Дезоксирибонуклеины хүчил - ДНХ нь амьд организмаас хойч үедээ дамждаг удамшлын мэдээллийг зөөвөрлөж, бие махбодид өсөлт, амьдралын үйл явцад шаардлагатай уураг, янз бүрийн зохицуулалтын хүчин зүйлсийг бүрдүүлэх матрицын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нийтлэлд бид ДНХ-ийн бүтцийн хамгийн түгээмэл хэлбэрүүд юу вэ гэдэгт анхаарлаа хандуулах болно. Эдгээр хэлбэрүүд хэрхэн бүтээгдсэн, амьд эс дотор ДНХ ямар хэлбэрээр оршдог талаар бид бас анхаарах болно.
ДНХ молекулын зохион байгуулалтын түвшин
Энэ аварга молекулын бүтэц, морфологийг тодорхойлдог дөрвөн түвшин байдаг:
- Анхан шатны түвшин буюу бүтэц нь гинжин хэлхээний нуклеотидын дараалал юм.
- Хоёрдогч бүтэц нь алдартай "давхар мушгиа" юм. Чухамдаа ийм бүтэц нь шурагтай төстэй боловч яг энэ хэллэг суурьшсан.
- Гуравдагч бүтэц нь ДНХ-ийн хоёр судалтай эрчилсэн хэлхээний бие даасан хэсгүүдийн хооронд устөрөгчийн сул холбоо үүсдэг тул үүсдэг.молекулд орон зайн нийлмэл хэлбэрийг өгдөг.
- Дөрөвдөгч бүтэц нь аль хэдийн зарим уураг, РНХ агуулсан ДНХ-ийн нийлмэл цогц юм. Энэ тохиргоонд ДНХ нь эсийн цөм дэх хромосомуудад савлагдсан байдаг.
Анхдагч бүтэц: ДНХ-ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд
Дезоксирибонуклеины хүчлийн макромолекулыг бүрдүүлдэг блокууд нь нэгдлүүд болох нуклеотидууд бөгөөд тус бүр нь:
- азотын суурь - аденин, гуанин, тимин эсвэл цитозин. Аденин ба гуанин нь пурины суурийн бүлэгт, цитозин, тимин нь пиримидинд хамаарна;
- таван нүүрстөрөгчийн моносахарид дезоксирибоз;
- Ортофосфорын хүчлийн үлдэгдэл.
Полинуклеотидын гинж үүсэхэд дугуй хэлбэрийн сахарын молекул дахь нүүрстөрөгчийн атомуудын үүсгэсэн бүлгүүдийн дараалал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нуклеотид дахь фосфатын үлдэгдэл нь дезоксирибозын 5'-бүлэг ("таван анхны" гэж уншина уу) буюу нүүрстөрөгчийн тав дахь атомтай холбогддог. Гинжин сунгалт нь дараагийн нуклеотидын фосфатын үлдэгдлийг дезоксирибозын чөлөөт 3'-бүлэгт хавсаргаснаар үүсдэг.
Иймээс полинуклеотидын гинжин хэлбэрийн ДНХ-ийн анхдагч бүтэц нь 3'- ба 5'-төгсгөлүүдтэй. ДНХ молекулын энэ шинж чанарыг туйлшрал гэж нэрлэдэг: гинжний нийлэгжилт нь зөвхөн нэг чиглэлд явагдана.
Хоёрдогч бүтэц үүсэх
ДНХ-ийн бүтцийн зохион байгуулалтын дараагийн алхам нь азотын суурийн бие биетэйгээ хос хосоороо холбогдох чадварт суурилдаг.устөрөгчийн холбоогоор дамжуулан. Аденин ба тимин нь давхар холбоо, гуанин, цитозин нь гурвалсан холбоог үүсгэдэг тул нэмэлт - харилцан захидал харилцаа үүсдэг. Иймээс давхар гинж үүсгэх үед эдгээр суурь нь бие биенийхээ эсрэг зогсож, харгалзах хосуудыг үүсгэдэг.
Полинуклеотидын дараалал нь параллель эсрэг хоёрдогч бүтцэд байрладаг. Тэгэхээр аль нэг гинж нь 3' - АГГЗАТАА - 5' шиг байвал эсрэгээрээ: 3' - TTATGTST - 5'.
ДНХ молекул үүсэх үед давхардсан полинуклеотидын гинж мушгирч, давсны концентраци, усны ханалт, макромолекулын бүтэц нь тухайн бүтцийн үе шатанд ДНХ ямар хэлбэрт орж болохыг өөрөө тодорхойлдог. A, B, C, D, E, Z гэсэн латин үсгээр тэмдэглэсэн хэд хэдэн ийм хэлбэрийг мэддэг.
