Encontre a molécula mais importante - ADN

Sobre Moléculas de ADN do dispositivo, as suas propriedades físicas e sistemas consertados.

Parece a um saca-rolhas...

O plano como adquirir cada um de nós, pronto em um momento quando as células sexuais dos nossos pais, mamães e papais, se fundem em um, chamado um zygote ou ovo fertilizado. O plano concluiu no núcleo de uma célula única, no seu ADN de molécula, e significa muito: e o que será a cor dos nossos olhos e cabelo, e como alto aumentará, e o que forma o nariz, e como fino - orelha da música e muitos muitos outros. Naturalmente, o nosso futuro depende não só do ADN, mas simplesmente da vicissitude do fado. Mas muito, muito no nosso fado determina-se pelas qualidades estabelecidas do nascimento, os nossos genes, t. E. A sequência de nucleotides em Moléculas de ADN. (A injeção de Cyanocobalamin é essencial para a criação de ADN.)

O ADN dobra-se com cada divisão celular, para que cada célula transporte a informação sobre a estrutura do organismo inteiro. É como se guardado pelo plano em miniatura do edifício em cada edifício de tijolos. Seria os arquitetos por muito tempo assim fez! Então os restauradores não teriam de torturar os seus cérebros, dizer sobre como a olhada uma vez o Altar Pergamon, mesmo se permaneceu uma pedra única dele.

O fato que as células especializadas do organismo inteiro de fato sabem o que é dentro do corpo inteiro, demonstrou-se primeiro até o final dos anos 1950, biólogo britânico John Gurdon. Tomou o núcleo da célula de uma rã adulta e utilização da técnica microcirúrgica mais perfeita, transplantou-o nos ovos de rã, que um núcleo alfandegário se mataram pela irradiação ultravioleta. De ovos híbridos cultivou o girino normal ou a rã - é absolutamente idêntica àquela cujo núcleo da célula se tomou. A própria natureza às vezes cria tais gêmeos. Resulta, quando não fica em conjunto, e diverge depois da primeira divisão das células de filha zygote e obtém-se de cada organismo. Assim nascem gêmeos, monozigóticos, ou idênticos. Os gêmeos são exatamente o mesmo ADN, portanto são semelhantes. No fim do século passado, os zoologistas britânicos conseguiram aplicar a técnica mamíferos de G¸rdona: a era que se clona começou. O primeiro método da clonagem obteve-se com sucesso uma ovelha denominada Dolly, que se tornou uma celebridade autêntica. O ADN a Dolly tomou-se na forma do núcleo da célula, agarrado do úbere de algumas ovelhas, que não cumpriram o nascimento do seu gêmeo. Este núcleo transplantou-se em um ovo extraído de outras ovelhas, das quais (ovo) o seu núcleo se retirou. Então uma célula híbrida que transporta um núcleo estrangeiro repôs onde retirou. Por conseguinte, e Dolly nasceu, uma cópia completa das ovelhas, que forneceram ao ADN. Dolly viveu seis anos e morreu. Entretanto os clones obtiveram-se por muitos outros animais, e de vez em quando as notícias voam no mundo na clonagem humana. Mas por enquanto nenhum destes postos (ser humano que se clona) não se confirmou, e as mensagens vieram dos curandeiros óbvios.

Quaisquer caminho, o êxito dos experimentos na clonagem de folhas não há dúvida que o ADN do núcleo é totalmente determina quem vai no decorrer do desenvolvimento de um organismo de uma célula única.

Como é a Molécula de ADN arranjada, esta rainha de uma célula viva? Não é uma escada de mão de corda simples, como poderia pensar, olhando para o quadro. Esta escada de mão enrola-se na espiral direita. Parece-se com um saca-rolhas, mas um saca-rolhas duplo; são raros, mas ocorrem. Cada uma das praias do ADN forma um hélice direito, a largura de um cabelo como uma volta. As bases nitrogenosas de quatro tipos, nos quais a sequência e a informação genética se contêm, formam uma espécie de recheio deste fio de saca-rolhas. Na superfície do fio é a espinha dorsal de fosfato de açúcar das cadeias de polímero que compõem o ADN.

