Giống như protein, axit nucleic là chất tạo sinh học, và chức năng của chúng là lưu trữ, thực hiện và chuyển thông tin di truyền (di truyền) trong cơ thể sống.

Có hai loại axit nucleic - deoxyribonucleic (DNA) và ribonucleic (RNA). Đơn phân trong axit nucleic là nucleotit. Mỗi chất trong số chúng chứa một gốc nitơ, một đường năm cacbon (deoxyribose trong DNA, ribose trong RNA) và một phần dư axit photphoric.

DNA chứa bốn loại nucleotide khác nhau ở gốc nitơ trong thành phần của chúng - adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T). Phân tử ARN cũng có 4 loại nucleotit với một trong các gốc nitơ - adenin, guanin, cytosine và uracil (U). Do đó, DNA và RNA khác nhau cả về hàm lượng đường trong nucleotide và một trong các base nitơ (Bảng 1).

Bảng 1

Các thành phần của nucleotide DNA và RNA

Các phân tử DNA và RNA khác nhau đáng kể về cấu trúc và chức năng của chúng.

Một phân tử DNA có thể bao gồm một số lượng lớn các nucleotide - từ vài nghìn đến hàng trăm triệu (các phân tử DNA thực sự khổng lồ có thể được "nhìn thấy" bằng kính hiển vi điện tử). Về mặt cấu trúc, nó là một chuỗi xoắn kép của chuỗi polynucleotide(Hình 1) được kết nối bằng liên kết hydro giữa các gốc nitơ của nucleotide. Do đó, các chuỗi polynucleotide được giữ vững chắc bên cạnh chuỗi kia.

Trong nghiên cứu các DNA khác nhau (ở các loại sinh vật khác nhau), người ta thấy rằng adenine của một chuỗi chỉ có thể liên kết với thymine, và guanine chỉ có thể liên kết với cytosine của chuỗi khác. Do đó, thứ tự của các nucleotide trong một sợi tương ứng chặt chẽ với thứ tự sắp xếp của chúng trong sợi kia. Hiện tượng này đã được đặt tên là sự bổ sung(tức là bổ sung), và các chuỗi polynucleotide đối diện được gọi là bổ túc.Đây là lý do giải thích cho đặc tính duy nhất của DNA trong số tất cả các chất vô cơ và hữu cơ - khả năng sinh sản hoặc nhân đôi(Hình 2). Trong trường hợp này, lúc đầu, các chuỗi bổ sung của phân tử DNA phân kỳ (dưới tác động của một loại enzyme đặc biệt, các liên kết giữa các nucleotide bổ sung của hai chuỗi bị phá hủy). Sau đó, trên mỗi chuỗi, quá trình tổng hợp chuỗi bổ sung mới (“bị thiếu”) bắt đầu do các nucleotide tự do, luôn có mặt với số lượng lớn trong tế bào. Kết quả là, thay vì một (“mẹ”) phân tử DNA, hai (“con”) phân tử mới được hình thành, giống hệt nhau về cấu trúc và thành phần với nhau, cũng như với phân tử DNA ban đầu. Quá trình này luôn xảy ra trước quá trình phân chia tế bào và đảm bảo việc chuyển thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con gái và tất cả các thế hệ tiếp theo.

Cơm. một. Chuỗi xoắn kép của DNA. Hai sợi xích được quấn quanh nhau. Mỗi chuỗi (được mô tả như một dải ruy băng) bao gồm các nhóm đường và phốt phát xen kẽ. Liên kết hydro giữa các bazơ nitơ (A, T, G và C) giữ hai chuỗi lại với nhau

Cơm. 2.Sự sao chép DNA. Chuỗi xoắn kép được "tháo rời" bởiliên kết hydro yếu liên kết bổ sung cơ sở của hai chuỗi. Mỗi chuỗi cũ đóng vai trò như một ma trậnđể hình thành một cái mới: nucleotide bổ sung các cơ sở xếp hàng chống lại chuỗi cũ và kết nốicùng với nhau

Các phân tử RNA thường có dạng sợi đơn (không giống như DNA) và chứa một số lượng nucleotide nhỏ hơn nhiều. Có ba loại RNA (Bảng 2), khác nhau về kích thước của các phân tử và các chức năng được thực hiện - thông tin (mRNA), ribosome (rRNA) và vận chuyển (tRNA).

ban 2

Số batốt bụngRNA

RNA Messenger (i-RNA) nằm trong nhân và tế bào chất của tế bào, có chuỗi polynucleotide dài nhất trong số RNA và thực hiện chức năng chuyển thông tin di truyền từ nhân đến tế bào chất của tế bào.

RNA vận chuyển (t-RNA) cũng được tìm thấy trong nhân và tế bào chất của tế bào, chuỗi của nó có cấu trúc phức tạp nhất và cũng ngắn nhất (75 nucleotide). T-RNA cung cấp các axit amin đến ribosome trong quá trình dịch mã - sinh tổng hợp protein.

RNA ribosome (r-RNA) được tìm thấy trong nucleolus và ribosome của tế bào, có một chuỗi dài trung bình. Tất cả các loại ARN đều được hình thành trong quá trình phiên mã của các gen ADN tương ứng.

Axit nucleic- Đây là những hợp chất hữu cơ cao phân tử có tầm quan trọng sinh học tối cao. Chúng được phát hiện lần đầu tiên trong nhân tế bào (ở cuối XIX c.), do đó có tên tương ứng (hạt nhân - hạt nhân). Axit nucleic lưu trữ và truyền thông tin di truyền.

Có hai loại axit nucleic: deoxyribonucleic(DNA) -và ribonucleic axit (ARN). Vị trí chính của DNA là nhân của tế bào. DNA cũng được tìm thấy trong một số bào quan (plastids, ti thể, trung thể). RNA được tìm thấy trong nucleolus, ribosome và tế bào chất tế bào.

Phân tử ADN bao gồm hai chuỗi xoắn xoắn cạnh nhau. Monome của nó là các nuclêôtit. Mỗi nucleotide là một hợp chất hóa học bao gồm ba chất: một bazơ nitơ, một đường deoxyribose năm nguyên tử, và một dư lượng axit photphoric. Có bốn loại bazơ nitơ: adenin (A), thymine (T), guanin (G) và cytosine (C), tạo thành bốn loại nucleotide trong phân tử DNA: adenyl, thymidyl, guanyl và cytidyl.