C, D, E тохиргоо нь зэрлэг ан амьтдад байдаггүй бөгөөд зөвхөн лабораторийн нөхцөлд л ажиглагдсан. Бид ДНХ-ийн үндсэн хэлбэрүүдийг авч үзэх болно: каноник гэж нэрлэгддэг А ба В, мөн Z тохиргоо.
А-ДНХ нь хуурай молекул
А-хэлбэр нь эргэлт бүрт 11 нэмэлт суурьтай баруун гар талын шураг юм. Түүний диаметр нь 2.3 нм, спираль нэг эргэлтийн урт нь 2.5 нм байна. Хосолсон сууриудаас үүссэн хавтгай нь молекулын тэнхлэгтэй харьцуулахад 20 ° налуутай байна. Хөрш зэргэлдээх нуклеотидууд гинжин хэлхээнд нягт байрладаг - тэдгээрийн хооронд ердөө 0.23 нм байна.
ДНХ-ийн энэ хэлбэр нь ус багатай, натри, калийн ионы концентраци ихэссэн үед үүсдэг. Энэ нь ердийн зүйл юмДНХ нь РНХ-тэй нэгдэл үүсгэдэг процессууд, учир нь сүүлийнх нь бусад хэлбэрийг авах боломжгүй байдаг. Үүнээс гадна, А хэлбэр нь хэт ягаан туяанд тэсвэртэй байдаг. Энэ тохиргоонд дезоксирибонуклеины хүчил нь мөөгөнцрийн споруудад агуулагддаг.
Нойтон В-ДНХ
Давсны агууламж багатай, чийгшил ихтэй, өөрөөр хэлбэл физиологийн хэвийн нөхцөлд ДНХ нь үндсэн B хэлбэрээ авдаг. Байгалийн молекулууд нь дүрмээр бол В хэлбэрт байдаг. Тэр бол Ватсон-Крикийн сонгодог загварын үндэс суурь бөгөөд ихэвчлэн чимэглэл дээр дүрслэгдсэн байдаг.
Энэ хэлбэр (энэ нь мөн баруун гартай) нь нуклеотидын бага нягт байрлалтай (0.33 нм) ба шурагны том зай (3.3 нм) гэдгээрээ онцлог юм. Нэг эргэлт нь 10.5 үндсэн хосыг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн эргэлт нь өмнөхтэй харьцуулахад ойролцоогоор 36 ° байна. Хосуудын онгоцууд нь "давхар мушгиа" -ын тэнхлэгт бараг перпендикуляр байдаг. Ийм давхар гинжин хэлхээний диаметр нь А хэлбэрийнхээс бага - ердөө 2 нм хүрдэг.
Каноник бус Z-DNA
Каноник ДНХ-ээс ялгаатай нь Z хэлбэрийн молекул нь зүүн талын шураг юм. Энэ нь ердөө 1.8 нм диаметртэй хамгийн нимгэн нь юм. Түүний ороомог, 4.5 нм урт нь уртассан мэт санагддаг; ДНХ-ийн энэ хэлбэр нь эргэлт тутамд 12 хос суурь агуулдаг. Зэргэлдээх нуклеотидын хоорондох зай бас нэлээд том - 0.38 нм. Тиймээс Z-хэлбэр хамгийн бага мушгиралттай байна.
Энэ нь пурин байдаг газруудад В төрлийн тохиргооноос үүсдэг.ба пиримидины суурь, уусмал дахь ионы агууламжийн өөрчлөлттэй. Z-ДНХ үүсэх нь биологийн идэвхжилтэй холбоотой бөгөөд маш богино хугацааны үйл явц юм. Энэ хэлбэр нь тогтворгүй бөгөөд энэ нь түүний функцийг судлахад хүндрэл учруулдаг. Одоогоор тэдгээр нь тодорхойгүй байна.
ДНХ-ийн хуулбар ба түүний бүтэц
ДНХ-ийн анхдагч болон хоёрдогч бүтэц хоёулаа репликац гэж нэрлэгддэг үзэгдлийн үед үүсдэг - эх макромолекулаас хоёр ижил "давхар спираль" үүсэх. Хуулбарлах явцад анхны молекул задарч, суллагдсан ганц гинж дээр нэмэлт суурь үүсдэг. ДНХ-ийн хагасууд нь эсрэг параллель байдаг тул энэ үйл явц нь өөр өөр чиглэлд явагддаг: 3'-төгсөөс 5'-төгсгөл хүртэлх эх гинжтэй холбоотой, өөрөөр хэлбэл 5' → 3' чиглэлд шинэ гинж ургадаг. Тэргүүлэх хэлхээ нь хуулбарлах салаа руу тасралтгүй нийлэгждэг; хоцрогдсон судал дээр салаанаас салангид хэсгүүдэд (Оказаки хэлтэрхий) нийлэгжилтийг хийж, дараа нь тусгай фермент болох ДНХ-ийн лигазаар оёдог.
