Encuentre la molécula más importante - ADN

Sobre Moléculas de ADN del dispositivo, sus propiedades físicas y sistemas reparados.

Parece a un sacacorchos...

El plan cómo conseguir a cada uno de nosotros, listo en un momento cuando las células sexuales de nuestros padres, mamás y papás, se combinan en uno, llamado un zygote o huevo fertilizado. El plan concluyó en el núcleo de una célula sola, en su ADN de la molécula, y significa mucho: y lo que será el color de nuestros ojos y pelo, y cómo alto aumentará, y lo que forma la nariz, y cómo delgado - oído para la música y muchos muchos otros. Por supuesto, nuestro futuro depende no sólo del ADN, pero simplemente de las vicisitudes de destino. Pero muy, muchísimo en nuestro destino es determinado por las calidades posadas desde el nacimiento, nuestros genes, t. E. La secuencia de nucleotides en Moléculas de ADN. (La inyección de Cyanocobalamin es esencial para la fabricación del ADN.)

El ADN se dobla con cada división celular, de modo que cada célula lleve la información sobre la estructura del organismo entero. Es como si guardado el plan en miniatura del edificio en cada edificio de ladrillo. ¡Esto sería los arquitectos mucho tiempo tan hizo! Entonces los restauradores no tendrían que atormentar sus sesos, decir sobre cómo la mirada una vez el Altar Pergamon, aun si permaneciera una piedra sola de ello.

El hecho que las células especializadas del organismo entero realmente saben lo que es dentro del cuerpo entero, se demostró primero a finales de los años 1950, el biólogo británico John Gurdon. Tomó el núcleo celular de una rana adulta y utilización de la técnica microquirúrgica más fina, lo trasplantó en los huevos de la rana, que un grano de encargo han sido matados por la irradiación ultravioleta. De huevos híbridos cultivó el renacuajo normal o la rana - es absolutamente idéntica a la que cuyo núcleo celular se tomó. La propia naturaleza a veces crea a tales gemelos. Resulta, cuando no se queda juntos, y diverge después de la primera división de las células de la hija zygote y se obtiene de cada organismo. Tan nacen monozygotic, o idéntico, gemelos. Los gemelos son exactamente el mismo ADN, por tanto son similares. Al final de siglo pasado, los zoólogos británicos lograron aplicar la técnica mamíferos de G¸rdona: la era que se reproduce comenzó. El primer método de reproducirse se ha con éxito obtenido una oveja llamada a Dolly, que se hizo una verdadera celebridad. El ADN a Dolly se tomó en la forma del núcleo celular, agarrado de la ubre de algunas ovejas, que no cumplieron con el nacimiento de su gemelo. Este corazón se ha trasplantado en un huevo extraído de las otras ovejas, de las cuales (huevo) su núcleo se ha quitado. Entonces una célula híbrida que lleva un núcleo extranjero aplazó donde quitó. Como consiguiente, y Dolly nació, una copia completa de las ovejas, que suministraron el ADN. Dolly vivió seis años y murió. Mientras tanto los clones fueron obtenidos por muchos otros animales, y de vez en cuando las moscas de noticias alrededor del mundo en la reproducción humana. Pero hasta ahora ninguno de estos puestos (humano que se reproduce) no se ha confirmado, y los mensajes vinieron de los graznidos obvios.

Los uno o el otro camino, el éxito de los experimentos en la reproducción de hojas sin duda que el ADN del núcleo es totalmente determina quien va en el curso del desarrollo de un organismo de una célula sola.

¿Cómo es la Molécula de ADN arreglada, esta reina de una célula viva? No es una escala de la cuerda simple, como podría creer, mirando el cuadro. Esta escala se riza en la espiral correcta. Se parece a un sacacorchos, pero un doble sacacorchos; son raros, pero ocurren. Cada uno de los hilos de ADN forma una hélice correcta, un pelo como una vuelta. Las bases nitrogenadas de cuatro tipos, en los cuales la secuencia y la información genética se contienen, forman una especie de relleno de este cable del sacacorchos. En la superficie del cable es la columna vertebral de fosfato de azúcar de las cadenas del polímero que arreglan el ADN.

