Самый трансцендентный процесс, происходящий во всех клетках, — синтез белка, исследование последовательности аминокислот, образующих первичную структуру белка, включено в ДНК. Из этого поста вы узнаете все о основная структура ДНК.
структура ДНК
Кроме того, известная как дезоксирибонуклеиновая кислота, это биополимер, мономеры которого представляют собой нуклеотиды, это означает, что структура ДНК представляет собой полинуклеотид, также, если задать вопрос Как образуется ДНК?, так как это молекула ДНК, то в норме она состоит из двух нитей, стянутых одна по отношению к другой по винтовой линии, в большинстве случаев ее называют «спирально закрученной» и связанной между собой водородными связями.
Нити в молекуле ДНК располагаются в противоположных направлениях, остов нитей ДНК состоит из сахарофосфатных фрагментов, а азотистые основания одной нити расположены в строго определенном порядке напротив азотистых оснований другой. дополняющее правило.
Молекула ДНК занимает особое место в науке о жизни, именно ДНК хранит полную информацию о части ДНК и свойствах организма и во всех мельчайших деталях, поэтому знание всех особенностей строения ДНК принципиально важно.
Именно с открытием Уотсоном и Криком в 1953 г. конструкции самой важной структуры ДНК, знаменитой двойной спирали, началась новая эра в истории человеческого прогресса, эра молекулярной биологии и генетики, биотехнологии и молекулярной медицины, установленной в молекулярная генетика.
Это также касается наиболее фундаментальных аспектов ДНК, особенно тех, изучение которых осуществляется не только биологией и генетикой, но также химией, физикой и математикой, как структура ДНК и почему эта находка считается одной из крупнейших в истории и ее связь с Характеристики науки, асимметрия всех живых существ по отношению к правому и левому, по центральному убеждению молекулярной биологии.
Универсальный закон живой материи, о том, почему у одних организмов ДНК линейны, а у других заперты, о мутациях, повреждениях текста ДНК, приводящих к многочисленным наследственным заболеваниям, о возникающей на наших глазах революционной технологии редактирования ДНК, которая позволит в ближайшее время исправить ошибки в тексте ДНК пациента.
Чтобы понять биологическую функцию ДНК, вы должны сначала понять ее молекулярную структуру, для этого необходимо изучить словарный запас, чтобы говорить о строительных блоках ДНК и о том, как эти строительные блоки собираются для образования молекул ДНК.
Функция ДНК
ДНК — это информационная молекула, она накапливает информацию для создания других больших молекул, называемых белками, эти иллюстрации собираются внутри каждой из ваших клеток, обмениваются ими между 46 длинными структурами, известными как хромосомы, эти хромосомы состоят из тысяч более коротких фрагментов. ДНК, называемая генами, каждый ген объединяет знания, чтобы создавать части белков, целые белки или несколько конкретных белков.
ДНК хорошо подходит для выполнения этой биологической функции благодаря своей молекулярной структуре и развитию ряда высокопроизводительных ферментов, настроенных на взаимодействие с этой молекулярной структурой особым образом.
Совпадение между структура ДНК и активность этих ферментов настолько эффективна и совершенна, что ДНК с течением времени стала универсальной молекулой для сбора информации для всех форм жизни, природа еще не нашла лучшего решения, чем ДНК, для хранения, выражения и передачи инструкций. делать белки.
Как интерпретируются инструкции, записанные в ДНК?
ДНК человека содержит миллиарды оснований, и из них почти 99% одинаковы у всех людей, и это похоже на то, как порядок букв алфавита может быть использован для образования слова, порядок азотистых оснований в Последовательность ДНК образует гены, которые на языке клетки сообщают клеткам, как производить белки, другой тип нуклеиновой кислоты, рибонуклеиновой кислоты или РНК, переводят генетическую информацию из ДНК в белки.
Нуклеотиды соединяются вместе, образуя две длинные нити, которые закручиваются по спирали, образуя организацию, называемую двойной спиралью.Если вы думаете о расположении двойной спирали как о лестнице, молекулы фосфата и сахара будут сторонами, а основания будут ступенями. , основания одной нити выравниваются с основаниями другой нити, пары аденина с тимином и пары гуанина с цитозином.
