Какав је састав ДНК је шећер? Хемијска основа структуре ДНК

Невероватно је видети како су слични родитељи и дјеца једна другој. Или су, напротив, сасвим другачији од браће и сестара, од оца и мајке. Зашто је то и од чега зависи? Које структуре су одговорне за очување, консолидацију, преношење и испољавање особина потомака од родитеља?

Ова улога припада нуклеинским киселинама које формирају хромозоме. То су молекули који обављају функције свих процеса повезаних са наследношћу и варијабилношћу. Посебна прерогатива у то припада молекулима ДНК.

Историја откривања нуклеинских киселина

Дуго времена такви молекули нису познати. Међутим, 1869. године, научник Мисцхер открио је мешавину ДНК и РНК као резултат истраживања, а потом успио утврдити своју припадност киселинама. Урадио је то на основу проучавања леукоцита у гнојима.

Од тада је започела активна студија ових једињења. Многи научници су покушали да успоставе хемијски састав ДНК и РНК. Разумјети њихову природу, суштину структуре и биолошку улогу. Велики допринос овом послу донијели су људи попут:

• А. Н. Белозерски.
• Тхомас Морган.
• Ц. Мостови.
• А. Меллер.
• Г. де Вриес.
• А. Стуртевант.
• ГА Надсон.
• А. С. Серебровски.
• НП Дубинин.
• ТС Филиппов и др.

У периоду од 1900. до данас, објашњена је природа нуклеинских киселина, хемијска основа структуре ДНК, његове особине и биолошки значај. Откривене су могућности које омогућавају да се овај молекул сматра универзалном базом свих живих ствари.

Истраживање у области генетике омогућило је успостављање везе између ДНК, генома и хромозома, како би дешифровало генетски код многих живих ствари. Ово је било важно за разумевање структуре дивљих животиња, механизама његовог деловања.

Такође је одређен хемијски састав хромозома. Утврђено је да њихова основа представља молекул нуклеинске киселине који има специфичну структуру.

ДНК: општа карактеристика

Потпуно декодирање скраћенице имена - деоксирибонуклеинска киселина. Поред РНК, ова киселина припада низу нуклеинских киселина. Њено име је дата због чињенице да састав ДНК укључује шећер. Име му је дезоксирибоза.

Хемијски састав ДНК и РНК је врло сличан, разлика је уједначена у угљикохидратима који формирају молекул. РНА је рибоза.

Генерално, молекул деоксирибонуклеинске киселине је сложена двострука макромолекула, која има огромну молекулску тежину и разноврсну композицију. Дакле, најчешће графичка представљања ове везе има облик две џепне траке спојене с попречним корацима-линковима.

Године 1953. Цхаргафф и његови сарадници успјели су открити потпуно унутрашњу структуру и састав молекула, што је било од великог значаја за сву молекуларну биологију и науку у цјелини. Постало је очигледно да састав ДНК укључује шећер пет-угљичних база (пентоза), пуринске и пиримидинске базе и остатке ортофосфорне киселине.

То је омогућило не само да даље декифрира саму структуру једињења, већ и да проучава особине, физичке и хемијске. Биолошка улога и значај за организам дефинисан је као фундаментални, универзални и специфичан за свако биће.

Хемијски састав

Ако карактеришемо унутрашњи атомски и молекуларни састав молекула нуклеинске киселине, можемо разликовати неколико основних врста једињења:

• Пентоза - деоксирибоза (угљен хидрат моносахарид);
• Органске базе - пурин (аденин и гуанин), пиримидин (цитозин и тимин);
• Остаци фосфорне киселине са слободним везицама.

Ово, уопште, све хемијске основе структуре ДНК. Друга ствар је да повезивање свих ових компонената није једноставно, али је сложен и јединствен процес. Тако, деоксриброза, базе и остатак неорганске киселине заједно чине нуклеотид. Из нуклеотидних секвенци се саставља цела структура молекула у целини.

