Untuk pemahaman terperinci tentang esensi dari metode diagnostik PCR, perlu untuk membuat penyimpangan singkat ke dalam kursus biologi sekolah.

Bahkan dari buku pelajaran sekolah, kita tahu bahwa asam deoksiribonukleat (DNA) adalah pembawa universal informasi genetik dan sifat turun-temurun di semua organisme yang ada di Bumi. Satu-satunya pengecualian adalah beberapa mikroorganisme, misalnya, virus - pembawa universal informasi genetik mereka adalah RNA - asam ribonukleat beruntai tunggal.

Struktur molekul DNA

Penemuan molekul DNA terjadi pada tahun 1953. Francis Crick dan James Watson menemukan struktur heliks ganda DNA, dan karya mereka kemudian dianugerahi Hadiah Nobel.

DNA adalah untai ganda yang dipilin menjadi heliks. Setiap untai terdiri dari "batu bata" - nukleotida yang terhubung secara berurutan. Setiap nukleotida DNA mengandung salah satu dari empat basa nitrogen - guanin (G), adenin (A) (purin), timin (T) dan sitosin (C) (pirimidin), terkait dengan deoksiribosa, yang terakhir, pada gilirannya, fosfat kelompok dilampirkan. Di antara mereka sendiri, nukleotida yang berdekatan dihubungkan dalam rantai oleh ikatan fosfodiester yang dibentuk oleh gugus 3'-hidroksil (3'-OH) dan 5'-fosfat (5'-PO3). Sifat ini menentukan adanya polaritas dalam DNA, yaitu arah yang berlawanan, yaitu ujung 5'- dan 3': ujung 5' dari satu untai sesuai dengan ujung 3' dari untai kedua.

0Array ( => Analisis) Array ( => 2) Array ( =>.html) 2

struktur DNA

Struktur utama DNA adalah urutan linier nukleotida DNA dalam rantai. Urutan nukleotida dalam rantai DNA ditulis dalam bentuk rumus huruf DNA: misalnya - AGTCATGCCAG, catatannya adalah dari ujung 5'- hingga 3' dari rantai DNA.

Struktur sekunder DNA terbentuk karena interaksi nukleotida (kebanyakan basa nitrogen) satu sama lain, ikatan hidrogen. Contoh klasik dari struktur sekunder DNA adalah heliks ganda DNA. Heliks ganda DNA adalah bentuk DNA yang paling umum di alam, terdiri dari dua untai polinukleotida DNA. Konstruksi setiap rantai DNA baru dilakukan sesuai dengan prinsip komplementaritas, yaitu, setiap basa nitrogen dari satu rantai DNA sesuai dengan basa yang ditentukan secara ketat dari rantai lainnya: dalam pasangan komplementer, lawan A adalah T, dan lawan G adalah C, dll.

Sintesis DNA. replikasi

Sifat unik DNA adalah kemampuannya untuk menggandakan (menggandakan). Di alam, replikasi DNA terjadi sebagai berikut: dengan bantuan enzim khusus (gyrazes), yang berfungsi sebagai katalis (zat yang mempercepat reaksi), heliks dipilin di dalam sel di area tempat replikasi (penggandaan DNA). ) harus terjadi. Selanjutnya, ikatan hidrogen yang mengikat benang putus dan benang menyimpang.

Dalam konstruksi rantai baru, enzim khusus, DNA polimerase, bertindak sebagai "pembangun" aktif. Duplikasi DNA juga memerlukan blok stratum atau "fondasi", yang merupakan fragmen DNA untai ganda kecil. Blok awal ini, atau lebih tepatnya, bagian pelengkap dari rantai DNA induk, berinteraksi dengan primer, fragmen untai tunggal dari 20-30 nukleotida. Replikasi atau kloning DNA terjadi secara bersamaan pada kedua untai. Dua molekul DNA terbentuk dari satu molekul DNA, di mana satu untai berasal dari molekul DNA induk, dan yang kedua, anak perempuan, baru disintesis.

gastroenterologi kompleks diagnostik - 5 360 rubel

HANYA DI MARTEsave - 15%

1000 rubel Rekaman EKG dengan interpretasi

- 25%utama
Kunjungan dokter
terapis akhir pekan

980 gosok. janji temu hirudotherapist awal

janji terapis - 1.130 rubel (bukan 1.500 rubel) "Hanya pada bulan Maret, pada hari Sabtu dan Minggu, janji temu dengan dokter umum dengan diskon 25% - 1.130 rubel, bukannya 1.500 rubel (prosedur diagnostik dibayar sesuai dengan daftar harga)

Dengan demikian, proses replikasi DNA (penggandaan) meliputi tiga tahap utama:

• Melepaskan heliks DNA dan memisahkan untaian
• Lampiran primer
• Pembentukan untai DNA baru dari untai anak

Analisis PCR didasarkan pada prinsip replikasi DNA - sintesis DNA, yang dapat dibuat ulang secara artifisial oleh para ilmuwan modern: di laboratorium, dokter menyebabkan penggandaan DNA, tetapi bukan seluruh rantai DNA, tetapi fragmen kecilnya.

Fungsi DNA

Molekul DNA manusia adalah pembawa informasi genetik, yang ditulis dalam bentuk urutan nukleotida menggunakan kode genetik. Sebagai hasil dari replikasi DNA yang dijelaskan di atas, transfer gen DNA dari generasi ke generasi terjadi.

Perubahan urutan nukleotida dalam DNA (mutasi) dapat menyebabkan kelainan genetik dalam tubuh.

Pada akhir abad ke-19, sebuah peristiwa terjadi di Swiss yang menentukan arah ilmu pengetahuan selama beberapa dekade mendatang: dalam perjalanan penelitiannya, ilmuwan F. Miescher menemukan molekul yang sebelumnya tidak dikenal dalam limfosit.

