Съдържание

2.2.7. Нуклеинова киселина

В статия от списание Nature през април 1953 г. Джеймс Уотсън (1928-) и Франсис Крик (1916-2004) предлагат структурата на двойната спирала за ДНК молекулата (дезоксирибонуклеинова киселина).

Откриването на тази структура е от основно значение за разбирането на функцията на ДНК като молекула носител за генетична информация и трансцендентално поради дълбокото значение, което трансферът на информация има във всички биологични процеси.

Основната единица за наследяване, т.нар ген, най-накрая биха могли да бъдат свързани с физическа структура: гените са ДНК.

The генната експресия се отнася до всички процеси, чрез които клетката преобразува генетичната информация в протеини.

В живата клетка потокът от генетична информация следва прост модел:

Транскрипция ↓ ↑ Обратна транскрипция

Тоест: генетичната информация от ДНК се транскрибира в РНК и се трансформира в протеини.

изисквания
Снимка на Уотсън и Крик с техния триизмерен модел на ДНК. Източник: thehistoryblog.com

2.2.7.1. ДНК

Структурата на ДНК е a двойна спирала, образуван от две антипаралелни и комплементарни нуклеотидни вериги. И двете вериги се движат по дължина, завъртайки се по посока на часовниковата стрелка около ос.

Всеки нуклеотид се състои от азотна основа, дезоксирибоза и фосфатна група:

1. А азотна основа

Това е плоска молекула, с една или две пръстени в структурата си, която неизменно съдържа азот. В ДНК азотните основи са:

две. Дезоксирибоза

Това е петвъглеродна захар, чийто 1 'въглерод е прикрепен към азот на азотната основа. Като характеристика въглеродът 2 'няма връзка с кислорода.

3. А Фосфатна група

Фосфатът е прикрепен към 5 'въглерод на дезоксирибоза. В ДНК азотните основи образуват допълващи се двойки, свързани с водородни връзки, а плоските им повърхности са перпендикулярни на оста на двойната спирала.

A-T. Две водородни връзки се присъединяват към аденин и тимин

G-C. Три водородни връзки свързват гуанин и цитозин

Равнината на всяка дезоксирибоза е почти перпендикулярна на равнината на азотната основа, към която е прикрепена, и е разположена от външната страна на молекулата.

Във всяка верига 3 'въглеродът на един нуклеотид е свързан с 5' въглерода на следващия нуклеотид чрез фосфодиестерна връзка. Така 5 'краят на веригата завършва с фосфат, докато 3' краят завършва със свободната хидроксилна група (-OH) на захарта.

Нуклеотидната последователност на веригата винаги е посочена 5 '→ 3' и двете вериги са антипаралелни, тъй като основите на едната следват една посока, докато тези на другата следват обратната посока. Например,

5 ’C A G A T G A A G A A A C T G A G G C A 3’

3 ’G T C T A C T T C T T T G A C T C C G T 5’

Тази последователност съответства на базови двойки 50 300 250 до 50 300 269 на хромозома 1 на Homo sapiens.

The геном е пълната последователност на ДНК основите и съдържа информацията, необходима за изграждането на цялостен организъм.

Пълната карта на човешкия геном може да бъде намерена в публичната база данни на Wellcome Trust Sanger Institute (sanger.ac.uk).

Хромозомните диаграми са изключително податливи на амплификация, за да се разгърнат базовите последователности в ДНК.

Няколкостотин генома са секвенирани и още по-голям брой съответстват на проекти за секвениране на геноми, които все още са в процес.

2.2.7.2. РНК

РНК е молекула, много подобна на ДНК, но структурно и функционално и двете имат забележими разлики. РНК също е верига от нуклеотиди и всеки от тях е изграден от азотна основа, рибоза и фосфатна група.

1. А азотна основа, Какво може да бъде:

  • Аденин
  • Гуанин
  • Цитозин
  • Урацил (U)

За разлика от ДНК, РНК не съдържа тимин, а урацил.

