ADN (acid dezoxiribonucleic). Monomerii acizilor nucleici sunt componente constitutive.care monomeri formează o moleculă de ADN

Acizii nucleici sunt compuși organici cu molecul mare, biopolimeri formați din reziduuri de nucleotide. Formele polimerice ale acizilor nucleici se numesc polinucleotide. Lanțurile de nucleotide sunt conectate printr-un reziduu de acid fosforic (legatură fosfodiester). Există două clase de acizi nucleici:

Acid dezoxiribonucleic (ADN). Zahăr - dezoxiriboză, baze azotate: purină - guanină (G), adenină (A), pirimidină timină (T) și citozină (C). ADN-ul constă adesea din două lanțuri de polinucleotide direcționate antiparalel. Un model al structurii spațiale a moleculei de ADN sub formă de dublu helix a fost propus în 1953 de J. Watson și F. Crick.

Acid ribonucleic (ARN). Zahăr - riboză, baze azotate: purină - guanină (G), adenină (A), pirimidină uracil (U) și citozină (C). Structura lanțului de polinucleotide este similară cu cea a ADN-ului. Datorită caracteristicilor ribozei, moleculele de ARN au adesea structuri secundare și terțiare diferite, formând regiuni complementare între diferitele catene.

Molecula de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide, răsucite elicoidal unul în jurul celuilalt și împreună în jurul unei axe imaginare, adică. este un dublu helix. Diametrul dublei helix ADN este de 2 nm, distanța dintre nucleotidele adiacente este de 0,34 nm și există 10 perechi de nucleotide pe tură a helixului. Lungimea moleculei poate ajunge la câțiva centimetri. Greutatea moleculară - zeci și sute de milioane. Lungimea totală a ADN-ului din nucleul unei celule umane este de aproximativ 2 m. În celulele eucariote, ADN-ul formează complexe cu proteinele și are o conformație spațială specifică.

Monomerul ADN - nucleotidă (dezoxiribonucleotidă) - constă din reziduuri a trei substanțe: 1) o bază azotată, 2) o monozaharidă cu cinci atomi de carbon (pentoză), 3) acid fosforic.

Bazele azotate ale acizilor nucleici aparțin claselor pirimidinelor și purinelor. Bazele pirimidinice ale ADN-ului (au un inel în molecula lor) - timină, citozină. Bazele purinice (au două inele) sunt adenina și guanina.

Lanțul polinucleotidic se formează ca rezultat al reacțiilor de condensare a nucleotidelor. În acest caz, o legătură fosfoester (aparține categoriei de legături covalente puternice) are loc între carbonul de 3" al reziduului de deoxiriboză al unei nucleotide și restul de acid fosforic al alteia. Un capăt al lanțului polinucleotidic se termină cu un carbon de 5" (se numește capătul de 5"), celălalt - 3" -carbon (capătul 3"). Un al doilea lanț este situat vizavi de un lanț de nucleotide. Dispunerea nucleotidelor în aceste două lanțuri nu este aleatorie, ci strict definită: timina este întotdeauna situată opus adeninei unui lanț din celălalt lanț, iar citozina este întotdeauna situată opus guaninei, între adenină și timină, apar două legături de hidrogen, între guanină și citozină - trei legături de hidrogen. Modelul conform căruia nucleotidele din diferite lanțuri de ADN sunt ordonate strict (adenină - timină, guanină - citozină) și se leagă selectiv între ele se numește principiul complementarității.Din principiul complementarității rezultă că secvența nucleotidică a unui lanț determină secvența nucleotidică a celuilalt. Catenele de ADN sunt antiparalele (multidirectionale), i.e. nucleotidele diferitelor lanțuri sunt situate în direcții opuse și, prin urmare, opus capătului de 3" al unui lanț se află capătul de 5" al celuilalt. Molecula de ADN este uneori comparată cu o scară în spirală. „Balustrada” acestei scări este o coloană vertebrală de zahăr-fosfat (alternând reziduuri de deoxiriboză și acid fosforic); „treptele” sunt baze azotate complementare.