Molekul yang diisolasi kemudian ditemukan di semua spesies biologis dan menerima nama di mana mereka dikenal hari ini: "asam nukleat". Fungsi asam nukleat dalam sel adalah untuk menyimpan dan mengirimkan informasi keturunan.

dalam kontak dengan

Asam nukleat diklasifikasikan menurut kehadirannya dalam komposisi salah satu varietas gula lima karbon (pentosa). Asam deoksiribonukleat, atau DNA, mengandung deoksiribosa, sedangkan asam ribonukleat (RNA) mengandung ribosa.

Secara singkat, interaksi mereka dapat dinyatakan sebagai berikut: RNA disintesis dari DNA, dan protein disintesis dari RNA. Ada banyak kesamaan dalam struktur asam nukleat.

Mari kita analisis lebih detail di bagian mana dari asam nukleat sel berada, fungsi apa yang mereka lakukan, apa fitur strukturnya dan jenis asam nukleat apa yang ada.

DNA

Molekul DNA dapat dibandingkan dengan tangga yang dipelintir menjadi spiral ke arah kanan. Langkah atau "ambang" di atasnya dibentuk oleh pasangan basa nitrogen:

• adenin (A);
• guanin (G);
• timin (T);
• sitosin (C).

Setiap basa berpasangan dengan yang lain menggunakan prinsip saling melengkapi, di mana adenin berpasangan secara eksklusif dengan timin (AT) dan guanin berpasangan dengan sitosin (GC). Oleh karena itu, keacakan ikatan di antara mereka hanya terlihat - struktur asam nukleat tunduk pada hukum yang ketat dan tidak berubah.

Tergantung pada kombinasi nukleotida DNA dan basa nitrogen di dalamnya, karakteristik individu kita muncul (warna kulit, mata, rambut, tinggi, dll.). Molekul DNA terletak di inti sel, serta di kloroplas dan (kurang dari 1%).

struktur molekul DNA

Molekul DNA adalah biopolimer, di mana monomer atau unit struktural utama adalah nukleotida. Komponen berikut adalah bagian dari nukleotida: residu asam fosfat bergabung dengan gula lima karbon - deoksiribosa dan dibangun menjadi basa nitrogen. Di antara mereka sendiri, monomer digabungkan menjadi rantai panjang, membentuk berakhir dengan heliks ganda.

Heliks terhubung satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Adenin bergabung dengan timin dengan dua, dan sitosin dengan guanin dengan tiga ikatan hidrogen. Basa nitrogen, gula dan gugus fosfat adalah wajib dalam nukleotida.

Lebar molekul berkisar dari 2,2 hingga 2,4 nm, dan panjang setiap monomer dalam rantai adalah 0,33 nm.

Setiap rantai asam deoksiribonukleat memiliki orientasi tertentu. Dua rantai berlawanan arah disebut antiparalel.

Karena prinsip saling melengkapi, semua informasi dalam satu rantai diduplikasi di rantai lain. Kombinasi adenin dan guanin adalah basa purin, dan timin dengan sitosin adalah basa pirimidin. Dalam hal ini perlu diketahui bahwa dalam molekul DNA jumlah basa purin selalu sama dengan jumlah pirimidin.

Koneksi DNA dalam transfer gen

Kita sering mendengar tuduhan terhadap gen dalam hal kecenderungan dan kebiasaan buruk seseorang. Mari kita coba mencari tahu apa itu gen dan peran apa yang dimainkan DNA transmisi data turun-temurun apakah dia membawa informasi negatif. Apa fungsi asam nukleat dalam sel?

Gen adalah bagian khusus dari molekul DNA, terbentuk dari kombinasi unik nukleotida. Setiap jenis gen terletak di tempat yang ditunjuk secara khusus bagian dari heliks DNA tanpa berpindah tempat. Jumlah nukleotida dalam gen adalah konstan. Misalnya, gen yang bertanggung jawab untuk sintesis insulin memiliki 60 pasangan basa dalam komposisinya.

Juga dalam rantai DNA adalah apa yang disebut. "urutan non-coding". Peran mereka dalam transfer materi genetik tidak sepenuhnya ditetapkan. Diasumsikan bahwa urutan ini bertanggung jawab atas urutan kerja gen dan "memutar" kromosom.

Seluruh volume gen dalam tubuh disebut. Ini, pada gilirannya, didistribusikan secara merata dalam 46 pasang molekul DNA. Setiap pasangan seperti itu disebut kromosom. Karena itu, Tubuh manusia terdiri dari 46 pasang kromosom., di mana semua informasi genetik tertanam, mulai dari penampilan hingga kecenderungan hingga berbagai penyakit.

Kromosom berbeda dalam morfologi dan ukurannya. Ada dua bentuk utama - X dan Y. Tubuh manusia mengandung kromosom berpasangan, mis. masing-masing memiliki salinan persisnya. Jadi, biasanya kami memiliki 23 kromosom berpasangan. Setiap pasangan kromosom melakukan fungsinya, bertanggung jawab untuk fitur tertentu. 22 pasang kromosom bertanggung jawab atas karakteristik somatik dan hanya satu untuk jenis kelamin. Kombinasi kromosom XX berarti akan lahir anak perempuan, dan kombinasi XY berarti anak laki-laki.

mutasi DNA

Kerusakan molekul DNA dapat disebabkan oleh banyak faktor, di antaranya yang paling sering memiliki efek mutagenik pengikut:

• Radiasi. Ini adalah sinar-X atau radiasi ultraviolet dalam dosis tinggi.
• Oksidator. Jenis mutagen ini mencakup semua radikal bebas, oksida nitrat dan hidrogen peroksida.
• Karsinogenik. Faktor tersebut diwakili oleh daftar zat yang ekstensif, di mana yang paling umum adalah benzopyrene, aflatoksin dan etidium bromida.

