DNA ve RNA nedir? Dünyamızdaki işlevleri ve önemi nelerdir? Neyden yapılmışlar ve nasıl çalışıyorlar? Bu ve daha fazlası makalede tartışılmaktadır.

DNA ve RNA nedir

Depolama, uygulama ve iletim ilkelerini inceleyen biyolojik bilimler genetik bilgi Düzensiz biyopolimerlerin yapısı ve işlevi moleküler biyolojiyle ilgilidir.

Nükleotid kalıntılarından oluşan yüksek moleküllü organik bileşikler olan biyopolimerler, nükleik asitlerdir. Canlı bir organizma hakkında bilgi depolarlar, gelişimini, büyümesini ve kalıtımını belirlerler. Bu asitler protein biyosentezinde rol oynar.

İki tip var nükleik asitler doğada bulunur:

• DNA - deoksiribonükleik;
• RNA ribonükleiktir.

DNA'nın ne olduğu, 1868'de lökositlerin ve somon sperminin hücre çekirdeğinde keşfedildiğinde dünyaya söylendi. Daha sonra tüm hayvan ve bitki hücrelerinin yanı sıra bakteri, virüs ve mantarlarda da bulundular. 1953 yılında J. Watson ve F. Crick, X-ışını yapısal analizi sonucunda birbiri etrafında spiral şeklinde bükülmüş iki polimer zincirinden oluşan bir model oluşturdular. 1962'de bu bilim adamlarına ödül verildi Nobel Ödülü keşfi için.

Deoksiribonükleik asit

DNA nedir? Bu, bireyin genotipini içeren ve bilgiyi kalıtım yoluyla ileten, kendi kendine çoğalan bir nükleik asittir. Bu moleküller çok büyük olduğundan çok sayıda olası nükleotid dizisi vardır. Bu nedenle farklı moleküllerin sayısı neredeyse sonsuzdur.

DNA yapısı

Bunlar en büyük biyolojik moleküllerdir. Boyutları bakterilerde dörtte bir ile insan DNA'sında kırk milimetre arasında değişmektedir ki bu çok daha büyüktür. en büyük boy sincap. Azotlu bir baz, bir fosforik asit kalıntısı ve deoksiriboz içeren nükleik asitlerin - nükleotitlerin yapısal bileşenleri olan dört monomerden oluşurlar.

Azot bazları çift halkalı karbon ve nitrojen - pürinlere ve bir halka - pirimidinlere sahiptir.

Pürinler adenin ve guanin, pirimidinler ise timin ve sitozindir. Büyük harflerle gösterilirler Latin harfleriyle: A, G, T, C; ve Rus edebiyatında - Kiril alfabesinde: A, G, T, Ts. Kimyasal bir hidrojen bağı kullanarak birbirlerine bağlanarak nükleik asitlerin ortaya çıkmasına neden olurlar.

Evrende en yaygın şekil spiraldir. Yani DNA molekülünün yapısı da buna sahiptir. Polinükleotid zinciri spiral bir merdiven gibi bükülmüştür.

Moleküldeki zincirler birbirine zıt yönlerdedir. Bir zincirde yönelim 3" uçtan 5"e doğruysa, diğer zincirde yönelimin tam tersi olacağı, yani 5" uçtan 3"e doğru olacağı ortaya çıktı.

Tamamlayıcılık ilkesi

İki iplik, nitrojenli bazlarla bir molekül halinde birleştirilir; öyle ki, adenin, timin ile bir bağa sahip olur ve guanin, yalnızca sitozin ile bir bağa sahip olur. Bir zincirdeki ardışık nükleotidler diğerini belirler. Çoğaltma veya çoğaltma sonucu yeni moleküllerin ortaya çıkmasının altında yatan bu yazışmaya tamamlayıcılık adı verilmeye başlandı.

Adenil nükleotidlerin sayısının timdil nükleotidlerin sayısına eşit olduğu ve guanil nükleotidlerin sitidil nükleotidlerin sayısına eşit olduğu ortaya çıktı. Bu yazışma Chargaff kuralı olarak bilinmeye başlandı.

Çoğaltma

Enzimlerin kontrolü altında gerçekleşen kendi kendine üreme süreci DNA'nın temel özelliğidir.

Her şey DNA polimeraz enzimi sayesinde sarmalın çözülmesiyle başlar. Hidrojen bağları kırıldıktan sonra, bir ve diğer iplikçikte, malzemesi çekirdekte bulunan serbest nükleotidler olan bir yavru zincir sentezlenir.

Her DNA ipliği yeni bir iplik için bir şablondur. Sonuç olarak, birinden tamamen aynı iki ana molekül elde edilir. Bu durumda, bir iplik sürekli bir iplik olarak sentezlenir ve diğeri ilk önce parçalıdır, ancak daha sonra birleştirilir.

DNA genleri

Molekül hepsini içerir önemli bilgi Nükleotidler hakkında, amino asitlerin proteinlerdeki yerini belirler. İnsanların ve diğer tüm organizmaların DNA'sı, özellikleri hakkında bilgi depolar ve bunları nesillere aktarır.

Bunun bir kısmı, bir protein hakkındaki bilgiyi kodlayan bir grup nükleotidden oluşan bir gendir. Bir hücrenin genlerinin tamamı onun genotipini veya genomunu oluşturur.

Genler DNA'nın belirli bir bölümünde bulunur. Bunlar şunlardan oluşur: belli bir sayı sıralı kombinasyon halinde düzenlenmiş nükleotidler. Bu, genin molekül içindeki yerini değiştiremeyeceği ve çok spesifik sayıda nükleotide sahip olduğu anlamına gelir. Sıraları benzersizdir. Örneğin adrenalin üretimi için bir düzen, insülin için başka bir düzen kullanılır.

DNA'da genlerin yanı sıra kodlamayan diziler de bulunur. Gen fonksiyonunu düzenlerler, kromozomlara yardım ederler ve bir genin başlangıcını ve sonunu işaretlerler. Ancak bugün çoğunun rolü bilinmiyor.

Ribonükleik asit

Bu molekül birçok yönden deoksiribonükleik asite benzer. Ancak DNA kadar büyük değildir. Ve RNA ayrıca dört tip polimerik nükleotidden oluşur. Bunlardan üçü DNA'ya benzer ancak timin yerine urasil (U veya U) içerir. Ek olarak, RNA bir karbonhidrat - ribozdan oluşur. Temel fark, bu molekülün sarmalının, DNA'daki çift sarmalın aksine tek olmasıdır.

RNA'nın fonksiyonları

Ribonükleik asidin fonksiyonları üç temele dayanır: çeşitli türler RNA.

Bilgi, genetik bilgiyi DNA'dan çekirdeğin sitoplazmasına aktarır. Aynı zamanda matris olarak da adlandırılır. Bu, RNA polimeraz enzimi kullanılarak çekirdekte sentezlenen bir açık zincirdir. Moleküldeki yüzdesinin son derece düşük olmasına rağmen (hücrenin yüzde üç ila beşi), en önemli işlevi vardır - proteinlerin sentezi için bir matris görevi görmek, DNA moleküllerinden yapıları hakkında bilgi vermek. Bir protein spesifik bir DNA tarafından kodlanır, dolayısıyla sayısal değerleri eşittir.

