До складу ДНК входять ... Хімічний склад ДНК

Багатьох людей завжди цікавило, чому деякі ознаки, наявні у батьків, передаються дитині (наприклад, колір очей, волосся, форма обличчя та інші). Наукою було доведено, що дана передача ознаки залежить від генетичного матеріалу, або ДНК.

Що таке ДНК?

В даний час під дезоксирибонуклеїнової кислотою розуміють складне з`єднання, що відповідає за передачу спадкових ознак. Дана молекула міститься в будь-якій клітині нашого тіла. У ній запрограмовані основні ознаки нашого організму (за розвиток тієї чи іншої ознаки відповідає певний білок).

З чого ж вона складається? До складу ДНК входять складні сполуки - нуклеотиди. Під нуклеотидом розуміється блок або міні-з`єднання, що має в своєму складі азотна основа, залишок фосфорної кислоти і цукор (в даному випадку - дезоксирибоза).

ДНК являє собою двуцепочечную молекулу, в якій кожна з ланцюгів з`єднується з іншого через азотисті основи по принципом комплементарності.

Крім того, можна вважати, що до складу ДНК входять гени - певні нуклеотидні послідовності, що відповідають за синтез білка. Які ж хімічні особливості будови має дезоксирибонуклеїнова кислота?

Нуклеотид

Як було сказано, основною структурною одиницею дезоксирибонуклеїнової кислоти є нуклеотид. Це складне утворення. Склад нуклеотиду ДНК наступний.

По центру нуклеотиду знаходиться п`ятикомпонентну цукор (в ДНК це дезоксирибоза, на відміну від РНК, в якій міститься рибоза). До нього приєднується азотна основа, яких виділяють 5 типів: аденін, гуанін, тимін, урацил і цитозин. Крім того, кожен нуклеотид має у своєму складі і залишок фосфорної кислоти.

До складу ДНК входять тільки ті нуклеотиди, які мають зазначені структурні одиниці.

Всі нуклеотиди розташовані у вигляді ланцюга і слідують один за одним. Групуючи за триплетів (по три нуклеотиду), вони утворюють послідовність, в якій кожен триплет відповідає певній амінокислоті. В результаті утворюється ланцюг.

Вони об`єднуються між собою за рахунок зв`язків азотистих основ. Основна зв`язок між нуклеотидами паралельних ланцюгів - воднева.

Нуклеотидні послідовності є основою генів. Порушення в їх структурі веде до збою в синтезі білків і прояву мутацій. До складу ДНК входять однакові гени, що визначаються практично у всіх людей і які відрізняють їх від інших організмів.

Модифікація нуклеотиду

У деяких випадках для більш стабільною передачі тієї чи іншої ознаки використовується модифікування азотистого підстави. Хімічний склад ДНК змінюється за рахунок приєднання метильної групи (СН3). Подібна модифікація (на одному нуклеотиді) дозволяє стабілізувати генну експресію і передачу ознак дочірнім клітинам.

Подібне "покращення" структури молекули жодним чином не позначається на об`єднанні азотистих основ.

Дана модифікація використовується і при інактивації Х-хромосоми. В результаті цього утворюються тільця Барра.

При посиленому канцерогенезі аналіз ДНК показує, що ланцюжок нуклеотидів була схильна метилированию на багатьох підставах. У проведених спостереженнях було відмічено, що джерелом мутації зазвичай служить метилований цитозин. Зазвичай при пухлинному процесі деметилювання може сприяти зупинці процесу, але за рахунок своєї складності дана реакція не проводиться.

Структура ДНК

У будові молекули виділяють два типи структури. Перший тип - лінійна послідовність, утворена нуклеотидами. Їх побудова підкоряється деяким законам. Запис нуклеотидів на молекулі ДНК починається з 5`-кінця і закінчується 3`-кінцем. Другий ланцюг, розташована навпроти, будується таким же чином, тільки в просторовому відношенні молекули перебувають одна навпроти іншої, причому 5`-кінець одного ланцюга розташований навпроти 3`-кінця другої.