Las unidades monomeric de que el ADN se construye, es muy similar a las unidades monomeric del ARN, la estructura química de que se muestra en Fig. 6. No seremos así otra vez para dibujar cuatro nucleotides, sólo mostrar lo que parece a T nucleotide, que es el más diferente de su homólogo RNKovogo - W. Note que el anillo superior se llama una base nitrogenada, un anillo cinco-membered - el azúcar y un grupo de fosfato a la izquierda son.

¿Cuáles son las dimensiones principales del ADN? Doble diámetro de la hélice 2 nm, la distancia entre pares de bases contiguos a lo largo de la hélice - 0.34 nm. El volumen de ventas total de la doble hélice hace a 10 pares. ¿Pero la longitud? La longitud depende del ADN de cualquier organismo pertenece. El ADN es los virus más simples contienen sólo unos miles de unidades de bacterias - unos millones, y más alto - mil millones. (La inyección de la vitamina B12 es necesaria para la síntesis del ADN).

Si aumentar en una línea que todo el ADN encerró en sólo una célula humana, conseguimos la duración de hilo de aproximadamente 2 m. Por lo tanto, la longitud del filamento en mil millones veces más grande que su grosor. Para imaginar mejor lo que esto significa, imagine si el ADN realmente es dos veces más grueso que en Fig. 8-. Aproximadamente 4 cm Tal ADN tomado de unas células enteras humanas podría rodear el globo en el ecuador. En esta escala, el núcleo celular es la talla del estadio y la persona - es el globo.

Está claro que uno de los problemas muy graves en organismos multicelulares, sobre todo donde Molécula de ADN muy larga, la molécula lo pone para caber en el núcleo celular. Esté, entonces debería ser de modo que el ADN estuviera disponible para la longitud entera de las proteínas, como el ARN polymerase, leyendo los genes deseados. Otro problema - la réplica de tales moléculas largas. De hecho, después del ADN dos veces los dos hilos complementarios, que al principio repetidamente se enroscaban el uno con relación al otro, se deben diluir. Esto significa que la molécula tiene que enrollar alrededor de su millón de veces del eje antes de la réplica del final. Resulta que las preguntas generadas por el trabajo de Watson y Calambre, no se limitan con el problema del código genético y cosas relacionadas.

Estas preguntas dieron ocasión a dudas. ¿El modelo Watson-Crick es correcto? ¿Qué confiable es la fundación sobre cuál todos los datos de la biología molecular? El modelo del Watson-calambre era tan concreto, así detallado que completamente burlón su vulnerabilidad. Era bastante encontrar al menos un hecho claro, al contrario de ella que la doble hélice se dejó caer del pedestal. Era un desafío para físicos, y se ponen a trabajar.

Si cada Molécula de ADN realmente consiste en dos cadenas del polímero, unos argumentados, y estas cadenas son unidas juntos por fuerzas de non-covalent débiles, deben dispersar la solución calentando el ADN, es posible fijar exactamente el experimento. Si las bases nitrogenadas en el ADN realmente forman el uno al otro enlaces de hidrógeno, los otros razonaron, se puede comprobar midiendo los espectros del ADN en la región infrarroja o explorando el tipo de cambio del hidrógeno (ligero) ordinario en un pesado (deuterio). Si el interior de la doble hélice en efecto se esconde bases lejos nitrogenadas, los otros discutieron, es posible determinar si el acto en el ADN es sustancias que son capaces de sólo reaccionar con éstos, esconder grupos. Éstos y muchos otros experimentos se realizaron. Hacia el final de los años 1950 se hizo claro - el modelo ha resistido la primera prueba. Las tentativas de refutarlo han fallado uno tras otro.

