A nukleotid a fehérjék szerkezeti összetevője. ATP - szabad nukleotid

4.2.1. A nukleinsavak elsődleges szerkezete hívott a mononukleotidok elrendeződésének szekvenciája egy DNS- vagy RNS-láncban ... A nukleinsavak elsődleges szerkezetét 3", 5"-foszfodiészter kötések stabilizálják. Ezek a kötések az egyes nukleotidok pentóz-maradékának 3"-helyzetében lévő hidroxilcsoport és a szomszédos nukleotid foszfátcsoportjának kölcsönhatása révén jönnek létre (3.2. ábra),

Így a polinukleotid lánc egyik végén van egy szabad 5"-foszfátcsoport (5" -vég), a másik végén pedig egy szabad hidroxilcsoport a 3"-helyzetben (3" -vég). A nukleotidszekvenciákat az 5-ös "végtől a 3-as"-ig terjedő irányban szokás írni.

4.2. ábra. A dinukleotid szerkezete, amely adenozin-5"-monofoszfátot és citidin-5"-monofoszfátot tartalmaz.

4.2.2. DNS (dezoxiribonukleinsav) a sejtmagban található és rendelkezik molekuláris tömeg 1011 körül Igen. Nukleotidjai nitrogéntartalmú bázisokat tartalmaznak adenin, guanin, citozin, timin , szénhidrát dezoxiribóz és foszforsavmaradékok. A DNS-molekula nitrogénbázis-tartalmát Chargaff szabályai határozzák meg:

1) a purinbázisok száma megegyezik a pirimidinbázisok számával (A + G = C + T);

2) az adenin és a citozin mennyisége megegyezik a timin és a guanin mennyiségével (A = T; C = G);

3) Különböző sejtekből izolált DNS biológiai fajok, különböznek egymástól a specifitási együttható értékében:

(G + C) / (A + T)

A DNS szerkezetének ezeket a mintázatait megmagyarázzák következő jellemzőket másodlagos szerkezete:

1) egy DNS-molekula két polinukleotid láncból épül fel, amelyeket hidrogénkötések kapcsolnak össze, és antiparallel orientált (vagyis az egyik lánc 3 "vége szemben van a másik lánc 5" végével és fordítva);

2) a nitrogéntartalmú bázisok komplementer párjai között hidrogénkötések jönnek létre. A timin komplementer az adeninnel; ezt a párt két hidrogénkötés stabilizálja. A guanin a citozin komplementere; ezt a párt három hidrogénkötés stabilizálja (lásd b ábra). Minél több G-C pár van egy DNS-molekulában, annál ellenállóbb a hatásokkal szemben magas hőmérsékletekés ionizáló sugárzás;

3.3. ábra. Hidrogénkötések a komplementer nitrogénbázisok között.

3) mindkét DNS-szál egy közös tengelyű spirálba csavarodik. A nitrogéntartalmú bázisok a spirál belseje felé irányulnak; a hidrogéneken kívül hidrofób kölcsönhatások is keletkeznek közöttük. A ribóz-foszfát részek a periférián helyezkednek el, és a spirál vázát alkotják (lásd 3.4. ábra).

3.4. ábra. A DNS szerkezetének diagramja.

4.2.3. RNS (ribonukleinsav) főként a sejt citoplazmájában található, és molekulatömege 104-106 Da tartományba esik. Nukleotidjai nitrogéntartalmú bázisokat tartalmaznak adenin, guanin, citozin, uracil , szénhidrát ribóz és foszforsavmaradékok. A DNS-től eltérően az RNS molekulák egyetlen polinukleotid láncból épülnek fel, amelyben egymással komplementer régiók helyezkedhetnek el (3.5. ábra). Ezek a régiók kölcsönhatásba léphetnek egymással, és kettős hélixeket alkotnak, amelyek nem helikális régiókkal váltakoznak.

3.5. ábra. A transzport RNS felépítésének vázlata.

Az RNS-nek három fő típusa van a szerkezet és a funkció jellemzői szerint:

1) hírvivő (információ) RNS (mRNS) innen továbbítanak információt a fehérje szerkezetéről sejtmag riboszómákon;

2) transzport RNS (tRNS) aminosavak szállítása a fehérjeszintézis helyére;

3) riboszómális RNS (rRNS) a riboszómák részei, részt vesznek a fehérjeszintézisben.

1944-re O. Avery és kollégái, K. McLeod és M. McCarthy felfedezték a DNS transzformáló aktivitását pneumococcusokban. Ezek a szerzők Griffith munkáját folytatták, aki leírta a baktériumok átalakulásának (örökletes tulajdonságok átvitelének) jelenségét. O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy kimutatta, hogy a fehérjék, poliszacharidok és RNS eltávolításakor a baktériumok átalakulása nem zavart, és ha az indukáló anyagot a dezoxiribonukleáz enzim hatásának teszik ki, a transzformáló aktivitás megszűnik.

Ezekben a kísérletekben mutatták ki először a DNS-molekula genetikai szerepét. 1952-ben A. Hershey és M. Chase megerősítette a DN K molekula genetikai szerepét a T2 bakteriofágon végzett kísérletekben. A fehérjét radioaktív kénnel, a DNS-t pedig radioaktív foszforral jelölték meg, ezzel a bakteriális vírussal megfertőzték az E. coli-t. A fág utódjaiban nagy mennyiségű radioaktív foszfort mutattak ki, és csak nyomokban S-t. Ebből az következett, hogy nem a fág fehérje, hanem a DNS hatol be a baktériumba, majd replikáció után átkerül a baktériumba. a fág utódokat.

DNS nukleotid szerkezet. A nukleotidok típusai.

Nukleotid A DNS a következőkből áll

Nitrogénbázis (4 típusú DNS: adenin, timin, citozin, guanin)

Dezoxiribóz monocukor

Foszforsav

Nukleotid molekula három részből áll - öt szénatomos cukorból, nitrogéntartalmú bázisból és foszforsavból.

A cukor benne van nukleotid összetétel, öt szénatomot tartalmaz, azaz pentóz. A nukleotidban jelenlévő pentóz típusától függően kétféle nukleinsav különböztethető meg - a ribonukleinsavak (RNS), amelyek ribózt tartalmaznak, és a dezoxiribonukleinsavak (DNS), amelyek dezoxiribózt tartalmaznak. A dezoxiribózban a 2. szénatom OH csoportját H atom helyettesíti, vagyis eggyel kevesebb oxigénatom van, mint a ribózban.

Mindkettőben nukleinsavak típusai négy alapját tartalmazza különböző típusok: közülük kettő a purinok, kettő pedig a pirimidinek osztályába tartozik. Ezeknek a vegyületeknek a fő karakterét a gyűrűben lévő nitrogén adja. A purinok közé tartozik az adenin (A) és guanin (G), a pirimidinek pedig a citozin (C) és a timin (T) vagy az uracil (U) (a DNS-ben vagy RNS-ben). A timin kémiailag nagyon közel áll az uracilhoz (ez 5-metil-uracil, azaz uracil, amelyben az 5. szénatom metilcsoporttal rendelkezik). A purin molekulának két gyűrűje van, a pirimidin molekulának pedig egy.

A nukleotidok erős kovalens kötéssel kapcsolódnak egymáshoz az egyik nukleotid cukrán és a másik foszforsaván keresztül. Kiderül polinukleotid lánc... Az egyik végén szabad foszforsav (5'-vég), a másik végén - szabad cukor (3'-vég). (A DNS-polimeráz csak a 3'-véghez tud új nukleotidokat kapcsolni.)

Két polinukleotid lánc nitrogéntartalmú bázisok közötti gyenge hidrogénkötésekkel kapcsolódik egymáshoz. 2 szabályt követnek:

a komplementaritás elve: a timin mindig ellentétes az adeninnel, a guanin pedig a citozinnal (a hidrogénkötések formájában és számában illeszkednek egymáshoz - A és G között két kötés van, C és G között - 3).

az antiparallelizmus elve: ahol az egyik polinukleotid láncnak 5'-vége van, a másiknak 3'-vége van, és fordítva.