Sơ đồ cấu trúc nucleotide

Các bazơ nitơ trong phân tử ADN liên kết với nhau bằng số lượng liên kết hiđrô không bằng nhau. Adenine - thymine tương ứng với nhau trong cấu hình không gian và tạo thành hai liên kết hydro. Theo cách tương tự, các phân tử guanin và cytosine tương ứng trong cấu hình của chúng; chúng được nối với nhau bằng ba liên kết hydro. Khả năng tương tác có chọn lọc của adenin với thymine và guanin với cytosine, dựa trên sự sắp xếp không gian của các nguyên tử của các phân tử này, được gọi là tính bổ sung (bổ sung). Trong chuỗi polynucleotide, các nucleotide liền kề được liên kết với nhau thông qua một đường (deoxyribose) và một phần dư axit photphoric. Nhiều nghìn nucleotide được kết nối thành chuỗi trong một phân tử DNA. Khối lượng phân tử của hợp chất này lên tới hàng chục và hàng trăm triệu.

DNA được gọi là chất di truyền. Thông tin di truyền sinh học được mã hóa (mã hóa) trong phân tử DNA bằng cách sử dụng mã hóa học. Tế bào của mọi sinh vật đều có cùng một mã. Nó dựa trên trình tự kết nối trong sợi DNA của bốn base nitơ: A, T, G, C. Các tổ hợp khác nhau của ba nucleotide liền kề hình thành sinh ba gọi là codon.Đến lượt mình, trình tự các codon trong sợi DNA sẽ quyết định (mã hóa) trình tự của các axit amin trong chuỗi polypeptide protein. Đối với mỗi trong số 20 axit amin, từ đó các tế bào tạo ra tất cả các protein của một sinh vật nhất định, không có ngoại lệ, có codon cụ thể của riêng nó và các bộ ba lân cận không trùng lặp: trong quá trình đọc thông tin từ một phân tử DNA, nitơ cơ sở của một codon này không bao giờ được bao gồm trong một codon khác - một bộ ba của những nucleotide đó được đọc và theo thứ tự mà chúng xuất hiện trong codon cụ thể đó. Mỗi bộ ba tương ứng với một trong 20 loại axit amin.

Trong bốn cơ sở nitơ (G, C, A, T) mỗi bộ ba chỉ bao gồm ba trong các kết hợp khác nhau:

G-A-T, C-G-A, A-C-T, G-C-G, T-C-T, ... Có thể có 4x4x4 = 64 tổ hợp không lặp lại như vậy và số axit amin là 20.

Kết quả là, một số axit amin được mã hóa bởi nhiều bộ ba. Đây dư mã có tầm quan trọng lớn đối với việc tăng độ tin cậy của việc truyền tải thông tin di truyền. Ví dụ, axit amin arginine tương ứng với bộ ba HCA, HCH, HCT, HCC. Rõ ràng là sự thay thế ngẫu nhiên của nucleotide thứ ba trong các bộ ba này sẽ không ảnh hưởng đến cấu trúc của protein được tổng hợp theo bất kỳ cách nào. Sơ đồ dưới đây thể hiện một cách sơ đồ trình tự của năm bộ ba codon trong một đoạn nhỏ của sợi DNA. Sự thay thế của các nucleotide riêng lẻ trong một sợi DNA có thể thay đổi theo ý muốn của bạn, nhưng trình tự của chúng trong một sợi khác phải bổ sung cho nó, ví dụ:

Chủ đề đầu tiên GAT____ CGA____ATST____GCG____TCT, v.v.

Chủ đề thứ 2 CTA____GCT____TGA____CGTs____ AGA, v.v.

Tế bào có cơ chế tự nhân đôi cần thiết (tự sinh sản) mã di truyền. Quá trình tự nhân đôi diễn ra theo từng giai đoạn: đầu tiên, với sự trợ giúp của enzim, các liên kết hydro giữa các bazơ nitơ bị phá vỡ. Kết quả của việc này là một sợi DNA rời khỏi sợi kia, sau đó mỗi sợi trong số chúng tổng hợp một sợi mới bằng cách gắn các nucleotide bổ sung nằm trong tế bào chất. Vì mỗi bazơ trong nucleotit có thể gắn một bazơ khác chỉ bổ sung cho chính nó, một bản sao chính xác của phân tử ADN "mẹ" được sao chép. Nói cách khác, mỗi sợi DNA đóng vai trò như một khuôn mẫu, và sự nhân đôi của nó được gọi là tổng hợp ma trận. Tổng hợp ma trận giống như đúc trên ma trận tiền xu, huy chương, kiểu chữ,…, trong đó vật đúc cứng phải là bản sao chính xác của hình thức ban đầu. Do đó, trong tế bào sống, do kết quả của quá trình nhân đôi, các phân tử DNA mới có cấu trúc giống như cấu trúc ban đầu: một sợi là sợi ban đầu, và sợi thứ hai được lắp ráp lại.

Vì các phân tử DNA mới có cấu trúc giống với cấu trúc ban đầu nên thông tin di truyền giống nhau được lưu giữ trong các tế bào con. Tuy nhiên, trong trường hợp sắp xếp lại hoặc thay thế các nucleotide bằng các nucleotide khác, hoặc mất hoàn toàn ở bất kỳ vùng DNA nào, sự biến dạng kết quả sẽ được sao chép chính xác trong các phân tử DNA con. . Đây là những gì cơ chế phân tử của sự biến đổi: bất kỳ sự biến dạng nào của thông tin di truyền trên một đoạn DNA trong quá trình tự sao chép sẽ được truyền từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác

Một đặc tính quan trọng khác của phân tử DNA là khả năng tổng hợp axit ribonucleic trong các phần riêng biệt của các sợi bị ngắt kết nối. Đối với điều này, các enzym (RNA polymerase) được sử dụng và được yêu cầu cho

Lãng phí năng lượng. DNA chuyển chuỗi nucleotide của nó vào sợi RNA theo nguyên tắc tổng hợp chất nền. Quá trình này được gọi là phiên mã RNA là một phân tử sợi đơn, nó ngắn hơn nhiều so với DNA. Mỗi nucleotide trong nó bao gồm một đường ribose năm nguyên tử, các gốc axit photphoric và một bazơ nitơ. Ở đây cũng có 4 chất này: adenine, guanine, cytosine, nhưng thay vì thymine thì có uracil (U), gần giống với nó về cấu trúc, bổ sung cho adenine.