Јединствена је ред у којем ће се органске базе налазити један за другим и у односу на суседни ланац. Нуклеотидна секвенца је изграђена према одређеним принципима, чија је главна комплементарност (строга кореспонденција пуринске и пиримидинске компоненте). Ово омогућава сваком живом створењу да има свој генетски код, јединствен, урођен и дубоко специфичан.

Фенотипски, ово се манифестује у облику наслеђивања сасвим различитих карактеристика, у чињеници да не постоје два идентична лица (изузев идентичних близанаца), карактеристичне особине изгледа.

Какав шећер садржи ДНК ?

Основа било које органске материје је угљенични ланац атома. Молекул ДНК није био изузетак. На крају крајева, структура ДНК је шећер, односно састоји се од низа пет атома угљеника, комбинованих у цикличној структури. Исти молекул прекида кисеонички мост који улази у општи циклус.

Хемијски састав шећера изражен је следећом емпиријском формулом: Ц ₅ Х ₁₀ О ₄ . Овај молекул - алдопентоза, која укључује пет атома угљеника, увија у циклус. Поред тога, један од атома ланца умјесто хидроксил групе садржи само водоник, тако да у име шећера постоји такав префикс као што је "деокси", односно без кисеоника.

Хемијски састав шећера открио је и истражио Пхибус Лиевен, који је 1929. открио целокупну структуру и хемијску природу једињења.

Основе у саставу молекула

Органске базе које чине нуклеинску киселину ДНК могу се подијелити у двије главне групе.

1. Пирине - сложене структуре формиране са два угљенична циклуса - петочлана и шесточлана. То укључује аденин и гуанин, који су комплементарни са пиримидинским базама у деоксирибонуклеинској киселини.
2. Пиримидин - шесточлани угљенични циклуси. Ово укључује тимин и цитозин.

Према томе, испоставља се да састав ДНК укључује шећер и базу, спојени једни са другима и везани за радикал фосфорне киселине. Све ово заједно и испада нуклеотид. У двоструковој структури генералног молекула ДНК, нуклеотиди се везују према правилу комплементарности: аденин одговара бази тимина, а гуанин одговара цитосину.

Врсте односа између честица

Основне врсте веза између компонената ДНК структура су следеће:

• Водоник;
• Цовалент полар;
• Снаге интермолекуларне привлачности;
• Ваан дер Ваалс интеракција.

Ово омогућава двоструку структуру која постоји у три конформације:

• Примарно - линеарна секвенца нуклеотида;
• Секундарни - спирално свичи свака филамента и обоје у близини;
• Терцијални - комплексни конформациони глобуле снажно спиралних молекула.

Дакле, чињеница да структура ДНК укључује шећер, базе и остатке киселине је основа његове структуре и тла за примјену више интеракција и стварања хемијских веза.

Важност ДНК за организме

Постоји неколико важних тачака:

1. Молекули киселине који се разматрају укључени су у хемијски састав хромозома, који одређују индивидуалност свих живих организама.
2. ДНК је основа за синтезу сложених полипептидних ланаца одговорних за кодирање и преношење наследних особина.
3. Деоксирибонуклеинска киселина је основа за транскрипцију, односно примарну синтезу РНК, затим протеина.

Такви процеси се јављају у свим организмима. Ово нам омогућава да ову структуру назовемо универзалном јединицом свих живих ствари.

Молекуларна репликација

Овај процес је удвостручење молекула ДНК, који се спонтано наставља са потрошњом енергије у живим организмима. Главна компонента је ДНК полимераза, ензим који катализује и контролише целу синтезу.

Суштина репликације је да је свака од нити молекула подељена и удвостручила своје линеарне секвенце. Као резултат процеса, формирају се два нова ДНК молекула, од којих свака садржи један стари полипептидни ланац, а друга потпуно нова, саграђена према принципу комплементарности.

Вредност процеса је да се потомци пуни генетским информацијама.