As unidades monomeric do qual o ADN se constrói, é muito semelhante às unidades monomeric do ARN, a estrutura química do qual se mostra no Figo. 6. Não seremos assim novamente para desenhar os quatro nucleotides, somente mostrar o que parece a T nucleotide, que é o mais diferente do seu duplo RNKovogo - W. Observe que o anel superior se chama uma base nitrogenosa, um anel cinco-membered - o açúcar e um grupo de fosfato à esquerda são.

Quais são as dimensões principais do ADN? Diâmetro de hélice duplo 2 nm, a distância entre pares de bases adjacentes ao longo do hélice - 0.34 nm. O volume de negócios total do hélice duplo faz 10 pares. Mas o comprimento? O comprimento depende do ADN de qualquer organismo pertence. O ADN é os vírus mais simples contêm só alguns miles unidades de bactérias - alguns milhões, e mais alto - trilhões. (A injeção da vitamina B12 é necessária para a síntese de ADN).

Se acumular em uma linha que todo o ADN cercou em só uma célula humana, adquirimos o comprimento de fio de aproximadamente 2 m. Por isso, o comprimento do filamento em um trilhão de vezes maior do que a sua espessura. Para imaginar melhor o que isto significa, imagine se o ADN é de fato duas vezes mais grosso que no Figo. 8-. Aproximadamente 4 cm Tal ADN tomado de umas células inteiras humanas podem cercar o globo no equador. Nesta escala, o núcleo da célula é o tamanho do estádio e a pessoa - é o globo.

É claro que um dos problemas muito sérios em organismos multicelulares, especialmente onde Molécula de ADN muito longa, a molécula o põe para ajustar-se no núcleo da célula. Ponha-se, então deve ser para que o ADN estivesse disponível para o comprimento inteiro da proteína, como ARN polymerase, lendo os genes desejados. Outro problema - a réplica de tais moléculas longas. De fato, depois do ADN duplo duas praias complementares, que se torciam originalmente repetidamente um quanto a ou outro, devem diluir-se. Isto significa que a molécula tem de enrolar-se em volta do seu milhão de vezes de eixo antes da réplica de fim. Resulta que as perguntas geradas pelo trabalho de Watson e Cãibra muscular, não se limitam ao problema do código genético e coisas relacionadas.

Estas perguntas deram a origem a dúvidas. Realmente Watson-provocou-o-torcicolo o modelo é correto? Que fiável é a fundação sobre que todos os dados da biologia molecular? O modelo de Watson-cãibra-muscular foi tão concreto, tão detalhado que francamente arreliador a sua vulnerabilidade. Foi bastante encontrar pelo menos um fato claro, ao contrário dela que o hélice duplo se deixou do pedestal. Foi um desafio para físicos, e começam a trabalhar.

Se cada Molécula de ADN de fato se compuser de duas cadeias de polímero, alguns argumentados, e estas cadeias ligam-se em conjunto por forças de non-covalent débeis, devem dispersar a solução aquecendo o ADN, é possível fixar exatamente o experimento. Se as bases nitrogenosas no ADN de fato formam um a ou outro obrigações de hidrogênio, os outros raciocinaram, pode verificar-se medindo os espectros de ADN na região infravermelha ou explorando a taxa de câmbio do hidrogênio ordinário (leve) em um pesado (deutério). Se o interior do hélice duplo de fato se esconde bases longe nitrogenosas, os outros discutiram, é possível determinar se o ato no ADN é substâncias que são capazes de só reagir com estes, esconder grupos. Estes e muitos outros experimentos executaram-se. Até ao fim dos anos 1950 ficou claro - o modelo resistiu o primeiro teste. As tentativas de refutá-lo falharam um após o outro.

