فسفات و شکر است. مولکول های پنتوز در موقعیت C-1 یکی از پایگاه های نیتروژن بالا را متصل می کنند.

ساختار DNA، خواص و توابع.

DNA شامل نوکلئوتید ها است که شامل شکر - deoxyribosis، فسفات و یکی از پایه های نیتروژن - آدنین، گوانین، تیمین، سیتوزین است. مولکول های DNA شامل دو زنجیره پلی غیروکلئوتید مرتبط با یک روش خاص هستند. واتسون و کریک پیشنهاد کردند که این زنجیرها به یکدیگر متصل به یکدیگر با پیوندهای هیدروژنی بین پایه های نیتروژن خود بر اساس اصل تکمیلی هستند. آدنین یک زنجیره ای با دو پیوند هیدروژنی با یک زنجیره دیگر متصل می شود و سه پیوند هیدروژنی بین گوانین و سیتوزین مدارهای مختلف تشکیل شده است. چنین ترکیبی از پایه نیتروژن ارتباط جامد بین دو زنجیره فراهم می کند و فاصله ای برابر بین آنها را حفظ می کند. یکی دیگر از ویژگی های مهم دو زنجیره پلی کانلوتید در مولکول DNA، ضد موازی آنهاست: پایان پنجم یک زنجیره به 3 دیگر متصل می شود و بالعکس. تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس داده نشان داده است که مولکول DNA متشکل از دو زنجیره ای تشکیل شده است: یک مارپیچ پیچ خورده در اطراف محور آن شکل گرفته است. قطر هلیکس 2 نانومتر، طول مرحله 3.4 نانومتر است. هر دور شامل 10 جفت نوکلئوتید است. بنابراین در سازمان سازه ای از مولکول DNA، شما می توانید ساختار اولیه - زنجیره پلی کانلوکلئوتید، ثانویه را انتخاب کنید - دو زنجیره تکمیلی و ضد موازی و ثانویه

ساختار یک مارپیچ سه بعدی است.

DNA قادر به کپی کردن خودپنداره است. در فرآیند تکثیر بر روی هر زنجیره پلی کانوکلئوتید، مولکول DNA توسط زنجیره تکمیلی سنتز می شود. در نتیجه، دو مارپیچ دوگانه یکسان از یک هلیکس دوگانه DNA تشکیل می شوند. این روش مولکول دو برابر شدن، که در آن هر مولکول دختر یک زنجیره ای است و یک زنجیره تازه سنتز شده نامیده می شود نیمی از حزب نامیده می شود. برای انجام تکثیر DNA مادر، باید از یکدیگر جدا شود تا ماتریس هایی شود که زنجیرهای مکمل های وابسته به شرکت های تابعه سنتز می شوند. با آنزیم هلیکوپس، DNA دوگانه هلیکس در مناطق جداگانه شکسته شده است. مناطق تک زنجیره ای تشکیل شده در همان زمان با پروتئین های بی ثبات کننده خاص همراه است. مولکول های این پروتئین ها در کنار زنجیره های پلی کانلوتید ساخته شده اند، کسر های خود را کشش می دهند و پایه های نیتروژن را برای اتصال به نوکلئوتید های مکمل در دسترس قرار می دهند. حوزه های اختلاف بین زنجیرهای پلی کانلوتید در مناطق تکثیر، به نام های تکثیر نامیده می شود. در هر منطقه، DNA از دو شرکت تابعه جدید با مشارکت آنزیم DNA پلیمراز سنتز می شود. در روند سنتز، پلاگین تکثیر در امتداد مارپیچ مادران حرکت می کند و تمام مناطق جدیدی را ضبط می کند. نتیجه نهایی تکثیر، تشکیل دو مولکول DNA است، توالی نوکلئوتید که در آن یکسان است