Sebagian besar mutagen menembus antara dua pasang senyawa nitrogen, mengganggu struktur molekul asam nukleat. Inklusi paling berbahaya dari komponen mutagenik adalah untai ganda. Gangguan seperti itu sering menyebabkan kematian seluruh fragmen kromosom dan berbagai translokasi.

Penting! DNA manusia setiap hari diserang oleh banyak faktor agresif yang menyebabkan kerusakan pada struktur dan mematahkan heliks itu sendiri. Namun, molekul ini dibedakan oleh kemampuannya untuk beregenerasi, yang memungkinkan untuk mencegah mutasi bahkan pada tahap pembentukannya.

RNA

Prinsip struktur RNA pada dasarnya sama dengan struktur DNA, namun dengan perbedaan asam ribonukleat terbentuk dalam bentuk heliks tunggal, dalam komposisinya timin digantikan oleh urasil, dan ribosa menggantikan deoksiribosa.

Karena susunan nukleotida yang sangat berurutan, molekul RNA dapat mengkodekan informasi herediter.

Namun, tidak seperti DNA, fungsi asam ribonukleat berbeda, lebih luas, karena ada tiga subtipe molekul.

Jenis RNA

Ada 3 jenis asam ribonukleat:

1. Transportasi (tRNA). TRNA yang membentuk sitoplasma adalah molekul terkecil dari asam ribonukleat. Bentuknya mirip dengan bentuk daun semanggi. tRNA bertanggung jawab untuk mengangkut asam amino spesifik langsung ke situs di mana sintesis protein terjadi untuk memulai pembentukan ikatan peptida.
2. Informasi atau matriks (mRNA, mRNA). Ini adalah bagian dari inti sel dan sitoplasma. Ini mengangkut informasi tentang struktur protein dari DNA ke ribosom, yang merupakan tempat biosintesisnya.
3. Ribosom (rRNA). Ini terbentuk di nukleolus dan, seperti namanya, merupakan komponen utama ribosom. Jenis RNA terbesar. Menggabungkan dengan messenger RNA untuk membentuk protein

Ada juga jenis khusus. Hal ini ditemukan di beberapa virus, bakteri dan mikroorganisme. Bertindak secara bersamaan sebagai tRNA dan mRNA. Fungsi utamanya adalah pemrosesan protein.

Struktur molekul RNA

Rumus struktur RNA ditandai dengan adanya gugus hidroksil pada posisi ribosa. Banyak jenis asam ribonukleat, seperti rRNA dan mRNA, berfungsi dalam kombinasi dengan protein. Seperti senyawa yang disebut ribonukleotida.

Struktur nukleotida RNA mirip dengan struktur monomer DNA. Basa nitrogen juga bergabung satu sama lain sesuai dengan prinsip saling melengkapi. Namun, alih-alih timin, urasil hadir di sini, dan gula lima karbon diwakili oleh ribosa.

Nukleotida dalam rantai RNA terhubung melalui ikatan fosfodiester.

sintesis protein

Zat apa yang dapat menyimpan informasi tentang sel, fungsinya, sifat biologis dan kimianya? Tentu saja, tupai. Mereka adalah komponen unik dari setiap organisme hidup. Sintesis protein biokimia adalah mikroproses yang agak kompleks. Ini melewati tiga tahap utama:

1. Transkripsi. Proses ini terjadi di nukleus, dan RNA informasi bertanggung jawab untuk itu. Transkripsi terdiri dari membaca data tentang protein masa depan dari gen yang terletak di DNA dan mentransfer data ini ke messenger RNA. mRNA kemudian mengangkut informasi ke sitoplasma. Asam deoksiribonukleat tidak berhubungan langsung dengan biosintesis protein, tetapi hanya menyimpan dan mengirimkan informasi. Selama transkripsi, rantai DNA “bersantai”, dan materi genetik dibaca menjadi RNA, dengan mempertimbangkan kompleks pasangan basa nitrogen.
2. Siaran. Ini adalah tahap akhir dalam pembentukan molekul protein. Messenger RNA memasuki ribosom melalui sitoplasma, di mana sintesis biokimia itu sendiri berlangsung.
3. ​Berbagai modifikasi rantai polipeptida. Terjadi sebagai akibat dari terjemahan yang telah selesai.

DNA dan RNA

Perbedaan DNA dan RNA

Asam nukleat dicirikan tidak hanya oleh kesamaan, tetapi juga oleh ciri khas. Tanda-tanda umum termasuk yang berikut:

• Berisi dua pasangan basa.
• Bertanggung jawab atas transmisi informasi.
• "Dibangun" dari ikatan nukleotida, yang dibentuk sesuai dengan prinsip saling melengkapi.
• Dalam komposisi sel biologis, kedua asam memainkan peran yang saling melengkapi.

Tapi mengingat kedua asam tersebut, perbedaan yang signifikan dapat ditemukan.

Fakta menarik

• Satu-satunya jenis sel yang tidak mengandung DNA adalah sel darah merah.
• Struktur asam nukleat sangat mirip sehingga ilmuwan Barat telah mengajukan teori bahwa pada tahap awal sejarah evolusi umat manusia, tanggung jawab untuk menyimpan informasi yang dikirimkan melalui pewarisan, membawa RNA.
• Rumus struktur molekul DNA dihitung oleh D. Utson dan F. Crick pada tahun 1953. Dan hanya 9 tahun kemudian, para ilmuwan ini dianugerahi Hadiah Nobel dalam Kedokteran.
• Bertanggung jawab atas perbedaan di antara orang-orang kurang dari 1% dari semua molekul DNA termasuk dalam genom manusia. Oleh karena itu, ungkapan "kita semua berasal dari ujian yang sama" memiliki pembenaran ilmiah.
• Kesamaan antara DNA manusia dan simpanse mencapai 98%, dan DNA manusia dan babi cocok 96%.
• Transkrip lengkap genom manusia b selesai pada tahun 2003.
• Anda perlu 17 tahun untuk mengetikkan kode huruf lengkap genom manusia di papan ketik, mengingat Anda harus mengetuk tombol selama berhari-hari.
• gen manusia membentuk 100% dari gen, dimana 50% berasal dari ibu dan 50% dari ayah.

