Нуклеин қышқылдарының биохимиясы

Алдыңғы айтылды ғана ең басты ДНҚ ақпараттық мазмұны: ДНҚ құрамында бағдарламасының синтезі үшін тән осы ағзаға белоктардың білдіретін реттілігі троек нуклеотидтердің арналған транскрибируемой жіптер. Тікелей олар эстафетасын синтезі тиісті кодона мРНК. Мысалы, болашақ қалдығы фенилаланин тиіс жазылуы арналған транскрибируемой жіпті ДНҚ (3′)dAdAdA(5′), егер программируется ко-дон UUU, немесе (3′)dAdAdG(5′), егер кодталады кодон UUC. Учаскесі ДНК бар туралы барлық ақпаратты программируемом белке, геном деп атайды, осы ақуыз. Генами деп атайды және учаскелер, ДНҚ құрамында барлық қажетті құрылымы туралы ақпаратты РНҚ (рибосомные және көлік РНК), сондай-ақ қосалқы учаскелері үшін қажетті транскрипциясын гена. Шын мәнінде-қимылдардың кодирующих үш нуклеотидтер синтезі үшін белоктар немесе әрекеттің нуклеотидтер, кодирующих құрылымын тРНК немесе рРНК қамтылған ДНК ақпарат бітпейді. Бүгін қазірдің өзінде анық, ол орасан бай, ал, шамасы, көп нәрсені мүлдем белгісіз.

Құру үшін белгілі бір РНК қажет транскрипциясы басталып, белгілі бір нүктесінде үлкен ДНК молекулалары. Бұл жерде керек болуы мүмкін және расположиться-тегжейлі үшін транскрипциясын түрде РНК-полимераза. Бұл үшін бар арнайы облысы, көбінесе алдында тұрған кодирующей-әрекеттің, оның рөлі үшін байланыстыру және бағыттау, белгілі бір жағдайларда РНҚ-полимеразу. Бұл облысы, егер ол бойлай орналасқан тізбектер жақын басталғанға транскрипция деп атайды промотором.

Жаңа ерекше күтпеген болып шықты байланысты құрылымымен эукариот гендерінің. Белгілі болғандай, мағыналық реті, кодпен жазу белгілі бір жүйелілігі амин қышқылдарының белке немесе белгілі бір нуклеотидтер реттілігі осы РНҚ, міндетті емес болып табылады үздіксіз. Ол болуы мүмкін кейбір вставочные реттілігі, олар алды атауы интронов.

1 Кнорре Д. Г. Биохимия нуклеин қышқылдарының // Соросов -калық Білім беру Журналы. 1996. № 3. С. 11-16.

Кодирующие ретпен бөлінген интронами, бұл жағдайда деп атайды экзонами. Кезінде транскрипциясын өнімділігі РНҚ көшірмелерін қамтитын және қажетті түпкілікті (кемелденген) молекуласындағы РНК фрагменттері, және артық, олар жойылуы тиіс (вырезаны) кемелденген молекулалар. Әрбір мұндай қию қатар жүруі тиіс воссоединением ұштарын қатарынан экзонов, араларында болған интрон. Бұл процесс атауын алды «сплайсинг». Сплайсинг жүреді избирательностью тән процестерді катализируемых ферменттерге. Ашылғанға дейін сплайсинга болып саналған жалпы қабылданған, барлық ферменттер бар белковую табиғаты. Алайда, ешқандай ақуыз, кейбір жағдайларда сплайсинге қатыспайды, яғни РНҚ қамтитын интроны, мүмкін өзі жүзеге асыруға селективную реакциясын, сонымен қатар өте үлкен жылдамдықпен. Нәтижесінде тура келді деп танылсын биологиялық катализаторы бола алады ғана емес, белоктар, бірақ рибонуклеиновые қышқылы. Ұқсас ферментті сұйықтық мұндай катализаторлар алды атауы рибозимов.

