Какъв е съставът на ДНК е захарта? Химична основа на структурата на ДНК

Учудващо е да видим как подобни родители и деца са един с друг. Или, напротив, са напълно различни от братята и сестрите, както и от баща и майка. Защо е така и от какво зависи? Какви структури са отговорни за съхраняването, консолидирането, трансфера и проявяването на черти от потомци от родители?

Тази роля принадлежи към нуклеиновите киселини, които образуват хромозоми. Те са молекулите, които изпълняват функциите на всички процеси, свързани с наследствеността и променливостта. В това принадлежи специална прерогатива молекули на ДНК.

Историята на откриването на нуклеинови киселини

От дълго време такива молекули не са известни. Въпреки това, през 1869 г. учен Мишер открива смес от ДНК и РНК в резултат на изследване и след това успява да установи принадлежността си към киселини. Той направи това въз основа на изучаването на левкоцити в гной.

От този момент започва активно изследване на тези съединения. Много учени са се опитали да установят химическия състав на ДНК и РНК. Разберете тяхната природа, същността на структурата и биологичната роля. Голям принос за този бизнес има и хора като:

• А. Н. Белозерски.
• Томас Морган.
• C. Мостове.
• А. Мюлер.
• G. de Vries.
• A. Sturtevant.
• GA Nadson.
• А. С. Серебровски.
• NP Dubinin.
• TS Филипов и други.

В периода от 1900 до наши дни естеството на нуклеиновите киселини, химическите основи структурата на ДНК, неговите характеристики и биологично значение. Направени са открития, които позволяват тази молекула да се счита за универсална основа на всички живи същества.

Изследванията в областта на генетиката позволиха да се установи връзката между ДНК, генома и хромозомите, за да се дешифрира генетичният код на много живи същества. Това е важно за разбирането на структурата на живата природа, механизмите на нейното функциониране.

Химическият състав на хромозомите също е определен. Установено е, че тяхната основа е молекула нуклеинова киселина със специфична структура.

ДНК: обща характеристика

Пълно декодиране на съкращението на името - дезоксирибонуклеинова киселина. Наред с РНК, тази киселина принадлежи към редица нуклеинови киселини. Името му бе дадено поради факта, че структурата на ДНК включва захар. Неговото име е деоксирибоза.

Химическият състав на ДНК и РНК е много сходен, разликата е преди всичко в въглехидрата, който формира молекулата. РНК е рибоза.

Най-общо, молекулата на дезоксирибонуклеиновата киселина е сложна двуверижна макромолекула с огромно молекулно тегло и разнообразен състав. Следователно, най-често графичното представяне на тази връзка е под формата на две направления, обединени от напречни стъпки.

През 1953 г. Чаргоф и неговите сътрудници успяват да разкрият напълно вътрешната структура и състав на молекулата, която е от голямо значение за цялата молекулярна биология и науката като цяло. Очевидно е, че съставът на ДНК включва захарта на базата на пет въглеродната база (пентоза), пурин и пиримидин и остатъци на ортофосфорната киселина.

Това позволява не само да се дешифрира по-нататък структурата на съединението, но и да се изследват свойствата, физически и химически. Биологичната роля и значение за организма са определени като фундаментални, универсални и специфични за всяко същество.

Химичен състав

Ако характеризираме вътрешния атомен и молекулен състав на молекулата на нуклеиновата киселина, можем да различим няколко основни типа съединения:

• пентоза - дезоксирибоза (въглехидратна монозахарид);
• органични бази - пурин (аденин и гуанин), пиримидин (цитозин и тимин);
• остатъци от фосфорна киселина със свободни връзки.

Това, като цяло, всички химически основи на структурата на ДНК. Друго нещо е, че комбинацията от всички тези компоненти не е проста, а е сложен и уникален процес. По този начин деоксирибозата, основите и останалата неорганична киселина, комбинирани заедно, образуват нуклеотид. От нуклеотидните последователности се добавя цялата структура на молекулата като цяло.