Kiderül kettős lánc DNS.

Összegömbölyödik kettős spirál, a hélix egy menete 3,4 nm hosszú, 10 bázispárt tartalmaz. A nitrogénbázisok (a genetikai információ őrzői) védettek a spirál belsejében.

A DNS-molekula szerkezeti szerveződése. J. Watson és F. Crick modellje

1950-ben M. Wilkins angol fizikus kristályos DNS-szálak röntgendiffrakciós mintázatát készítette el. Megmutatta, hogy a DNS-molekula sajátos szerkezettel rendelkezik, amelynek dekódolása segítene megérteni a DNS működési mechanizmusát. A nem kristályos DNS-szálakon, hanem kevésbé rendezett aggregátumokon kapott röntgendiffrakciós minták, amelyek magasabb páratartalom mellett képződnek, lehetővé tették Rosalind Franklinnek, M. Wilkins munkatársának, hogy tiszta keresztes mintát lásson – a kettős hélix azonosító jelét. Ismertté vált az is, hogy a nukleotidok egymástól 0,34 nm távolságra helyezkednek el, és a hélix egy fordulatonként 10 darab van belőlük, egy DNS-molekula átmérője körülbelül 2 nm. A röntgendiffrakciós adatokból azonban nem derült ki, hogy a láncok hogyan tartják össze a DNS-molekulákat.

A kép teljesen kitisztult 1953-ban, amikor J. Watson amerikai biokémikus és F. Crick angol fizikus a DNS-molekula szerkezetét tanulmányozva arra a következtetésre jutott, hogy a cukor-foszfát gerinc a DNS perifériáján található. molekula, a purin és pirimidin bázisok pedig középen vannak. Ezen túlmenően az utóbbiak olyan orientációjúak, hogy hidrogénkötések alakulhatnak ki az ellentétes láncokból származó bázisok között. Az általuk épített modellből kiderült, hogy az egyik láncban valamilyen purin mindig hidrogénkötéssel kapcsolódik a másik lánc valamelyik pirimidinéhez. Az ilyen párok a molekula teljes hosszában azonos méretűek. Ugyanilyen fontos, hogy az adenin csak a timinnel, míg a guanin csak a citozinnal tud párosodni. Ebben az esetben két hidrogénkötés jön létre az adenin és a timin között, három pedig a guanin és a citozin között.

A DNS tulajdonságai és funkciói.

Örökletes információk tárolása (a genetikai kód egy módja annak, hogy géninformációkat rögzítsenek a fehérjében lévő aminosavak szekvenciájáról nukleotidok (Gamov) segítségével

Átvitel (replikáció / megkettőzés)

Megvalósítás (átírás)

A DNS autoreprodukciója. A replikon és működése.

A nukleinsavmolekulák önreprodukciós folyamata, amelyet a genetikai információ pontos másolatainak (sejtről sejtre) öröklődése kísér; egy sor specifikus enzim (helikáz, amely a DNS-molekula letekercselését szabályozza, DNS-polimeráz, DNS-ligáz) részvételével végezzük, egy félig konzervatív típuson halad át replikatív villa kialakításával; az egyik láncon a komplementer lánc szintézise folyamatos, a másikon a Dkazaki-fragmensek képződése miatt következik be. Nagy pontosságú eljárás, amelynek hibaaránya nem haladja meg a 10-9-et; eukariótákban előfordulhat egyidejűleg ugyanazon DNS-molekula több pontján; az arány az eukariótákban körülbelül 100, és a baktériumokban - körülbelül 1000 nukleotid másodpercenként.

A replikon egy genomrégió replikációs folyamatának olyan egysége, amely a replikáció egy kezdőpontja (kezdete) irányítása alatt áll. A kifejezést F. Jacob és S. Brenner javasolta 1963-ban. A prokarióták genomja általában egy replikon. A replikáció a kezdettől mindkét irányban megy, esetenként egyenetlen sebességgel. Az eukariótákban a genom sok (gyakran akár több tízezer) replikonból áll.

Genetikai kód, tulajdonságai.

A genetikai kód egy módja annak, hogy nukleotidok segítségével rögzítsék a genetikai információkat egy fehérje aminosav-szekvenciájáról. A gén felfedezése. A kód Georgy Gamow tulajdona. 1954

Hármasság- a kód szignifikáns egysége három nukleotid kombinációja (triplet vagy kodon).

Folytonosság- a hármasok között nincs írásjel, vagyis az információ folyamatosan olvasható.

Nem átfedés- ugyanaz a nukleotid nem foglalható egyszerre két vagy több hármasban (nem figyelhető meg a vírusok, mitokondriumok és baktériumok néhány átfedő génjénél, amelyek több fehérjét kódolnak, amelyeket kereteltolással olvasnak).

Egyértelműség (specifikusság)- egy bizonyos kodon csak egy aminosavnak felel meg (azonban az UGA kodon Euplotes crassus két aminosavat kódol - ciszteint és szelenociszteint)

Degeneráció (redundancia)- több kodon is megfelelhet ugyanannak az aminosavnak.

Sokoldalúság- a genetikai kód ugyanúgy működik az élőlényekben különböző szinteken Nehézségek - a vírusoktól az emberekig (a génsebészeti módszerek ezen alapulnak; számos kivétel van, amelyeket az alábbi „A szabványos genetikai kód variációi” című szakasz táblázata mutat be).

Immunitás- a nukleotid szubsztitúciók olyan mutációit, amelyek nem vezetnek a kódolt aminosav osztályának változásához, ún. konzervatív; a nukleotid szubsztitúciók mutációit, amelyek a kódolt aminosav osztályának megváltozásához vezetnek radikális.

Gén koncepció. Gén tulajdonságai.

Gén- az élő szervezetek öröklődésének szerkezeti és funkcionális egysége. A gén egy DNS-szekvencia, amely egy adott polipeptid vagy funkcionális RNS szekvenciáját határozza meg. A gének határozzák meg az élőlények örökletes jellemzőit, amelyeket a szaporodás során a szülőkről az utódokra továbbítanak. Sőt, egyes organellumok (mitokondriumok, plasztidok) saját DNS-sel rendelkeznek, amely nem szerepel a szervezet genomjában, ami meghatározza a jellemzőiket.

(A kifejezést 1909-ben Wilhelm Johansen dán botanikus alkotta meg)

diszkrétség - gének összekeverhetetlensége;

stabilitás - a szerkezet fenntartásának képessége;

labilitás - többszöri mutáció képessége;

többszörös allélizmus – sok gén létezik egy populációban számos molekuláris formában;

allél - a diploid szervezetek genotípusában a génnek csak két formája van;

specifitás - minden gén a saját tulajdonságát kódolja;

pleiotrópia - többszörös génhatás;

expresszivitás - a gén kifejeződésének mértéke egy tulajdonságban;

penetrancia - egy gén megnyilvánulásának gyakorisága a fenotípusban;

amplifikáció - egy gén másolatainak számának növekedése.

Az eukarióta genom szerveződésének jellemzői.

Eukarióta genom:

nagyszámú gén,

több DNS,

a kromoszómákban a génaktivitás időben és térben történő szabályozására egy nagyon összetett rendszer működik, amely a sejtek és szövetek differenciálódásához kapcsolódik a szervezet ontogenezisében.

A kromoszómákban található DNS mennyisége nagy, és az organizmusok összetettségével növekszik. Az eukariótákra az is jellemző gének redundanciája. Emberben tehát a genom annyi nukleotidpárt tartalmaz, amely több mint 2 millió szerkezeti gén kialakításához elegendő, míg az emberben 2000-es adatok szerint 31 ezer az összes génből.

Az eukarióta genom haploid halmazának több mint fele egyedi gének, csak egyszer mutatják be. Emberben az ilyen egyedi gének 64% -a, a borjúban - 55%, a Drosophilában - 70%.