две. Рибоза

2 'въглеродът на рибозата има връзка с кислорода, докато дезоксирибозата на ДНК няма.

3. А Фосфатна група

Фосфатът е прикрепен към 5 'въглерода на рибозата.

По този начин основната разлика между ДНК и РНК е, че ДНК се състои от дезоксирибонуклеотиди; и РНК, чрез рибонуклеотиди.

В клетка РНК може да бъде намерена като единична верига, частично образуваща двойни вериги или свързана с протеини в сложни функционални структури.

Афинитетът към комплементарната верига е присъщ на структурата на нуклеиновите киселини и образуването на двойки основи е точно, независимо дали комплементарната верига е ДНК или РНК.

Това точно образуване на двойка основи се използва от клетката, за да транскрибира последователността на ДНК сегмент в РНК.

Шаблон ДНК 3 'G T C T A C T T C T T T G A C T C C G T 5'

РНК, която се синтезира 5 'C A G A U G A A G A A A → 3

Транскрипция е процесът на синтез на РНК верига, чиято последователност е идентична с тази на ДНК веригата.

Транскрипцията се извършва само върху една ДНК верига, шаблонната верига, която може да бъде всяка от двете; другият се нарича низ на кодера. Ензимът, който транскрибира ДНК, за да синтезира РНК, се нарича РНК полимераза.

Има три основни типа РНК:

1. Messenger РНК (MRNA)

Това е линейна верига с дължина от 500 до 10 000 основи. Нарича се пратеник РНК, тъй като носи съобщението за генетична информация от ДНК до местата на протеинов синтез в клетката: рибозомите.

В ДНК и следователно в РНК информацията се кодира в последователности от три основи и всяка триплет се нарича кодон.

5 'AAA 3' кодон за лизин в иРНК

Кодоновата последователност определя аминокиселинната последователност в протеиновия синтез.

На следващата фигура последователността от основи 50 300 250 до 50 300 267 на ДНК верига кодира аминокиселинната последователност (от аминокрай до карбоксилен край: N → C):

N Gln Met Lis Lis Leu Arg C

5 ’CAG ATG AAG AAA CTG AGG 3’

В символиката с една буква аминокиселинната последователност е QMKKLR. Преводът е различен, ако четенето на кодона започва в позиция една или две бази, които вървят към 3 'края на последователността.

две. Прехвърлете РНК (TRNA)

Това е къса верига от 74 до 95 нуклеотида, с допълнителен афинитет към себе си. Триизмерната му структура е L, чиито краища са антикодоновите рамена и акцепторите на аминокиселини.

Антикодоновото рамо съдържа точно a антикодон, което е допълващата последователност на кодон:

5 'AAA 3' кодон за лизин в иРНК

3 ’UUU 5’ Антикодон за лизин в тРНК

Аминокиселинният акцептор се свързва точно със специфична аминокиселина, лизин в този пример. Когато тРНК носи аминокиселината, се казва, че е заредена. И се нарича трансферна РНК, защото тя прехвърля специфична аминокиселина от цитоплазмата в рибозома по време на синтеза на протеин.

3. Рибозомна РНК (RRNA)

Те са молекули с дължина от 1500 до 4700 основи, които са свързани с протеини и образуват комплекси, наречени рибозоми, чиято функция е синтеза на протеини.

В прокариотите рибозомите (70S) се състоят от две субединици (30S и 50S) и общо съдържат три РНК молекули, събрани с 54 протеина.

При еукариотите рибозомите (80S) са изградени от две субединици (40S и 60S) и общо съдържат четири РНК молекули, събрани с 82 протеина.

В допълнение към тРНК, тРНК и рРНК има редица малки молекули РНК, които обикновено се комплексират с протеини и имат ензимни или регулаторни функции.

2.2.7.3. Репликация на ДНК

Когато клетката се раздели на две равни клетки, ДНК трябва да се репликира.

The репликация е процесът на копиране на ДНК молекула, в резултат на което се получават две абсолютно еднакви ДНК молекули.