Funcția ADN-ului este stocarea și transmiterea informațiilor ereditare.

ARN este un polimer ai cărui monomeri sunt ribonucleotide. Spre deosebire de ADN, ARN-ul este format nu din două, ci dintr-un singur lanț de polinucleotide (cu excepția faptului că unii virusuri care conțin ARN au ARN dublu catenar). Nucleotidele ARN sunt capabile să formeze legături de hidrogen între ele. Lanțurile de ARN sunt mult mai scurte decât lanțurile de ADN. Monomerul ARN - nucleotidă (ribonucleotidă) - constă din reziduuri a trei substanțe:

1) baza azotata,

2) monozaharidă cu cinci atomi de carbon (pentoză),

3) acid fosforic.

Bazele azotate ale ARN aparțin și ele claselor de pirimidine și purine. Bazele pirimidinice ale ARN sunt uracil, citozină, iar bazele purinice sunt adenina și guanina. Monozaharida nucleotidă ARN este riboza. Există trei tipuri de ARN:

1) informații (matrice) ARN - ARNm (ARNm),

2) transfer ARN - ARNt,

3) ARN ribozomal - ARNr.

Toate tipurile de ARN sunt polinucleotide neramificate, au o conformație spațială specifică și participă la procesele de sinteză a proteinelor. Informațiile despre structura tuturor tipurilor de ARN sunt stocate în ADN. Procesul de sinteză a ARN-ului pe un șablon de ADN se numește transcripție.

Semnificația acizilor nucleici: stocarea, transferul și moștenirea informațiilor despre structura moleculelor proteice. Stabilitatea NK este cea mai importantă condiție pentru funcționarea normală a celulelor și a organismelor întregi.

Astfel, acizii nucleici ADN și ARN sunt prezenți în celulele tuturor organismelor vii și îndeplinesc cele mai importante funcții pentru stocarea, transmiterea și implementarea informațiilor ereditare.



1. Ce tipuri de acizi nucleici există? Ce sunt monomerii acidului nucleic?

Există două tipuri de acizi nucleici: c) ARN, d) ADN.

Monomerii acizilor nucleici sunt: ​​f) nucleotidele.

2. Descrieți structura unei nucleotide. Cum se pot uni nucleotidele într-o moleculă de ADN?

O nucleotidă constă dintr-o bază azotată, un zahăr cu cinci atomi de carbon (pentoză) și un reziduu de acid fosforic. Nucleotida ADN conține una dintre cele patru baze azotate (adenină, guanină, citozină sau timină), iar zahărul cu cinci atomi de carbon este dezoxiriboză. Într-o nucleotidă ARN, baza azotată este adenina, guanina, citozina sau uracilul, iar zahărul cu cinci atomi de carbon este riboza.

O moleculă de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide. Nucleotidele din fiecare lanț sunt legate între ele prin legături covalente. Aceste legături se formează între restul de acid fosforic al unei nucleotide și pentoza altei nucleotide. Nucleotidele pereche ale catenelor de ADN opuse sunt conectate prin legături de hidrogen, cu două legături de hidrogen formate între adenină și timină și trei între guanină și citozină. Această potrivire a nucleotidelor pereche se numește complementaritate.

3. S-a stabilit secvența de nucleotide a unuia dintre lanțurile de ADN: CTGAGTTCA. Determinați ordinea nucleotidelor lanțului complementar.

Într-o moleculă de ADN, adenina (A) este complementară cu timină (T), iar guanina (G) este complementară cu citozina (C), prin urmare ordinea nucleotidelor lanțului complementar de ADN va fi următoarea: GACTCAAHT.

4. Descrieți structura spațială a moleculei de ADN.

Molecula de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide răsucite în jurul unei axe comune și este o dublă spirală cu un diametru de aproximativ 2 nm (ca o scară în spirală). Fiecare tură a helixului conține 10 perechi de baze și are 3,4 nm lungime. Catenele de ADN opuse se completează reciproc, deoarece nucleotidele acestor lanțuri formează perechi (A și T, G și C). Legăturile de hidrogen apar între nucleotidele pereche, stabilizând dubla helix ADN.