Az eukarióta DNS-ben található nukleotidszekvenciák osztályai, jellemzőik, tulajdonságaik és biológiai jelentőségük.

Nukleotidszekvenciák az eukarióta genomban

A 60-as évek végén az amerikai tudósok, R. Britten, E. Davidson és mások munkái felfedezték az eukarióta genom molekuláris szerkezetének alapvető jellemzőjét - különböző fokú ismételhetőségű nukleotidszekvenciákat. Ezt a felfedezést egy molekuláris biológiai módszerrel tették a denaturált DNS renaturáció kinetikájának tanulmányozására. Az eukarióta genomban a következő frakciók találhatók.

1. Egyedi, i.e. egy példányban vagy néhány példányban bemutatott szekvenciák. Általában ezek cisztronok - fehérjéket kódoló szerkezeti gének.

2. Alacsony frekvenciájú ismétlések – több tucatszor ismétlődő sorozatok.

3. Közepes vagy közepes frekvenciájú ismétlések – sorozatok, amelyek több száz és ezer alkalommal ismétlődnek. Ezek közé tartoznak az rRNS gének (emberben 200 haploid készletenként, egerekben - 100, macskákban - 1000, halakban és virágos növényekben - ezrek), tRNS, riboszomális fehérjék génjei és hisztonfehérjék.

4. Nagyfrekvenciás ismétlődések, amelyek száma eléri a 10 milliót (genomonként). Ezek rövid (~ 10 bp) nem kódoló szekvenciák, amelyek a pericentromer heterokromatin részét képezik.

Az eukarióta genom szerveződési szintjei.

A kromoszómák kémiai és szerkezeti összetétele.

A molekuláris biológiai vizsgálatok nemcsak a kromoszómák kémiai szerkezetéről, hanem azok szupramolekuláris szerveződéséről és működési sajátosságairól is képet alkottak. Ma már ismert, hogy a kromoszómák DNS-ből és fehérjéből álló nukleoprotein képződmények. Ezenkívül a kromoszómák tartalmaznak bizonyos mennyiségű transzkripció során képződő RNS-t, valamint Ca + és Mg + ionokat. Minden kromatid, az interfázis és kromoszóma anafázis-S-periódusában egy-egy DNS-molekulát tartalmaz, amely meghatározza a kromoszóma minden funkcióját, amely az örökletes információ tárolásával, átvitelével és megvalósításával kapcsolatos. A kromoszómákban lévő DNS-molekula szorosan kapcsolódik a fehérjék két osztályához - a hisztonokhoz (alapfehérjék) és a nem hisztonokhoz (savas fehérjékhez). A hisztonok kisméretű fehérjék, amelyekben magas a töltött aminosavak (lizin és arginin) tartalma. A nettó pozitív töltés lehetővé teszi, hogy a hisztonok a nukleotid-összetételtől függetlenül kötődjenek a DNS-hez. Főleg a szerkezeti funkcióért felelősek. Nagyon stabil fehérjékről van szó, amelyek molekulái a sejt élete során megőrizhetők. Egy eukarióta sejtben 5 típusú hiszton létezik, amelyek két fő csoportra oszthatók: az első csoport (H2A, H2B, NZ, H4) felelős a specifikus dezoxiribonukleoprotein komplexek - nukleoszómák - képződéséért. A hisztonok második csoportja (HI) a nukleoszómák között helyezkedik el, és rögzíti a nukleoszómális lánc tömörülését több helyen. magas szint szerkezeti szerveződés (szupernukleoszomális filamentum). A hisztonfehérjék között a szerkezeti fehérjék mellett vannak olyanok, amelyek képesek korlátozni a DNS-kötő szabályozó fehérjék számára elérhető DNS-t, és ezáltal részt venni a génaktivitás szabályozásában. A nem hiszton fehérjék nagyon változatosak. Frakcióik száma meghaladja a 100-at. A hisztonokhoz képest kisebb mennyiségben vannak jelen a kromoszómákban, és főként szabályozó funkciót látnak el. Részvétel a géntranszkripciós aktivitás szabályozásában, a DNS replikáció és javítás biztosításában. A legtöbb nem hiszton kromatin fehérje kis mennyiségben (kis mennyiségben) van jelen a sejtekben – ezek olyan szabályozó fehérjék, amelyek felismerik a specifikus DNS-szekvenciákat és kötődnek hozzájuk. Számos genetikai folyamatban vesznek részt, de egyelőre keveset tudunk róluk. A nem hiszton fehérjék (fő), nagy mobilitásúak, viszonylag kis méretűek, nagy elektromos töltéssel rendelkeznek, mennyiségileg túlsúlyban vannak - mindig aktív géneket tartalmazó nukleoszómákkal társulnak. Ezenkívül számos enzim szerepel a nem hiszton fehérjék csoportjában.

Az eukarióták örökletes anyagának csomagolási szintje.

Így a DNS-csomagolás szintjei a következők:

1) Nukleoszomális (2,5 fordulat kétszálú DNS nyolc hisztonfehérje molekula körül).

2) Szupernukleoszomális - kromatin hélix (kromonéma).

3) Chromatid – spiralizált kromonéma.

4) Kromoszóma - a DNS spralizáció negyedik foka.

Az interfázisú magban a kromoszómák dekondenzálódnak, és kromatin képviseli őket. A géneket tartalmazó felcsavarodott régiót euchromatinnak (laza, rostos kromatin) nevezik. azt szükséges feltétel az átíráshoz. A hadosztályok közötti pihenőidőben bizonyos területek a kromoszómák és a teljes kromoszómák tömörek maradnak.

Ezeket a tekercselt, erősen színezett területeket heterokromatinnak nevezik. Az átírás szempontjából inaktívak. Különbséget kell tenni az opcionális és a konstitutív heterokromatin között.

Az opcionális heterokromatin tájékoztató jellegű, mert géneket tartalmaz, és euchromatinná alakítható. Két homológ kromoszóma közül az egyik lehet heterokromatikus. A konstitutív heterokromatin mindig heterokromatikus, nem informatív (nem tartalmaz géneket), ezért mindig inaktív a transzkripció szempontjából.

A kromoszómális DNS több mint 10 8 bázispárból áll, amelyekből informatív blokkok - lineárisan elhelyezkedő gének - jönnek létre. A DNS 25%-át teszik ki. A gén a DNS funkcionális egysége, amely információt tartalmaz a polipeptidek vagy az összes RNS szintéziséhez. A gének között távtartók vannak - különböző hosszúságú, nem informatív DNS-szegmensek. Felesleges gének bemutatva egy nagy szám- 10 4 egyforma példány. Ilyenek például a t-RNS, r-RNS és hisztonok génjei. A DNS ugyanazon nukleotidok szekvenciáit tartalmazza. Lehetnek közepesen ismétlődő és erősen ismétlődő sorozatok. A mérsékelten ismétlődő szekvenciák elérik a 300 bázispárt 10 2 - 10 4 ismétlődéssel, és leggyakrabban spacerek, redundáns gének.

Az erősen ismétlődő szekvenciák (10 5 - 10 6) konstitutív heterokromatint képeznek. Az összes kromatin körülbelül 75%-a nem vesz részt a transzkripcióban; ez nagymértékben ismételhető szekvenciákért és nem átírt távtartókért felelős.

A metafázis kromoszóma morfológiai jellemzői.

A kromatin mitotikus szuperkompaktálása lehetővé teszi a kromoszómák megjelenésének fénymikroszkópos vizsgálatát. A mitózis első felében két kromatidból állnak, amelyek az elsődleges szűkület tartományában kapcsolódnak egymáshoz ( centromerek vagy kinetochora) a kromoszóma egy speciálisan szervezett szakasza, amely mindkét testvérkromatidánál közös. A mitózis második felében a kromatidák elkülönülnek egymástól. Ezek közül egyszálú leány kromoszómák, leánysejtek között elosztva.

