До складу ДНК входять… Хімічний склад ДНК

Здоров’я 15 вересня 2022 Перегляди: 56

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?

Зараз під дезоксирибонуклеїновою кислотою розуміють складне з’єднання, що відповідає за передачу спадкових ознак. Ця молекула міститься в будь-якій клітині нашого тіла. У ній запрограмовано 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 азотисту основу, залишок фосфорної кислоти і цукор (в даному випадку — дезоксирибоза).

ДНК являє собою двозчіпкову молекулу, в якій кожен з ланцюгів з’єднується з іншим через азотисті підстави за 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 складна освіта. Склад нуклеотиду ДНК наступний.

По центру нуклеотиду знаходиться п’ятикомпонентний цукор (в ДНК це дезоксирибоза, на відміну від РНК, в якій міститься рибоза). До нього приєднується азотиста підстава, 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 йдуть один за одним. Групуючись по триплетах (по три нуклеотиди), вони утворюють послідовність, в якій кожен триплет відповідає певній амінокислоті. В результаті утворюється ланцюг.

Вони об’єднуються між собою за рахунок зв’язків азотистих підстав. Основний зв’язок між нуклеотидами паралельних ланцюгів — водневий.

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 відрізняють їх від інших організмів.

Модифікація нуклеотиду

У деяких випадках для більш стабільної передачі тієї чи іншої ознаки використовується модифікування азотистої 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 «поліпшення» структури молекули жодним чином не позначається на об’єднанні азотистих підстав.

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

При посиленому канцерогенезі аналіз ДНК показує, що ланцюжок нуклеотидів був схильний до метилування на багатьох підставах. У проведених спостереженнях було зауважено, що джерелом мутації зазвичай служить метильований 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′-конця і закінчується 3′-концем. Другий ланцюг, розташований навпаки, будується таким же чином, тільки в просторовому відношенні молекули знаходяться одна навпроти іншої, причому 5 «-конець одного ланцюга розташований навпроти 3» -конця другий.

Вторинна структура ДНК — спіраль. Обумовлюється наявністю водневих зв’язків між нуклеотидами, які розташовуються один навпроти одного. Водневий зв’язок утворюється між комплементарними азотистими підставами (наприклад, навпроти аденіну першого ланцюга може знаходитися тільки тимін, а навпроти гуаніну — цитозин або урацил). Подібна точність обумовлена тим, що побудова другого ланцюга відбувається на основі першого, тому між азотистими підставами спостерігається точна відповідність.

Синтез молекули

Яким же чином утворюється молекула ДНК?

У циклі її освіти виділяють три стадії:

• Розсоединення ланцюгів.
• Приєднання синтезуючих одиниць до одного з ланцюгів.
• Добудовування другого ланцюга за принципом комплементарності.

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

Після розбіжності ланцюгів у справу вступає основний синтезуючий фермент — ДНК-полімераза. Її приєднання спостерігається на дільниці 5 «. Далі цей фермент рухається в бік 3′-конця, попутно приєднуючи необхідні нуклеотиди з відповідними азотистими підставами. Дійшовши до певної ділянки (термінатора) на 3 «-коні, полімераза від’єднується від вихідного ланцюга.

Після того як утворився дочірній ланцюг, між підставами утворюється водневий зв’язок, який і скріплює знову утворену молекулу ДНК.

Де можна знайти цю 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 новоутвореними клітинами рівномірно (утворюються клони) або по частинах (часто можна спостерігати таке явище при мейозі). Ураження 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 кільцеподібну форму і виконує дещо інші функції).

Сама молекула може виділятися з будь-яких клітин організму (для дослідження найчастіше використовують мазок з внутрішнього боку щоки або кров). Відсутній генетичний матеріал тільки у епітелії та 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, що обумовлюють прояв тієї чи іншої генотипічної (внутрішньої) або фенотипічної (зовнішньої — 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, рибосомальна бере участь у збірці білкових молекул, а транспортна утворює відповідні білки.

Будь-який збій у їх роботі або зміна 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.

У 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 набув широкого поширення в багатьох, в першу чергу юридичних, процесах. Дане дослідження призначають при визначенні генетичної спорідненості між позашлюбними дітьми. Часто цей тест складають претенденти на спадщину при виникненні питань з боку органів влади.