Ribozomal sistem esas olarak sitoplazmik granüllerden - ribozomlardan oluşur. R-RNA'lar çekirdekte sentezlenir. Tüm hücrenin yaklaşık yüzde seksenini oluştururlar. Bu tür, tamamlayıcı parçalar üzerinde ilmekler oluşturan karmaşık bir yapıya sahiptir ve bu, moleküler kendi kendini organize ederek karmaşık bir vücuda yol açar. Bunlar arasında prokaryotlarda üç, ökaryotlarda ise dört tür bulunur.

Taşıma, polipeptit zincirindeki amino asitleri uygun sıraya göre düzenleyerek bir "adaptör" görevi görür. Ortalama olarak seksen nükleotidden oluşur. Hücre, kural olarak neredeyse yüzde on beş içerir. Amino asitleri proteinin sentezleneceği yere taşımak için tasarlanmıştır. Bir hücrede yirmi ila altmış çeşit transfer RNA vardır. Hepsinin uzayda benzer bir organizasyonu var. Yonca yaprağı adı verilen bir yapı kazanırlar.

RNA ve DNA'nın anlamı

DNA keşfedildiğinde rolü o kadar açık değildi. Bugün bile, pek çok şeyin açığa çıkmasına rağmen daha fazla bilgi bazı sorular yanıtsız kalıyor. Hatta bazıları henüz formüle edilmemiş bile olabilir.

Tanınmış biyolojik önem DNA ve RNA, DNA'nın kalıtsal bilgiyi ilettiği ve RNA'nın protein sentezinde rol oynadığı ve protein yapısını kodladığıdır.

Ancak bu molekülün manevi hayatımızla bağlantılı olduğuna dair versiyonlar da var. Bu anlamda insan DNA'sı nedir? Kendisi, yaşam aktivitesi ve kalıtımı hakkındaki tüm bilgileri içerir. Metafizikçiler, geçmiş yaşamların deneyiminin, DNA'nın restorasyon işlevlerinin ve hatta Yüksek Benliğin - Yaratıcı, Tanrı'nın enerjisinin bile içerdiğine inanırlar.

Onlara göre zincirler, manevi kısım da dahil olmak üzere hayatın tüm yönlerine ilişkin kodlar içeriyor. Ancak örneğin kişinin vücudunu onarmaya ilişkin bazı bilgiler, DNA'nın etrafında bulunan çok boyutlu uzay kristalinin yapısında bulunur. On iki yüzlüyü temsil eder ve tüm yaşam gücünün hafızasıdır.

Kişinin manevi bilgi yükü taşımaması nedeniyle DNA'daki kristal kabuk ile bilgi alışverişi çok yavaş gerçekleşir. Ortalama bir insan için bu yalnızca yüzde on beştir.

Bunun özellikle insan ömrünü kısaltmak ve dualite düzeyine düşürmek için yapıldığı varsayılmaktadır. Böylece insan büyür karmik borç ve gezegen bazı varlıklar için gerekli olan titreşim seviyesini korur.

İLE nükleik asitler Hidroliz sırasında pürin ve pirimidin bazları, pentoz ve fosforik asit halinde ayrışan yüksek polimerli bileşikleri içerir. Nükleik asitler karbon, hidrojen, fosfor, oksijen ve nitrojen içerir. İki sınıf nükleik asit vardır: ribonükleik asitler(RNA) Ve deoksiribonükleik asitler (DNA).

DNA'nın yapısı ve fonksiyonları

DNA- monomerleri deoksiribonükleotidler olan bir polimer. DNA molekülünün çift sarmal biçimindeki uzamsal yapısının bir modeli, 1953 yılında J. Watson ve F. Crick tarafından önerildi (bu modeli oluşturmak için M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff'ın çalışmalarını kullandılar) ).

DNA molekülü Birbiri etrafında ve hayali bir eksen etrafında birlikte sarmal olarak bükülmüş iki polinükleotid zincirinden oluşur; çift ​​sarmaldır (bazı DNA içeren virüslerin tek sarmallı DNA'ya sahip olması dışında). DNA çift sarmalının çapı 2 nm, bitişik nükleotidler arasındaki mesafe 0,34 nm'dir ve sarmalın dönüşü başına 10 nükleotid çifti vardır. Molekülün uzunluğu birkaç santimetreye ulaşabilir. Molekül ağırlığı - onlarca ve yüz milyonlarca. Bir insan hücresinin çekirdeğindeki DNA'nın toplam uzunluğu yaklaşık 2 m'dir. Ökaryotik hücrelerde DNA, proteinlerle kompleksler oluşturur ve spesifik bir uzaysal yapıya sahiptir.

DNA monomeri - nükleotid (deoksiribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. Nükleik asitlerin azotlu bazları pirimidin ve pürin sınıflarına aittir. DNA pirimidin bazları(moleküllerinde bir halka bulunur) - timin, sitozin. Pürin bazları(iki halkası vardır) - adenin ve guanin.

DNA nükleotid monosakkariti deoksiribozdur.

Bir nükleotidin adı karşılık gelen bazın adından türetilir. Nükleotidler ve azotlu bazlar büyük harflerle gösterilir.

Polinükleotid zinciri, nükleotid yoğunlaşma reaksiyonlarının bir sonucu olarak oluşur. Bu durumda, bir nükleotidin deoksiriboz kalıntısının 3"-karbonu ile diğerinin fosforik asit kalıntısı arasında, fosfoester bağı(güçlü kovalent bağlar kategorisine aittir). Polinükleotid zincirinin bir ucu 5" karbonla (5" uç olarak adlandırılır) biter, diğer ucu ise 3" karbonla (3" uç olarak adlandırılır) biter.

Nükleotidlerin bir ipliğinin karşısında ikinci bir iplik bulunur. Bu iki zincirdeki nükleotidlerin dizilişi rastgele değil, kesin olarak tanımlanmıştır: Timin her zaman diğer zincirdeki bir zincirin adenininin karşısında bulunur ve sitozin her zaman guaninin karşısında bulunur, adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı oluşur ve üç Guanin ve sitozin arasında hidrojen bağları oluşur. Farklı DNA zincirlerinin nükleotidlerinin kesin olarak sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) ve seçici olarak birbirleriyle bağlandığı modele denir tamamlayıcılık ilkesi. J. Watson ve F. Crick'in, E. Chargaff'ın çalışmalarına aşina olduktan sonra tamamlayıcılık ilkesini anlamaya başladıklarını belirtmek gerekir. Çok sayıda doku ve organ örneğini inceleyen E. Chargaff çeşitli organizmalar, herhangi bir DNA fragmanında guanin kalıntılarının içeriğinin her zaman tam olarak sitozin içeriğine ve adeninin timin içeriğine karşılık geldiğini tespit etti ( "Chargaff kuralı"), ancak bu gerçeği açıklayamadı.

Tamamlayıcılık ilkesinden, bir zincirin nükleotid dizisinin diğerinin nükleotid dizisini belirlediği sonucu çıkar.