5. Ce tipuri de ARN se găsesc în celulă? Comparați-le după funcțiile lor, caracteristicile structurale și procentul din cantitatea totală de ARN din celulă.

Celula conține trei tipuri de ARN: ribozomal (ARNr), de transport (ARNt) și informațional sau matriceal (ARNm, ARNm). Funcțiile tuturor tipurilor de ARN sunt asociate cu procesele de sinteză a proteinelor.

Moleculele de ARNr îndeplinesc o funcție structurală. În combinație cu proteine ​​speciale, acestea capătă o anumită configurație spațială și formează ribozomi (sau mai bine zis, subunități ribozomale), pe care proteinele sunt sintetizate din aminoacizi.

ARN-urile de transfer efectuează transferul de aminoacizi la ribozomi și participă la procesul de sinteză a proteinelor. Moleculele de ARNt sunt relativ mici (în medie sunt formate din 80 de nucleotide); datorită legăturilor de hidrogen intramoleculare, au o structură spațială specifică, care amintește de frunza de trifoi.

ARN-ul mesager sau mesager (ARNm, ARNm) sunt cei mai eterogeni ca mărime și structură. Ele conțin informații despre structura anumitor proteine ​​și servesc ca șabloane în timpul sintezei acestor proteine ​​pe ribozomi.

ARN-urile ribozomale reprezintă aproximativ 80% din toate ARN-urile celulare, ARN-urile de transport - aproximativ 15%, ARN-urile informaționale - 3-5%.

6. Comparați diferite caracteristici ale ADN-ului și ARN-ului. Identificați asemănările și diferențele dintre ele.

Asemănări:

● Sunt substanțe organice, biopolimeri și aparțin acizilor nucleici.

● Construite din nucleotide, fiecare dintre ele contine o baza azotata, o pentoza si un reziduu de acid fosforic. Bazele azotate adenina (A), guanina (G) și citozina (C) se găsesc atât în ​​nucleotidele ADN, cât și în ARN.

● Moleculele sunt formate din atomi de carbon (C), hidrogen (H), oxigen (O), azot (N) si fosfor (P).

Diferențe:

● Nucleotidele ADN conțin un reziduu de deoxiriboză de zahăr cu cinci atomi de carbon, în timp ce nucleotidele ARN conțin un rest de riboză. Baza azotată timina (T) poate fi găsită numai în nucleotidele ADN, iar uracilul (U) poate fi găsit doar în nucleotidele ARN.

● Molecula de ADN este dublu catenară (cu rare excepții) și arată ca un dublu helix. Moleculele de ARN sunt de obicei monocatenar și pot avea diferite configurații spațiale. Lanțurile polinucleotidice ARN sunt mult mai scurte decât lanțurile ADN.

● În celulele eucariote, cea mai mare parte a ADN-ului este conținută în nucleu (doar mitocondriile și cloroplastele au propriile lor molecule mici de ADN). Moleculele de ARN se găsesc nu numai în nucleu, ci și în citoplasma celulelor - ca parte a unor organite (ribozomi, mitocondrii, cloroplaste) și în hialoplasmă.

● Într-o celulă, ADN-ul asigură stocarea informațiilor ereditare (adică informații despre structura proteinelor) și transmiterea acesteia către celulele fiice în timpul procesului de diviziune. Moleculele de ARN asigură implementarea informațiilor ereditare prin participarea la procesul de biosinteză a proteinelor pe ribozomi.

Și (sau) alte caracteristici semnificative.

7. Un fragment al unei molecule de ADN conține 126 de adenil nucleotide (A), care reprezintă 18% din numărul total de nucleotide din acest fragment. Care este lungimea acestui fragment de ADN și câte nucleotide citidil (C) conține?