Уникалният е редът, по който органичните бази ще бъдат разположени един след друг и във връзка със съседната верига. Нуклеотидната последователност е конструирана в съответствие с определени принципи, главният от които е допълняемостта (стриктно съответствие на пуриновите и пиримидиновите компоненти). Това позволява на всяко живо същество да има собствен генетичен код, уникален, вроден и дълбоко специфичен.

Фенотипно, това се проявява под формата на наследяване на съвсем различни характеристики, във факта, че няма два идентични човека (освен идентични близнаци), отличителни черти на външния вид.

Какъв вид захар съдържа ДНК?

Основата на всяка органична материя е въглеродната верига на атомите. ДНК молекулата не беше изключение. В края на краищата, структурата на ДНК е захар, а именно тя се състои от поредица от пет въглеродни атома, комбинирани в циклична структура. Същата молекула се прекъсва от кислородния мост, влизащ в общия цикъл.

Химическият състав на захарта се изразява чрез следната емпирична формула:₅Н₁₀ох₄. Тази молекула - алдопентозата, която включва пет въглеродни атома, се усуква в цикъл. В допълнение, един от атомите на веригата, вместо хидроксилната група, съдържа само водород, така че в името на захарта имаше такъв префикс като "деокси", т.е. без кислород.

Химическият състав на захарта е бил открит и изследван от Phibus Lieven, който открива цялата структура и химическата природа на съединението през 1929 г.

Основи в състава на молекулата

Органичните бази, които съставляват нуклеиновата киселина на ДНК, могат да бъдат разделени на две основни групи.

1. Пурин - сложни структури, образувани от два въглеродни цикъла - петчленен и шестчленен. Те включват аденин и гуанин, които са комплементарни на пиримидиновите бази в дезоксирибонуклеиновата киселина.
2. Пиримидин - шест членен въглероден цикъл. Това включва тимин и цитозин.

По този начин се оказва, че структурата на ДНК включва захар и база, свързани заедно и свързани към радикала фосфорна киселина. Заедно, това е нуклеотидът. Общата структура на двойно-верижни молекули ДНК нуклеотиди се свързват помежду си по правило на допълване: аденин база съответства на тимин, гуанин и - цитозин.

Видове взаимовръзки между частиците

Основните типове връзки между компонентите на ДНК структурите са следните:

• водород;
• ковалентна полярна;
• силите на междумолекулното привличане;
• взаимодействието с ван дер Ваалс.

Това позволява двойната спираловидна структура да съществува в три конформации:

• първична - линейна последователност от нуклеотиди;
• вторично - спирално усукана всяка спирала и двете една до друга;
• третичен - сложен конформационен глобулит със силно спирала молекула.

По този начин фактът, че структурата на ДНК включва захар, основи и киселинни остатъци е в основата на структурата и почвата за осъществяване на редица взаимодействия и образуване на химични връзки.

ДНК стойност за организмите

Има няколко най-важни точки:

1. Молекулите на разглежданата киселина са включени в химичния състав на хромозомите, които определят индивидуалността на всички живи организми.
2. ДНК е основата за синтеза на комплексни полипептидни вериги, отговорни за кодирането и предаването на наследствени черти.
3. Дезоксирибонуклеиновата киселина е основата за транскрипция, т.е. първичната синтеза на РНК, впоследствие протеин.

Такива процеси се срещат във всички организми. Това ни позволява да наречем тази структура универсална единица на всички живи същества.

Репликация на молекула

Този процес е удвояване на молекулата на ДНК, като спонтанно протича с изразходването на енергия в живите организми. Основният компонент тук е ДНК полимеразата, ензим, който катализира и контролира целия синтез.

Същността на репликацията е, че всяка от нишките на молекулата се разделя и удвоява нейните линейни последователности. В резултат на процеса се образуват две нови ДНК молекули, всяка съдържаща една стара полипептидна верига, а втората изцяло нова, конструирана съгласно принцип на взаимно допълване.

Стойността на процеса е да осигури на потомството пълна генетична информация.