Struktur dan fungsi asam nukleat, pelajaran biologi

Apa perbedaan DNA dan RNA

Kesimpulan

Selama hampir dua abad, para ilmuwan telah mencoba mengungkap semua rahasia spiral kecil, untuk sepenuhnya menguraikan struktur asam nukleat. Tetapi bahkan sampai saat ini, tidak semua penemuan telah dibuat yang dapat menjelaskan penjaga informasi genetik ini. Mungkin segera kita akan mencari tahu apa lagi bukan fungsi yang kita ketahui dilakukan oleh DNA.

Ke asam nukleat termasuk senyawa polimer tinggi yang terurai selama hidrolisis menjadi basa purin dan pirimidin, pentosa dan asam fosfat. Asam nukleat mengandung karbon, hidrogen, fosfor, oksigen, dan nitrogen. Ada dua kelas asam nukleat: asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA).

Struktur dan fungsi DNA

DNA- polimer yang monomernya adalah deoksiribonukleotida. Model struktur spasial molekul DNA dalam bentuk double helix diusulkan pada tahun 1953 oleh J. Watson dan F. Crick (untuk membangun model ini, mereka menggunakan karya M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff).

molekul DNA dibentuk oleh dua rantai polinukleotida, dipelintir secara spiral satu sama lain dan bersama-sama di sekitar sumbu imajiner, yaitu. adalah heliks ganda (pengecualian - beberapa virus yang mengandung DNA memiliki DNA untai tunggal). Diameter heliks ganda DNA adalah 2 nm, jarak antara nukleotida yang berdekatan adalah 0,34 nm, dan ada 10 pasang nukleotida per putaran heliks. Panjang molekulnya bisa mencapai beberapa sentimeter. Berat molekul - puluhan dan ratusan juta. Panjang total DNA dalam inti sel manusia adalah sekitar 2 m. Dalam sel eukariotik, DNA membentuk kompleks dengan protein dan memiliki konformasi spasial tertentu.

Monomer DNA - nukleotida (deoksiribonukleotida)- terdiri dari residu tiga zat: 1) basa nitrogen, 2) monosakarida berkarbon lima (pentosa) dan 3) asam fosfat. Basa nitrogen dari asam nukleat termasuk dalam kelas pirimidin dan purin. Basa pirimidin DNA(memiliki satu cincin dalam molekulnya) - timin, sitosin. basa purin(memiliki dua cincin) - adenin dan guanin.

Monosakarida nukleotida DNA diwakili oleh deoksiribosa.

Nama nukleotida berasal dari nama basa yang sesuai. Nukleotida dan basa nitrogen ditunjukkan dengan huruf kapital.

Rantai polinukleotida terbentuk sebagai hasil dari reaksi kondensasi nukleotida. Dalam hal ini, antara 3 "-karbon dari residu deoksiribosa dari satu nukleotida dan residu asam fosfat dari yang lain, ikatan fosfoeter(termasuk dalam kategori ikatan kovalen kuat). Salah satu ujung rantai polinukleotida berakhir dengan 5 "karbon (disebut ujung 5"), ujung lainnya dengan ujung 3 "karbon (3").

Terhadap satu rantai nukleotida adalah rantai kedua. Susunan nukleotida dalam dua rantai ini tidak acak, tetapi ditentukan secara ketat: timin selalu terletak di seberang adenin dari satu rantai di rantai lainnya, dan sitosin selalu terletak di seberang guanin, dua ikatan hidrogen muncul antara adenin dan timin, tiga hidrogen ikatan antara guanin dan sitosin. Pola yang dengannya nukleotida dari untaian DNA yang berbeda diatur secara ketat (adenin - timin, guanin - sitosin) dan secara selektif terhubung satu sama lain disebut prinsip saling melengkapi. Perlu dicatat bahwa J. Watson dan F. Crick mulai memahami prinsip saling melengkapi setelah membaca karya-karya E. Chargaff. E. Chargaff, setelah mempelajari sejumlah besar sampel jaringan dan organ berbagai organisme, menemukan bahwa dalam setiap fragmen DNA, kandungan residu guanin selalu sama persis dengan kandungan sitosin, dan adenin dengan timin ( "Aturan Chargaff"), tapi dia tidak bisa menjelaskan fakta ini.

Dari prinsip komplementaritas, maka urutan nukleotida dari satu rantai menentukan urutan nukleotida yang lain.

Untaian DNA bersifat antiparalel (berlawanan), yaitu nukleotida dari rantai yang berbeda terletak di arah yang berlawanan, dan, oleh karena itu, di seberang 3 "ujung satu rantai adalah ujung 5" dari yang lain. Molekul DNA kadang-kadang dibandingkan dengan tangga spiral. "Pagar" tangga ini adalah tulang punggung gula-fosfat (residu deoksiribosa dan asam fosfat bergantian); "langkah" adalah basa nitrogen komplementer.

Fungsi DNA- penyimpanan dan transmisi informasi turun-temurun.

