Який до складу ДНК входить цукор? Хімічні основи будови ДНК

Як дивно дивитися, наскільки схожі між собою бувають батьки і діти. Або ж, навпаки, зовсім відмінні і від братів і сестер, і від тата і мами. Чому ж так виходить і від чого це залежить? Які структури відповідають за збереження, закріплення, передачу і прояв ознак у нащадків від батьків?

Ця роль належить нуклеїнових кислот, які формують хромосоми. Саме вони і є молекулами, які виконують функції всіх процесів, пов`язаних зі спадковістю і мінливістю. Особлива прерогатива в цьому належить молекулам ДНК.

Історія відкриття нуклеїнових кислот

Довгий час про такі молекулах не було відомо. Однак в 1869 році вчений Мішер в результаті досліджень виявив суміш ДНК і РНК, а потім зумів встановити їх приналежність до кислот. Зробив він це на підставі вивчення лейкоцитів у гної.

З цих пір почалося активне вивчення даних сполук. Багато вчених намагалися встановити хімічний склад ДНК і РНК. Зрозуміти їх природу, сутність будови та біологічну роль. Великий внесок у цю справу внесли такі люди, як:

• А. Н. Білозерський.
• Томас Морган.
• К. Бріджіс.
• А. Меллер.
• Г. де Фриз.
• А. Стертевант.
• Г. А. Надсон.
• А. С. Серебровський.
• Н. П. Дубінін.
• Т. С. Філіппов та інші.

У період з 1900 року по наш час була з`ясована природа нуклеїнових кислот, хімічні основи будови ДНК, її особливості та біологічне значення. Були зроблені відкриття, що дозволяють вважати дану молекулу універсальною основою всього живого.

Дослідження в галузі генетики дозволили встановити взаємозв`язок між ДНК, геном і хромосомами, розшифрувати генетичний код багатьох живих істот. Це мало важливе значення для розуміння пристрою живої природи, механізмів її роботи.

Також був визначений хімічний склад хромосом. Було з`ясовано, що основа їх - молекули нуклеїнової кислоти, що має специфічну будову.

ДНК: загальна характеристика

Повна розшифровка абревіатури назви - дезоксирибонуклеїнова кислота. Нарівні з РНК дана кислота належить до ряду нуклеїнових. Свою назву отримала за те, що до складу ДНК входить цукор. Його назва - дезоксирибоза.

Хімічний склад ДНК і РНК дуже схожий, відмінність як раз-таки в першу чергу в вуглеводів, створюючому молекулу. У РНК це рибоза.

У загальному вигляді молекула дезоксирибонуклеїнової кислоти являє собою складну двуцепочечную макромолекул, що має величезну молекулярну масу і різноманітний склад. Тому найчастіше графічне зображення даного з`єднання має вигляд двох ниток, об`єднаних поперечними ступенями - зв`язками.

У 1953 році Чаргафф і його співробітники зуміли розкрити повністю внутрішню будову і склад молекули, що мало величезне значення для всієї молекулярної біології і науки в цілому. Стало очевидним, що до складу ДНК входить цукор пятиуглеродного основи (пентоза), пуринові і піримідинові підстави і залишки ортофосфорної кислоти.

Це дозволило не тільки далі розшифрувати саму будову сполуки, але також вивчити властивості, фізичні та хімічні. Біологічна роль і значення для організму була визначена як основоположна, універсальна і специфічна для кожної істоти.

Хімічний склад

Якщо характеризувати внутрішній атомний і молекулярний склад молекули нуклеїнової кислоти, то можна виділити кілька основних типів з`єднань:

• пентоза - дезоксирибоза (вуглевод моносахарид) ;
• органічні основи - пуринові (аденін і гуанін), піримідинові (цитозин і тимін) ;
• залишки фосфорної кислоти з вільними зв`язками.

Це, загалом-то, всі хімічні основи будови ДНК. Інша справа, що з`єднання всіх цих компонентів не просте, а являє собою складний і унікальний процес. Так, з`єднані між собою дезоксирибоза, підстави і залишок неорганічної кислоти разом формують нуклеотид. Саме з нуклеотиднихпослідовностей і складається вся структура молекули в цілому.