Вторинна структура ДНК - спіраль. Обумовлюється наявністю водневих зв`язків між розташованими один навпроти одного нуклеотидами. Воднева зв`язок утворюється між комплементарними азотистими підставами (наприклад, навпроти аденіну першої ланцюга може знаходитися тільки тимін, а навпаки гуаніну - цитозин або урацил). Подібна точність обумовлена тим, що побудова другого ланцюга відбувається на основі першої, тому між азотистими підставами спостерігається точну відповідність.

Синтез молекули

Яким же чином утворюється молекула ДНК?

У циклі її утворення виділяють три стадії:

• Роз`єднання ланцюгів.
• Приєднання синтезують одиниць до однієї з ланцюгів.
• Добудовування другого ланцюга за принципом комплементарності.

На стадії роз`єднання молекули основну роль відіграють ферменти - ДНК-гірази. Дані ферменти орієнтовані на руйнування водневих зв`язків між ланцюгами.

Після розбіжності ланцюгів в справу вступає основний синтезирующий фермент - ДНК-полімераза. Її приєднання спостерігається на ділянці 5 `. Далі даний фермент рухається в бік 3`-кінця, попутно приєднуючи необхідні нуклеотиди з відповідними азотистими підставами. Дійшовши до визначеної ділянки (термінатора) на 3`-кінці, полімераза від`єднується від вихідної ланцюга.

Після того як утворилася дочірня ланцюг, між основами утворюється воднева зв`язок, який і скріплює знову утворену молекулу ДНК.

Де можна знайти дану молекулу?

Якщо заглибитися в будову клітин і тканин, то можна побачити, що ДНК в основному міститься в ядрі клітини. Ядро відповідає за утворення нових, дочірніх, клітин або їх клонів. При цьому спадкова інформація, що знаходиться в ньому, поділяється між новоствореними клітинами рівномірно (утворюються клони) або по частинах (часто можна спостерігати таке явище при мейозі). Поразка ядра тягне за собою порушення утворення нових тканин, що призводить до мутації.

Крім того, особливий тип спадкового матеріалу міститься в мітохондріях. У них ДНК дещо відрізняється від такої в ядрі (мітохондріальна дезоксирибонуклеїнова кислота має кільцеподібні форму і виконує дещо інші функції).

Сама молекула може виділятися з будь-яких клітин організму (для дослідження найчастіше використовують мазок з внутрішньої сторони щоки або кров). Відсутня генетичний матеріал тільки в отшелушивающего епітелії і деяких клітинах крові (еритроцитах).

Функції

Склад молекули ДНК обумовлює виконання нею функції передачі інформації з покоління в покоління. Це відбувається за рахунок синтезу певних білків, які обумовлюють прояв того чи іншого генотипического (внутрішнього) або фенотипічного (зовнішнього - наприклад, колір очей або волосся) ознаки.

Передача інформації здійснюється за рахунок реалізації її з генетичного коду. На підставі відомостей, зашифрованих у генетичному коді, відбувається вироблення специфічних інформаційних, рибосомальних і транспортних РНК. Кожна з них відповідає за певну дію - інформаційна РНК використовується для синтезу білків, рибосомальная бере участь у складанні білкових молекул, а транспортна утворює відповідні білки.

Будь-який збій у їхній роботі або зміну структури призводять до порушення виконуваної функції і появи нетипових ознак (мутацій).

ДНК-тест на батьківство дозволяє визначити наявність родинних ознак між людьми.

Генетичні тести

Для чого в даний час може використовуватися дослідження генетичного матеріалу?

Аналіз ДНК використовується для визначення багатьох факторів або змін в організмі.

В першу чергу дослідження дозволяє визначити наявність вроджених, що передаються у спадок захворювань. До таких хвороб можна віднести синдром Дауна, аутизм, синдром Марфана.

Для визначення родинних зв`язків також можна досліджувати ДНК. Тест на батьківство вже давно отримав широке поширення в багатьох, в першу чергу юридичних, процесах. Дане дослідження призначають при визначенні генетичного споріднення між позашлюбними дітьми. Часто цей тест здають претенденти на спадщину при виникненні питань з боку органів влади.