Sơ đồ cấu trúc của một ribonucleotide

RNA cô lập thông tin(mRNA), vận chuyển(tRNA) và ribosomal(rARN). Đồng thời, mRNA loại bỏ thông tin từ một phần của phân tử DNA và sau đó di chuyển đến các ribosome nằm trong tế bào chất của tế bào, trong khi tRNA đưa các gốc axit amin đến ribosome. Sợi tRNA ngắn và chỉ bao gồm 70-80 nucleotide. Một trong những đoạn tRNA chứa một bộ ba, mà một trong số 20 axit amin được gắn vào. Mỗi axit amin có tRNA riêng. Sự gắn vào axit amin được kích hoạt bởi một enzym cụ thể, do đó tRNA "nhận ra" một hoặc một axit amin khác. Vùng thứ hai của tRNA có bộ ba bổ sung cho một trong các bộ ba của mRNA; bộ ba này trên tRNA được gọi là phản xạ. Cuối cùng, axit amin chiếm vị trí của nó trong chuỗi polypeptit phù hợp với thông tin trên mRNA, được nhận biết do sự bổ sung của đối mã tRNA với codon mRNA.

rRNA là một phần của ribosome, tạo nên cơ thể ribosome với protein, là nơi tổng hợp protein. Nó cũng liên kết với mRNA, và phức hợp này thực hiện quá trình tổng hợp protein.

Các đặc điểm so sánh của DNA và RNA(T.L. Bogdanova. Sinh học. Các bài tập và bài tập. Hướng dẫn cho người nộp đơn vào các trường đại học. M., 1991)

Axit nucleic đóng một vai trò quan trọng trong tế bào, đảm bảo hoạt động sống và sinh sản của nó. Những đặc tính này khiến chúng ta có thể gọi chúng là phân tử sinh học quan trọng thứ hai sau protein. Nhiều nhà nghiên cứu thậm chí còn đặt DNA và RNA ở vị trí đầu tiên, ngụ ý tầm quan trọng chính của chúng trong sự phát triển của sự sống. Tuy nhiên, chúng được định đoạt vị trí thứ hai sau protein, bởi vì cơ sở của sự sống chính là phân tử polypeptit.

Axit nucleic là một cấp độ khác của sự sống, phức tạp và thú vị hơn nhiều do thực tế là mỗi loại phân tử thực hiện một công việc cụ thể cho nó. Điều này nên được xem xét chi tiết hơn.

Khái niệm về axit nucleic

Tất cả nucleic và RNA) là các polyme không đồng nhất sinh học khác nhau về số lượng chuỗi. DNA là một phân tử polyme mạch kép chứa thông tin di truyền của sinh vật nhân thực. Các phân tử DNA tròn có thể chứa thông tin di truyền của một số loại virus. Đây là HIV và adenovirus. Ngoài ra còn có 2 loại ADN đặc biệt là ti thể và plastid (nằm trong lục lạp).

Mặt khác, RNA có nhiều loại hơn, do các chức năng khác nhau của axit nucleic. Có RNA hạt nhân, chứa thông tin di truyền của vi khuẩn và hầu hết các loại virus, chất nền (hay RNA thông tin), ribosome và vận chuyển. Tất cả chúng đều tham gia vào quá trình lưu trữ hoặc biểu hiện gen. Tuy nhiên, cần phải hiểu chi tiết hơn những chức năng nào của axit nucleic thực hiện trong tế bào.

Phân tử DNA sợi kép

Loại DNA này là một hệ thống lưu trữ hoàn hảo cho thông tin di truyền. Phân tử ADN mạch kép là một phân tử đơn được cấu tạo bởi các đơn phân không đồng nhất. Nhiệm vụ của chúng là hình thành liên kết hydro giữa các nucleotide của một chuỗi khác. Nó bao gồm một bazơ nitơ, một dư lượng orthophotphat và một monosaccharide deoxyribose năm cacbon. Tùy thuộc vào loại bazơ nitơ làm cơ sở cho một đơn phân DNA cụ thể, nó có tên riêng. Các loại đơn phân DNA:

• deoxyribose với gốc orthophosphat và gốc nitơ adenyl;
• bazơ nitơ thymidine với deoxyribose và dư lượng orthophosphat;
• bazơ nitơ cytosine, deoxyribose, và dư lượng orthophosphat;
• orthophosphat với deoxyribose và dư lượng nitơ guanin.

Theo văn bản, để đơn giản hóa sơ đồ, dư lượng adenyl được ký hiệu là "A", dư lượng guanin được ký hiệu là "G", dư lượng thymidine là "T" và dư lượng cytosine là "C". Điều quan trọng là thông tin di truyền được chuyển từ phân tử DNA sợi đôi sang RNA thông tin. Nó có một vài điểm khác biệt: ở đây, dưới dạng cặn carbohydrate, không có deoxyribose, mà là ribose, và thay vì gốc nitơ thymidyl, uracil được tìm thấy trong RNA.

Cấu trúc và chức năng của DNA

DNA được xây dựng trên nguyên tắc của một polyme sinh học, trong đó một chuỗi được tạo ra trước theo một khuôn mẫu nhất định, tùy thuộc vào thông tin di truyền của tế bào mẹ. Các nucleotide DNA được kết nối ở đây bằng các liên kết cộng hóa trị. Sau đó, các nucleotide khác được gắn vào các nucleotide của phân tử mạch đơn. Nếu trong phân tử mạch đơn, phần đầu được biểu thị bằng nucleotide adenin, thì trong chuỗi thứ hai (bổ sung), nó sẽ tương ứng với thymine. Guanine bổ sung cho cytosine. Do đó, một phân tử DNA sợi kép được xây dựng. Nó nằm trong nhân và lưu trữ thông tin di truyền, được mã hóa bởi codon - bộ ba nucleotide. Chức năng của DNA sợi đôi:

• bảo quản thông tin di truyền nhận được từ tế bào mẹ;
• biểu hiện gen;
• sự cản trở của những thay đổi đột biến.

Tầm quan trọng của protein và axit nucleic

Người ta tin rằng các chức năng của protein và axit nucleic là phổ biến, cụ thể là: chúng tham gia vào biểu hiện gen. Bản thân axit nucleic là nơi lưu trữ của chúng, và protein là kết quả cuối cùng của việc đọc thông tin từ gen. Bản thân gen là một phần của một phân tử DNA không thể tách rời, được đóng gói trong một nhiễm sắc thể, trong đó thông tin về cấu trúc của một loại protein nhất định được ghi lại bằng các nucleotide. Một gen chỉ mã cho trình tự axit amin của một loại prôtêin. Đó là protein sẽ thực hiện thông tin di truyền.

Phân loại các loại RNA

Chức năng của các axit nucleic trong tế bào rất đa dạng. Và chúng có nhiều nhất trong trường hợp của RNA. Tuy nhiên, tính đa chức năng này vẫn chỉ là tương đối, vì một loại RNA chịu trách nhiệm cho một trong các chức năng. Có các loại ARN sau:

• RNA nhân của virus và vi khuẩn;
• ma trận (thông tin) RNA;
• RNA ribosome;
• RNA thông tin của plasmid (lục lạp);
• RNA ribosome của lục lạp;
• RNA ribosome của ty thể;
• RNA thông tin ty thể;
• chuyển RNA.