126 de nucleotide alcătuiesc 18% din toate nucleotidele dintr-un anumit fragment de ADN. Aceasta înseamnă că numărul total de nucleotide este: 126: 18% × 100% = 700 de nucleotide (sau 350 de perechi de baze).

O tură a dublei helix ADN conține 10 perechi de baze și are 3,4 nm lungime. Prin urmare, o pereche de nucleotide ocupă o regiune ADN de 0,34 nm lungime. Un fragment de ADN care conține 350 de perechi de nucleotide are o lungime de: 350 × 0,34 nm = 119 nm.

Într-o moleculă de ADN dublu catenar A = T, G = C. Aceasta înseamnă A = T = 126 nucleotide.

Suma lui G + C este: 700 – 126 – 126 = 448 nucleotide. G = C = 448: 2 = 224 nucleotide.

Răspuns: Fragmentul de ADN are 119 nm lungime și conține 224 de nucleotide citidil (C).

8. Un cercetător are trei molecule de ADN de aceeași lungime. Se știe că conținutul de nucleotide timidil (T) din prima probă este de 20% din numărul total de nucleotide, în a doua - 36%, în a treia - 8%. A început să încălzi aceste probe de ADN, crescând treptat temperatura. În acest caz, lanțurile complementare au fost separate unele de altele - așa-numita topire a ADN-ului. Care probă a început să se topească prima și care s-a topit ultima? De ce?

Topirea ADN-ului are loc din cauza ruperii legăturilor de hidrogen dintre nucleotidele complementare. Se formează două legături de hidrogen între adenină și timină și trei între guanină și citozină. Cu cât este mai mare conținutul de perechi G-C într-un fragment de ADN, cu atât mai multe legături de hidrogen sunt în compoziția sa și cu atât va fi necesară mai multă energie pentru a le distruge. În schimb, cu cât un fragment de ADN conține mai multe perechi A-T, cu atât va fi necesară mai puțină energie pentru topire.

Prin urmare, a doua probă se va topi mai întâi (conține cea mai mare cantitate de timină și, prin urmare, perechile A-T), apoi prima și, în sfârșit, a treia (cu cel mai mic conținut de timină).

Un model spațial al moleculei de ADN a fost propus în 1953 de cercetătorii americani, geneticianul James Watson (născut în 1928) și fizicianul Francis Crick (născut în 1916). Pentru contribuțiile lor remarcabile la această descoperire, ei au primit în 1962 Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină.

Acidul dezoxiribonucleic (ADN) este un biopolimer al cărui monomer este o nucleotidă. Fiecare nucleotidă conține un reziduu de acid fosforic legat de zahăr dezoxiriboză, care, la rândul său, este conectată la o bază azotată. Există patru tipuri de baze azotate în molecula de ADN: adenină, timină, guanină și citozină.

Molecula de ADN este formată din două lanțuri lungi împletite sub formă de spirală, cel mai adesea cu mâna dreaptă. Excepție fac virusurile care conțin ADN monocatenar.

Acidul fosforic și zahărul, care fac parte din nucleotide, formează baza verticală a helixului. Bazele azotate sunt situate perpendicular și formează „punți” între elice. Bazele azotate ale unui lanț se combină cu bazele azotate ale altui lanț conform principiului complementarității sau corespondenței.

Principiul complementarității. Într-o moleculă de ADN, adenina se combină numai cu timină, guanina - doar cu citozina.

Bazele azotate se potrivesc optim între ele. Adenina și timina sunt conectate prin două legături de hidrogen, guanina și citozina prin trei. Prin urmare, este necesară mai multă energie pentru a rupe legătura guanină-citozină. Timina și citozina, care au aceeași dimensiune, sunt mult mai mici decât adenina și guanina. Perechea timină-citozină ar fi prea mică, perechea adenină-guanină ar fi prea mare, iar spirala ADN ar fi îndoită.

Legăturile de hidrogen sunt slabe. Sunt ușor rupte și la fel de ușor de restaurat. Lanțurile cu dublu helix se pot depărta ca un fermoar sub acțiunea enzimelor sau la temperaturi ridicate.