Replikasi (reduplikasi) DNA

- proses penggandaan diri, sifat utama molekul DNA. Replikasi termasuk dalam kategori reaksi sintesis matriks dan melibatkan enzim. Di bawah aksi enzim, molekul DNA terlepas, dan di sekitar setiap untai yang bertindak sebagai cetakan, untaian baru diselesaikan sesuai dengan prinsip saling melengkapi dan antiparalelisme. Jadi, dalam setiap DNA anak, satu untai adalah untai induk, dan untai kedua baru disintesis. Sintesis semacam ini disebut semi konservatif.

"Bahan bangunan" dan sumber energi untuk replikasi adalah deoksiribonukleosida trifosfat(ATP, TTP, GTP, CTP) yang mengandung tiga residu asam fosfat. Ketika deoksiribonukleosida trifosfat termasuk dalam rantai polinukleotida, dua residu terminal asam fosfat dibelah, dan energi yang dilepaskan digunakan untuk membentuk ikatan fosfodiester antara nukleotida.

Enzim-enzim berikut terlibat dalam replikasi:

1. helikase (DNA "bersantai");
2. protein yang tidak stabil;
3. DNA topoisomerase (DNA potong);
4. DNA polimerase (pilih deoxyribonucleoside triphosphates dan tempelkan secara komplementer pada rantai cetakan DNA);
5. RNA primase (bentuk primer RNA, primer);
6. DNA ligase (menjahit fragmen DNA menjadi satu).

Dengan bantuan helikase, DNA tidak terpilin di daerah tertentu, daerah DNA untai tunggal diikat oleh protein yang tidak stabil, dan garpu replikasi. Dengan perbedaan 10 pasang nukleotida (satu putaran heliks), molekul DNA harus menyelesaikan revolusi lengkap di sekitar porosnya. Untuk mencegah rotasi ini, DNA topoisomerase memotong satu untai DNA, memungkinkannya berputar di sekitar untai kedua.

DNA polimerase hanya dapat menempelkan nukleotida ke karbon 3" deoksiribosa dari nukleotida sebelumnya, sehingga enzim ini dapat bergerak di sepanjang DNA templat hanya dalam satu arah: dari ujung 3" ke ujung 5" DNA templat ini. Karena rantai dalam DNA ibu adalah antiparalel , maka pada rantai yang berbeda perakitan rantai polinukleotida anak terjadi dengan cara yang berbeda dan dalam arah yang berlawanan.Pada rantai 3 "-5", sintesis rantai putri polinukleotida berlangsung tanpa gangguan; rantai putri ini akan disebut terkemuka. Pada rantai 5 "-3" - sebentar-sebentar, dalam fragmen ( pecahan Okazaki), yang, setelah selesainya replikasi oleh ligase DNA, menyatu menjadi satu untai; rantai anak ini akan disebut tertinggal (tertinggal).

Sebuah fitur dari DNA polimerase adalah bahwa ia dapat memulai pekerjaannya hanya dengan "biji" (primer). Peran "benih" dilakukan oleh sekuens RNA pendek yang dibentuk dengan partisipasi enzim RNA primase dan dipasangkan dengan DNA templat. Primer RNA dihilangkan setelah selesainya perakitan rantai polinukleotida.

Replikasi berlangsung serupa pada prokariota dan eukariota. Tingkat sintesis DNA pada prokariota adalah urutan besarnya lebih tinggi (1000 nukleotida per detik) daripada di eukariota (100 nukleotida per detik). Replikasi dimulai secara bersamaan di beberapa daerah molekul DNA. Sepotong DNA dari satu asal replikasi ke yang lain membentuk unit replikasi - replika.

Replikasi terjadi sebelum pembelahan sel. Berkat kemampuan DNA ini, transfer informasi herediter dari sel induk ke sel anak dilakukan.

Reparasi ("perbaikan")

ganti rugi adalah proses perbaikan kerusakan pada urutan nukleotida DNA. Hal ini dilakukan oleh sistem enzim khusus sel ( memperbaiki enzim). Langkah-langkah berikut dapat dibedakan dalam proses perbaikan struktur DNA: 1) nuklease perbaikan DNA mengenali dan menghilangkan area yang rusak, sehingga terjadi celah pada rantai DNA; 2) DNA polimerase mengisi celah ini dengan menyalin informasi dari untaian kedua ("baik"); 3) DNA ligase “mengikat silang” nukleotida, menyelesaikan perbaikan.

Tiga mekanisme perbaikan telah dipelajari paling banyak: 1) fotoreparasi, 2) perbaikan cukai atau pra-replikasi, 3) perbaikan pasca-replika.

Perubahan struktur DNA terjadi terus-menerus di dalam sel di bawah pengaruh metabolit reaktif, radiasi ultraviolet, logam berat dan garamnya, dll. Oleh karena itu, cacat pada sistem perbaikan meningkatkan laju proses mutasi dan menyebabkan penyakit keturunan (xeroderma pigmentosa, progeria , dll.).

Struktur dan fungsi RNA

adalah polimer yang monomernya adalah ribonukleotida. Tidak seperti DNA, RNA dibentuk bukan oleh dua, tetapi oleh satu rantai polinukleotida (pengecualian - beberapa virus yang mengandung RNA memiliki RNA untai ganda). Nukleotida RNA mampu membentuk ikatan hidrogen satu sama lain. Rantai RNA jauh lebih pendek daripada rantai DNA.

RNA monomer - nukleotida (ribonukleotida)- terdiri dari residu tiga zat: 1) basa nitrogen, 2) monosakarida berkarbon lima (pentosa) dan 3) asam fosfat. Basa nitrogen RNA juga termasuk dalam kelas pirimidin dan purin.

Basa pirimidin RNA adalah urasil, sitosin, dan basa purin adalah adenin dan guanin. Monosakarida nukleotida RNA diwakili oleh ribosa.

alokasikan tiga jenis RNA: 1) informasional(matriks) RNA - mRNA (mRNA), 2) mengangkut RNA - tRNA, 3) ribosom RNA-rRNA.