Chức năng RNA

Sự phân loại này chứa một số loại RNA, được phân chia tùy thuộc vào vị trí. Tuy nhiên, về mặt chức năng, chúng chỉ nên được chia thành 4 loại: hạt nhân, thông tin, ribosom và vận chuyển. Chức năng của RNA ribosome là tổng hợp protein dựa trên trình tự nucleotide của RNA thông tin. Trong trường hợp này, các axit amin được "đưa" đến RNA ribosome, "xâu chuỗi" trên RNA thông tin, nhờ một axit ribonucleic vận chuyển. Đây là cách tổng hợp tiến hành ở bất kỳ sinh vật nào có ribosome. Cấu trúc và chức năng của axit nucleic cung cấp cả việc bảo quản vật chất di truyền và tạo ra các quá trình tổng hợp protein.

Axit nucleic ty thể

Nếu hầu hết mọi thứ đều được biết về các chức năng trong tế bào được thực hiện bởi các axit nucleic nằm trong nhân hoặc tế bào chất, thì vẫn còn rất ít thông tin về DNA của ty thể và plastid. Các RNA thông tin và ribosome cụ thể cũng được tìm thấy ở đây. Axit nucleic DNA và RNA hiện diện ở đây ngay cả trong các sinh vật tự dưỡng nhất.

Có thể axit nucleic đã xâm nhập vào tế bào bằng quá trình cộng sinh. Con đường này được các nhà khoa học coi là có nhiều khả năng xảy ra nhất do chưa có các giải thích thay thế. Quá trình này được xem xét như sau: một vi khuẩn tự dưỡng cộng sinh xâm nhập vào bên trong tế bào vào một thời kỳ nhất định. Kết quả là, tế bào này sống bên trong tế bào và cung cấp năng lượng cho nó, nhưng dần dần bị thoái hóa.

Ở giai đoạn phát triển ban đầu của quá trình tiến hóa, có lẽ, một vi khuẩn cộng sinh ngoài nhân đã thúc đẩy các quá trình đột biến trong nhân của tế bào chủ. Điều này cho phép các gen chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin về cấu trúc của protein ti thể được đưa vào axit nucleic của tế bào chủ. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có nhiều thông tin về các chức năng mà các axit nucleic có nguồn gốc từ ty thể thực hiện trong tế bào.

Có thể, một số protein được tổng hợp trong ti thể, cấu trúc của nó chưa được mã hóa bởi DNA nhân hoặc RNA của vật chủ. Cũng có thể là tế bào chỉ cần cơ chế tổng hợp protein của riêng mình vì nhiều loại protein được tổng hợp trong tế bào chất không thể đi qua màng kép của ti thể. Đồng thời, các bào quan này tạo ra năng lượng, và do đó, nếu có một kênh hoặc một chất mang cụ thể cho protein, nó sẽ đủ cho sự chuyển động của các phân tử và chống lại gradient nồng độ.

DNA và RNA plasmid

Plastids (lục lạp) cũng có DNA của riêng chúng, có thể chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng tương tự, như trường hợp của các axit nucleic trong ty thể. Nó cũng có ribosome, RNA truyền tin và RNA vận chuyển của riêng mình. Hơn nữa, plastids, đánh giá bằng số lượng màng chứ không phải bằng số lượng phản ứng sinh hóa, phức tạp hơn. Điều xảy ra là nhiều plastids có 4 lớp màng, điều này được các nhà khoa học giải thích theo nhiều cách khác nhau.

Một điều rõ ràng là các chức năng của axit nucleic trong tế bào vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Người ta vẫn chưa biết hệ thống tổng hợp protein của ty thể và hệ thống tương tự của lục lạp có ý nghĩa như thế nào. Cũng không hoàn toàn rõ ràng tại sao các tế bào cần axit nucleic của ty thể nếu các protein (rõ ràng là không phải tất cả) đã được mã hóa trong DNA hạt nhân (hoặc RNA, tùy thuộc vào sinh vật). Mặc dù một số sự kiện buộc chúng ta phải đồng ý rằng hệ thống tổng hợp protein của ti thể và lục lạp chịu trách nhiệm cho các chức năng tương tự như DNA hạt nhân và RNA tế bào chất. Chúng lưu trữ thông tin di truyền, tái sản xuất và truyền đến các tế bào con.

Bản tóm tắt

Điều quan trọng là phải hiểu những chức năng nào trong tế bào được thực hiện bởi các axit nucleic có nguồn gốc nhân, plastid và ty thể. Điều này mở ra nhiều triển vọng cho khoa học, vì cơ chế cộng sinh, theo đó nhiều sinh vật tự dưỡng xuất hiện, có thể tái tạo ngày nay. Điều này sẽ làm cho nó có thể có được một loại tế bào mới, thậm chí có thể là một con người. Mặc dù còn quá sớm để nói về triển vọng đưa các bào quan đa màng vào tế bào.

Điều quan trọng hơn là phải hiểu rằng axit nucleic chịu trách nhiệm cho hầu hết các quá trình trong tế bào. Đây là bảo quản thông tin về cấu trúc của tế bào. Hơn nữa, điều quan trọng hơn là axit nucleic thực hiện chức năng chuyển vật chất di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con. Điều này đảm bảo sự phát triển hơn nữa của các quá trình tiến hóa.

Hơn một trăm năm trước (năm 1869), Friedrich Miescher, khi nghiên cứu tế bào mủ, đã phân lập được một loại hợp chất hóa học mới từ nhân của những tế bào này, mà ông gọi chung là "nuclein". Những chất này sau này được gọi là axit nucleic, có tính axit, giàu phốt pho một cách bất thường, và cũng chứa cacbon, oxy, hydro và nitơ. Nghiên cứu sau đó của họ cho thấy có hai loại axit nucleic: axit deoxyribonucleic (DNA) và axit ribonucleic (RNA), là một phần không thể thiếu của các protein phức tạp - nucleoprotein có trong tất cả các tế bào của động vật, vi khuẩn, vi rút, thực vật.

Nucleoprotein [tương ứng, deoxyribonucleoprotein (DNP) và ribonucleoprotein (RNP)] khác nhau về thành phần, kích thước và tính chất hóa lý. Tên của nucleoprotein chỉ phản ánh bản chất của thành phần carbohydrate (pentose) là một phần của axit nucleic. Trong RNP, carbohydrate được đại diện bởi ribose; trong DNP, nó được đại diện bởi deoxyribose. Tên "nucleoprotein" gắn liền với tên của nhân tế bào, nơi chúng được phát hiện lần đầu tiên. Tuy nhiên, hiện nay người ta đã xác định được rằng DNP và RNP cũng được chứa trong các cấu trúc dưới tế bào khác. Trong trường hợp này, DNP chủ yếu khu trú trong nhân, và RNP - trong tế bào chất. Đồng thời, DNPs đã được phát hiện trong ti thể, và các RNP trọng lượng phân tử cao cũng được tìm thấy trong nhân và nucleoli.