5. Molecula de ARN Acid ribonucleic (ARN)

Molecula de acid ribonucleic (ARN) este, de asemenea, un biopolimer, care constă din patru tipuri de monomeri - nucleotide. Fiecare monomer al unei molecule de ARN conține un reziduu de acid fosforic, zahăr riboză și o bază azotată. Mai mult, cele trei baze azotate sunt aceleași ca în ADN - adenină, guanină și citozină, dar în loc de timină, ARN-ul conține uracil, care este similar ca structură. ARN-ul este o moleculă monocatenar.

Conținutul cantitativ al moleculelor de ADN din celulele oricărei specii este aproape constant, dar cantitatea de ARN poate varia semnificativ.

Tipuri de ARN

În funcție de structura și funcția îndeplinită, se disting trei tipuri de ARN.

1. Transfer ARN (ARNt). ARN-urile de transfer se găsesc în principal în citoplasma celulei. Ei transportă aminoacizi la locul de sinteză a proteinelor din ribozom.

2. ARN ribozomal (ARNr). ARN-ul ribozomal se leagă de anumite proteine ​​și formează ribozomi - organele în care are loc sinteza proteinelor.

3. ARN mesager (ARNm) sau ARN mesager (ARNm). ARN-ul mesager transportă informații despre structura proteinelor de la ADN la ribozom. Fiecare moleculă de ARNm corespunde unei secțiuni specifice de ADN, care codifică structura unei molecule de proteină. Prin urmare, pentru fiecare dintre miile de proteine ​​care sunt sintetizate în celulă, există propriul ARNm special.

Mai ales ADN-ul este destul de bine cunoscut în știință. Acest lucru se explică prin faptul că sunt substanțe celulare de care depinde stocarea și transmiterea informațiilor ereditare. ADN-ul, descoperit în 1868 de F. Miescher, este o moleculă cu proprietăți acide pronunțate. Omul de știință l-a izolat din nucleele leucocitelor - celule ale sistemului imunitar. În următorii 50 de ani, studiile asupra acizilor nucleici au fost efectuate sporadic, deoarece majoritatea oamenilor de știință biochimiști considerau proteinele principalele substanțe organice, inclusiv cele responsabile de trăsăturile ereditare.

De la descifrarea efectuată de Watson și Crick în 1953, au început cercetări serioase, care dezvăluie că acidul dezoxiribonucleic este un polimer, iar nucleotidele sunt monomerii ADN-ului. Tipurile și structura lor vor fi studiate de noi în această lucrare.

Nucleotidele ca unități structurale ale informațiilor ereditare

Una dintre proprietățile fundamentale ale materiei vii este păstrarea și transmiterea informațiilor despre structura și funcțiile atât ale celulei, cât și ale întregului organism în ansamblu. Acest rol este jucat de monomerii ADN - nucleotide - care sunt un fel de „blocuri” din care se construiește structura unică a substanței eredității. Să luăm în considerare ce semne a fost ghidată natura vie atunci când a creat un superhelix de acid nucleic.

Cum se formează nucleotidele?

Pentru a răspunde la această întrebare, avem nevoie de câteva cunoștințe din domeniul chimiei organice. În special, amintim că în natură există un grup de glicozide heterociclice care conțin azot combinate cu monozaharide - pentoze (dezoxiriboză sau riboză). Se numesc nucleozide. De exemplu, adenozina și alte tipuri de nucleozide sunt prezente în citosolul celulei. Ei intră într-o reacție de esterificare cu molecule de acid ortofosforic. Produsele acestui proces vor fi nucleotidele. Fiecare monomer ADN, dintre care există patru tipuri, are un nume, de exemplu, nucleotide de guanină, timină și citozină.

Monomeri purinici ai ADN-ului

În biochimie, a fost adoptată o clasificare care împarte monomerii ADN și structura lor în două grupe: de exemplu, nucleotidele de adenină și guanină sunt purine. Conțin derivați ai purinei - o substanță organică cu formula C 5 H 4 N 4. Monomerul ADN, o nucleotidă de guanină, conține, de asemenea, o bază azotată purinică conectată la dezoxiriboză printr-o legătură N-glicozidică, situată în configurația beta.