DNA iplikçikleri antiparaleldir (çok yönlü), yani. Farklı zincirlerin nükleotidleri zıt yönlerde bulunur ve bu nedenle bir zincirin 3" ucunun karşısında diğerinin 5" ucu bulunur. DNA molekülü bazen spiral merdiven. Bu merdivenin “korkuluğu” bir şeker-fosfat omurgasıdır (alternatif deoksiriboz ve fosforik asit kalıntıları); “adımlar” tamamlayıcı azotlu bazlardır.

DNA'nın işlevi- kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi.

DNA replikasyonu (reduplikasyon)

- DNA molekülünün ana özelliği olan kendi kendini kopyalama süreci. Replikasyon, matris sentezi reaksiyonları kategorisine aittir ve enzimlerin katılımıyla gerçekleşir. Enzimlerin etkisi altında DNA molekülü çözülür ve her zincirin etrafında tamamlayıcılık ve antiparalellik ilkelerine göre şablon görevi gören yeni bir zincir oluşturulur. Böylece her yavru DNA'da bir iplik ana ipliktir ve ikincisi yeni sentezlenir. Bu sentez yöntemine denir yarı muhafazakar.

Çoğaltma için “yapı malzemesi” ve enerji kaynağı deoksiribonükleosit trifosfatlar(ATP, TTP, GTP, CTP) üç fosforik asit kalıntısı içerir. Deoksiribonükleosit trifosfatlar bir polinükleotid zincirine dahil edildiğinde, iki terminal fosforik asit kalıntısı ayrılır ve açığa çıkan enerji, nükleotidler arasında bir fosfodiester bağı oluşturmak için kullanılır.

Aşağıdaki enzimler replikasyonda rol oynar:

1. helikazlar (“çözen” DNA);
2. istikrarsızlaştırıcı proteinler;
3. DNA topoizomerazları (kesilmiş DNA);
4. DNA polimerazları (deoksiribonükleosit trifosfatları seçin ve bunları tamamlayıcı olarak DNA şablon zincirine ekleyin);
5. RNA primazları (RNA primerlerini oluşturur);
6. DNA ligazları (DNA parçalarını birbirine bağlar).

Helikazların yardımıyla DNA belirli bölümlerde çözülür, DNA'nın tek sarmallı bölümleri kararsızlaştırıcı proteinlerle bağlanır ve çoğaltma çatalı. 10 nükleotid çiftinin farklılaşmasıyla (sarmalın bir dönüşü), DNA molekülünün kendi ekseni etrafında tam bir devrim yapması gerekir. Bu dönüşü önlemek için, DNA topoizomeraz bir DNA ipliğini keserek onun ikinci iplikçik etrafında dönmesine izin verir.

DNA polimeraz, bir nükleotidi önceki nükleotidin yalnızca 3" deoksiriboz karbonuna bağlayabilir, bu nedenle bu enzim, şablon DNA boyunca yalnızca tek bir yönde hareket edebilir: bu şablon DNA'nın 3" ucundan 5" ucuna. Çünkü ana DNA'da zincirler antiparaleldir, bu durumda onun farklı zincirlerinde yavru polinükleotid zincirlerinin birleşmesi farklı şekilde ve zıt yönlerde gerçekleşir. 3"-5" zincirinde yavru polinükleotid zincirinin sentezi kesintisiz olarak gerçekleşir; Aranacak; önde gelen. 5"-3" zincir üzerinde - aralıklı olarak, parçalar halinde ( Okazaki'nin parçaları), replikasyonun tamamlanmasından sonra DNA ligazları tarafından tek bir iplikçik halinde dikilir; bu alt zincire çağrılacak gecikme (geride kalmak).

DNA polimerazın özel bir özelliği, çalışmaya ancak "tohumlar" (astar). "Primerlerin" rolü, RNA primaz enzimi tarafından oluşturulan ve şablon DNA ile eşleştirilen kısa RNA dizileri tarafından gerçekleştirilir. Polinükleotid zincirlerinin birleştirilmesi tamamlandıktan sonra RNA primerleri çıkarılır.

Çoğaltma prokaryotlarda ve ökaryotlarda benzer şekilde ilerler. Prokaryotlarda DNA sentezi hızı, ökaryotlara (saniyede 100 nükleotid) kıyasla çok daha yüksektir (saniyede 1000 nükleotid). Çoğaltma, DNA molekülünün birkaç yerinde aynı anda başlar. Bir replikasyon kaynağından diğerine uzanan bir DNA parçası, bir replikasyon birimi oluşturur. kopya.

Replikasyon hücre bölünmesinden önce gerçekleşir. DNA'nın bu yeteneği sayesinde kalıtsal bilgiler ana hücreden yavru hücrelere aktarılır.

Onarım (“onarım”)

Tazminatlar DNA nükleotid dizisindeki hasarın ortadan kaldırılması işlemidir. Hücrenin özel enzim sistemleri tarafından gerçekleştirilir ( onarım enzimleri). DNA yapısını eski haline getirme sürecinde aşağıdaki aşamalar ayırt edilebilir: 1) DNA onarım nükleazları, DNA zincirinde bir boşluk oluşması sonucunda hasarlı alanı tanır ve uzaklaştırır; 2) DNA polimeraz, ikinci (“iyi”) iplikten bilgiyi kopyalayarak bu boşluğu doldurur; 3) DNA ligaz nükleotidleri “çapraz bağlar” ve onarımı tamamlar.

En çok çalışılan üç onarım mekanizması vardır: 1) foto-onarım, 2) eksizyonel veya replikatif öncesi onarım, 3) replikatif sonrası onarım.

Reaktif metabolitlerin, ultraviyole radyasyonun, ağır metallerin ve tuzlarının vb. etkisi altında hücrede sürekli olarak DNA yapısında değişiklikler meydana gelir. Bu nedenle onarım sistemlerindeki kusurlar, mutasyon süreçlerinin hızını artırır ve kalıtsal hastalıklara (kseroderma pigmentosum, progeria, vesaire.).

RNA'nın yapısı ve fonksiyonları

- monomerleri olan bir polimer ribonükleotidler. DNA'nın aksine, RNA iki değil, bir polinükleotid zincirinden oluşur (RNA içeren bazı virüslerin çift sarmallı RNA'ya sahip olması hariç). RNA nükleotidleri birbirleriyle hidrojen bağları oluşturma yeteneğine sahiptir. RNA zincirleri DNA zincirlerinden çok daha kısadır.

RNA monomeri - nükleotid (ribonükleotid)- üç maddenin kalıntılarından oluşur: 1) azotlu bir baz, 2) beş karbonlu bir monosakarit (pentoz) ve 3) fosforik asit. RNA'nın azotlu bazları ayrıca pirimidinler ve pürinler sınıflarına aittir.

RNA'nın pirimidin bazları urasil ve sitozin, pürin bazları ise adenin ve guanindir. RNA nükleotid monosakarit ribozdur.

Vurgulamak üç tip RNA: 1) bilgilendirici(haberci) RNA - mRNA (mRNA), 2) Ulaşım RNA - tRNA, 3) ribozomal RNA - rRNA.