Thành phần hóa học của axit nucleic

Việc phân lập axit nucleic từ phức hợp của chúng với protein và quá trình thủy phân hoàn toàn sau đó của chúng giúp xác định thành phần hóa học của axit nucleic. Do đó, các gốc purine và pyrimidine, carbohydrate (ribose và deoxyribose), và axit photphoric được tìm thấy trong dịch thủy phân trong quá trình thủy phân hoàn toàn.

Bazơ nitơ (bazơ N)

Cấu trúc của cơ sở purine và pyrimidine dựa trên hai hợp chất dị vòng thơm - purine và pyrimidine. Phân tử perimidine chứa một dị vòng. Phân tử purine bao gồm hai vòng hợp nhất: pyrimidine và imidazole.

Chú ý! Việc đánh số các nguyên tử trong vòng thơm của các bazơ nitơ được thực hiện bằng các chữ số Ả Rập không có số nguyên tố ["]. Ký hiệu ["] (phát âm là "nét" hoặc "nguyên") chỉ ra rằng số tương ứng liệt kê các nguyên tử của vòng pentose, ví dụ 1 ”(xem bên dưới).

Axit nucleic chứa ba gốc pyrimidine chính: cytosine (C), uracil (U) và thymine (T):

và hai nhân purin - adenin (A) và guanin (G)

Một trong những đặc tính quan trọng của bazơ nitơ (chứa nhóm hydroxy) là khả năng tồn tại của chúng ở hai dạng tautomeric, đặc biệt là dạng lactim và lactam, tùy thuộc vào giá trị pH của môi trường. Phép biến đổi tautomeric có thể được biểu diễn bằng ví dụ về uracil.

Hóa ra trong thành phần của axit nucleic, tất cả các dẫn xuất hydroxy của purin và pyrimidin đều ở dạng lactam.

Ngoài các bazơ chính, các bazơ nitơ hiếm (phụ) đã được phát hiện trong thành phần của axit nucleic. Các base nhỏ chủ yếu được tìm thấy trong các RNA vận chuyển, khi danh sách của chúng tiếp cận 50, với số lượng vết trong RNA ribosome và trong DNA. Trong RNA vận chuyển, bazơ phụ chiếm tới 10% tổng số nucleotide, điều này rõ ràng có ý nghĩa sinh lý quan trọng (bảo vệ phân tử RNA khỏi tác động của các enzym thủy phân). Các bazơ nhỏ bao gồm các bazơ purin và pyrimidin được metyl hóa bổ sung, ví dụ, 2-metyladenin, 1-metylguanin, 5-metylcytosine, 5-hydroxymethylcytosine, v.v.

Carbohydrate

Carbohydrate (pentose) trong axit nucleic được đại diện bởi ribose và 2-deoxyribose, ở dạng β-D-ribofuranose (công thức bên trái).

Trong thành phần của một số ADN phage, người ta đã tìm thấy phân tử glucoza, phân tử này được nối với nhau bằng liên kết glycosidic với 5-hydroxymethylcytosine.

Cấu trúc vòng cacbohydrat (pentose)

Đối với chu trình cacbohydrat (pentose) của axit nucleic, một cấu trúc phẳng, khi các nguyên tử cacbon C1 ", C2", C3 ", C4" và dị nguyên tử oxy nằm trong cùng một mặt phẳng, là bất lợi về mặt năng lượng. Trong số vô số các cấu trúc có thể có về mặt lý thuyết của các gốc này, chỉ có hai cấu trúc được thực hiện trong polynucleotide: hoặc các cấu trúc đồng dạng C2' hoặc các cấu trúc nội tiết C3'. Những hình dạng này phát sinh trong quá trình quay xung quanh liên kết C4 ", dẫn đến sự biến dạng của vòng, trong đó một trong những nguyên tử của pentose (vòng furanose năm cạnh) nằm ngoài mặt phẳng được tạo bởi bốn nguyên tử khác. cấu trúc là một cấu trúc endo- hoặc exo, tùy thuộc vào việc một nguyên tử nhất định nằm ở cùng phía của mặt phẳng với C5 "hay ở phía đối diện.

Các chất trong đó bazơ nitơ được kết nối với pentose được gọi là nucleoside (Hình 2).

Nucleoside là N-glycoside. Trong chúng, các bazơ nitơ pyrimidine (một dị vòng) được kết nối với pentose bằng liên kết glycosidic thông qua N-1, purine thông qua N-9. Tùy thuộc vào loại pentose, hai loại nucleoside được phân biệt - deoxyribonucleoside chứa 2-deoxyribose, và ribonucleoside chứa ribose.

Deoxyribonucleoside chỉ được tìm thấy trong DNA, trong khi ribonucleoside chỉ được tìm thấy trong RNA. Các nucleoside pyrimidine và purine chứa các bazơ nitơ tương ứng:

Ngoài những chất chính, còn có những nucleosit phụ, bao gồm những bazơ nitơ phụ. Hầu hết các nucleoside nhỏ được tìm thấy trong tRNA. Các nucleoside nhỏ phổ biến nhất được tìm thấy trong tất cả các tRNA là dihydrouridine, pseudouridine (viết tắt là Ψ) và ribothymidine. Pseudouridine thiếu liên kết N-glycosidic thông thường. Trong đó, nguyên tử C-1 của ribose được nối với nguyên tử C-5 của uracil.

Do các lý do steric, các gốc purine trong thành phần của nucleotide purine trong DNA chỉ có thể có hai cấu trúc có thể tiếp cận được so với gốc deoxyribose, được gọi là cấu trúc syn và phản điều chỉnh.

Đồng thời, các gốc pyrimidine của các nucleotide pyrimidine có trong DNA dưới dạng chất chống lại sự biến đổi, có liên quan đến sự không khớp steric phát sinh giữa phần carbohydrate của nucleotide và oxy carbonyl ở vị trí C-2 của pyrimidine. . Do đó, các cơ sở pyrimidine chủ yếu thu được phản cấu trúc (Nelson D.L., Cox M.M., Lehninger Principles of Biochemistry, W.H. Freeman (ed.), San Francisco, 2004).