Nucleotide pirimidinice

Bazele azotate, numite citidină și timidină, sunt derivați ai compusului organic pirimidină. Formula sa este C 4 H 4 N 2. Molecula este un heterociclu plan cu șase membri care conține doi atomi de azot. Se știe că în loc de nucleotid de timină, molecule precum ARNr, ARNt și ARNm conțin un monomer uracil. În timpul procesului de transcripție, când informațiile sunt copiate de la o genă ADN într-o moleculă de ARNm, nucleotida de timină este înlocuită cu o nucleotidă de adenină, iar nucleotida de adenină cu o nucleotidă de uracil în lanțul de ARNm sintetizat. Adică, următoarea intrare va fi corectă: A - U, T - A.

regula lui Chargaff

În secțiunea anterioară, am atins deja parțial principiile corespondenței monomerilor în lanțurile ADN și în complexul genă-ARNm. Celebrul biochimist E. Chargaff a stabilit o proprietate cu totul unică a moleculelor de acid dezoxiribonucleic, și anume că numărul de nucleotide de adenină din acesta este întotdeauna egal cu timină, iar guanina cu citozină. Principala bază teoretică pentru principiile lui Chargaff a fost cercetările lui Watson și Crick, care au stabilit ce monomeri formează o moleculă de ADN și ce organizare spațială au. Un alt model, derivat de Chargaff și numit principiul complementarității, indică afinitatea chimică a bazelor purinice și pirimidinice și capacitatea acestora de a forma legături de hidrogen atunci când interacționează între ele. Aceasta înseamnă că aranjarea monomerilor în ambele catene de ADN este strict determinată: de exemplu, vizavi de A primei catene de ADN, poate fi localizat doar T-ul celeilalte și apar două legături de hidrogen între ele. Doar o nucleotidă de citozină poate fi situată opus unei nucleotide de guanină. În acest caz, între bazele azotate se formează trei legături de hidrogen.

Rolul nucleotidelor în codul genetic

Pentru a efectua reacția de biosinteză a proteinelor care are loc în ribozomi, există un mecanism de traducere a informațiilor despre compoziția de aminoacizi a peptidei din secvența de nucleotide ARNm în secvența de aminoacizi. S-a dovedit că trei monomeri adiacenți poartă informații despre unul dintre cei 20 de aminoacizi posibili. Acest fenomen se numește În rezolvarea problemelor de biologie moleculară, este folosit atât pentru a determina compoziția de aminoacizi a unei peptide, cât și pentru a clarifica întrebarea: ce monomeri formează o moleculă de ADN, cu alte cuvinte, care este compoziția genei corespunzătoare. De exemplu, tripletul (codonul) AAA dintr-o genă codifică aminoacidul fenilalanina dintr-o moleculă de proteină, iar în codul genetic va corespunde tripletului UUU din lanțul ARNm.

Interacțiunea nucleotidelor în procesul de reduplicare a ADN-ului

După cum sa aflat mai devreme, unitățile structurale, monomerii ADN-ului sunt nucleotide. Secvența lor specifică în lanțuri este șablonul pentru procesul de sinteză a moleculei fiice a acidului dezoxiribonucleic. Acest fenomen are loc în stadiul S al interfazei celulare. Secvența de nucleotide a unei noi molecule de ADN este asamblată pe catenele mamă sub acțiunea enzimei ADN polimerază, ținând cont de (A - T, D - C). Replicarea se referă la reacțiile de sinteză șablon. Aceasta înseamnă că monomerii ADN și structura lor în lanțurile mamă servesc ca bază, adică matricea pentru copia sa fiică.

Se poate schimba structura unei nucleotide?