A centroméra elhelyezkedésétől és a két oldalán elhelyezkedő vállak hosszától függően a kromoszómák több formája különböztethető meg: egyenlő karú vagy metacentrikus (centromerrel a közepén), nem egyenlő vagy szubmetacentrikus (centromerrel). eltolódott az egyik végére), rúd alakú, vagy akrocentrikus (a kromoszóma majdnem végén található centromerrel), és pontszerű - nagyon kicsi, amelynek alakja nehezen meghatározható (3.52. ábra). A kromoszómák festésének rutin módszereivel alakjuk és relatív méretük különbözik. Differenciális festési technikák alkalmazásakor a kromoszóma hosszában egyenlőtlen fluoreszcencia vagy színeloszlás derül ki, amely szigorúan specifikus minden egyes kromoszómára és annak homológjára (3.53. ábra).

Így az egyes kromoszómák nemcsak a benne található gének halmaza, hanem morfológiája és a differenciális festődés jellege tekintetében is egyediek.

Eu- és heterokromatin, biológiai jelentőségük.

Egyes kromoszómák kondenzáltnak és intenzíven színezettnek tűnnek a sejtosztódás során. Az ilyen különbségeket heteropiknózisnak nevezik. A „heterokromatin” kifejezést a kromoszómák azon régióinak megjelölésére javasolták, amelyek a mitotikus ciklus minden szakaszában pozitív heteropiknózist mutatnak. Meg kell különböztetni az euchromatint - a mitotikus kromoszómák fő részét, amely a mitózis során a tömörítési bomlás szokásos ciklusán megy keresztül, és a heterokromatint - a kromoszómák azon szakaszait, amelyek folyamatosan tömör állapotban vannak.

A legtöbb eukarióta fajban a kromoszómák eu- és heterokromatikus régiókat is tartalmaznak, ez utóbbiak a genom jelentős részét alkotják. A heterokromatin pericentromer, néha pertelomer régiókban található. Heterokromatin régiókat találtak a kromoszómák euchromatin karjaiban. Úgy néznek ki, mint a heterokromatin zárványai (interkalációi) az euchromatinba. Ezt a heterokromatint interkalárisnak nevezik. A kromatin tömörítése. Az euchromatin és a heterokromatin a tömörítési ciklusokban különbözik. Euhr. egy teljes tömörítési-lebontási cikluson megy keresztül az interfázistól az interfázisig, hetero. megtartja a viszonylagos tömörség állapotát. Különböző színezés. A heterokromatin különböző területeit különböző festékekkel festik meg, egyes területeket eggyel, másokat többel. Különböző színezékek alkalmazásával és a heterokromatikus régiókat széttörő kromoszóma átrendeződésekkel a Drosophilában sok olyan kis régiót sikerült jellemezni, ahol a színaffinitás eltér a szomszédos régiókétól.

A kariotípus fogalma (definíció) Az emberi kariotípus általános jellemzői.

Kariotípus - e faj szervezeteinek szomatikus sejtjeire jellemző diploid kromoszómakészlet, amely fajspecifikus jellemző, és a kromoszómák meghatározott száma, szerkezete és genetikai összetétele jellemzi.

Ha a haploid csírasejtek halmazában lévő kromoszómák számát jelöljük NS, azután általános képlet a kariotípus úgy fog kinézni 2p, ahol érték NS különböző fajtákban eltérő. Az élőlényekre jellemző fajként a kariotípus egyes egyedeknél bizonyos sajátosságok miatt eltérhet. Például a különböző nemek képviselőinek alapvetően ugyanaz a kromoszómapárja ( autoszómák), de kariotípusaik egy kromoszómapárban különböznek ( heterokromoszómák, vagy nemi kromoszómák). Néha ezek a különbségek a heterokromoszómák eltérő számában állnak a nőkben és a férfiakban (XX vagy XO). A különbségek leggyakrabban a nemi kromoszómák szerkezetére vonatkoznak, amelyeket különböző -X és Y (XX vagy XY) betűk jelölnek.

A kariotípusban minden egyes kromoszómatípust, amelyek egy bizonyos génkomplexumot tartalmaznak, két homológ képviseli, amelyeket a szülőktől örököltek reproduktív sejtjeikkel. A kariotípusban található kettős génkészlet - a genotípus a genom páros alléljainak egyedülálló kombinációja. A genotípus egy adott egyed fejlesztésének programját tartalmazza.

Denver (1960) és Parisian (1971) az emberi kromoszómák osztályozása: alapelvek és lényeg.

Denveri és Párizs kromoszómaosztályozása A kromoszómákat autoszómákra (szomatikus sejtek) és heterokromoszómákra (csírasejtek) osztják. Levitsky (1924) javaslatára a sejt szomatikus kromoszómáinak diploid halmazát nevezték el. kariotípus. A kromoszómák száma, alakja, mérete jellemzi. A kariotípus kromoszómáinak leírására S.G. Navashin őket a formába helyezik idiogramok - rendszerezett kariotípus. 1960-ban javasolták a Denveri Nemzetközi Kromoszóma Osztályozást, ahol a kromoszómákat a centromer mérete és elhelyezkedése szerint osztályozzák. Az emberi szomatikus sejt kariotípusában 22 pár autoszómát és egy pár nemi kromoszómát különböztetnek meg. A szomatikus sejtekben található kromoszómák halmazát ún diploid , és az ivarsejtekben - haploid (ő egyenlő az autoszómák halmazának felével). Az emberi kariotípus idiogramjában a kromoszómákat méretüktől és alakjuktól függően 7 csoportra osztják. 1 - 1-3 nagy metacentrikus. 2 - 4-5 nagy szubmetacentrikus. A 3-6-12 és az X-kromoszóma átlagosan metacentrikus. 4 - 13-15 közepes akrocentrikus. 5 - 16-18 viszonylag kicsi meta-szubmetacentrikus. 6 - 19-20 kicsi metacentrikus. A 7-21-22 és az Y-kromoszóma a legkisebb akrocentrikus. Alapján Párizsi besorolás a kromoszómákat méretük és alakjuk, valamint lineáris differenciálódásuk szerint csoportokra osztják.

Nézzük meg részletesebben a nukleotidokat. Ismeretes, hogy a nukleotidokat adeninnek, guaninnak, timinnek, citozinnak és uracilnak nevezik - nitrogéntartalmú bázisok, az alábbi ábrán láthatók.

A nukleotidok nukleinsavak monomerei. Az eukarióta sejtekben található nukleinsavak a sejtmagban találhatók. Minden élő szervezetben vannak ilyenek (azoknak, akiknek nincs sejtmagjuk, még vannak nukleinsavak – ezek a baktériumokban a sejt közepén helyezkednek el, és nukleoidokat képeznek). A monomerek, amelyekből nukleinsavak épülnek fel, nitrogénbázisból, cukormaradékból (dezoxiribóz vagy ribóz) és foszfátból állnak. A nitrogénbázisú cukrokat nukleozidoknak (adenozin, guanozin, timidin, citidin) nevezzük. Ha 1-, 2- vagy 3-foszformaradék kapcsolódik hozzájuk, akkor ezt az egész szerkezetet nukleotid-monofoszfátnak, difoszfátnak vagy trifoszfátnak, illetve nukleotidnak (adenin, guanin, timin, citozin) nevezzük.

Így néz ki az ATP-modell az űrben. A nitrogéntartalmú bázis, amely a DNS része, két csoportra oszlik - pirimidinre és purinra. A DNS adenint, timint, citozint és guanint tartalmaz, míg az RNS timin helyett uracilt tartalmaz. Mint tudják, a DNS egy nagy archívum, amely információkat tárol, az RNS pedig egy olyan molekula, amely információt továbbít a sejtmagból a citoplazmába a fehérjeszintézishez. A funkcióbeli különbségek összefüggenek a szerkezeti különbségekkel. Az RNS kémiailag aktívabb, mivel a cukor, a ribóz összetételében hidroxilcsoportot tartalmaz, míg a dezoxiribózban nincs oxigén. Az oxigénhiány miatt a DNS inertebb, ami információtároló funkciója szempontjából fontos, így nem lép reakcióba.