Молекулы ДНК длинные, на самом деле такие длинные, что они не могут вписаться в клетки без надлежащего покрытия, чтобы подключиться к клеткам, ДНК аккуратно сворачивается в структуры хромосом, каждая хромосома имеет одну молекулу ДНК. У людей двадцать три пары хромосом, которые расположены в ядре клетки.
синтез белка
Белки представляют собой большие молекулы, которые могут выполнять все виды задач в клетках, в свою очередь, они могут способствовать химическим реакциям, таким как ферменты, они также могут играть структурную роль, такую как цитоскелеты, они могут передавать сигналы на поверхность клетки, например, мембранные рецепторы. и многое другое.
Гены, записанные в нашей ДНК, представляют собой своего рода рецепты для создания белков, однако, поскольку рецепт закодирован в виде азотистых оснований (ATCG), его необходимо сначала транслировать, несколько белков работают согласованно, чтобы достичь этого, цепи Сначала необходимо удалить двойную спираль ДНК, чтобы получить доступ к гену-мишени.
Затем белки вызывают зеркальную копию последовательности ДНК-мишени в качестве своего рода матричной РНК, эта копия формулы, скопированная в матричной РНК, направляется из ядра, потому что белки происходят в других частях клетки, там рибосомы , небольшие структуры, которые преобладают возле ядра, будут играть с поварами и читать рецепт приготовления белка.
Основными компонентами белков являются аминокислоты, а рибосомы используют модель матричной РНК для соединения аминокислот в правильном порядке и формирования длинной цепи.
Химики знают их сотни, но в белках используются только двадцать аминокислот, но белок в этом линейном представлении еще не завершен, чтобы быть эффективным, он должен складываться сам на себя, как оригами, поэтому он идет от одной простой цепи к сложная трехмерная структура.
стенограмма
ДНК имеет основные иллюстрации для описания белков посредством декодирования генетического кода, этот процесс возможен только благодаря двум различным фазам: транскрипции и трансляции.
Транскрипция — это средство, с помощью которого цепочки нуклеотидов ДНК переписываются в дополнительные цепи нуклеотидов РНК, символизируя, что молекулы ДНК переписывают их в молекулы РНК.
Эта операция необходима для того, чтобы алфавит ДНК расшифровывался во что-то понятное для всего аппарата, который должен будет выполнять и претворять в жизнь задачу, предусмотренную генетическим кодом, информация о последовательности нуклеотидов, которую предстоит синтезировать, скопированная в цепь РНК, а затем транспортированная в цитоплазму, синтезированная РНК обычно называется транскриптом.
Процесс трансляции заключается не в интерпретации генетической информации из последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот, а в рибосомах, структурах, состоящих из рибосомной РНК и белков, которые позволяют собирать аминокислоты из триплетов нуклеотидов.
Следовательно, это фаза, когда генетический код взломан, синтез белка требует одновременной работы многих рибосом на одной молекуле матричной РНК для одновременного производства множества копий каждого отдельного белка.
Т-РНК и р-РНК играют существенную роль в этом процессе (транспортная РНК и рибосомная РНК), поскольку они позволяют переводить информацию, переносимую матричной РНК, в удобную и правильную последовательность аминокислот, которые впоследствии образуют белки. наших клеток и, следовательно, нашего тела.
Трансляция и генетический код
Первый период генного термина — «Транскрипция», который позволяет сформулировать информацию, включенную в ДНК, в копию РНК, эта матричная РНК передает генетическую информацию рибосомам, где происходит «Трансляция», второй этап утверждение ген.
Правило комплементарности оснований позволяет легко представить себе механизм транскрипции, в ходе которой информация от ДНК передается к РНК, аденину — к урацилу или тимину, цитозину — к гуанину.
С другой стороны, для трансляции именно нуклеотидная последовательность матричной РНК будет определять аминокислотную последовательность белка, следовательно, этот переход с одного «языка» на другой является трансляцией, которая подчиняется коду, генетическому коду. .
Генетический код — это признак, позволяющий трансформировать цепочку нуклеотидов (ДНК и РНК) в цепочку аминокислот, код включает в себя основания А, С, Т и G, а также двадцать аминокислот, генетический код имеет разные черты:
- Кодоны представляют собой триплеты нуклеотидов и одновременно группируют аминокислоту.
- Последовательность гена и последовательность кодируемого белка коллинеарны, т.е. длина гена и длина первичной структуры конечного белка пропорциональны.