Nucleotide là hợp chất của loại nucleoside tương ứng với axit photphoric. Chúng cũng được chia thành ribonucleotide chứa ribose và deoxyribonucleotide chứa 2-deoxyribose. Tên nuclêôtit xuất phát từ loại bazơ nitơ và số lượng axit photphoric dư. Nếu có một dư lượng axit photphoric - nucleoside monophosphate (ví dụ, dAMP - deoxyadenosine monophosphate), hai dư lượng - nucleoside diphosphate (ví dụ, dADP - deoxyadenosine diphosphate), ba dư lượng - nucleoside triphosphate (ví dụ, dATP - deoxyadenosine triphosphate). Các gốc axit photphoric gắn vào cacbon 5 "của deoxyribose và được ký hiệu là α, β, γ.

Dưới đây là cấu trúc của các nucleotide adenyl.

Phosphat có thể gắn vào các vị trí khác nhau của vòng pentose (ở ribonucleotide - ở vị trí 2 ", 3", 5 ", deoxyribonucleotide - ở vị trí 3", 5 "). Các nucleotide tự do trong tế bào chứa nhóm phosphate ở vị trí 5" . Nucleoside-5 "-phosphat tham gia vào quá trình tổng hợp sinh học của axit nucleic và được hình thành trong quá trình phân rã của chúng. Vì nucleoside-5" -phosphat, hoặc mononucleotide, là dẫn xuất của các nucleoside tương ứng, cùng một loại ribomononucleotide và deoxyribomononucleotide chính và hiếm được phân biệt .

Sự kéo dài phần cuối photphat của mononucleotit bằng cách thêm các photphat bổ sung dẫn đến sự hình thành các polyphotphat nucleosit. Nucleoside diphosphat và nucleoside triphosphat thường được tìm thấy nhiều nhất trong tế bào. Sau đây là tên và chữ viết tắt của các photphat nucleoside:

Tất cả các nucleoside phốt phát trong tế bào ở dạng anion, do đó phốt phát adenosine được chỉ định chính xác hơn là AMP 2-, ADP 3-, ATP 4-. ADP và ATP là macroergic, có nghĩa là, các hợp chất giàu năng lượng có năng lượng hóa học được cơ thể sử dụng cho các chức năng khác nhau. Các nucleoside di- và triphosphat còn lại cũng tham gia vào các phản ứng tổng hợp các chất sinh học.

Chữ viết tắt tiêu chuẩn quốc tế

Các nghiên cứu về axit nucleic sử dụng sơ đồ đánh số và viết tắt nguyên tử được khuyến nghị bởi Ủy ban của Liên minh Quốc tế về Hóa học Ứng dụng và Tổng quát (IUPAC) và Liên minh Quốc tế của các nhà Hóa sinh (IUB). Tiểu ban IUPAC-IUB đã phát triển các định nghĩa tiêu chuẩn thống nhất (IUPAC-IUB, 1983).

Các từ viết tắt và ký hiệu được sử dụng cho bazơ, nucleoside và nucleotide (Arnott S., 1970).

Trong hình 5. hệ thống đánh số nguyên tử được sử dụng cho các nucleotide được trình bày. Các ký hiệu biểu thị nguyên tử đường được phân biệt với các ký hiệu cho nguyên tử cơ bản bằng một ký hiệu gạch ngang. Xương sống của polynucleotit được mô tả theo hướng P -> O5 "-> C5" -> C4 "-> C3" -> O3 "-> P.

Trong vòng đường đánh số thứ tự là: C1 "-> C2" -> C3 "-> C4" -> O4 "-> C5".

Hai nguyên tử hydro ở C5 "và ở C2" trong deoxyribose, cũng như hai nguyên tử oxy tự do ở nguyên tử photpho, được gán số 1 và 2, và điều này được thực hiện như sau: nếu bạn nhìn dọc theo chuỗi theo hướng O5 "- > C5 "thì chuyển động theo chiều kim đồng hồ ta sẽ tuần tự lần lượt đi qua các nguyên tử C4", H5 "1, H5" 2. Tương tự, nếu ta nhìn dọc chuỗi theo chiều O3 "-> P - O5" thì khi chuyển động theo chiều kim đồng hồ ta sẽ lần lượt cho các nguyên tử O5 ”, Op1, Op2 đi qua.

Đặc điểm chung của axit nucleic

Axit nucleic hoặc polynucleotit là các chất đại phân tử bao gồm các mononucleotit được liên kết trong một chuỗi bằng các liên kết 3,5 "-phosphodiester..

Tổng hàm lượng DNA và RNA trong tế bào phụ thuộc vào trạng thái chức năng của chúng. Trong tinh trùng, số lượng DNA đạt tới 60% (tính theo khối lượng khô của tế bào), trong hầu hết các tế bào 1-10, và trong cơ khoảng 0,2%. Hàm lượng của ARN thường lớn gấp 5 - 10 lần hàm lượng của ADN. Tỷ lệ RNA / DNA trong gan, tuyến tụy, mô phôi và nói chung trong các mô tích cực tổng hợp protein dao động từ 4 đến 10. Ở các mô tổng hợp protein trung bình, tỷ lệ này dao động từ 0,3 đến 2,5. Virus chiếm một vị trí đặc biệt. Chúng có thể có DNA (vi rút DNA) hoặc RNA (vi rút RNA) làm vật liệu di truyền.

Ở tế bào vi khuẩn không có nhân (tế bào nhân sơ), phân tử ADN (nhiễm sắc thể) nằm trong vùng đặc biệt của tế bào chất - nucleoid. Nếu nó được liên kết với màng tế bào của vi khuẩn, thì nó được gọi là mesosome. Một đoạn DNA nhỏ hơn nằm ngoài vùng nhiễm sắc thể này. Các đoạn DNA như vậy ở vi khuẩn được gọi là plasmid hoặc các đoạn phân tử. Trong các tế bào có nhân (sinh vật nhân chuẩn), DNA được phân bố giữa nhân, nơi nó là một phần của nhiễm sắc thể và nucleolus, và các bào quan ngoại nhân (ti thể và lục lạp). Có những nhận xét rằng một lượng rất nhỏ DNA có trong microsome.

Khoảng 1-3% DNA của tế bào là DNA ngoại nhân, và phần còn lại tập trung trong nhân. Điều này có nghĩa là tính chất di truyền không chỉ đặc trưng cho nhân mà còn cho ti thể và lục lạp của tế bào. Trứng trưởng thành được đặc trưng bởi hàm lượng DNA ngoại nhân cao bất thường, trong đó nó có trong rất nhiều ti thể và tế bào noãn hoàng, và sau này nó không phải là vật chất di truyền mà là nguồn dự trữ nucleotide.