Айтқанда ақпараттық мазмұны ДНК болмайды деп айта ақпараттық мазмұны ДНК өзгеруі мүмкін қалай кезіндегі қателердің нәтижесінде репликация кезінде әрекет еткен әртүрлі сыртқы факторларды — сәулелену және өңдеу кейбір химиялық реагенттермен. Құрылымындағы өзгерістер ДНК қандай да бір ағзаның киеді атауы мутациялар. Шойбеков жасалуы мүмкін, бұл бір жұп нуклеотидтер екі тізбегінің айналады басқа комплементарную жұп. Бұл, әрине, орын жоқ, бір мезгілде, алдымен пайда болады, бір қателік, мысалы, dC ауыстырылады dT. Репликация кезінде dT іріктеп алады енгізу үшін жаңа тізбегі dA емес, dG, ол болған, бұл жерге тізбектің бойында, ата-аналық ДНК. Нәтижесінде, оның орнына жұп dC • dG еншілес молекуласындағы сонымен қатар барлық кейінгі ұрпаққа осы жерде орналасады бу dT • dA. Мұндай мутациялар алды атауы нүктелі. Орын және одан астам елеулі ауқымы бойынша мутациялар. Жиі, бірақ әрдайым емес, белгілері бар күрделі биологиялық салдары. Белгілі, мысалы, гендер, олар жауап береді бақылауды көбейтуге жасушаларының ынталандыра отырып, оның белгілі бір шегі бар және тоқтату арқылы қажетті ағза үшін фаза. Кейбір бірлі-жарым өзгеріс, осындай генерал-п әкеледі қабілеті бақылау процесін жасушаның бөліну жоғалады және ген айналады онкоген, яғни ген септігін тигізетін шексіз көбейтуге жасушалар — клеткалар болады қатерлі ісік пайда ісіктік ісік.

Бұл қазіргі заманғы химия және биохимия біледі не нуклеиновыми қышқылдары

Химия және биохимия нуклеин қышқылдарының ғана емес, тереңдетті біздің ұсыну туралы үлкен тобы маңызды биологиялық процестер байланысты сақтай отырып, көбейтуге және пайдалануға тұқым қуалайтын ақпарат, салынған генетикалық материалда жасушалар, бірақ берді қуатты серпін қалыптасуы үшін қазіргі заманғы биотехнологияның маңызды практикалық шығысы бар. Үшін зағип айла-шарғы емес, нуклеиновыми қышқылдары, үйрену қажет зерттеп, олардың құрылымын, ең алдымен, оларды құрайтын нуклеотидтердің реттілігі. Алғаш рет бағасы шынында да батырлық күш-бұл бірнеше тРНК тұратын бірнеше ондаған нуклеотидтер. Атап өткім келеді, бірінші кезеңде жарыс орнату үшін бастапқы құрылымын тРНК-да көшбасшы бестігіне кіреді және топ кеңестік ғалымдардың басқарған а. А. Баевым. Алайда құрылған осы жұмыстардың барысында әдістері соншалық трудоемки үшін серпін зерттеу ДНК және үлкен молекулалардың РНҚ олар жарамсыз болса. Революциялық шешімдер түбегейлі ерекшеленетін ретінде бір-бірінен, сондай-ақ алғашқы әдістерін, табылған АҚШ Жарлығына Максамом және Уолтером Гилбертом және Англияда Фредерик Сенгером. Бұл әдістер, әсіресе әдісі Сенгера, жасады мүмкін секвенирлеу нуклеин қышқылдарының жалпы мөлшері миллиондаған нуклеотидных жұп.