Semua jenis RNA adalah polinukleotida tidak bercabang, memiliki konformasi spasial tertentu dan mengambil bagian dalam proses sintesis protein. Informasi tentang struktur semua jenis RNA disimpan dalam DNA. Proses sintesis RNA pada cetakan DNA disebut transkripsi.

RNA transfer biasanya mengandung 76 (dari 75 hingga 95) nukleotida; berat molekul - 25.000-30.000 Bagian tRNA menyumbang sekitar 10% dari total konten RNA dalam sel. Fungsi tRNA: 1) transpor asam amino ke tempat sintesis protein, ke ribosom, 2) mediator translasi. Sekitar 40 jenis tRNA ditemukan di dalam sel, masing-masing memiliki karakteristik urutan nukleotida hanya untuk itu. Namun, semua tRNA memiliki beberapa daerah komplementer intramolekul, karena itu tRNA memperoleh konformasi yang menyerupai bentuk daun semanggi. Setiap tRNA memiliki loop untuk kontak dengan ribosom (1), loop antikodon (2), loop untuk kontak dengan enzim (3), batang akseptor (4), dan antikodon (5). Asam amino melekat pada ujung 3' batang akseptor. Antikodon- tiga nukleotida yang "mengenali" kodon mRNA. Harus ditekankan bahwa tRNA tertentu dapat mengangkut asam amino yang ditentukan secara ketat sesuai dengan antikodonnya. Kekhususan koneksi asam amino dan tRNA dicapai karena sifat-sifat enzim aminoasil-tRNA sintetase.

RNA ribosom mengandung 3000-5000 nukleotida; berat molekul - 1.000.000-1.500.000 rRNA menyumbang 80-85% dari total konten RNA dalam sel. Dalam kombinasi dengan protein ribosom, rRNA membentuk ribosom - organel yang melakukan sintesis protein. Pada sel eukariotik, sintesis rRNA terjadi di nukleolus. fungsi rRNA: 1) komponen struktural penting dari ribosom dan, dengan demikian, memastikan fungsi ribosom; 2) memastikan interaksi ribosom dan tRNA; 3) pengikatan awal ribosom dan kodon inisiator mRNA dan penentuan kerangka baca, 4) pembentukan pusat aktif ribosom.

RNA informasi bervariasi dalam kandungan nukleotida dan berat molekul (dari 50.000 hingga 4.000.000). Bagian mRNA menyumbang hingga 5% dari total konten RNA dalam sel. Fungsi mRNA: 1) transfer informasi genetik dari DNA ke ribosom, 2) matriks untuk sintesis molekul protein, 3) penentuan urutan asam amino dari struktur primer molekul protein.

Struktur dan fungsi ATP

Asam adenosin trifosfat (ATP) adalah sumber universal dan akumulator energi utama dalam sel hidup. ATP ditemukan di semua sel tumbuhan dan hewan. Jumlah ATP rata-rata 0,04% (dari massa mentah sel), jumlah terbesar ATP (0,2-0,5%) ditemukan di otot rangka.

ATP terdiri dari residu: 1) basa nitrogen (adenin), 2) monosakarida (ribosa), 3) tiga asam fosfat. Karena ATP tidak hanya mengandung satu, tetapi tiga residu asam fosfat, ATP termasuk dalam ribonukleosida trifosfat.

Untuk sebagian besar jenis pekerjaan yang terjadi dalam sel, energi hidrolisis ATP digunakan. Pada saat yang sama, ketika residu terminal asam fosfat dibelah, ATP diubah menjadi ADP (asam adenosin difosfat), ketika residu asam fosfat kedua dipecah, itu menjadi AMP (asam adenosin monofosfat). Hasil energi bebas selama eliminasi kedua terminal dan residu kedua asam fosfat masing-masing adalah 30,6 kJ. Pemecahan gugus fosfat ketiga disertai dengan pelepasan hanya 13,8 kJ. Ikatan antara terminal dan residu asam fosfat kedua, kedua dan pertama disebut makroergik (energi tinggi).

Cadangan ATP terus diisi ulang. Dalam sel semua organisme, sintesis ATP terjadi dalam proses fosforilasi, yaitu. penambahan asam fosfat ke ADP. Fosforilasi terjadi dengan intensitas yang berbeda selama respirasi (mitokondria), glikolisis (sitoplasma), fotosintesis (kloroplas).

ATP merupakan penghubung utama antara proses yang disertai dengan pelepasan dan penimbunan energi, dan proses yang membutuhkan energi. Selain itu, ATP, bersama dengan ribonukleosida trifosfat lainnya (GTP, CTP, UTP), adalah substrat untuk sintesis RNA.

Pergi ke kuliah 3“Struktur dan fungsi protein. Enzim»

Pergi ke kuliah nomor 5"Teori Sel. Jenis organisasi seluler»