В репликация, всяка от нишките на двойната спирала служи като шаблон за синтезиране на комплементарната нишка. Обичайно е да се извика процесът на репликация полуконсервативен, защото всяка получена молекула на ДНК има стара и нова верига.

Този процес се извършва на три етапа:

1. Посвещение. Състои се от образуване на репликационен балон, краищата на който са две фиби.

а) Инициаторните протеини локализират мястото, наречено произход на репликацията, последователност, богата на А и Т бази, и се свързват с него.

При прокариотите има само един произход на репликация на кръговата хромозома.

При еукариотите има много източници на репликация по линейни хромозоми.

б) Хеликазните ензими разделят ДНК веригите и напредват в двете посоки през двойната спирала, разкъсвайки водородните връзки, които държат двете вериги заедно.

в) Топоизомеразните ензими се свързват с единичните вериги и чрез прерязване и повторно свързване те отпускат допълнителното навиване, получено от разделянето на веригите.

г) Едноверижни свързващи протеини предотвратяват реформирането на двойна спирала и позволяват достъп до апарата за синтез.

д) Примазният ензим синтезира къса РНК верига, наречена праймер, която осигурява 3'-ОН край, върху който може да се инициира синтез на ДНК.

две. Удължение. Във всеки репликационен балон холоензимите на ДНК полимерази синтезират комплементарните нишки:

а) ДНК полимеразите холоензими синтезират комплементарните нишки на двете отделни вериги и се развиват двупосочно чрез двете репликационни вилици, увеличавайки балона. Но синтезът на ДНК се осъществява само в посока 5 '→ 3'.

б) Във веригата на балончето синтезът е непрекъснат и се нарича усъвършенствана верига; но в другата, синтезът е прекъснат от парчета Оказаки и се нарича обратна верига.

в) Праймерите се заменят с ДНК. Холоензимите на еукариотните ДНК полимерази са много по-сложни от тези на прокариотите. Те не само синтезират ДНК, но също така проверяват нуклеотид по нуклеотид за точна комплементарност на основата, възстановяват несъответстващи бази и заместват ДНК за праймери.

г) Ензимната ДНК лигаза постепенно свързва фрагментите на Okazaki.

3. Завършване на синтеза. При прокариотите терминацията настъпва, когато репликационният балон е преминал през цялата кръгла хромозома; и при еукариоти, когато репликационните мехурчета се срещат и достигат до краищата на линейната хромозома, или когато процесът е спрян от терминаторен протеин.

2.2.8. Хранителни нужди на човешкия организъм

Храненето е набор от процеси, чрез които тялото преобразува и включва веществата, които трябва да отговорят на неговите енергийни и структурни нужди.

Храната е процес, чрез който организмите поемат от външната среда веществата, които се съдържат в храната, са необходими за храненето.

Храносмилането е разграждането на храната и напитките на толкова малки молекули, че те могат да бъдат усвоени от тялото. Храносмилането се извършва от храносмилателната система, но кръвоносната система и нервната система също се намесват.

Хранителните процеси имат три основни функции в организма:

а) Осигурете енергия.

б) Осигуряване на строителни материали, синтез и обновяване на органични структури.

в) Осигурете вещества, необходими за регулиране на химичните процеси.

2.2.8.1. Групи храни

1. Зърнени култури и грудки. Тези групи осигуряват по-голямата част от енергията, която е необходима ежедневно, те също така съдържат голямо количество витамини и са важен източник на диетични фибри. Примери за зърнени култури: царевица, пшеница, овес. Примери за грудки: картофи, сладки картофи, маниока.

2. Бобови растения и храни от животински произход Тези храни осигуряват протеини, които са от съществено значение за растежа, както и минерали като желязо, калций и цинк, наред с други, и различни витамини, напр. Напр., Витамин А и няколко от комплекса В. Примери за бобови растения: боб, леща, боб лима. Примери за храни от животински произход: мляко, яйце, риба.

3. Зеленчуци и плодове. Това са единственият източник на витамин С, те осигуряват и други витамини като фолиева киселина, каротини, витамин К и минерали като калий и желязо, наред с други. Примери за зеленчуци: манголд, моркови, тиквички. Примери за плодове: гуава, пъпеш, папая.