- Генетический код универсален, ведь каждая аминокислота имеет один или несколько кодонов и это на уровне множества живых прокариотических и эукариотических организмов.
- Генетический код итеративный, для одной и той же аминокислоты собирается несколько кодонов, имеется шестьдесят четыре кодона и двадцать аминокислот, часто первые два нуклеотида кодона требуют аминокислоты, поэтому избыточность обусловлена третьим нуклеотидом кодон.
- Генетический код не перекрывается, нуклеотиды кодона участвуют только в коде одной аминокислоты, поэтому следующая аминокислота будет кодироваться следующим кодоном, присутствующим в мРНК, мы говорим о рамке считывания или рамке считывания.
- Код имеет систему подсчета очков, инструкционный кодон — это кодон AUG (GUG для моих митохондрий), а стоп-кодоны — кодоны UAA (охра), UAG (янтарный) и UGA (опал), UGA (опал) отсутствует. в митохондриях.
ДНК и современная биотехнология
Биотехнология, как наука, зародилась в конце 70 века, в начале XNUMX-х, все началось с генной инженерии, когда Важные ученые им удалось передать генетический материал от одного организма к другому без выполнения половых приемов, для этого использовалась рекомбинантная ДНК или рДНК, эта процедура используется для изменения или улучшения конкретного организма.
Медицинская биотехнология включает производственные процессы, в ходе которых создаются биологические объекты или лекарственные вещества, это ферменты, витамины, антибиотики, индивидуальные микробные полисахариды, которые могут быть использованы как самостоятельные продукты или как вспомогательные вещества при создании различных лекарственных форм, аминокислот.
Открытие того, что гены состоят из ДНК и что их можно изолировать, копировать и манипулировать ими, привело к новой эпоха современной биотехнологии, Новая Зеландия имеет много приложений для современных биотехнологий.
Люди манипулируют живыми существами на протяжении тысячелетий, примеры ранних биотехнологий включают одомашнивание растений и животных, а затем выборочное разведение их по определенным признакам.
Современные биотехнологии предполагают производство полезных продуктов из целых организмов или частей организмов, таких как молекулы, клетки, ткани и органы, последние разработки в области биотехнологии включают генетически модифицированные растения и животных, клеточную терапию и нанотехнологии, эти продукты не используются каждый день, но они могут быть полезны для нас в будущем.
Биотехнология по-настоящему проявляется в генетическом материале клетки. Если мы рассмотрим клетку с помощью сильного микроскопа, мы увидим длинные нитевидные распределения, называемые хромосомами. Эти хромосомы, состоящие из ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), состоят из устройств, называемых генами.
Гены контролируют выработку определенных белков, а белки, в свою очередь, определяют характеристики организма, в некоторых случаях ген может управлять определенным признаком, например устойчивостью организма к болезням, в то время как в других случаях характеристики могут определяться многими факторами. гены.
у животных
Навык, называемый микроинъекцией, — это процедура, часто используемая для создания генетически модифицированных или трансгенных животных.С помощью этой практики очень тонкая игла используется для инъекции раствора молекул ДНК, у которых есть гены, несущие желаемые характеристики (например, устойчивость к болезням) в в Животная клетка, обычно в эмбриональном периоде.
Гены включаются в генетический материал клеток животных, и клетки начинают проявлять характеристики, определяемые новым геном.Применение этого метода микроинъекций также может иметь потенциальные преимущества для сельского хозяйства.
в бактериях
У некоторых бактерий небольшие естественные круглые сегменты ДНК называемые плазмидами, которые можно использовать для генной инженерии, ДНК плазмиду можно извлечь из бактериальной клетки, модифицировать путем добавления нового гена и вернуть в клетку.
С новым геном бактериальная клетка теперь может производить продукт этого гена как свой собственный.Поскольку бактерии транскрибируются очень быстро, большие объемы бактерий, обладающих преобразованной плазмидой, могут быть использованы для производства коммерчески значимых количеств продукта гена. пищевая добавка или вакцина для животных в короткие сроки.
в растениях
Клетки растений имеют прочные внешние стенки, что делает доставку генов в клетки растений немного более сложной задачей, чем в случае с бактериями. Существует два основных метода, с помощью которых осуществляется этот процесс.
