Биология: структура и репликация ДНК

Физика > Биология: структура и репликация ДНК

 

Изучите строение и репликацию молекул ДНК. Читайте про водородные соединения элементов, роль в ДНК и РНК, осуществляющие репликацию ферменты ДНК, нити ДНК.

Водородное соединение, созданное электростатическими контактами, влияет на целостность цепочек ДНК.

Задача обучения

• Охарактеризовать воздействие процесса репликации ДНК на водородные соединения.

Основные пункты

• В ДНК водородные соединения между основными парами отображают противоположные нити.
• Водородные соединения, удерживающие ДНК, – электростатические контакты между атомом водородного ядра и электронами кислорода или атома азота.
• При репликации ДНК фермент геликазы «рвет» двойную спираль, уничтожая водородные соединения, удерживающие ее вместе в центре.

Термин

• База – нуклеотидное основание в контексте биополимера ДНК и РНК.

Во всех живых организмах присутствует ДНК или РНК. Эти молекулы вмещают генетические сведения, определяющие характеристики организма. Электростатика в них играет важную роль. Здесь сосредоточимся на ДНК.

ДНК – крупная макромолекула, формирующая двойную спираль. База каждой спирали представлена чередующимися дезоксирибозными и фосфатными субъединицами. Каждая дезоксирибоза связывается с базами, простирающимся между двумя основами. В ДНК их 4: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Они определяют характеристики организма.

Сложные молекулы в ДНК удерживаются вместе при помощи фосфат-дезоксирибозной основы

Основания нитей ДНК находятся близко друг к другу, но не из-за формальных химических связей. Электростатические контакты (водородные связи) вмещают в себя эти связи.

Можно вспомнить три связи для гуанина и цитозина, когда атомы водорода притягиваются к соседним атомам азота и кислорода (пунктирные линии на рисунке). Для аденина и тимина есть две водородных связи. Это можно передать в виде электростатических контактов – электроны из атомов кислорода и азота отрицательные и притягиваются к положительным ядрам водорода. Подобные водородные соединения слабые, но в сумме сильны, чтобы удержать целостность двух цепочек ДНК.

В гуанине и цитозине есть три образца притягивания атомов водорода к атомам азота и кислорода (пунктирные линии)

При репликации ДНК (как и в клеточном размножении) сначала она раскрывается любым ферментом, именуемым ДНК-геликазом. Они уничтожают электростатические водородные соединения между нитями.