Ситез үргэлжилж байх үед охин молекулуудын аль хэдийн үүссэн төгсгөлүүд нь мушгиа мушгирах болно. Дараа нь репликаци дуусахаас өмнө шинэ төрсөн молекулууд супер ороомог гэж нэрлэгддэг процесст гуравдагч бүтэц үүсгэж эхэлдэг.
Супер эрчилсэн молекул
ДНХ-ийн хэт ороомог хэлбэр нь давхар судалтай молекул нэмэлт эргэлт хийх үед үүсдэг. Энэ нь цагийн зүүний дагуу (эерэг) эсвэл байж болноэсрэг (энэ тохиолдолд сөрөг supercoiling гэж ярьдаг). Ихэнх организмын ДНХ нь "давхар мушгиа"-ын үндсэн эргэлтүүдийн эсрэг сөрөг хэт ороомогтой байдаг.
Нэмэлт гогцоо - супер ороомог үүссэний үр дүнд ДНХ нь орон зайн нарийн төвөгтэй тохиргоог олж авдаг. Эукариот эсүүдэд энэ үйл явц нь ДНХ нь гистоны уургийн цогцолборуудын эргэн тойронд сөргөөр эргэлдэж, нуклеосомын бөмбөлгүүдийг бүхий утас хэлбэртэй байдаг цогцолбор үүсэх үед тохиолддог. Сэдвийн чөлөөт хэсгүүдийг холбогч гэж нэрлэдэг. Гистоны бус уураг ба органик бус нэгдлүүд нь ДНХ молекулын хэт ороомог хэлбэрийг хадгалахад оролцдог. Ингэж хроматин үүсдэг - хромосомын бодис.
Нуклеосомын бөмбөлгүүдийг бүхий хроматин судал нь хроматин конденсац гэж нэрлэгддэг процесст морфологийг улам хүндрүүлэх чадвартай.
ДНХ-ийн эцсийн нягтаршил
Цөмд дезоксирибонуклеин хүчлийн макромолекулын хэлбэр нь маш нарийн төвөгтэй болж, хэд хэдэн үе шаттайгаар нягтардаг.
- Эхлээд утас нь ороомогтой тусгай соленоид хэлбэрийн бүтэцтэй буюу 30 нм зузаантай хроматин фибрил юм. Энэ түвшинд ДНХ нугалж, уртаа 6-10 дахин богиносгодог.
- Цаашилбал фибрил нь тусгай скафольд уургийн тусламжтайгаар зигзаг гогцоо үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ДНХ-ийн шугаман хэмжээг аль хэдийн 20-30 дахин багасгадаг.
- Шүүгтэй савласан гогцооны домайнууд нь дараагийн түвшинд үүсдэг бөгөөд ихэвчлэн "дэнлүүний сойз" гэж нэрлэгддэг хэлбэртэй байдаг. Тэд цөмийн уурагтай холбогддогматриц. Ийм бүтцийн зузаан аль хэдийн 700 нм болсон бол ДНХ ойролцоогоор 200 дахин богиноссон байна.
- Морфологийн зохион байгуулалтын сүүлчийн түвшин нь хромосом юм. Давталтын домайнууд нь ийм хэмжээгээр нягтардаг тул нийт 10,000 дахин богиносгодог. Хэрэв сунгасан молекулын урт 5 см орчим байвал хромосомд орсны дараа 5 микрон хүртэл буурдаг.
ДНХ-ийн хэлбэрийн хүндрэлийн хамгийн дээд түвшин нь митозын метафазын төлөвт хүрдэг. Дараа нь энэ нь өвөрмөц дүр төрхийг олж авдаг - нарийсалт-центромероор холбогдсон хоёр хроматид нь хуваагдах явцад хроматидын ялгааг баталгаажуулдаг. Интерфазын ДНХ нь домайны түвшинд хүртэл зохион байгуулагдаж, эсийн цөмд тодорхой дарааллаар тархдаг. Тиймээс бид ДНХ-ийн морфологи нь түүний оршин тогтнох янз бүрийн үе шатуудтай нягт холбоотой бөгөөд амьдралын хамгийн чухал молекулын үйл ажиллагааны онцлогийг тусгасан болохыг бид харж байна.