A nukleotidok képesek kölcsönhatásba lépni egymással, miközben két foszfor „kilövellődik”, és kötés jön létre a szomszédos nukleotidok között. A furanóz molekulában a szénmolekulák számozottak. Az első egy nitrogéntartalmú bázishoz kapcsolódik. Amikor nukleotidlánc képződik, kötés jön létre az egyik foszforsav ötödik szénatomja és a másik foszforsav harmadik szénatomja között. Ezért a nukleinsavláncban különböző, egyenlőtlen végeket különböztetnek meg, amelyekhez képest a molekula nem szimmetrikus.

Az egymással komplementer egyszálú nukleinsavmolekulák képesek kétszálú szerkezet kialakítására. Ezen a hélixen belül az adenin a timinnel, a guanin pedig a citozinnal párosul. Van egy kijelentés, hogy a nukleotidok töredékként illeszkednek egymáshoz törött üveg, tehát párokat alkotnak. De ez az állítás nem igaz. A nukleotidok tetszőlegesen képesek párosodni. Az egyetlen ok, amiért így vannak összekötve, és semmi más, az az, hogy a cukrokhoz tartó "farok" közötti szög csak ezeknél a pároknál azonos, ráadásul a méretük is azonos. Más pár nem alkotja ezt a konfigurációt. És mivel egybeesnek, a cukor-foszfát gerincen keresztül kapcsolódhatnak egymáshoz. A kettős hélix szerkezetet James Watson és Francis Crick fedezte fel 1953-ban.

Ha egymáshoz kapcsolódnak, az egyik szál 5'-végével szemben van a másik szál 3'-vége. Vagyis a szálak ellentétes irányba mennek – azt mondják, hogy a DNS szálai ellentétesek.

Az ábrán a DNS modellje látható, látható, hogy az adenin a timinnel két hidrogénkötéssel, a guanin pedig a citozinnal hármas hidrogénkötéssel egyesül. Ha a DNS-molekulát felmelegítjük, akkor egyértelmű, hogy két kötés könnyebben felszakad, mint három, ez elengedhetetlen a DNS tulajdonságaihoz.

A cukor-foszfát gerinc és a nukleotidok térbeli elrendeződése miatt, amikor a nukleotidok egymásra helyezkednek, és a cukor-foszfát gerincen "átvarrják", a lánc elkezd feltekeredni, és így kialakul a híres kettős spirál.

Az ábrákon a DNS golyós modelljei láthatók, ahol minden atomot egy golyó jelöl. A spirál belsejében hornyok vannak: kicsi és nagy. A fehérjék ezeken a barázdákon keresztül lépnek kölcsönhatásba a DNS-sel, és felismerik az ott található nukleotidszekvenciát.

Amikor a DNS-t felmelegítik, a hidrogénkötések megszakadnak, és a kettős hélixben lévő szálak kicsavaródnak. A hevítési folyamatot DNS-olvadásnak nevezik, és az AT és a G-C párok közötti kötések megsemmisülnek. gőz AT, minél kevésbé szorosan kapcsolódnak egymáshoz a szálak, annál könnyebben megolvad a DNS. A kettős szálú DNS-ről az egyszálú DNS-re való átmenetet spektrofotométereken mérjük 260 nm-es fényelnyeléssel. A DNS olvadáspontja az A-T/G-C összetételétől és a molekulafragmens méretétől függ. Nyilvánvaló, hogy ha egy fragmentum több tíz nukleotidból áll, akkor sokkal könnyebben megolvad, mint a hosszabb fragmentumok.

Emberben a haploid genom, vagyis egyetlen kromoszómakészlet 3 milliárd bázispárból áll, hossza 1,7 m, a sejt pedig jóval kisebb, ahogy sejthető. Ahhoz, hogy a DNS elférjen benne, elég szorosan össze van tekercselve, és a fehérjék - hisztonok segítik az eukarióta sejtben történő koagulációt. A hisztonok pozitív töltésűek, és mivel a DNS negatív töltésű, a hisztonok affinitást mutatnak a DNS-hez. A hisztonokkal teli DNS gyöngyök, úgynevezett nukleoszómák formáját ölti. 200 nukleotidpár jut egy nukleoszómához, 146 pár a hisztonok köré tekered, a maradék 54 pedig linker (megkötő nukleoszóma) DNS formájában lóg. Ez a DNS-tömörítés első szintje. A kromoszómákban a DNS még többször összehajt annak érdekében, hogy tömör struktúrákat hozzon létre.

A DNS mellett az RNS is a nukleinsavakhoz tartozik. A sejt tartalmaz különböző típusok RNS: riboszómális, templát, transzport. Vannak más típusú RNS-ek is, amelyekről később fogunk beszélni. Az RNS-t egyszálú molekulaként szintetizálják, de egyes szakaszai kétszálú hélixek részei. Az RNS esetében beszélhetünk primer szerkezetről (nukleotidszekvenciák) és másodlagos szerkezetről (kétszálú régiók kialakulása).

A nukleotidok összetett biológiai anyagok, amelyek számos biológiai folyamatban kulcsszerepet játszanak. A DNS és RNS felépítésének alapjául szolgálnak, emellett felelősek a fehérjeszintézisért és a genetikai memóriáért, mivel univerzális energiaforrás. A nukleotidok a koenzimek részét képezik, részt vesznek a szénhidrát-anyagcserében és a lipidszintézisben. Ezenkívül a nukleotidok a vitaminok aktív formáinak összetevői, főleg a B csoportba tartozó vitaminok (riboflavin, niacin). A nukleotidok hozzájárulnak a természetes mikrobiocenózis kialakulásához, biztosítják a szükséges energiát a bélben zajló regenerációs folyamatokhoz, befolyásolják a hepatociták érését és normalizálódását.

A nukleotidok kis molekulatömegű vegyületek, amelyek nitrogéntartalmú bázisokból (purinok, pirimidinek), pentózcukorból (ribóz vagy dezoxiribóz) és 1-3 foszfátcsoportból állnak.

A leggyakoribb monofoszfátok az anyagcsere folyamatokban vesznek részt: purinok - adenozin-monofoszfát (AMP), guanozin-monofoszfát (HMP), pirimidinek - citidin-monofoszfát (CMP), uridin-monofoszfát (UMP).

Mi váltotta ki az érdeklődést a bébiételek nukleotidtartalmának problémája iránt?

Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy az összes szükséges nukleotid szintetizálódik a szervezetben, és nem tartották pótolhatatlannak. tápanyagok... Feltételezték, hogy a táplálékkal szállított nukleotidok főként "lokális hatást" fejtenek ki, amelyek meghatározzák a vékonybél növekedését és fejlődését, a lipidanyagcserét és a májműködést. A legújabb tanulmányok (az ESPGAN ülés anyagai, 1997) azonban kimutatták, hogy ezek a nukleotidok akkor válnak szükségessé, ha az endogén ellátás elégtelen: például energiahiánnyal járó betegségekben, mint például súlyos fertőzések, fogyasztási betegségek, valamint újszülöttkori időszak, alatt gyors növekedés gyermek immunhiányos állapotokkal és hipoxiás károsodással. Ugyanakkor az endogén szintézis teljes térfogata csökken, és nem lesz elegendő a szervezet szükségleteinek kielégítésére. Ilyen körülmények között a nukleotidok táplálékkal történő bevitele „megmenti” a szervezet energiafelhasználását ezen anyagok szintéziséhez, és optimalizálhatja a szövetek működését. Tehát az orvosok régóta azt tanácsolják, hogy hosszan tartó betegségek után a májat, a tejet, a húst, a húsleveseket, vagyis a nukleotidokban gazdag ételeket használják étkezésre.