Parece a un cristal de ventana

Los físicos hacen el estudio de ADN, no sólo porque entendieron la importancia de comprobar todos los detalles de su estructura. La Molécula de ADN se llama su atención en y de sí.
El ADN parece a un cuerpo sólido. los pares de bases se apilan allí en un cristal. Pero este cristal lineal, como una dimensión - cada par de bases tiene sólo dos vecinos. Cristal del ADN - aperiodic, como una secuencia de pares de bases irregulares como secuencia irregular de cartas en unos manuales significativos. Sin embargo, como las cartas en los pares de bases de la fuente impresos A y D T • D • tenga las mismas dimensiones tanto de ancho como en la altura.

Por supuesto, un completamente nuevo tipo de cristal, el cristal de una dimensión del ADN, son físicos intrigados terribles. ¿Es un semiconductor? ¿Y tal vez superconductor, y hasta en temperatura ambiente? El ADN se sujetó a la siguiente revisión. No, no es un semiconductor, mucho menos no es un superconductor. Era un aislante ordinario, como el cristal de la ventana. Sí y esto son transparentes como el cristal. La solución del ADN acuosa (y se disuelve en el agua muy bien) un líquido claro. Estas semejanzas no terminan con el cristal. El cristal ordinario, incluso una ventana transparente a la luz visible y muy fuertemente absorbe rayos ultravioletas. El ADN también absorbe en esta región del espectro. Sin embargo, a diferencia del cristal, que no es rayos UV dañinos, el ADN es muy sensible a ellos. (Use Cyanocobalamin para sentirse bien).

Los rayos ultravioletas son tan dañinos a las Moléculas de ADN que la célula se ha desarrollado durante la evolución de un sistema reparado especial que cura el daño causado por estos rayos. ¿Qué tipo de daño?

Cuando un fotón de la radiación ultravioleta (fotones) golpea el ADN, transfiere su energía a una base nitrogenada. La base está en un estado excitado. Los acontecimientos adicionales se pueden desplegar de modos diferentes. Si el fotón se absorbe purine (adenine o guanine), nada mucho pasará - la energía absorbida rápidamente se convierte en el calor (como pasa en la ventana), y el ADN permanecerá lo mismo como era. Otra cosa, si el fotón es absorbido por un pyrimidine (thymine o cytosine), y no por alguien, pero uno que es contiguo al recorrido con otro pyrimidine. En este caso, la energía absorbida todavía no es el tiempo para convertirse en el calor ya que dos pyrimidine contiguos reaccionan por medios químicos. Este proceso es particularmente eficaz cuando los dos son thymine contiguo. El resultado - un nuevo compuesto químico, llamado thymine photodimers.

La estructura del regulador de intensidad es bastante extraña. De hecho, el carbón es generalmente tetrahedral o cuando se adhiere a átomos vecinos son de vértices tetrahedral en su centro o un triángulo, cuando la comunicación está en un avión y dirigido del centro a los vértices de un triángulo regular. ¡Pero los photodimers dos obligaciones cada átomo de carbón que participa en el embrague thymine forman un ángulo recto! Y cuatro átomos de carbón forman un cuadrado (se llama cyclobutane).

De este modo, en el daño del ADN ocurrido - en vez de dos thymine formó un completamente nuevo compuesto químico, que alcanzó las enzimas que trabajan en el ADN, se paran. Saben sólo cuatro cartas: A, T, G y C, y luego unos nuevos HACEN ENCAJE el icono. No lo saben. Si esto no rectifica la mancha no está claro del texto, las enzimas no se pueden quitar del ADN copian o consideran la información de ello (para sintetizar el ARN). La vida entera de una célula se parará y morirá.