Apropo, să spunem că acidul dezoxiribonucleic este o structură foarte conservatoare a nucleului celular. Există o explicație logică pentru aceasta: ceea ce este stocat în cromatina nucleului trebuie să fie neschimbat și copiat fără distorsiuni. Ei bine, genomul celular este în mod constant „sub pistolul” factorilor de mediu. De exemplu, astfel de compuși chimici agresivi precum alcoolul, medicamentele, radiațiile radioactive. Toți sunt așa-numiți mutageni, sub influența cărora orice monomer ADN își poate schimba structura chimică. În biochimie, o astfel de distorsiune se numește mutație punctuală. Frecvența apariției lor în genomul celular este destul de mare. Mutațiile sunt corectate de un sistem de reparare celulară care funcționează bine, care include un set de enzime.

Unele dintre ele, de exemplu enzimele de restricție, „decupează” nucleotidele deteriorate, polimerazele asigură sinteza monomerilor normali, iar ligazele „reticulă” secțiunile restaurate ale genei. Dacă din anumite motive mecanismul descris mai sus nu funcționează în celulă și monomerul ADN defect rămâne în molecula sa, mutația este preluată de procesele de sinteză a matricei și se manifestă fenotipic sub formă de proteine ​​cu proprietăți afectate, incapabile să îndeplinesc funcțiile necesare inerente acestora în metabolismul celular. Acesta este un factor negativ grav care reduce viabilitatea celulei și îi scurtează durata de viață.

Acizii dezoxiribonucleici și ribonucleici sau ADN și ARN, ca și proteinele, sunt biopolimeri. Ambele tipuri constau din compuși de monomeri - nucleotide. O nucleotidă este cel mai mic element al structurii lor. Înlocuirea sau deteriorarea unui astfel de monomer provoacă o mutație. Prin urmare, este numită și unitate de mutație. Istoria descoperirii și studiului nucleotidelor este indisolubil legată de studiul acizilor.

Onoarea descoperirii moleculei de ADN îi aparține lui Johann F. Miescher. Acest eveniment a avut loc în 1869 în procesul de studiu al compoziției și funcției celulelor leucocitare. După ce a izolat o substanță necunoscută din puroi, a determinat doar compoziția chimică și i-a dat un nume. Omul de știință nu și-a putut imagina ce fel de revoluție în știință va produce descoperirea sa.
Multă vreme, nimeni nu a acordat prea multă importanță substanței descoperite. Deși mulți oameni s-au arătat interesați. Descoperirea a fost făcută de fizicianul W. Crick și biologul D. Watson după mulți ani de cercetări. Ei au fost cei care au publicat un articol în 1953 în care au propus și dovedit structura acestei molecule misterioase. Articulațiile uniforme sunt interconectate în spirale răsucite gigantice care conțin baze de date întregi de informații ereditare. Oamenii de știință încă se luptă să descifreze informațiile.
Spre deosebire de predecesorul său, existența ARN a fost prezisă. Studiind sinteza proteinelor, cercetătorii au ajuns la concluzia că există un fel de intermediar între acestea și ADN. Și la mijlocul anilor 60 ai secolului XX, a fost descoperit ARN. Monomerii ARN sunt legați împreună în lanțuri lungi monocatenar.

Cum sunt structurați monomerii?