RNA phân bố đồng đều trong tế bào hơn DNA. Chỉ riêng trường hợp này đã chỉ ra rằng chức năng của RNA năng động và đa dạng hơn. Trong tế bào của sinh vật bậc cao, khoảng 11% tổng số RNA nằm trong nhân, khoảng 15% ở ti thể, 50% ở ribosome và 24% ở hyaloplasm.

Trọng lượng phân tử của DNA phụ thuộc vào mức độ phức tạp của một vật thể sống: ở vi khuẩn là 2 10 9, ở người và động vật là 10 11. Ở vi khuẩn, DNA ở dạng một phân tử khổng lồ, liên kết yếu với protein. Trong các đối tượng khác, DNA được bao quanh bởi các protein hoặc các amin đơn giản. Ở virus, đây là những protein hoặc polyamine cơ bản đơn giản nhất (putrescine và essenceidine), có tác dụng trung hòa điện tích âm của phân tử DNA bằng cách liên kết với các nhóm phosphate của nó. Trong tinh trùng của một số động vật và cá, DNA tạo phức với protamine và protein giống histone. Trong nhiễm sắc thể của tế bào người và các sinh vật bậc cao khác, DNA liên kết với histone và protein không phải histone. Các phức hợp protein-DNA như vậy được gọi là deoxyribonucleoprotein (DNPs).

RNA có trọng lượng phân tử thấp hơn nhiều so với DNA. Tùy thuộc vào chức năng được thực hiện, trọng lượng phân tử và thành phần của các nucleotide, các loại RNA chính sau đây được phân biệt: thông tin, hoặc khuôn mẫu (mRNA), vận chuyển (tRNA) và ribosome (rRNA). Các rRNA khác nhau khác nhau về trọng lượng phân tử (Bảng 13). Ngoài ba loại chính, còn có ARN phụ, hoặc hiếm,, hàm lượng của ARN trong tế bào là không đáng kể, và chức năng của chúng chỉ đang được nghiên cứu.

Hầu hết các loại RNA đều liên kết với các protein khác nhau trong tế bào. Những phức hợp như vậy được gọi là ribonucleoprotein (RNPs). Đặc điểm của axit nucleic được tóm tắt trong Bảng 1. một.

Tính chất vật lý - hóa học của axit nucleic

Các tính chất hóa lý của axit nucleic được xác định bởi khối lượng phân tử cao và mức độ tổ chức cấu trúc của chúng. Axit nucleic được đặc trưng bởi: tính chất keo và thẩm thấu, độ nhớt và mật độ cao của dung dịch, tính chất quang học và khả năng biến tính.

Tính chất keo đặc trưng cho tất cả các hợp chất cao phân tử. Khi hòa tan, các axit nucleic nở ra và tạo thành các dung dịch nhớt như chất keo. Tính ưa nước của chúng chủ yếu phụ thuộc vào phốt phát. Trong dung dịch, phân tử axit nucleic có dạng polyanion với đặc tính axit rõ rệt. Ở các giá trị pH sinh lý, tất cả các axit nucleic là polyanion và được bao quanh bởi các phản từ protein và cation vô cơ. Khả năng hòa tan của axit nucleic mạch kép kém hơn axit nucleic mạch đơn.

Biến tính và biến tính. Biến tính là một tính chất vốn có trong các đại phân tử có tổ chức không gian. Sự biến tính là do đun nóng, tiếp xúc với hóa chất làm phá vỡ liên kết hydro và van der Waals làm bền cấu trúc bậc hai và bậc ba của axit nucleic. Ví dụ, đốt nóng DNA dẫn đến sự phân chia chuỗi xoắn kép thành các sợi đơn, tức là quá trình chuyển đổi "cuộn dây xoắn" được quan sát thấy. Sau khi làm lạnh chậm, các chuỗi sẽ liên kết lại với nhau theo nguyên tắc bổ sung. Một chuỗi xoắn kép DNA bản địa được hình thành. Hiện tượng này được gọi là sự biến tính. Với khả năng làm lạnh nhanh, không xảy ra hiện tượng biến tính.

Sự thay đổi hoạt tính quang học của axit nucleic là đặc trưng, ​​đi kèm với sự biến tính và biến tính của chúng. Các phần xoắn (có tổ chức) của axit nucleic quay mặt phẳng của ánh sáng phân cực, tức là chúng hoạt động về mặt quang học và việc phá hủy các phần xoắn làm mất hoạt tính quang học của axit nucleic.

Tất cả các axit nucleic có mật độ quang cực đại ở bước sóng khoảng 260 nm, tương ứng với cực đại hấp thụ của bazơ nitơ. Tuy nhiên, tốc độ hấp thụ của axit nucleic tự nhiên thấp hơn nhiều so với hỗn hợp các nucleotit của chính nó, thu được, ví dụ, bằng cách thủy phân axit nucleic này, hoặc các sợi đơn. Nguyên nhân là do tổ chức cấu trúc của DNA và RNA gây ra hiệu ứng cổ điển - giảm mật độ quang học. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng giảm sắc tố. Nó rõ ràng nhất ở các axit nucleic có cấu trúc xoắn (ví dụ, trong DNA) và chứa nhiều cặp HC (các cặp HC có ba liên kết hydro, và do đó khó phá vỡ chúng hơn).

Sự lai phân tử của axit nucleic. Một phương pháp cực kỳ quan trọng để xác định mức độ tương đồng, hoặc liên quan, của axit nucleic là dựa trên khả năng biến tính của axit nucleic sau khi biến tính. Nó được gọi là lai phân tử. Nó dựa trên sự kết cặp bổ sung của các vùng mạch đơn của axit nucleic.

Phương pháp này có thể tiết lộ các đặc điểm của cấu trúc chính của DNA. Nó chỉ ra rằng trong DNA của động vật có nhiều đoạn lặp đi lặp lại (lên đến 100.000 lần) với cùng một trình tự nucleotide. Chúng chiếm tới 10-20% tổng số DNA. Quá trình lai tạo của chúng diễn ra rất nhanh. Phần còn lại của DNA được biểu diễn bằng các trình tự duy nhất không được nhân đôi. Những đoạn DNA này lai rất chậm. Xác suất trùng hợp của chúng ở các sinh vật khác nhau là thấp. Sử dụng phương pháp lai phân tử, có thể thiết lập sự tương đồng của DNA của một sinh vật với một loại DNA của loài khác hoặc sự tương đồng của RNA với các đoạn DNA.

Axit nucleic và phân loại sinh vật

Axit nucleic là chất mang thông tin di truyền và xác định đặc tính loài của sinh vật đã phát triển trong quá trình tiến hóa. Việc nghiên cứu các đặc điểm của thành phần nucleotide trong DNA của các sinh vật khác nhau đã làm cho nó có thể chuyển từ hệ thống hóa theo đặc điểm bên ngoài sang hệ thống hóa di truyền. Hướng này trong sinh học phân tử được gọi là hệ thống gen. Người sáng lập ra nó là nhà hóa sinh kiệt xuất của Liên Xô A. N. Belozersky.