1. Pilih contoh fungsi protein yang mereka lakukan pada tingkat kehidupan sel.

1) menyediakan transportasi ion melalui membran

2) adalah bagian dari rambut, bulu

3) membentuk kulit

4) antibodi mengikat antigen

5) menyimpan oksigen di otot

6) memastikan pekerjaan poros divisi

2. Pilih fitur RNA.

1) ditemukan di ribosom dan nukleolus

2) mampu bereplikasi

3) terdiri dari satu rantai

4) terkandung dalam kromosom

5) set nukleotida ATHC

6) satu set nukleotida AGCU

3. Apa fungsi lipid dalam tubuh hewan?

1) enzimatik

2) penyimpanan

3) energi

4) struktural

5) kontraktil

6) reseptor

4. Apa fungsi karbohidrat dalam tubuh hewan?

1) katalitik

2) struktural

3) penyimpanan

4) hormonal

5) kontraktil

6) energi

5. Protein, tidak seperti asam nukleat,

1) berpartisipasi dalam pembentukan membran plasma

2) merupakan bagian dari kromosom

3) berpartisipasi dalam regulasi humoral

4) menjalankan fungsi transportasi

5) melakukan fungsi pelindung

6) mentransfer informasi herediter dari nukleus ke ribosom

6. Manakah dari protein berikut yang tidak dapat ditemukan di dalam sel otot?

2) hemoglobin

3) fibrinogen

5) RNA polimerase

6) tripsin

7. Pilih fitur struktur molekul protein.

1) tersusun dari asam lemak

2) terdiri dari asam amino

3) monomer molekul dipegang oleh ikatan peptida

4) terdiri dari monomer dengan struktur yang sama

5) adalah alkohol polihidrat

6) struktur kuaterner molekul terdiri dari beberapa globul

8. Pilih tiga fungsi yang unik untuk protein.

1) energi

2) katalitik

3) bermotor

4) transportasi

5) struktural

6) penyimpanan

9. Apa fungsi molekul karbohidrat dan lipid dalam sel?

1) informasi

2) katalitik

3) konstruksi

4) energi

5) penyimpanan

6) bermotor

10. Semua unsur kimia berikut, kecuali dua, adalah organogen. Identifikasi dua fitur yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan sebagai tanggapan nomor di mana mereka ditunjukkan.

1) hidrogen

5) oksigen

11. Semua unsur kimia berikut, kecuali dua, adalah unsur hara makro. Identifikasi dua fitur yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan sebagai tanggapan nomor di mana mereka ditunjukkan.

12. Pilih TIGA fungsi DNA dalam sel

1) perantara dalam transfer informasi turun-temurun

2) penyimpanan informasi turun-temurun

3) pengkodean asam amino

4) template untuk sintesis mRNA

5) peraturan

6) struktur kromosom

13. molekul DNA

1) polimer yang monomernya adalah nukleotida

2) polimer yang monomernya adalah asam amino

3) polimer rantai ganda

4) polimer rantai tunggal

5) berisi informasi turun-temurun

6) melakukan fungsi energi di dalam sel

14. Bagaimana ciri-ciri molekul DNA?

1) terdiri dari satu untai polipeptida

2) terdiri dari dua untai polinukleotida yang dipilin menjadi spiral

3) memiliki nukleotida yang mengandung urasil

4) memiliki nukleotida yang mengandung timin

5) melestarikan informasi turun-temurun

6) mentransfer informasi tentang struktur protein dari nukleus ke ribosom

15. Monosakarida dalam sel melakukan fungsi-fungsi berikut:

1) energi

2) komponen penyusun polimer

3) informasi

4) komponen penyusun asam nukleat

5) pelindung

6) transportasi

16. Bagaimana molekul mRNA berbeda dari DNA?

1) mentransfer informasi herediter dari nukleus ke ribosom

2) komposisi nukleotida meliputi residu basa nitrogen, karbohidrat dan asam fosfat

3) terdiri dari satu untai polinukleotida

4) terdiri dari dua untai polinukleotida yang saling berhubungan

5) mengandung karbohidrat ribosa dan basa nitrogen urasil

6) mengandung karbohidrat deoksiribosa dan timin basa nitrogen

17. Semua fitur di bawah ini, kecuali dua, adalah fungsi lipid. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) penyimpanan

2) hormonal

3) enzimatik

4) pembawa informasi turun-temurun

5) energi

18. Semua tanda di bawah ini, kecuali dua, dapat digunakan untuk menggambarkan pentingnya protein dalam tubuh manusia dan hewan. Identifikasi dua fitur yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan sebagai tanggapan nomor di mana mereka ditunjukkan.

1) berfungsi sebagai bahan bangunan utama

2) dipecah di usus menjadi gliserol dan asam lemak

3) terbentuk dari asam amino

4) diubah menjadi glikogen di hati

5) sebagai enzim mempercepat reaksi kimia

19. Semua fitur yang tercantum di bawah ini, kecuali dua, dapat digunakan untuk menggambarkan molekul DNA. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

4) mampu menggandakan diri

5) dalam kompleks dengan protein membentuk kromosom

20. Semua fitur berikut, kecuali dua, dapat digunakan untuk menentukan fungsi lipid dalam sel. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) penyimpanan

2) peraturan

3) transportasi

4) enzimatik

5) bangunan

21. Semua fitur di bawah ini, kecuali dua, dapat digunakan untuk menggambarkan fungsi asam nukleat dalam sel. Identifikasi dua fitur yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan sebagai tanggapan nomor di mana mereka ditunjukkan.

1) melakukan homeostasis

2) mentransfer informasi herediter dari nukleus ke ribosom

3) berpartisipasi dalam biosintesis protein

4) merupakan bagian dari membran sel

5) mengangkut asam amino

22. Semua fitur yang tercantum di bawah ini, kecuali dua, dapat digunakan untuk menggambarkan molekul DNA. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) terdiri dari dua rantai yang membentuk spiral

2) mengandung nukleotida ATHC

3) mengandung gula ribosa

4) menggandakan diri sendiri

5) berpartisipasi dalam proses penerjemahan

23. Semua kecuali dua fitur yang tercantum di bawah ini dapat digunakan untuk menggambarkan molekul insulin. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel

1) terdiri dari asam amino

2) hormon adrenal

3) katalis untuk banyak reaksi kimia

4) hormon pankreas

5) zat yang bersifat protein

24 Semua kecuali dua fitur berikut dapat digunakan untuk menggambarkan albumin putih telur. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) terdiri dari asam amino

2) enzim pencernaan

3) denaturasi reversibel ketika telur direbus

4) monomer dihubungkan oleh ikatan peptida

5) molekul membentuk struktur primer, sekunder dan tersier

25. Semua fitur yang tercantum di bawah ini, kecuali dua, dapat digunakan untuk menggambarkan molekul RNA. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) terdiri dari dua rantai polinukleotida yang dipilin menjadi spiral

2) mentransfer informasi ke tempat sintesis protein

3) dalam kompleks dengan protein membangun tubuh ribosom

4) mampu menggandakan diri

5) mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein

26. Semua kecuali dua fitur yang tercantum di bawah ini dapat digunakan untuk menggambarkan molekul pati. Identifikasi dua tanda yang "jatuh" dari daftar umum, dan tuliskan angka-angka di mana mereka ditunjukkan dalam tabel.