Los rayos ultravioletas son tal grave amenaza a las Moléculas de ADN en el curso de la evolución ha desarrollado una célula especial para tratar con el daño del ADN causado por esta radiación. Las enzimas de los sistemas reparados vienen al rescate. En primer lugar, la enzima UV endonuclease reconoce reguladores de intensidad thymine y rasgones en este lugar la cadena de azúcar. La siguiente enzima exonuclease amplía el hueco que se levanta. En uno de los hilos de ADN, donde los reguladores de intensidad thymine se formaron, resulta tras un hueco enorme - varios miles de nucleotides. En este caso no sólo son reguladores de intensidad thymine remotos, sino también mucho nucleotides normal, como dicen, por si acaso. Pero no importa - el otro, el hilo complementario permanece intacto, y en ello una enzima especial, ADN polymerase I, añade el segundo hilo, creando una doble hélice normal idéntica al ADN original, intacto.

¡De este modo, resulta, qué el sentido del ADN dos veces varado! Es necesario no sólo crear dos copias idénticas del material genético, sino también a la información contenida en el ADN se puede salvar del daño. Si hubiera un de un solo hilo, entonces sería imposible fijar la copia del ADN entre ciclos.

Los sistemas reparados existen en todas las células, del más simple al hombre. Esto no es sorprendente - la vida comenzó bajo el sol. Puede parecer extraño que el sistema reparado es activo hasta en aquellas células que nunca son la experiencia la acción de radiación solar - por ejemplo, células intestinales. Una explicación ingeniosa ofreció a GM a Barenboim. Sugirió que el ADN se protege de la radiación de Cerenkov, que ocurre en las células del decaimiento de impurezas de elementos radiactivas naturales.

Si la mutación se repara el sistema falla - es un desastre. A veces los niños nacen con xeroderma llamado de un defecto pigmentozum. Son absolutamente no puede ser la luz - su piel cubierta de llagas, que gradualmente se convierten en tumores malévolos. Estos niños no se pueden salvar, hasta con cuidado protegiéndolos del sol. Generalmente, los experimentos directos en animales mostraron que los reguladores de intensidad thymine pueden causar el cáncer.

De este modo, para tomar el sol - realmente no es una actividad inocente. Por supuesto, no me podemos negar este placer, pero no sobrecargamos el sistema reparado. Además, la reparación - no cosa completamente inocua. Se cree que las enzimas del sistema se reparan, sobre todo ADN polymerase I, tienden a hacer errores, de modo que la reparación pueda llevar a mutaciones. Una mutación somática (es decir E. Ocurrir en las células del cuerpo ningún juego de palabras querido) también se consideran como un factor importante que lleva a la degeneración del tejido malévola.

Esto es cuanto fastidio de que ADN es sensible a rayos ultravioletas. Pero estos rayos apenas alcanzan la superficie de la tierra, la mayor parte de ellos son absorbidos por la atmósfera. ¿Así pues, si pena que ADN transparente como cristal de la ventana con relación al espectro visible?

Se derrite, pero no como el hielo

Y aún aquellos que esperaban en las Moléculas de ADN de propiedades físicas extrañas, se recompensaron. La dimensionalidad y la viruta del ADN aperiodicity totalmente se manifiestan en su fundición. ¿Pero si el estado cristalino del ADN - está claro que esto, cómo presentarlo a la transición a un líquido? ¿En lo que se puede hacer el cristal de una dimensión del ADN durante la fundición? Para entender esto, vamos a recordar por qué el hielo se derrite.

El hielo es un cristal construido de moléculas H2O. Es completamente un pedido estricto en el cual las moléculas acuáticas se unen el uno al otro el número mayor posible de llamados enlaces de hidrógeno (H-obligaciones): HO-H... OH2. Éstas son las H-obligaciones, que se forman en pares de bases complementarios A • T • C y D. Algunas de estas obligaciones se rompen, los otros se deforman pasando el agua en el estado líquido. ¿Qué hace que el agua sea el líquido a una temperatura encima del cero centígrado? Perdiendo la parte de las relaciones soltando el otro, las moléculas acuáticas adquieren la capacidad de moverse más libremente (muévase y gire), se hace muy ventajoso con el aumento de la temperatura. Con la aún mayor calefacción de la molécula acuática para la última comunicación sacrificada de la libertad completa el uno con el otro - hay una transición de un líquido a un estado gaseoso. Esto es una tendencia general. Con el aumento de la temperatura de la sustancia quieren sacrificar la energía de enlace entre moléculas a fin de aumentar la entropía.