2.2.8.2. Ориентация към храната

а) Включете поне една храна от всяка група във всяко от храненията за деня.

б) Консумирайте възможно най-малко мазнини, олио, захар и сол.

в) Пийте много чиста вода. Препоръката за юноши и възрастни е около 2 литра вода дневно.

Консумирането на различни комбинации от храни осигурява здравословна диета. По принцип плодовете и бобовите култури се считат за основни и трябва да се допълват със зърнени храни, млечни продукти и месо.

2.2.8.3. Видове хранителни вещества

Хранителните вещества могат да бъдат групирани в следните групи:

г) Минерални соли

Въглехидратите имат основна функция, която е енергията: те са най-лесно използваната енергия.

Липидите, освен че са енергийно хранително вещество, доставят основни мастни киселини и снабдяват тялото с мастноразтворими витамини (A, D, E и K). Консумацията му е от съществено значение, въпреки че излишъкът от неговия принос, особено наситените мазнини, е вреден за здравето.

Протеините съставляват нашата структура и следователно са от съществено значение за растежа, тяхното обновяване и синтеза на много вещества, свързани с имунитета, както и за подпомагане на клетъчните ензимни реакции.

Витамините и минералите участват в много клетъчни процеси. В нашата диета има два вида витамини:

а) Водоразтворим: 8 витамина от група В и витамин С.

б) Мастноразтворими: витамини А, D, Е и К.

Човешкото тяло се нуждае от около 20 минерала, които са калций, фосфор, магнезий, желязо, манган, цинк, мед, кобалт, хром, молибден, йод, флуор, натрий, калий, хлор, сяра, селен, никел, калай и силиций.

Фибрите се описват като цяло като онази част от растенията, която не се усвоява от човешкото черво и може да се класифицира в две групи:

а) Неразтворим: целулоза, лигнин и някои хемицелулози. Намира се в пълнозърнести храни, ръж и оризови продукти.

б) Разтворими: хемицелулози, пектини, ексудатни смоли, семенни венци, производни на водорасли и химични производни на целулозата. Намира се в плодове (пектин), бобови растения и зърнени храни, които съдържат бета-глюкан, като ечемик и овес.

Разтворимите фибри увеличават вискозитета на хранителния болус и времето за изпразване на стомаха. Той също така увеличава чревното транзитно време. Неразтворимите фибри (като пшеничните трици) намаляват всичко изброено по-горе.

Водата е най-разпространеното съединение в човешкото тяло; Намира се както вътре, така и извън клетките. Това, което е вътре в клетките, се нарича вътреклетъчно и представлява приблизително 2/3 от цялата вода в тялото. На свой ред извънклетъчната вода се намира между външните клетъчни пространства или циркулира под формата на кръв, лимфа и т.н., и представлява останалата трета.

Преглед на изпит

2. Това е молекулата с двойна спирална структура, образувана от две антипаралелни и комплементарни нуклеотидни вериги. Всеки нуклеотид е изграден от азотна основа, захарна дезоксирибоза и фосфатна група.

4. В ДНК азотните основи образуват допълващи се двойки, свързани с водородни връзки, а плоските им повърхности са перпендикулярни на оста на двойната спирала.

8. Афинитетът към комплементарна верига е присъщ на структурата на нуклеиновите киселини и образуването на двойки основи е точно, независимо дали комплементарната верига е ДНК или РНК.

12. В едната верига на репликационния балон (предната верига) синтезът е непрекъснат; но в другата (обратната верига) синтезът е прекъснат.

18. Според генетичния код AUG се превежда като метионин (Met), UGC като цистеин, GCA като аланин (Ala), CAG като глутамин (Gln), AGA като аргинин (Arg), GAA като глутаминова киселина (Glu) и AGA като лизин (Lis). Ако РНК винаги се транслира в посока 5 'до 3' и протеините винаги се синтезират от амино края до карбоксила (N до C) .