Tüm RNA türleri dallanmamış polinükleotitlerdir, belirli bir uzaysal yapıya sahiptir ve protein sentezi süreçlerinde yer alır. Her türlü RNA'nın yapısına ilişkin bilgi DNA'da saklanır. Bir DNA şablonu üzerinde RNA'nın sentezlenmesi işlemine transkripsiyon denir.

Transfer RNA'ları genellikle 76 (75'ten 95'e kadar) nükleotit içerir; moleküler ağırlık - 25.000-30.000, hücredeki toplam RNA içeriğinin yaklaşık% 10'unu oluşturur. tRNA'nın işlevleri: 1) amino asitlerin protein sentezi bölgesine, ribozomlara taşınması, 2) translasyon aracısı. Bir hücrede yaklaşık 40 tür tRNA bulunur ve bunların her biri benzersiz bir nükleotid dizisine sahiptir. Bununla birlikte, tüm tRNA'lar, tRNA'ların yonca yaprağı benzeri bir konformasyon kazanması nedeniyle birkaç molekül içi tamamlayıcı bölgeye sahiptir. Herhangi bir tRNA'da ribozomla temas için bir halka (1), bir antikodon halkası (2), enzimle temas için bir halka (3), bir alıcı kök (4) ve bir antikodon (5) bulunur. Amino asit, alıcı sapın 3" ucuna eklenir. Antikodon- mRNA kodonunu "tanımlayan" üç nükleotid. Spesifik bir tRNA'nın, antikodonuna karşılık gelen kesin olarak tanımlanmış bir amino asidi taşıyabileceği vurgulanmalıdır. Amino asit ve tRNA arasındaki bağlantının özgüllüğü, aminoasil-tRNA sentetaz enziminin özelliklerinden dolayı elde edilir.

Ribozomal RNA 3000-5000 nükleotid içerir; moleküler ağırlık - 1.000.000-1.500.000 rRNA, hücredeki toplam RNA içeriğinin% 80-85'ini oluşturur. Ribozomal proteinlerle kompleks halinde rRNA, protein sentezini gerçekleştiren organeller olan ribozomları oluşturur. Ökaryotik hücrelerde rRNA sentezi nükleollerde meydana gelir. rRNA'nın fonksiyonları: 1) ribozomların gerekli bir yapısal bileşeni ve dolayısıyla ribozomların çalışmasının sağlanması; 2) ribozom ve tRNA'nın etkileşiminin sağlanması; 3) ribozomun ve mRNA'nın başlatıcı kodonunun ilk bağlanması ve okuma çerçevesinin belirlenmesi, 4) ribozomun aktif merkezinin oluşumu.

Haberci RNA'lar nükleotit içeriği ve molekül ağırlığı bakımından değişiklik gösterdi (50.000'den 4.000.000'e kadar). mRNA, hücredeki toplam RNA içeriğinin %5'ine kadarını oluşturur. mRNA'nın fonksiyonları: 1) genetik bilginin DNA'dan ribozomlara aktarılması, 2) bir protein molekülünün sentezi için matris, 3) bir protein molekülünün birincil yapısının amino asit dizisinin belirlenmesi.

ATP'nin yapısı ve işlevleri

Adenozin trifosforik asit (ATP)- Canlı hücrelerde evrensel bir kaynak ve ana enerji akümülatörü. ATP tüm bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur. ATP miktarı ortalama %0,04'tür (hücrenin ıslak ağırlığının), en büyük sayı ATP (%0,2-0,5) iskelet kaslarında bulunur.

ATP artıklardan oluşur: 1) azotlu bir baz (adenin), 2) bir monosakarit (riboz), 3) üç fosforik asit. ATP bir değil üç fosforik asit kalıntısı içerdiğinden ribonükleosit trifosfatlara aittir.

Hücrelerde meydana gelen işlerin çoğu, ATP hidrolizinin enerjisini kullanır. Bu durumda fosforik asitin terminal kalıntısı elimine edildiğinde ATP, ADP'ye (adenozin difosforik asit) dönüşür, ikinci fosforik asit kalıntısı elimine edildiğinde ise AMP'ye (adenozin monofosforik asit) dönüşür. Fosforik asidin hem terminal hem de ikinci kalıntılarının eliminasyonu üzerine serbest enerji verimi 30.6 kJ'dir. Üçüncü fosfat grubunun eliminasyonuna yalnızca 13,8 kJ'lik bir salınım eşlik eder. Terminal ile fosforik asidin ikinci, ikinci ve birinci kalıntıları arasındaki bağlara yüksek enerji (yüksek enerji) adı verilir.

ATP rezervleri sürekli olarak yenilenir. Tüm organizmaların hücrelerinde ATP sentezi fosforilasyon sürecinde meydana gelir, yani. ADP'ye fosforik asit eklenmesi. Fosforilasyon, solunum (mitokondri), glikoliz (sitoplazma) ve fotosentez (kloroplastlar) sırasında değişen yoğunlukta meydana gelir.

ATP ana olanıdır bağlantı Enerjinin salınması ve birikmesiyle birlikte gerçekleşen süreçler ile enerji harcamasıyla ortaya çıkan süreçler arasında. Ek olarak ATP, diğer ribonükleosit trifosfatlarla (GTP, CTP, UTP) birlikte RNA sentezi için bir substrattır.

Git 3 numaralı dersler“Proteinlerin yapısı ve fonksiyonları. Enzimler"

Git 5 numaralı dersler « Hücre teorisi. Hücresel organizasyon türleri"

Vücudumuzun herhangi bir hücresinde milyonlarca biyokimyasal reaksiyon meydana gelir. Genellikle enerji gerektiren çeşitli enzimler tarafından katalize edilirler. Hücre bunu nereden alıyor? Ana enerji kaynaklarından biri olan ATP molekülünün yapısını düşünürsek bu soru cevaplanabilir.

ATP evrensel bir enerji kaynağıdır

ATP, adenozin trifosfat veya adenozin trifosfat anlamına gelir. Bu madde herhangi bir hücredeki en önemli iki enerji kaynağından biridir. ATP'nin yapısı ve biyolojik rol yakından bağlantılı. Çoğu biyokimyasal reaksiyon yalnızca bir maddenin moleküllerinin katılımıyla gerçekleşebilir, bu özellikle doğrudur, ancak ATP nadiren doğrudan reaksiyona dahil olur: herhangi bir işlemin gerçekleşmesi için, tam olarak adenozin trifosfatta bulunan enerjiye ihtiyaç vardır.

Maddenin moleküllerinin yapısı, fosfat grupları arasında oluşan bağların büyük miktarda enerji taşıyacak şekildedir. Bu nedenle bu tür bağlantılara makroerjik veya makroenerjetik (makro=çok, çok sayıda). Terim ilk olarak bilim adamı F. Lipman tarafından tanıtıldı ve ayrıca bunları belirtmek için ̴ sembolünün kullanılmasını önerdi.

Hücrenin sabit bir adenosin trifosfat seviyesini koruması çok önemlidir. Bu özellikle hücreler için geçerlidir. kas dokusu Ve sinir lifleriÇünkü bunlar enerjiye en bağımlı olanlardır ve işlevlerini yerine getirmek için yüksek miktarda adenozin trifosfat gerektirirler.