A csecsemők táplálása során elengedhetetlen a nukleotidokból álló kiegészítő táplálkozás. A nukleotidokat körülbelül 30 évvel ezelőtt izolálták az anyatejből. Eddig 13 savban oldódó nukleotidot azonosítottak az anyatejben. Régóta ismert, hogy az anyatej és a tej összetétele különböző típusok az állatok nem egyformák. Azonban sok éven át csak a fő élelmiszer-összetevőkre volt szokás figyelni: fehérjékre, szénhidrátokra, lipidekre, ásványi anyagokra, vitaminokra. Ugyanakkor az anyatejben lévő nukleotidok jelentősen eltérnek, és nem csak mennyiségben, hanem összetételben is, a tehéntej nukleotidjaitól. Például az orotát, a tehéntej fő nukleotidja jelentős mennyiségben található még az adaptált tejkészítményekben is, az anyatejben nincs jelen.

A nukleotidok a nem fehérje nitrogénfrakció összetevői anyatej... A nem fehérje nitrogén az anyatejben lévő összes nitrogén körülbelül 25%-áért felelős, aminocukrokat és karnitint tartalmaz, amelyek különleges szerepet játszanak az újszülöttek fejlődésében. A nukleotid-nitrogén hozzájárulhat a leghatékonyabb fehérjebevitelhez a szoptatott csecsemőknél, akik viszonylag kevesebb fehérjét kapnak, mint a tápszerrel táplált csecsemők.

Megállapítást nyert, hogy az anyatejben a nukleotidok koncentrációja meghaladja a vérszérum tartalmát. Ez arra utal, hogy egy nő emlőmirigyei további nukleotidokat szintetizálnak, amelyek bejutnak az anyatejbe. A laktáció szakaszai szerint is különbségek vannak a nukleotid-tartalomban. Így, a legnagyobb számban A tej nukleotidjait 2-4 hónapos korban határozzák meg, majd 6-7 hónap elteltével tartalmuk fokozatosan csökkenni kezd.

A korai érett tej főleg mononukleotidokat (AMP, CMF, GMF) tartalmaz. Számuk későn érett tej magasabb, mint a kolosztrumban, de kevesebb, mint a laktáció első hónapjának tejében.

Az anyatejben a nukleotidok koncentrációja télen nagyságrenddel magasabb, mint nyáron azonos etetési időben.

Ezek az adatok arra utalhatnak, hogy az emlőmirigyek sejtjeiben további nukleotidszintézis történik, mivel az élet első hónapjaiban a kívülről szállított anyagok fenntartják a gyermek metabolizmusának és energiaanyagcseréjének szükséges szintjét. Fokozott nukleotid szintézis az anyatejben téli időszak egy védőmechanizmus: Ebben az évszakban a gyermek fogékonyabb a fertőzésekre, könnyebben alakul ki vitamin- és ásványianyag-hiány.

Mint fentebb említettük, a nukleotidok összetétele és koncentrációja az összes emlősfaj tejében különbözik, de mennyiségük mindig alacsonyabb, mint az anyatejben. Ez nyilvánvalóan annak a ténynek köszönhető, hogy a védtelen kölykökben különösen nagy az igény az exogén nukleotidokra.

Az anyatej nemcsak a legkiegyensúlyozottabb termék a gyermek ésszerű fejlődéséhez, hanem egy finom élettani rendszer is, amely a gyermek szükségletei szerint változhat. Az anyatejet még hosszú ideig átfogóan tanulmányozzák, és nemcsak mennyiségi és minőségi összetételét, hanem az egyes összetevők szerepét is a növekvő és fejlődő szervezet rendszereinek működésében. A csecsemők mesterséges táplálására szolgáló tápszerek is javulnak, és fokozatosan valódi „anyatej-helyettesítőkké” válnak. Azok az adatok, amelyek szerint az anyatej nukleotidjainak tágabb élettani jelentősége van egy növekvő és fejlődő szervezet számára, alapul szolgáltak a keverékekbe való bejuttatásukhoz. bébiétel valamint az anyatejben lévő koncentrációhoz és összetételhez való közelítés.

A kutatás következő szakasza az anyatej-helyettesítő tápszerbe juttatott nukleotidok magzati érésre és csecsemőfejlődésre gyakorolt ​​hatásának megállapítására tett kísérlet volt.

A legfeltűnőbbnek a gyermek immunrendszerének aktiválódására vonatkozó adatok bizonyultak. Mint ismeretes, az IgG-t még a méhben is regisztrálják, az IgM szintetizálása közvetlenül a gyermek születése után kezdődik, az IgA szintetizálása a leglassabban történik, és aktív szintézise a 2. vagy 3. élethónap végére következik be. Előállításuk hatékonyságát nagymértékben meghatározza az immunválasz érettsége.

A vizsgálathoz 3 csoportot alakítottak ki: gyermekek, akik csak anyatejet kaptak, csak nukleotid keveréket és nukleotid nélküli tejkeveréket.

Ennek eredményeként kiderült, hogy a nukleotid-kiegészítőt tartalmazó tápszert kapó gyermekeknél az első élethónap végére és a 3. hónapra az immunglobulin M szintézis szintje megközelítőleg megegyezik a szoptatott gyermekekével, de lényegesen magasabb, mint a olyan gyermekeknél, akik egyszerű keveréket kaptak. Hasonló eredményeket kaptunk az immunglobulin A szintézis szintjének elemzésekor.

Az immunrendszer érettsége meghatározza az oltóanyag-profilaxis hatékonyságát, mert az oltással szembeni immunválasz kialakításának képessége az immunitás kialakulásának egyik mutatója az első életévben. Például a diftéria elleni antitestek termelésének szintjét olyan gyermekeknél tanulmányozták, akik "nukleotid" tápszert kaptak, szoptattak és nukleotid nélküli keverékeket kaptak. Az antitestszinteket az első és az utolsó oltás után 1 hónappal mértük. Megállapítást nyert, hogy már az első mutatók is magasabbak voltak, a másodikak pedig szignifikánsan magasabbak azoknál a gyerekeknél, akik nukleotidkeveréket kaptak.

A nukleotidkeverékkel történő táplálásnak a gyermekek fizikai és pszichomotoros fejlődésére gyakorolt ​​hatásának vizsgálatakor megfigyelték a jobb súlygyarapodás és a motoros és mentális funkciók gyorsabb fejlődésének tendenciáját.

Ezenkívül bizonyíték van arra, hogy a nukleotidok adományozása elősegíti a gyorsabb érést idegszövet, agyi és látáselemző funkciók, ami rendkívül fontos a koraszülött és morfofunkcionálisan éretlen gyermekek, valamint a szemészeti problémákkal küzdő babák számára.

Mindenki ismeri a gyermekek mikrobiocenózisának kialakulásával kapcsolatos problémákat. fiatalon különösen az első hónapokban. Ezek a dyspepsia, a bélkólika, a fokozott puffadás jelenségei. A "nukleotid" keverékek fogyasztása lehetővé teszi a helyzet gyors normalizálását anélkül, hogy probiotikumokkal korrekcióra lenne szükség. Azoknál a gyermekeknél, akik nukleotidkeveréket kaptak, a gyomor-bél traktus diszfunkcióját, a széklet instabilitását ritkábban észlelték, könnyebben tolerálták a későbbi kiegészítő élelmiszerek bevezetését.

A nukleotidkeverékek alkalmazásakor azonban szem előtt kell tartani, hogy ezek csökkentik a széklet gyakoriságát, ezért székrekedésben szenvedő gyermekeknél óvatosan kell alkalmazni.

Ezek a keverékek különösen fontosak lehetnek az alultápláltságban szenvedő, anémiában szenvedő gyermekeknél, valamint az újszülöttkori hipoxiás betegségekben szenvedőknél. A nukleotidkeverékek számos olyan problémát segítenek megoldani, amelyek a koraszülöttek szoptatása során merülnek fel. Különösen rossz étvágyról és alacsony súlygyarapodásról beszélünk az első életévben, ráadásul a keverékek használata hozzájárul a babák teljesebb pszichomotoros fejlődéséhez.