Monomerii ambilor acizi sunt similari ca structură, fiecare dintre ei având trei componente. Monomerii ADN-ului și ARN-ului sunt următoarele componente: zahăr cu cinci atomi de carbon, baze azotate și reziduuri de acid fosforic. Toate componentele sunt conectate între ele prin legături de hidrogen. În ciuda faptului că ADN-ul și ARN-ul conțin aceleași elemente chimice, ele sunt departe de a fi identice. Diferențele în compoziția acizilor se pot reduce aproximativ la absența unui atom de oxigen în riboză din ADN, care îl transformă în deoxiriboză, și la faptul că unul conține timină, iar celălalt conține uracil. Riboza și deoxiriboza diferă, de asemenea, puțin una de cealaltă, precum timina și uracilul. Diferențele minime de structură, totuși, conferă moleculelor funcții distincte.
ADN-ul este un helix stabil și puternic, motiv pentru care diferă de ARN. Moleculele de ARN se răsucesc în bile, formează ace de păr și alte forme bizare. Nu este voluminos, dar și instabil. Pe baza numărului de nucleotide dintr-o moleculă, ARN-ul poate fi împărțit în trei tipuri: informațional, de transport și ribozomal. Este mobil, capabil să stocheze energie și să transmită informații. Duetul armonios al acestor doi acizi nucleici asigură funcționarea întregii vieți de pe planetă.
Funcțiile și rolul unităților monomerice în toată această extravaganță a vieții sunt destul de mari. Fiecare dintre ei participă la ea în felul său. Unii acumulează energie în celulă, alții controlează procesul metabolic, iar alții acționează ca catalizatori. Trei nucleotide conectate în serie formează un triplet. Combinațiile de tripleți poartă informații despre structura celulei proteice și sunt numite gene. Prin urmare, o nucleotidă poate fi încă definită ca un fel de purtător de informații.

Aplicarea nucleotidelor

De-a lungul istoriei sale, omenirea nu a renunțat niciodată la speranța de a găsi elixirul tinereții. Legături ale lanțurilor de ARN și ADN

La mijlocul secolului al XX-lea, au fost descoperite funcțiile catenelor izolate de ADN de a provoca regenerarea celulară. Sunt deja dezvoltate produse cosmetice pentru întinerirea pielii care conțin „fragmente de spirală magică”.
Descifrarea informațiilor ereditare conținute în nucleotide face posibilă lupta împotriva bolilor genetice.
Produsele infame modificate genetic își datorează existența și cunoștințelor despre structura și proprietățile legăturilor ADN.

Aplicație în medicină

Chiar și puținul pe care îl știm despre structura ADN-ului ne permite să aplicăm aceste cunoștințe în practică. Terapia genică este utilizată în medicină și se bazează pe introducerea uneia sau mai multor nucleotide în celula afectată pentru a înlocui secțiunea deteriorată a ADN-ului. Datorită acestei funcții, celula elimină defectul și restabilește „programul corect”. Această terapie dă speranță celor care suferă de boli ereditare. Un rezultat pozitiv a fost obținut pentru prima dată în anii 90 ai secolului trecut prin vindecarea imunodeficienței ereditare la o fetiță. Acum sunt cunoscute peste 40 de boli pentru care este utilizat. Se fac experimente pentru tratarea tumorilor canceroase. Prin reprogramarea, cu ajutorul genelor marcate, a celulelor afectate și a apărării imune a organismului, în jumătate din cazuri obțin rezultate pozitive. Tumoarea este redusă la jumătate. Nu se poate spune că acesta este succes, dar acesta este începutul drumului către el. Această metodă este folosită nu numai pentru a vindeca cancerul, ci și pentru a învinge infecția cu HIV. Funcțiile dotate cu nucleotide sunt, de asemenea, utilizate în mod activ în scopuri de diagnostic. Există o serie de metode pentru determinarea prezenței genelor patologice la pacienți și a posibilității mutațiilor.

Perspective

O treime din bolile umane sunt ereditare. Se crede că acestea sunt cauzate de deteriorarea funcțiilor de stocare a informațiilor ereditare. Este de așteptat ca cauzele daunelor să fie studiate și să se găsească modalități de refacere a acestora, care să facă posibilă recunoașterea bolilor într-un stadiu incipient și obținerea vindecării lor complete.
Proiectul internațional de genom uman există de mai bine de 20 de ani. Oamenii de știință și cercetătorii din întreaga lume descoperă secvența nucleotidelor din ADN. Dezvoltarea noilor tehnologii ne va permite să rezolvăm această problemă în viitorul apropiat.
Umanitatea a ridicat doar puțin cortina misterului universului. Ce alte informații sunt criptate în joncțiunile ADN-ului și ARN-ului. Unde ne poate duce această cunoaștere? Ne vor da superputeri sau ne vor distruge?