ATP molekülünün yapısı

Adenozin trifosfat üç elementten oluşur: riboz, adenin ve kalıntılar

Riboz- pentoz grubuna ait bir karbonhidrat. Bu, ribozun bir döngü içinde yer alan 5 karbon atomu içerdiği anlamına gelir. Riboz, adenine 1. karbon atomundaki β-N-glikosidik bağ yoluyla bağlanır. Pentoza 5. karbon atomundaki fosforik asit kalıntıları da eklenir.

Adenin azotlu bir bazdır. Riboza hangi azotlu bazın bağlandığına bağlı olarak GTP (guanozin trifosfat), TTP (timidin trifosfat), CTP (sitidin trifosfat) ve UTP (üridin trifosfat) da ayırt edilir. Tüm bu maddeler yapı olarak adenozin trifosfata benzer ve yaklaşık olarak aynı işlevleri yerine getirir, ancak hücrede çok daha az yaygındırlar.

Fosforik asit kalıntıları. Riboza en fazla üç fosforik asit kalıntısı bağlanabilir. İki veya yalnızca bir tane varsa, maddeye ADP (difosfat) veya AMP (monofosfat) adı verilir. Makroenerjetik bağların oluştuğu fosfor kalıntıları arasında, kopmadan sonra 40 ila 60 kJ enerji açığa çıkar. İki bağ kırılırsa, 80, daha az sıklıkla - 120 kJ enerji açığa çıkar. Riboz ve fosfor kalıntısı arasındaki bağ koptuğunda yalnızca 13,8 kJ açığa çıkar, dolayısıyla trifosfat molekülünde yalnızca iki yüksek enerjili bağ vardır (P ̴ P ̴ P), ADP molekülünde ise bir (P ̴) vardır. P).

Bunlar ATP'nin yapısal özellikleridir. Fosforik asit kalıntıları arasında makroenerjetik bir bağ oluşması nedeniyle ATP'nin yapısı ve fonksiyonları birbirine bağlıdır.

ATP'nin yapısı ve molekülün biyolojik rolü. Adenozin trifosfatın ek fonksiyonları

ATP, enerjinin yanı sıra hücrede birçok başka işlevi de yerine getirebilir. Diğer nükleotid trifosfatlarla birlikte trifosfat, nükleik asitlerin yapımında rol oynar. Bu durumda ATP, GTP, TTP, CTP ve UTP azotlu bazların tedarikçileridir. Bu özellik işlemlerde ve transkripsiyonda kullanılır.

İyon kanallarının çalışması için de ATP gereklidir. Örneğin Na-K kanalı, 3 sodyum molekülünü hücre dışına, 2 potasyum molekülünü hücre içine pompalar. Bu iyon akımı pozitif yükü korumak için gereklidir. dış yüzey membranlar ve yalnızca adenozin trifosfatın yardımıyla kanal işlev görebilir. Aynı durum proton ve kalsiyum kanalları için de geçerlidir.

ATP, ikinci haberci cAMP'nin (siklik adenozin monofosfat) öncüsüdür - cAMP yalnızca hücre zarı reseptörleri tarafından alınan sinyali iletmekle kalmaz, aynı zamanda allosterik bir efektördür. Allosterik efektörler enzimatik reaksiyonları hızlandıran veya yavaşlatan maddelerdir. Böylece siklik adenosin trifosfat, bakteri hücrelerinde laktozun parçalanmasını katalize eden bir enzimin sentezini inhibe eder.

Adenozin trifosfat molekülünün kendisi de allosterik bir efektör olabilir. Ayrıca, bu tür işlemlerde ADP, ATP'ye karşı bir antagonist görevi görür: eğer trifosfat reaksiyonu hızlandırırsa, difosfat onu inhibe eder ve bunun tersi de geçerlidir. Bunlar ATP'nin işlevleri ve yapısıdır.

ATP hücrede nasıl oluşur?

ATP'nin işlevleri ve yapısı, maddenin moleküllerinin hızla kullanılıp yok edilmesini sağlayacak şekildedir. Bu nedenle trifosfat sentezi hücrede enerji oluşumunda önemli bir süreçtir.

Adenozin trifosfatın sentezi için en önemli üç yöntem vardır:

1. Substrat fosforilasyonu.

2. Oksidatif fosforilasyon.

3. Fotofosforilasyon.

Substrat fosforilasyonu hücre sitoplazmasında meydana gelen çoklu reaksiyonlara dayanır. Bu reaksiyonlara glikoliz - anaerobik aşama denir. 1 glikoliz döngüsü sonucunda 1 molekül glikozdan iki molekül sentezlenir, bunlar daha sonra enerji üretmek için kullanılır ve ayrıca iki ATP de sentezlenir.

• C6H1206 + 2ADP + 2Pn --> 2C3H403 + 2ATP + 4H.

Hücre solunumu

Oksidatif fosforilasyon, membran elektron taşıma zinciri boyunca elektronların aktarılmasıyla adenozin trifosfatın oluşmasıdır. Bu transferin bir sonucu olarak, zarın bir tarafında bir proton gradyanı oluşur ve ATP sentazın protein integral seti yardımıyla moleküller oluşturulur. İşlem mitokondriyal membranda gerçekleşir.

Mitokondride glikoliz ve oksidatif fosforilasyonun aşamalarının sırası genel süreç nefes alma denir. Tam bir döngünün ardından hücredeki 1 glikoz molekülünden 36 ATP molekülü oluşur.

Fotofosforilasyon

Fotofosforilasyon işlemi aynı oksidatif fosforilasyondur ancak tek bir fark vardır: Fotofosforilasyon reaksiyonları, ışığın etkisi altında hücrenin kloroplastlarında meydana gelir. ATP, yeşil bitkilerde, alglerde ve bazı bakterilerde ana enerji üretim süreci olan fotosentezin hafif aşamasında üretilir.

Fotosentez sırasında elektronlar aynı elektron taşıma zincirinden geçerek proton gradyanının oluşmasına neden olur. Membranın bir tarafındaki protonların konsantrasyonu ATP sentezinin kaynağıdır. Moleküllerin montajı ATP sentaz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

Ortalama hücre, ağırlıkça %0,04 adenozin trifosfat içerir. Ancak en çok büyük önem kas hücrelerinde gözlendi: %0,2-0,5.

Bir hücrede yaklaşık 1 milyar ATP molekülü vardır.

Her molekül 1 dakikadan fazla yaşamaz.

Bir molekül adenozin trifosfat günde 2000-3000 kez yenilenir.

Toplamda insan vücudu günde 40 kg adenozin trifosfat sentezler ve herhangi bir zamanda ATP rezervi 250 g'dır.

Çözüm

ATP'nin yapısı ve moleküllerinin biyolojik rolü yakından ilişkilidir. Madde oyunları Esas rol hayati süreçlerde çünkü fosfat kalıntıları arasındaki makroerjik bağlar büyük miktarda enerji içerir. Adenozin trifosfat hücrede birçok işlevi yerine getirir ve bu nedenle maddenin sabit bir konsantrasyonunu korumak önemlidir. Biyokimyasal reaksiyonlarda bağların enerjisi sürekli kullanıldığından bozunma ve sentez yüksek hızda meydana gelir. Bu vücuttaki herhangi bir hücre için gerekli bir maddedir. Muhtemelen ATP'nin yapısı hakkında söylenebilecek tek şey budur.