A fentiek alapján a nukleotid-kiegészítőket tartalmazó keverékek alkalmazása nagyon érdekel bennünket, orvosokat. Gyerekek széles körének ajánlhatjuk ezeket a keverékeket, főleg, hogy a keverékek nem gyógyhatásúak. Ugyanakkor fontosnak tartjuk, hogy felhívjuk a figyelmet a kisgyermekek egyéni ízreakcióinak lehetőségére, különösen akkor, ha a gyermek a hétköznapi keverékből nukleotid tartalmú keverékbe kerül át. Tehát bizonyos esetekben, még akkor is, ha ugyanazon cég keverékeit használjuk, negatív reakciókat észleltünk a gyermekben, egészen a javasolt keverék elutasításáig. Azonban minden irodalmi forrás azt állítja, hogy a nukleotidok nemcsak hogy nem befolyásolják negatívan az ízt, hanem éppen ellenkezőleg, javítják azokat anélkül, hogy megváltoztatnák a keverék érzékszervi tulajdonságait.

Áttekintést adunk a piacunkon elérhető nukleotid-adalékanyagokat tartalmazó keverékekről. Ezek a Friesland Newtrics (Holland) Frisolak, Frisomel tejsavó keverékei, amelyek 4 nukleotidot tartalmaznak, amelyek azonosak az anyatej nukleotidjaival; tejsavó keverék Mamex (Intern Nutrition, Dánia), NAS (Nestlé, Svájc), Enfamil (Mead Johnson, USA), Similak formula plus keverék (Abbott Laboratories, Spanyolország / USA). A nukleotidok száma és összetétele ezekben a keverékekben eltérő, amit a gyártó határoz meg.

Minden gyártó igyekszik kiválasztani a nukleotidok arányát és összetételét, amennyire csak lehetséges, technikailag és biokémiailag az anyatejéhez igazítja. Nyilvánvaló, hogy a mechanikus megközelítés nem fiziológiás. Természetesen a nukleotidoknak az anyatej-helyettesítő tápszerekbe való bejuttatása forradalmi lépést jelent az anyatej-helyettesítők előállításában, ami segít az emberi anyatej összetételének minél pontosabb közelítésében. Egyetlen keverék sem tekinthető azonban fiziológiailag teljesen azonosnak ezzel az egyetlen, univerzális és a gyermek számára szükséges termékkel.

Irodalom

1. György. P. Biokémiai szempontok. Am.Y.Clin. Nutr. 24 (8), 970-975.
2. Európai Gyermekgasztroenterológiai és Táplálkozási Társaság (ESPGAN). Táplálkozási Bizottság: Útmutató a csecsemők táplálására I. Ajánlások az adaptált tápszer összetételére. Asta Paediatr Scand 1977; Suppl 262: 1-42.
3. James L. Leach, Jeffreu H. Baxter, Bruce E. Molitor, Mary B. Ramstac, Marc L \ Masor. Az összes potenciálisan elérhető nukleotid az anyatejben a szoptatási szakaszban // American Journal of Clinical Nutrition. - 1995. június - T. 61. - 6. sz. - S. 1224-30.
4. Carver J. D., Pimental B., Cox WI, Barmess L. A. Diétás nukleotidok hatása az immunfunkcióra csecsemőknél. Gyermekgyógyászat 1991; 88; 359-363.
5. Uauy. R., Stringel G., Thomas R. és Quan R. (1990) Az étrendi nukleozidok hatása a patkányok fejlődő bélrendszerének növekedésére és érésére. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 10, 497-503.
6. Brunser O., Espinosa J., Araya M., Gruchet S. és Gil A. (1994): Effect of dietari nucleotide suppementation on diarrhoeal disease infants. Asta Paediatr. 883.188-191.
7. Keshishyan E.S., Berdnikova E.K.// Nukleotid-kiegészítők keverékei az első életévben élő gyermekek táplálására // XXI. századi bébiétel. - S. 24.
8. David. Új technológiák a bébiételek javítására // Gyermekgyógyászat. - 1997. - 1. sz. - S. 61-62.
9. Keshishyan E.S., Berdnikova E.K. Keverékek nukleotid-kiegészítőkkel csecsemők táplálására. Várt hatás // Gyermekgyógyászat. Consilium medicum. - 2. számú melléklet. - 2002. - S. 27-30.

E. S. Keshishyan, az orvostudományok doktora, professzor
E. K. Berdnikova
Moszkvai Gyermekgyógyászati ​​és Gyermeksebészeti Kutatóintézet, az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma, Moszkva

A 19. század második felében fedezte fel őket Friedrich Miescher, aki a lazac spermiumainak gennymagjából izolált egy anyagot, amelyet nukleinnek nevezett el. Később ezt az anyagot fehérjékből tisztították, és kiderült, hogy foszfor-szerves sav. Szerkezetileg a nukleinsavakat biopolimerek, monomerek képviselik, amelyek nukleotidok. Azok. A nukleinsavak polinukleotidok. Nukleotidokösszetettek szerves vegyületek három komponensből áll: nitrogénbázis, pentóz, foszfátmaradék 1-3 mennyiségben. szerkezetileg a nukleotidok foszforilált nukleozidok. Nukleozidok- ezek pentózvegyületek komplex heterociklusos vegyülettel, nitrogéntartalmú bázissal.

NITROGÉN BÁZISOK.

A nukleozidok összetételében kétféle nitrogénbázis található, amelyek kétféle heterociklus származékai: purinok és pirimidinek. A pirimidin bázisok a legegyszerűbbek.

uracil (U, U) az uracilban, két funkciós karbonilcsoportot adunk a 4-es és 2-es pozícióban.

mivel az uracilban elektronnegatív oxigén van jelen, ez az O d-, H d + elektronsűrűség keveredéséhez vezet. Reagálhat vízzel, hidrogénkötéseket képezve.

timin (T).

citozin (C, C).

Minden pirimidinbázis képes hidrogénkötést kialakítani vízzel, mert elektronegatív atomjaik vannak, amelyek képesek maguk felé tolni az elektronsűrűséget.

pirimidin nitrogéntartalmú bázisok képződnek a pirimidinhez O 2, CH 3 és NH 2 csoportok hozzáadásával.

A purinbázisok a purin származékai, amely 2 heterociklusból áll.

adenin (A)

guanin (G, G).

Mivel a nitrogéntartalmú bázisokban elektronnegatív atomok vannak jelen, az elektronsűrűség eltolódása következik be, aminek eredményeként vízzel reagálhatnak és hidrogénkötéseket hozhatnak létre, valamint reakcióba léphetnek egymással. A stabil vegyületek a purin bázisokkal pirimidinbázisokat képeznek. Bizonyos purinok és pirimidinek közötti specifikus kölcsönhatást a komplementaritás szabályának nevezik, e szabály szerint az adenin két hidrogénkötéssel egyesül a timinnel vagy uracillal, és a guanin a citozinnal - három kötéssel. A komplementaritási szabály az irányadó szabály a mátrixfolyamatokban. A nitrogéntartalmú bázisok metabolikus funkciót látnak el a sejtben, azaz. a nukleozidok részét képezik.

NUKLEOZIDOK.

A nukleozidok nitrogéntartalmú bázisok származékai, amelyek a pentóz első szénatomja és a pirimidinben az első nitrogénatom vagy a purin kilencedik nitrogénatomja között N-glikozidos kötés képződnek.

A nukleozidok szerkezetét tekintve a következőkre oszthatók:

pirimidin, és a végződése - din. Viszont amelyek a következőkre oszlanak:

A) ribonukleozidok, például: uridin, citidin, timidin.