1) terdiri dari satu rantai

2) sangat larut dalam air

3) dalam kompleks dengan protein membentuk dinding sel

4) mengalami hidrolisis

5) adalah zat cadangan dalam sel otot

Ingat!

Mengapa asam nukleat diklasifikasikan sebagai heteropolimer?

Mereka terdiri dari monomer yang berbeda - nukleotida, tetapi nukleotida itu sendiri berbeda dalam beberapa struktur.

Apa yang dimaksud dengan monomer asam nukleat?

Nukleotida

Apa fungsi asam nukleat yang kamu ketahui?

Penyimpanan dan transmisi informasi turun-temurun. DNA mengandung informasi tentang struktur utama dari semua protein yang dibutuhkan oleh tubuh. Informasi ini dicatat dalam urutan linier nukleotida. Karena protein memainkan peran utama dalam kehidupan tubuh, berpartisipasi dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, dapat dikatakan bahwa DNA menyimpan informasi tentang tubuh. Dalam RNA, masing-masing jenisnya menjalankan fungsinya tergantung pada strukturnya. mRNA adalah salinan segmen DNA yang berisi informasi tentang jumlah, komposisi, dan urutan residu asam amino yang menentukan struktur dan fungsi molekul protein. RNA ini berisi rencana untuk membangun molekul polipeptida. tRNA - perannya adalah untuk melampirkan molekul asam amino dan mengangkutnya ke tempat sintesis protein. rRNA - bergabung dengan protein dan membentuk organel khusus - ribosom, di mana molekul protein dirakit dalam sel organisme hidup apa pun.

Sifat-sifat makhluk hidup apa yang ditentukan secara langsung oleh struktur dan fungsi asam nukleat?

Keturunan, variabilitas, reproduksi

Tinjau pertanyaan dan tugas

1. Apa itu asam nukleat? Mengapa mereka mendapatkan nama seperti itu?

Asam nukleat adalah biopolimer yang monomernya adalah nukleotida. Dari lat. "nukleos" - nukleus, karena asam ini terletak atau disintesis dalam nukleus, atau di prokariota, fungsi informasi nuklir dilakukan oleh nukleoid (DNA atau RNA).

2. Apa jenis asam nukleat yang Anda ketahui?

DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.

4. Sebutkan fungsi DNA. Bagaimana struktur dan fungsi DNA terkait?

Penyimpanan dan transmisi informasi herediter - DNA terletak secara ketat di dalam nukleus.

Molekul DNA mampu mereplikasi diri dengan menggandakan. Di bawah aksi enzim, heliks ganda DNA terlepas, ikatan antara basa nitrogen terputus.

DNA mengandung informasi tentang struktur utama dari semua protein yang dibutuhkan oleh tubuh. Informasi ini dicatat dalam urutan linier nukleotida.

Karena protein memainkan peran utama dalam kehidupan tubuh, berpartisipasi dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, dapat dikatakan bahwa DNA menyimpan informasi tentang tubuh.

5. Jenis RNA apa yang ada di dalam sel, di mana mereka disintesis? Daftar fungsi mereka.

i-RNA, t-RNA, r-RNA.

i-RNA - disintesis dalam nukleus pada cetakan DNA, adalah dasar untuk sintesis protein.

tRNA adalah pengangkutan asam amino ke tempat sintesis protein - ke ribosom.

rRNA - disintesis dalam nukleolus nukleus, dan membentuk ribosom sendiri dari sel.

Semua jenis RNA disintesis pada template DNA.

6. Apakah cukup mengetahui monosakarida mana yang merupakan bagian dari nukleotida untuk memahami jenis asam nukleat yang sedang kita bicarakan?

Ya, RNA mengandung ribosa.

DNA mengandung deoksiribosa.

Jenis RNA tidak akan mungkin dikenali oleh satu monosakarida.

7. Fragmen dari satu rantai DNA memiliki komposisi sebagai berikut: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Dengan menggunakan prinsip saling melengkapi, selesaikan untaian kedua.

A-G-C-G-C-C-C-T-A

T-C-G-C-G-G-G-A-T

Memikirkan! Ingat!

1. Mengapa ada tiga jenis molekul RNA dalam sel, tetapi hanya satu jenis DNA?

DNA adalah molekul terbesar, tidak dapat meninggalkan nukleus, pori-porinya terlalu kecil. RNA adalah molekul kecil, masing-masing melakukan fungsinya sendiri, menyediakan berbagai fungsi di dalam sel, saat bekerja. Pada matriks DNA, banyak jenis RNA dapat disintesis secara bersamaan, dan semuanya menjalankan fungsinya.

3. Jenis RNA apa yang akan sama pada semua organisme? Jenis RNA mana yang memiliki variabilitas tertinggi? Jelaskan sudut pandang Anda.

i-RNA dan t-RNA akan sama di semua organisme, karena biosintesis protein mengikuti mekanisme tunggal, dan t-RNA membawa 20 asam amino yang sama. rRNA mungkin berbeda.