Hücrenin kimyasal bileşimi
Ders:
"Nükleik asitler: DNA
RNA. ATP"
Görevler:
Nükleik asitleri karakterize edin,
NK türleri, hücredeki lokalizasyonları, yapısı,
işlevler.
Yapı ve işlevler hakkında bilgi edinin
ATP.

Nükleik asitler (NA)
Nükleik asitler şunları içerir:
yüksek polimer bileşikleri,
pürin oluşturan ve
pirimidin bazları, pentoz ve
fosforik asit. Nükleer
asitler C, H, O, P ve N içerir.
İki sınıf nükleik asit vardır
asitler: ribonükleik asitler
(RNA) şeker ribozunu içeren
(C5H10O5) ve deoksiribonükleik
şeker içeren asitler (DNA)
deoksiriboz (C5H10O4).
Nükleik asitlerin canlı organizmalar için önemi
kalıtsal mirasın saklanması, satışı ve transferinin sağlanması
bilgi.
DNA çekirdekte, mitokondride ve kloroplastlarda depolanır
genetik bilgi. RNA sitoplazmada da bulunur ve
protein biyosentezinden sorumludur.

Nükleik asitler (NA)
DNA molekülleri polimerlerdir
kimin monomerleri
deoksiribonükleotidler oluştu
kalanlar:
1. Fosforik asit;
2. Deoksiriboz;
3. Azot bazı (pürin -
adenin, guanin veya pirimidin -
timin, sitozin).
Üç boyutlu mekansal model
DNA molekülünün çift şeklinde yapısı
Spiral 1953'te önerildi.
Amerikalı biyolog J. Watson ve
İngiliz fizikçi F. Crick. senin için
ödüllendirildikleri araştırma
Nobel Ödülü.

Nükleik asitler (NA)
Neredeyse J. Watson ve F. Crick, genin kimyasal yapısını keşfettiler.
DNA, kalıtsal bilgilerin depolanmasını, uygulanmasını ve iletilmesini sağlar.
bilgi.

Nükleik asitler (NA)
E. Chargaff, devasa yapıyı inceledikten sonra
doku örneklerinin sayısı ve
çeşitli organizmaların organları,
şunları ortaya çıkardı
model:
herhangi bir DNA parçasında
guanin kalıntılarının içeriği
her zaman tam olarak eşleşir
sitozin ve adenin içeriği
- Timin.
Bu pozisyon çağrıldı
"Chargaff kuralları":
A+G
bir = T; G = C
veya --- = 1
C+T

Nükleik asitler (NA)
J.Watson ve F.Crick
bu kuraldan yararlandı
bir molekül modeli oluştururken
DNA. DNA
çift ​​sarmal. Onun molekülü
iki kişi tarafından oluşturulmuş
polinükleotid zincirleri,
spiral olarak bükülmüş arkadaş
bir arkadaşın yanında ve birlikte
hayali eksen.
DNA çift sarmalının çapı - 2
nm, ortak spiralin adımı,
10 çift nükleotid vardır
3,4 nm. Molekül uzunluğu - kadar
birkaç santimetre.
Molekül ağırlığı
onlarca ve yüz milyonlarca. Çekirdekte
insan hücrelerinin toplam DNA uzunluğu
yaklaşık 1 - 2m.

Nükleik asitler (NA)
Azotlu bazlar döngüsel bir yapıya sahiptir.
karbon atomlarıyla birlikte diğer elementlerin atomlarını da içeren,
özellikle nitrojen. Bu bileşiklerde nitrojen atomlarının varlığı için
azotlu olarak adlandırılırlar ve sahip olduklarından
alkalin özellikler - bazlar. Azotlu bazlar
Nükleik asitler pirimidinler ve pürinler sınıfına aittir.

DNA'nın özellikleri
Yoğunlaşma reaksiyonu sonucunda
azotlu baz ve deoksiriboz
bir nükleozid oluşur.
Arasındaki yoğunlaşma reaksiyonu sırasında
nükleosid ve fosforik asit
bir nükleotid oluşur.
Nükleotid adları farklıdır
karşılık gelen bazların adları.
Her ikisi de genellikle belirlenir
büyük harflerle (A,T,G,C):
Adenin – adenil; guanin –
guanil; sitozin – sitidil;
Timin – Timidil nükleotidler.

DNA'nın özellikleri
Bir nükleotid zinciri
sonuç olarak oluşur
yoğunlaşma reaksiyonları
nükleotidler.
Ayrıca 3"-karbon arasında
kalan bir şeker
nükleotid ve kalıntı
başka birinin fosforik asidi
fosfodiester oluşur
bağlantı.
Sonuç olarak,
dallanmamış
polinükleotid zincirleri. Bir
bir polinükleotid zincirinin sonu
5" karbonla biter (onun
5" uç olarak adlandırılır, diğeri ise 3" karbondur (3" uç).

10.

DNA'nın özellikleri

11.

DNA'nın özellikleri
Bir nükleotid dizisine karşı
ikinci zincir bulunur.
Bir DNA molekülündeki polinükleotid zincirleri
birbirinize yakın durun
Hidrojenin ortaya çıkması nedeniyle
Azotlu bazlar arasındaki bağlar
Birbiri içinde bulunan nükleotidler
bir arkadaşa karşı.
Çiftler arasındaki tamamlayıcı etkileşim ilkesine dayanır.
bazlar: başka bir zincirde adenin - timine karşı ve diğer zincirde guanin sitozine karşı, yani adenin timini tamamlayıcıdır ve arasında
iki hidrojen bağı vardır ve guanin - sitozin (üç hidrojen bağı)
iletişim).
Tamamlayıcılık, nükleotidlerin
birbirleriyle seçici bağlantı.

12.

DNA'nın özellikleri

13.

DNA'nın özellikleri
DNA iplikçikleri antiparaleldir
(çok yönlü), yani karşı
Bir zincirin 3" ucu diğerinin 5" ucudur.
Molekülün çevresine bakan
şeker fosfat omurgası. İçeri
moleküller ters nitrojenlidir
gerekçesiyle.
Eşsiz özelliklerden biri
DNA molekülü o
çoğaltma - yeteneği
kendini çoğaltma - üreme
Orijinal molekülün tam kopyaları.

14.

15.

DNA kopyalama
Bu yetenek sayesinde
DNA molekülleri gerçekleştirilir
kalıtsal geçiş
ana hücreden gelen bilgi
bölünme sırasında kızları.
Bir molekülün kendi kendini kopyalama süreci
DNA'ya replikasyon denir.
Çoğaltma karmaşık bir süreçtir
enzimlerin katılımıyla ilerlemek
(DNA polimerazlar ve diğerleri) ve
deoksiribonükleosit trifosfatlar.
Çoğaltma gerçekleştirilir
o zaman yarı muhafazakar bir şekilde
DNA'nın her bir ipliği içeri doğru çıkıntı yapıyor
prensibine göre matrisin rolü
tamamlayıcılık tamamlanıyor
yeni zincir. Böylece,
her kız çocuğunun DNA'sında bir iplik bulunur
anne ve ikincisi
yeni sentezlendi.