Унікальним є те, в якій послідовності будуть розташовуватися органічні підстави один за одним і по відношенню до сусідньої ланцюжку. Нуклеотидних послідовність побудована за певними принципами, головним з яких є компліментарність (Читка відповідність пуринових і піримідинових компонентів). Це дозволяє кожній живій істоті мати свій генетичний код, унікальний, вроджений і глибоко специфічний.

Фенотипически це проявляється у вигляді спадкування абсолютно різних ознак, у тому, що немає двох однакових людей (крім однояйцевих близнят), відмінних рисах зовнішності.

До складу ДНК входить який цукор?

Основа будь-якого органічної речовини - це вуглецева ланцюжок атомів. Молекула ДНК не стала винятком. Адже до складу ДНК входить цукор, а саме він складається з послідовності п`яти атомів вуглецю, об`єднаних в циклічну структуру. Ця ж молекула переривається кисневим містком, що входять в загальний цикл.

Хімічний склад цукру виражається наступною емпіричною формулою: С₅Н₁₀Про₄. Ця молекула - альдопентоза, що включає п`ять атомів вуглецю, закручених в цикл. Крім цього, один з атомів ланцюга замість гідроксильної групи містить тільки водень, тому в назві цукру з`явилася така приставка, як "дезокси", тобто без кисню.

Хімічний склад цукру був відкритий і досліджений Фібус злива, яка і розкрив всю структуру і хімічну сутність з`єднання в 1929 році.

Підстави у складі молекули

Органічні основи, що входять до складу нуклеїнової кислоти ДНК можна розділити на дві основні групи.

1. Пуринові - складні структури, утворені двома вуглецевими циклами - п`ятичленних і шестичленним. До них відносяться аденін і гуанін, які комплементарні пірімідіновим підстав у складі дезоксирибонуклеїнової кислоти.
2. Піримідинові - шестичленні вуглецеві цикли. Сюди входить тимін і цитозин.

Таким чином, виходить, що до складу ДНК входить цукор і підстава, з`єднані між собою і скріплені зв`язками з радикалом фосфорної кислоти. Усе разом це і виходить нуклеотид. У двуцепочечной структурі загальної молекули ДНК нуклеотиди зв`язуються між собою згідно з правилом комплементарності: аденіну відповідає підставу тимін, а гуаніну - цитозин.

Типи зв`язків між частинками

Основні типи зв`язків між компонентними структурами ДНК наступні:

• водородние;
• ковалентні полярние;
• сили міжмолекулярної тяжіння;
• Ваан-дер-вальсовий взаємодії.

Це дозволяє двуцепочечной структурі існувати в трьох конформаціях:

• первинної - лінійної послідовності нуклеотідов;
• вторинної - спірально закрученою кожної нитки і обох близько один одного;
• третинної - складна конформационная глобула сильно спіраль молекули.

Таким чином те, що до складу ДНК входить цукор, підстави і залишки кислоти є основою її будови і ґрунтом для реалізації цілого ряду взаємодій і формування хімічних зв`язків.

Значення ДНК для організмів

Можна виділити кілька найважливіших пунктів:

1. Молекули розглянутої кислоти входять до хімічний склад хромосом, що визначають індивідуальність всіх живих організмів.
2. ДНК - основа синтезу складних поліпептидних ланцюгів, які відповідають за кодування та передачу спадкових ознак.
3. Дезоксирибонуклеїнова кислота - основа для транскрипції, тобто первинного синтезу РНК, згодом білка.

Такі процеси відбуваються у всіх організмах. Це дозволяє називати дану структуру універсальною одиницею всього живого.

Реплікація молекули

Даний процес являє собою подвоєння молекули ДНК, що протікає мимовільно з витратою енергії в живих організмах. Основний компонент при цьому - ДНК-полімераза, фермент, що каталізує і контролюючий весь синтез.

Суть реплікації в тому, щоб кожна з ниток молекули розділилася і подвоїла свої лінійні послідовності. В результаті процесу утворюються дві нові молекули ДНК, кожна з яких містить одну стару поліпептидний ланцюг, а другий зовсім нову, побудовану згідно принципом комплементарності.

Значення процесу - забезпечити потомство генетичною інформацією в повному обсязі.