Әрине, бір мақала жайында егжей-тегжейлі осы әдістер мүмкін емес. Сондықтан да шектелуі баяндалған ең принципті ерекшеліктерін әдісін ғана әдісін Сенгера. Ерекшелігі, проблемалары болып табылады қажеттілігін анықтау дәйектілікпен орналасуы өте үлкен санының қалдықтарын нуклеотидтер (бір рет өту — бірнеше сот). Есесіне, қасиеттері әр қалдығын қазірдің өзінде жақсы зерттелген. Негізгі идеясы Сенгера тұрды, оның ішінде зерттеу үшін дәйектілігі емес, ең ДНҚ немесе, дәлірек айтқанда, оның жеткілікті ұзақ фрагменті, ал зерттеу құрылымын новосинтезированной ДНК алынған зерттелетін ДНК ретінде матрицасы көмегімен ДНК полимеразы. -Комплементарности жаңа ДНК бойынша оның кезектілігі нуклеотидтердің қиын емес қалпына келтіру құрылымын матрица. Бұл ретте, еңсерілмес мүмкін ішінара деген қоспасын мономерлерді, оның синтезируется жаңа тізбек, оның ішінде деп аталатын дидезоксинуклеотид. — Сур. 1 келтірілген химиялық формула нуклеотида, ал тимидинфосфата белгіленген символы dT. Фосфор қышқылының қалдығы бар, ол байланысты тізбегіндегі алдыңғы нуклеотидом. Оның ОЛ болуы қосуды келесі нуклеотид жалғастыру кезінде өсу тізбектері. Бұл кезде репликация жасауға болады шағын алдау ДНК-полиме-еселеп — подмешать қоспаны нуклеотидтердің дидезокси-

 

Сур. 1. Құрылымын тимидин-5′-трифосфата және оның дидезоксианалога

рибонуклеотид, бұл-тобы жоқ. Оның белгілеуге болады ұсынылған жағдайда символы ddT. Қандай да бір ықтималдықпен ДНК-полимераза біледі және присоединит — өсіп келе жатқан тізбектің өте ұқсас ddT орнына dT. Өйткені синтезі жүреді қатаң қағидатына сәйкес компле-ментарности болса, онда бұл қарама-қарсы сол нүктені матрицалық ДНҚ орналасқан комплементарный dA. Бірақ жоқтығынан ddT-топ бұл тізбек алмаса, одан әрі өсу, жылдамдық тізбектің үзілуі. Аңғары белгілі бір ықтималдығы бар орын алуы мүмкін кез-келген нүктесіне қарама-қарсы dA. Осылайша, қолыңыздан қоспасы новосинтезированных тізбектерінің әр түрлі ұзындығы, әрі ұзындығының (санының нуклеотидных қалдықтары) осы барлық тізбегін нақты нөмірлеріне сәйкес келеді қалдықтарын dA матрица. Демек, мұндай экспериментте анықталады нүктелері орналасқан барлық қалдықтарын dA зерттелетін ДНК. Егер үш ұқсас эксперимент жүргізу қоспаларымен бар қоспалар басқа диде-зоксинуклеотидов: ddA, ddC және ddG, онда ұқсас болады жарыс аяқталды нөмірлері бойынша барлық қалған үш нуклеотида зерттелетін ДНК. Бөлу осы алынған қоспаны бойынша длинам емес, білдіреді еңбек арқылы электрофорез әдісінің негізделген өткізу зарядталған молекулалардың әсерінен тұрақты электр өрісі. Себебі, әрбір қалдығы нуклеотида құрамында фосфор қышқылының қалдығы, ол көтереді теріс заряд. Сондықтан бола отырып, салынғаны электр өрісі фрагменттері ұзындығын жылжуға болады — аноду әр түрлі жылдамдықпен. Өйткені, әдетте, электрофорез жүргізеді, өте тұтқыр ортада (суықтық), онда бұл сәрсенбі көрсетеді кедергісі бірте-фрагменттері, көбірек, көбірек өлшемі фрагменті. Бұл фактор пересиливает-әрекет өрісі, сондықтан ұзағырақ фрагменті, ол баяу жылжиды, бірақ барлық олар орналасады сәйкес келетін тәртіппен олардың длинам. Тек «көру» әрбір фрагменті. Әлі күнге дейін осы мақсаттар үшін жиірек пайдаланады радиоактивную белгі: нуклеотидтер, олардың синтезируется жаңа тізбегін енгізеді радиоактивті фосфор. Сондықтан аяқталғаннан кейін гель-электрофорез гель қоса береді — рентген пленкаға және орналасқан жері фрагменттерін кейін көріністері радиоавтографа қара дақтар пайда болады. — Сур. 2 сызба түрінде көрсетілді осындай радиоавтограф және оқитын одан реттілігі кішкентай кусочка ДНК.