So sánh thành phần nucleotide của DNA của các sinh vật khác nhau đã dẫn đến những kết luận thú vị. Hóa ra là hệ số đặc trưng của DNA, tức là tỷ lệ G + C so với A + T, rất khác nhau ở vi sinh vật và tương đối không đổi ở thực vật và động vật bậc cao. Ở vi sinh vật, các dao động trong sự biến đổi được quan sát thấy từ loại HC cực đoan đến loại AT rõ rệt. DNA của các sinh vật bậc cao vẫn giữ được kiểu AT. Người ta có thể có ấn tượng rằng tính đặc hiệu của DNA đang bị mất đi ở các sinh vật bậc cao. Trên thực tế, tính đặc hiệu ở chúng cũng giống như ở vi khuẩn, nhưng tính đặc hiệu của nó không được xác định nhiều bởi sự biến đổi trong thành phần của các nucleotide cũng như trình tự thay thế của chúng dọc theo chuỗi. Những kết luận thú vị dựa trên thành phần nucleotide của DNA đã được A. N. Belozersky và các học trò của ông đưa ra về nguồn gốc của động vật đa bào và thực vật bậc cao. DNA loại AT của chúng gần nhất với DNA của nấm, vì vậy động vật và nấm rõ ràng là có nguồn gốc từ một tổ tiên chung - những sinh vật giống nấm cực kỳ nguyên thủy.

Thậm chí nhiều thông tin về mối quan hệ của các sinh vật được cung cấp bằng phương pháp lai phân tử. Bằng cách sử dụng phương pháp này, DNA của người và khỉ đã được xác lập có tính tương đồng cao. Hơn nữa, về thành phần cấu tạo của DNA người, nó chỉ khác 2-3% so với DNA của tinh tinh, nhiều hơn một chút so với DNA của khỉ đột, hơn 10% so với DNA của các loài khỉ khác và gần 100% từ DNA của vi khuẩn. . Các đặc điểm của cấu trúc chính của DNA cũng có thể được sử dụng trong phân loại học. Homology trong các khu vực của trình tự lặp lại (lai nhanh) được sử dụng cho các hệ thống vĩ mô và cho các đoạn DNA duy nhất (lai chậm) - cho các vi hệ thống (ở cấp độ loài và chi). Các nhà khoa học tin rằng dần dần sẽ có thể xây dựng toàn bộ cây phả hệ của thế giới sống từ DNA.

Chúng ta biết gì về axit nucleic?

Axit nucleic được phát hiện vào nửa sau của thế kỷ 19. Nhà hóa sinh Thụy Sĩ F. Miescher, người đã phân lập một chất có hàm lượng nitơ và phốt pho cao từ nhân tế bào và gọi nó là "nuclein" ( từ vĩ độ. nucleos - hạt nhân).
Axit nucleic lưu trữ thông tin di truyền về cấu trúc và hoạt động của mọi tế bào và mọi sinh vật sống trên Trái đất.

Có hai loại axit nucleic - DNA(axit deoxyribonucleic) và RNA(axit ribonucleic).

Axit nucleic, giống như protein, là đặc trưng của loài, tức là các sinh vật của mỗi loài có loại DNA riêng của chúng. Để tìm ra lý do cho tính đặc trưng của loài, hãy xem xét cấu trúc của axit nucleic.

Phân tử axit nucleic là chuỗi rất dài bao gồm hàng trăm, thậm chí hàng triệu nucleotit. Bất kỳ axit nucleic nào cũng chỉ chứa 4 loại nucleotit. Chức năng của phân tử axit nucleic phụ thuộc vào cấu trúc của chúng, các nucleotit cấu thành, số lượng của chúng trong chuỗi và trình tự của hợp chất trong phân tử.

Mỗi nucleotide được tạo thành từ ba thành phần: bazơ nitơ, cacbohydrat và axit photphoric. Mỗi nucleotide DNA chứa một trong bốn loại bazơ nitơ (adenin - A, thymine - T, guanin - G hoặc cytosine - C), cũng như một carbohydrate deoxyribose và dư lượng axit photphoric.

Như vậy, các nucleotide của DNA chỉ khác nhau về loại bazơ nitơ.
Phân tử DNA bao gồm một số lượng lớn các nucleotide nối với nhau trong một chuỗi theo một trình tự nhất định. Mỗi loại phân tử ADN có số lượng và trình tự nucleotit riêng.

Phân tử DNA rất dài. Ví dụ, một bản ghi theo nghĩa đen về trình tự nucleotide trong phân tử DNA từ một tế bào người (46 nhiễm sắc thể) sẽ cần một cuốn sách khoảng 820.000 trang.

Sự xen kẽ của bốn loại nucleotit có thể tạo thành vô số biến thể của phân tử ADN. Những đặc điểm này về cấu trúc của phân tử DNA cho phép chúng lưu trữ một lượng thông tin khổng lồ về tất cả các đặc điểm của sinh vật.

Năm 1953, nhà sinh vật học người Mỹ J. Watson và nhà vật lý người Anh F. Crick đã tạo ra một mô hình cho cấu trúc của phân tử DNA. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng mỗi phân tử DNA bao gồm hai sợi nối với nhau bằng 1000 và xoắn theo hình xoắn ốc. Nó trông giống như một chuỗi xoắn kép. Trong mỗi chuỗi, bốn loại nucleotit xen kẽ nhau theo một trình tự xác định.

Thành phần nucleotide của DNA khác nhau ở các loại vi khuẩn, nấm, thực vật và động vật. Nhưng nó không thay đổi theo tuổi tác, ít phụ thuộc vào sự thay đổi của môi trường. Các nucleotide bắt cặp, tức là số lượng nucleotide adenyl trong bất kỳ phân tử DNA nào bằng số lượng thymidyl nucleotide (A-T), và số lượng cytidyl nucleotide bằng số lượng guanyl nucleotide (C-G). Điều này là do sự liên kết của hai chuỗi với nhau trong phân tử DNA tuân theo một quy tắc nhất định, cụ thể là: adenin của một chuỗi luôn được nối bằng hai liên kết hydro chỉ với thymine của chuỗi kia và guanin bằng ba hydro. liên kết với cytosine, nghĩa là, các chuỗi nucleotide của một phân tử DNA là bổ sung, bổ sung cho nhau.
DNA chứa tất cả vi khuẩn, đại đa số vi rút. Nó được tìm thấy trong nhân của tế bào động vật, nấm và thực vật, cũng như trong