16.

DNA kopyalama
Anne DNA zincirinde
antiparalel. DNA polimerazlar yeteneklidir
birinde hareket et
yön - 3" uçtan 5" uca, bina
çocuk zinciri
antiparalel - 5" ila
3" uç.
Bu nedenle DNA polimeraz
devamlı olarak
taşınır
yön 3"→5"
tek zincir, sentezleniyor
kız çocuğu Bu zincir
lider denir.

17.

DNA kopyalama
Diğer DNA polimeraz
başka bir zincir boyunca hareket eder
ters taraf (aynı zamanda
yön 3"→5"),
ikinci kızı sentezlemek
parçalar halinde zincir (onların
parçalar denir
Okazaki), ondan sonra
çoğaltma tamamlandı
ligazlar tarafından tek bir parça halinde birleştirilir
zincir. Bu zincire denir
geride kalmak.
Böylece zincirde 3"-5"
çoğaltma devam ediyor
ve 5"-3" zincirde - aralıklı olarak.

18.

19. RNA'nın Özellikleri

RNA molekülleri polimerlerdir
kimin monomerleri
ribonükleotidlerin oluşturduğu kalıntı
beş karbonlu şeker - riboz; kalan
azotlu bazlardan biri: pürin -
adenin, guanin; pirimidin - urasil,
sitozin; fosforik asit kalıntısı.

20. RNA'nın Özellikleri

RNA molekülü
dallanmamış polinükleotid
birincil bir yapıya sahip olabilir -
nükleotid dizisi, ikincil
– eşleştirme nedeniyle döngülerin oluşumu
tamamlayıcı nükleotidler veya
üçüncül yapı – eğitim
nedeniyle kompakt yapı
sarmal bölgelerin etkileşimleri
ikincil yapı.

21.

RNA'nın özellikleri
Azotlu bir bazın şekerle yoğunlaşma reaksiyonunun bir sonucu olarak
riboz, yoğunlaşma reaksiyonu sırasında bir ribonükleosit oluşturur
Fosforik asit ile nükleozit bir ribonükleotit oluşturur.
Nükleotidlerin isimleri: purin (bisiklik) - adenil,
guanil, pirimidin-üridil ve sitidil.

22. RNA'nın Özellikleri

23.

RNA'nın özellikleri
Reaksiyon sırasında RNA nükleotidleri
yoğunlaşma formu
ester bağları yani
polinükleotid oluşur
zincir.

24. RNA'nın Özellikleri

DNA'nın aksine, bir RNA molekülü genellikle
ikiden değil birden oluşuyor
polinükleotid zinciri. Ancak onun
nükleotidler de oluşturma yeteneğine sahiptir
Hidrojen bağları birbirleriyle fakat bu
zincirler arası bağlantılar yerine intra-chain bağlantıları
tamamlayıcı nükleotidler RNA iplikçikleri
DNA iplikçiklerinden çok daha kısadır.
RNA molekülünün yapısı hakkında bilgi
DNA moleküllerine gömülüdür. Moleküllerin sentezi
RNA, katılımıyla bir DNA şablonunda oluşur
RNA polimeraz enzimleri ve denir
transkripsiyon. Eğer DNA içeriği
hücre nispeten sabittir, o zaman
RNA içeriği büyük ölçüde dalgalanır.
Hücrelerdeki en fazla RNA miktarı
Protein sentezi sırasında gözlenir.

25.

RNA'nın özellikleri

26. RNA'nın Özellikleri

Herhangi bir RNA içeriği
hücreler 5-10 kat daha yüksektir
DNA içeriği. Var
üç ana sınıf
ribonükleik asitler:
Bilgi
(şablon) RNA - mRNA (%5);
transfer RNA - tRNA
(10%);
ribozomal RNA - rRNA
(85%).
Her türlü RNA sağlar
protein biyosentezi.

27. RNA'nın Özellikleri

Haberci RNA'sı.
En çeşitli
boyut ve kararlılık
Sınıf. Onların hepsi
genetik taşıyıcılar
çekirdekten gelen bilgiye
sitoplazma. Hizmet ederler
sentez için matris
protein molekülleri çünkü
amino asit belirlemek
alt dizi
Birincil yapı
protein molekülü.
mRNA'ya kadar hesaplar
Toplam içeriğin %5'i
Hücre başına RNA, yaklaşık 30.000
nükleotidler.

28. RNA'nın Özellikleri

RNA'yı aktar
Transfer RNA molekülleri şunları içerir:
genellikle 76-85 nükleotidden oluşur ve
üçüncül yapı, tRNA payı
toplam içeriğin %10'unu oluşturur
Hücredeki RNA.
Görevleri: Aminoasitleri vücuda iletirler.
Protein sentezinin yapıldığı yer ribozomlardır.
Hücre 30'dan fazla tRNA tipi içerir.
Her tRNA tipinin yalnızca bir özelliği vardır
bunun için nükleotid dizisi.
Ancak tüm moleküllerin birden fazla özelliği vardır.
molekül içi tamamlayıcı
alanların varlığı sayesinde
tRNA'lar üçüncül bir yapıya sahiptir
yonca yaprağı şeklindedir.

29. RNA'nın Özellikleri

30. RNA'nın Özellikleri

Ribozomal RNA.
Ribozomal RNA'nın payı
(rRNA) %80-85'ini oluşturur
toplam RNA içeriği
hücre, 3.000 - 5.000'den oluşur
nükleotidler.
Sitoplazmik ribozomlar
4 farklı molekül içerir
RNA. Küçük alt ünitede bir tane var
molekül, büyük bir - üç
RNA molekülleri. Ribozomda
yaklaşık 100 protein molekülü.

31.

ATP'nin özellikleri
Adenozin trifosforik asit (ATP) evrensel bir taşıyıcıdır
ve canlı hücrelerdeki ana enerji akümülatörüdür. ATP'nin içerdiği
bitki ve hayvanların tüm hücreleri. ATP miktarı dalgalanır ve
ortalama %0,04'tür (hücre ıslak ağırlığı başına).

32.

ATP'nin özellikleri
Bir hücrede ATP molekülü bir dakika içinde tüketilir.
onun eğitimi. Bir kişinin vücut ağırlığına eşit miktarda ATP'si vardır.
Her 24 saatte bir oluşup yok oluyor.

33.

ATP'nin özellikleri
ATP, kalıntıların oluşturduğu bir nükleotiddir.
azotlu baz (adenin), şeker (riboz) ve fosfor
asitler. Diğer nükleotidlerden farklı olarak ATP bir tane değil, bir tane içerir.
üç fosforik asit kalıntısı.

34.

ATP'nin özellikleri
ATP, yüksek enerjili maddeleri ifade eder - maddeler
Bağlarında büyük miktarda enerji bulunur.
ATP kararsız bir moleküldür: terminal kalıntısının hidrolizi üzerine
fosforik asit, ATP, ADP'ye (adenosin difosforik) dönüştürülür
asit) ve 30,6 kJ enerji açığa çıkar.

35.