Todo esto es totalmente aplicable al ADN - la existencia de una subida de la temperatura de la doble hélice se hace poco económica. Las obligaciones intermoleculares, la H-obligación dentro de pares de bases y las llamadas interacciones de amontonamiento entre pares contiguos a lo largo de la cadena sosteniendo los dos hilos complementarios están cerca del uno al otro, rasgado, y una de las moléculas dos veces varadas de la dos cadena de un solo hilo se forma. Entropía (m. E. En el sentido de la obtención de la mayor libertad) es beneficioso porque, sin estar obligada a un compañero complementario, cada cadena se siente mucho más libre puede tomar mucho más espacio en varias configuraciones.

El hilo del ADN se rompe simplemente calefacción imposible - las obligaciones que se afilian al nucleotides en la cadena son tan fuertes que se pueden destruir un ácido fuerte o las enzimas nuclease cortan.

A pesar de la analogía, el ADN que se derrite fundamentalmente diferente del hielo que se derrite. La diferencia es que la fundición del ADN ocurre sobre un amplio rango de temperatura; este intervalo es igual a unos grados, y la fundición del hielo ocurre estrictamente en cierta ocasión por la escala de temperaturas. Esta llamada transición de la fase. En esta fase de transición repentinamente cambia el estado del asunto - un sólido se hace un líquido, un líquido - gas.

Cada día somos enfrentantes con una transición de la fase cuando la tetera del agua hirviendo. En el proceso del vapor acuático hirviente el sistema está al punto de la transición de la fase - el ápice de temperatura de la tetera no excede 100 ° C hasta que toda el agua se evapore. Lo mismo pasará cuando hielo de calor o nieve. La temperatura se eleva a 0 ° C, entonces el crecimiento se parará hasta que todo el hielo se haya derretido completamente, y luego la temperatura subirá otra vez. A diferencia de sistemas de la fase, en el ADN la temperatura se eleva continuamente, y con ello un aumento de nuevas áreas del pase de moléculas helicoidal en el estado fundido. Me pregunto lo que la diferencia es - una consecuencia directa de una dimensionalidad de la viruta del ADN. Realice que este comportamiento puede importar, los físicos han comenzado hasta antes de la Segunda Guerra mundial, sin pensar en el ADN o los verdaderos cristales de una dimensión. Sólo no podía lograr construir una teoría completa de transiciones de la fase en estos cristales tridimensionales (pasó sólo mucho más tarde - en los años 1970), y la idea que podría ser posible hacerlo al menos para el cristal de una dimensión o de dos dimensiones.

Pero la fundición del ADN - no es sólo una fuerza natural única. Es un proceso que pasa constantemente en la célula. De hecho, el doblamiento y el ADN, y en la lectura de la información de su cadena complementaria se deberían derrotar a cada uno de ellos (para la réplica), o uno de ellos (en caso de la transcripción) comenzó síntesis del ADN o cadenas del ARN. La inyección de Cyanocobalamin - ayuda en la fabricación del ADN.

¿Cómo cadena divorciada? ¿Qué desempeña el papel de hierro que puede derretir una región de ADN? Este papel especial es desempeñado por enzimas, en el ARN particular polymerase. La enzima liga fuertemente al ADN y lo desenrolla, pero no en cualquier sitio de la molécula y una secuencia nucleotide específica, un promotor localizó entre los genes. Una vez el ARN polymerase unido a un promotor y se derriten esto (abre aproximadamente diez nucleotides), comienza a circular el gene, que no entrelaza en su camino todos los nuevos sitios y conduce la síntesis de moléculas mRNA. Aquellas partes del gene del cual el polymerase «se desliza» golpe cerrado otra vez, y la molécula del ARN sintetizada se suspenden en la solución. A ello nada el ribosome y la síntesis de proteínas comienzan según las leyes del código genético.