B) dezoxiribonukleozidok, például: dezoxitimidin, dezoxicitidin, dezoxiuracidin.

purinok, és -zine végződésük van. Ezek is fel vannak osztva:

A) ribonukleozidok, például: adenozin, guanozin.

C) dezoxiribonukleozidok, például: dezoxiadenazin, dezoxiguanozin.

Az adenin, guanin és citozin egyaránt megtalálható a dezoxi- és ribonukleozidokban, míg a timin a dezoxiribonukleozidokkal, az uracil pedig a ribonukleozidokkal alkot stabil kötést.

A nukleozidok csak metabolikus funkciót látnak el, a nukleotidok részét képezik.

NUKLEOTIDOK.

A nukleotidok nukleozidokból foszfoészter kötés képződnek a foszfátmaradék és az 5'-hidroxilcsoport között. A nukleozidhoz 1-3 foszfátmaradék kapcsolódhat. A nukleotidokban lévő foszfátkötések energiában gazdagok, egy foszfátcsoport felhasadásával 36,36 kJ energia szabadul fel. A harmadik foszfátmaradék lehasítható a legkönnyebben, az első pedig nehezebb. Csak két kötés használható energiaként.

A NUKLEOTIDOK FUNKCIÓI.

1. metabolikus- a nukleotidok a nukleinsavak részét képezik.

2. energikus- Az NTF-et és különösen az ATP-t és a GTP-t energiaforrásként használják, mivel nagy energiájú kapcsolatokat tartalmaznak.

3. szabályozó:

a) a nukleozid-trifoszfát a foszfátcsoport donora, és speciális enzimek, például foszfokináz segítségével lehetővé válik a foszfátcsoport átvitele a molekulába, és ezáltal megváltoztatható a konformációja és aktiválható. Ez különösen fontos a biopolimerek szintézisénél. A foszforiláció szükséges a polimerizációs reakciók végbemeneteléhez.

b) egyes enzimek ATP-áz aktivitással rendelkeznek, és képesek az ATP- és GTP-molekulák hasítására, és ennek eredményeként megváltoztatni azok konformációját, és ezáltal aktivitásukat.

c) Az ATP és a GTP hidrolízis nélkül kapcsolódhat enzimekhez, és a fehérjék megváltoztatják konformációjukat és aktivitásukat. Ezeket a fehérjéket ATP-kötő és GTP-kötő fehérjéknek nevezik. Az ATP-kötő fehérje az aktin, a GTP-kötő fehérje a tubulin.

d) a szabályozó funkciót ciklikus NMP-k látják el, amelyek bizonyos enzimek hatására képződnek. A C AMP az adenilát-cikláz, a C HMP a guanilát-cikláz hatására képződik, amely két foszfátmaradékot leszakít, és ennek eredményeként a foszfátcsoporton keresztül körforgás jön létre.

cNMF

Ezek a molekulák jelzőmolekulák a másodlagos hírvivő rendszerben.

e) egyes purinok jelzőmolekulákként szolgálhatnak, és neurotranszmitterekként működhetnek az idegszinapszisokban.

NUKLEINSAVAK.

Ezek biopolimerek monomerek, amelyek nukleotidok, a polikondenzációs reakció következtében képződnek és a nukleinsavak szintézise az 5"-től a 3-as végig megy. Az NTF 2 nagyenergiájú kötés energiája révén lép be a reakcióba, a az egyik nukleotid 5' végén található foszfátcsoport reagál egy másik nukleotid 3' végén található OH csoporttal.

A nukleinsav molekulában megkülönböztethető egy állandó rész és egy változó rész. Az állandó rész a cukor-foszfát gerinc, a változó rész pedig a nitrogéntartalmú bázisok. Szerkezetileg a nukleinsavak a következő csoportokra oszthatók:

1. dinukleotidok;
2. oligonukleotidok;
3. Polinukleotidok.

A dinukleotidokból biológiai jelentősége NAD és FAD (nikotinamid-adenin-dinukleotid, flavin-adenin-dinukleotid) van, ezek a nukleotidok az oxidoreduktázok koenzimeiként működnek. Polinukleinsavak DNS és RNS. Watson és Crick 1953-ban javasolta a DNS szerkezetének modelljét. Azt javasolták, hogy a molekulának kétszálú hélix alakja van, és a molekulában lévő hélixek a komplementaritás szabálya szerint hidrogénkötéssel kötöttek nitrogéntartalmú bázisokon keresztül. Hogy. nitrogéntartalmú bázisok foglalják el a központi részt, a cukor-foszfát gerinc a molekula perifériáján fekszik. Spirálban a láncok antiparallel, azaz. többirányú.

A modellt Chargof munkája alapján javasolták, aki elsőként derítette ki, hogy egy DNS-molekulában a purinok mennyisége megegyezik a pirimidinek mennyiségével. Watson és Crick azt javasolta, hogy csak a purin lép kölcsönhatásba pirimidinnel, ebben az esetben a láncok közötti távolság három heterociklussal egyenlő. Az alapvető különbség A DNS és az RNS az, hogy általában a DNS dezoxiribózt, a ribóz RNS-ét, a DNS nitrogénbázisokat tartalmaz: timint, adenint, guanint, citozint és RNS: adenint, citozint, uracilt, guanint. A DNS-t általában egy kétszálú molekula képviseli, az RNS pedig általában egyszálú, kivéve a vírusokat.

DNS - biztosítja a tárolást, a szaporodást és kezdeti szakaszaiban genetikai információ megvalósítása, vírusok kizárása.

RNS - csak a genetikai információ megvalósításában vesz részt.

A genetikai információ tárolása azon alapul, hogy egy DNS-molekulában van egy meghatározott nukleotidszekvencia, amelyet génnek neveznek. A gének a sejtben egy meghatározott szerkezetért vagy funkcióért felelősek, információt hordoznak az RNS szerkezetéről, valamint bizonyos fehérjefaktorokhoz való kötődésről.

A genetikai információ reprodukálása a DNS önmegkettőződésén vagy replikációján alapul. A replikáció eredményeként két leány-DNS-molekula keletkezik, amelyek genetikai információk szerint azonosak egymással és az anyával. A folyamat a sejtosztódás előtt megy végbe.

A DNS-molekulát továbbító genetikai információ megvalósításának folyamata egy adott RNS-molekula beolvasása. Ezt a folyamatot RNS-bioszintézisnek vagy transzkripciónak nevezik. Az RNS részt vesz a genetikai információ megvalósításában, mert a sejt fehérjeszintetizáló apparátusának része.

Háromféle RNS létezik:

Messenger RNS-ek vagy hírvivő RNS-ek- ez a molekula információt hordoz a polipeptidlánc elsődleges szerkezetéről. Ezenkívül a molekulában vannak olyan régiók, amelyek lehetővé teszik a riboszómákhoz való kötődését.

Riboszomális RNS fehérjékhez kötődnek, ribonukleoprotein komplexet vagy RNP-t képezve. A riboszómák alegységét alkotja.

Szállító RNS-ek feladata, hogy a nukleotidszekvencia "nyelvét" lefordítsa az aminosavak "nyelvére". Ezenkívül a tRNS kölcsönhatásba léphet a riboszómák aktív központjával, és kötődhet aminosavakhoz. Az ilyen típusú RNS-ek mellett vannak kis nukleáris RNS... Csak a sejtmagban lokalizálódik, és fehérjékhez kapcsolódik, és ribozimek funkcióját látja el.

Az RNS-tartalmú vírusokra jellemző, hogy a genetikai információ tárolását, reprodukálását és megvalósítását RNS-molekulák végzik. Evolúciós szempontból ez számít. Hogy az RNS-molekulák jelentek meg először, majd a funkciók egy részét átvitték a DNS-molekulákra. A DNS-molekulák stabilabbak, mert kettős szálú molekulák, és hidrogénkötéseik rejtettek, ráadásul a dezoxiribonukleotidok stabilabbak, mint a ribonukleotidok.