ATP'nin özellikleri
ADP ayrıca AMP'yi oluşturmak için ayrışmaya da uğrayabilir
(adenozin monofosforik asit). Serbest enerji çıkışı
ikinci terminal kalıntısının bölünmesi yaklaşık 30.6 kJ'dir.

36.

ATP'nin özellikleri
Üçüncü fosfat grubunun eliminasyonuna eşlik eder
yalnızca 13,8 kJ salıyor. Böylece ATP'nin iki
makroerjik bağlantılar.

Nükleik asitler(Lat. çekirdekten - çekirdek) - ilk olarak lökosit çekirdeklerinin incelenmesinde keşfedilen asitler; 1868 yılında I.F. Miescher, İsviçreli biyokimyacı. Biyolojik önemi nükleik asitler - kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi; yaşamın sürdürülmesi ve yeniden üretilmesi için gereklidirler.

Nükleik asitler

DNA nükleotidi ve RNA nükleotidi benzerlik ve farklılıklara sahiptir.

DNA nükleotid yapısı

RNA nükleotidinin yapısı

DNA molekülü spiral şeklinde bükülmüş çift ipliklidir.

Bir RNA molekülü, yapı olarak tek bir DNA zincirine benzeyen tek bir nükleotid dizisidir. Sadece deoksiriboz yerine RNA başka bir karbonhidrat - riboz (dolayısıyla adı) ve timin yerine - urasil içerir.

DNA'nın iki ipliği birbirine hidrojen bağlarıyla bağlanır. Bu durumda önemli bir model gözlenir: Bir zincirdeki azotlu bazın karşısında adenin A, diğer zincirde azotlu baz timin T'dir ve sitozin C her zaman guanin G'nin karşısında bulunur. Bu baz çiftlerine denir. tamamlayıcı çiftler

Böylece, tamamlayıcılık ilkesi(Latince tamamlayıcıdan - ekleme), nükleotitte yer alan her azotlu bazın başka bir azotlu baza karşılık gelmesidir. Kesin olarak tanımlanmış baz çiftleri ortaya çıkar (A - T, G - C), bu çiftler spesifiktir. Guanin ve sitozin arasında üç hidrojen bağı vardır ve DNA nükleotidinde adenin ve timin arasında iki hidrojen bağı ortaya çıkar ve RNA'da adenin ve urasil arasında iki hidrojen bağı ortaya çıkar.

Nükleotidlerin azotlu bazları arasındaki hidrojen bağları

G ≡ C G ≡ C

Sonuç olarak, herhangi bir organizmada adenil nükleotidlerin sayısı timdil nükleotidlerin sayısına eşittir ve guanil nükleotidlerin sayısı sitidil nükleotidlerin sayısına eşittir. Bu özellik sayesinde bir zincirdeki nükleotidlerin sırası diğer zincirdeki sırayı belirler. Nükleotidleri seçici olarak birleştirme yeteneğine tamamlayıcılık adı verilir ve bu özellik, orijinal moleküle dayalı yeni DNA moleküllerinin oluşumunun (kopyalama, yani ikiye katlama) temelini oluşturur.

Bu nedenle DNA'daki azotlu bazların kantitatif içeriği belirli kurallara tabidir:

1) Adenin ve guanin toplamı sitozin ve timin toplamına eşittir A + G = C + T.

2) Adenin ve sitozin toplamı, guanin ve timin toplamına eşittir A + C = G + T.

3) Adenin miktarı timin miktarına eşittir, guanin miktarı sitozin miktarına eşittir A = T; G = C.

Koşullar değiştiğinde, proteinler gibi DNA da erime adı verilen denatürasyona uğrayabilir.

DNA'sı var benzersiz özellikler: kendini kopyalama yeteneği (çoğaltma, çoğaltma) ve kendini iyileştirme yeteneği (onarım). Çoğaltma Ana molekülde kayıtlı bilgilerin yavru moleküllerde doğru şekilde çoğaltılmasını sağlar. Ancak bazen çoğaltma işlemi sırasında hatalar meydana gelir. Bir DNA molekülünün zincirlerinde meydana gelen hataları düzeltme, yani eski haline getirme yeteneği doğru sıra nükleotidler denir tazminat.

DNA molekülleri esas olarak hücrelerin çekirdeğinde ve küçük miktarlarda mitokondri ve plastidlerde - kloroplastlarda bulunur. DNA molekülleri kalıtsal bilgilerin taşıyıcılarıdır.

Hücredeki yapı, fonksiyonlar ve lokalizasyon. Üç tip RNA vardır. İsimler gerçekleştirilen işlevlerle ilgilidir:

Karşılaştırmalı özellikler nükleik asitler

Adenozin fosforik asitler - bir denozin trifosforik asit (ATP), A denozin difosforik asit (ADP), A denozin monofosforik asit (AMP).

Her hücrenin sitoplazmasının yanı sıra mitokondri, kloroplastlar ve çekirdekler de adenozin trifosforik asit (ATP) içerir. Hücrede meydana gelen reaksiyonların çoğu için enerji sağlar. ATP'nin yardımıyla hücre yeni protein, karbonhidrat, yağ moleküllerini sentezler, maddelerin aktif taşınmasını gerçekleştirir, flagella ve kirpikleri yener.

ATP yapı olarak RNA'nın bir parçası olan adenin nükleotidine benzer, ancak bir fosforik asit yerine ATP üç fosforik asit kalıntısı içerir.

ATP molekülünün yapısı:

ATP'deki fosforik asit moleküllerini birbirine bağlayan kararsız kimyasal bağlar enerji açısından çok zengindir. Bu bağlantılar koptuğunda, her hücrenin hayati süreçleri desteklemek için kullandığı enerji açığa çıkar:

ATP ADP + P + E

ADP AMP + F + E,

F fosforik asit H3PO4'tür, E açığa çıkan enerjidir.

ATP'de enerji açısından zengin fosforik asit kalıntıları arasındaki kimyasal bağlara denir. makroerjik bağlantılar. Bir molekül fosforik asitin bölünmesine, 40 kJ enerji salınımı eşlik eder.

ATP, organik maddelerin oksidasyonu ve fotosentez sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle ADP ve inorganik fosfattan oluşur. Bu işleme fosforilasyon denir.

Bu durumda yüksek enerjili bağlarda biriken en az 40 kJ/mol enerjinin harcanması gerekir. Sonuç olarak, solunum ve fotosentez süreçlerinin temel önemi, işin çoğunun hücrede yapıldığı ATP sentezi için enerji sağlamaları gerçeğiyle belirlenir.

ATP son derece hızlı bir şekilde yenilenir. Örneğin insanlarda her ATP molekülü günde 2.400 kez parçalanıp yeniden üretilir. ortalama süre hayat 1 dakikadan az. ATP sentezi esas olarak mitokondri ve kloroplastlarda (kısmen sitoplazmada) meydana gelir. Burada oluşan ATP, hücrenin enerji ihtiyacının ortaya çıktığı kısımlarına gönderilir.

ATP oyunları önemli rol hücre biyoenerjetiğinde: en önemli işlevlerden birini yerine getirir - bir enerji depolama cihazı; evrensel bir biyolojik enerji akümülatörüdür.