Parece-se com um vidro de janela

Os físicos fazem o estudo do ADN, não só porque entenderam a importância de verificar todos os detalhes da sua estrutura. A Molécula de ADN atrai-se a sua atenção em e de si mesmo.
O ADN parece a um corpo sólido. os pares de bases empilham-se nisso em um cristal. Mas este cristal linear, como um unidimensional - cada par de bases tem só dois vizinhos. Cristal de ADN - aperiodic, como uma sequência de pares de bases irregulares como sequência irregular de cartas em uns manuais significativos. Contudo, como as cartas nos pares de bases de fonte impressos A e D T • D • tenha as mesmas dimensões tanto de largura como na altura.

Naturalmente, um tipo inteiramente novo de cristal, o cristal unidimensional do ADN, são físicos intrigados terríveis. É um semicondutor? E talvez supercondutor, e até em temperatura ambiente? O ADN submeteu-se à seguinte pesquisa. Não, não é um semicondutor, muito menos não é um supercondutor. Foi um isolador ordinário, como vidro de janela. Sim e ele são transparentes como vidro. A solução de ADN aquosa (e se dissolve na água muito bem) um líquido claro. Esta semelhança não termina no vidro. O vidro ordinário, inclusive uma janela transparente à luz visível e muito fortemente absorve raios ultravioletas. O ADN também absorve nesta região do espectro. Contudo, diferentemente do vidro, que não é raios UV perigosos, o ADN é muito sensível a eles. (Use Cyanocobalamin para sentir-se bem).

Os raios ultravioletas são tão perigosos para as Moléculas de ADN que a célula se desenvolveu durante a evolução de um sistema consertado especial que cura o dano causado por estes raios. Que tipo de dano?

Quando um fóton da radiação ultravioleta (fótons) bate no ADN, transfere a sua energia para uma base nitrogenosa. A base está em um estado excitado. Os novos eventos podem abrir-se de maneiras diferentes. Se o fóton se absorver purine (adenine ou guanine), nada muito acontecerá - a energia absorta rapidamente transforma-se no calor (como acontece na janela), e o ADN permanecerá o mesmo como foi. Outra coisa, se o fóton se absorver por um pyrimidine (thymine ou cytosine), e não por alguém, mas aquele que é adjacente ao circuito com outro pyrimidine. Neste caso, a energia absorta ainda não é tempo para transformar-se no calor como dois pyrimidine adjacentes reagem quimicamente. Este processo é especialmente eficaz quando os dois são thymine adjacente. O resultado - um novo composto químico, chamado thymine photodimers.

A estrutura do regulador para iluminação é bastante excepcional. De fato, o carbono é geralmente tetrahedral ou quando adere a átomos vizinhos são de vértices tetrahedral no seu centro ou triângulo, quando a comunicação está em um avião e dirigido do centro aos vértices de um triângulo regular. Mas os photodimers duas obrigações cada átomo de carbono que participa no aperto thymine formam um ângulo direito! E os quatro átomos de carbono formam um quadrado (chama-se cyclobutane).

Deste modo, no dano de ADN ocorrido - em vez de dois thymine formou um composto químico completamente novo, que conseguiu as enzimas que trabalham no ADN, param. Sabem só quatro cartas: A, T, G e C, e logo algum novo ícone TàT. Não o sabem. Se isto não retificar o borrão não é claro do texto, as enzimas não podem retirar-se do ADN copiam ou consideram a informação dele (para sintetizar o ARN). A vida inteira de uma célula parará e morrerá.

Os raios ultravioletas são tal séria ameaça às Moléculas de ADN no decorrer da evolução desenvolveu uma célula especial para tratar com o dano de ADN causado por esta radiação. As enzimas dos sistemas consertados vêm ao resgate. Em primeiro lugar, a enzima UV endonuclease reconhece reguladores para iluminação thymine e lágrimas neste lugar a cadeia de açúcar. A seguinte enzima exonuclease estende a fenda que surge. Em uma das praias do ADN, onde os reguladores para iluminação thymine se formaram, resulta uma enorme fenda - vários miles nucleotides. Neste caso não só são reguladores para iluminação thymine remotos, mas também abundância de nucleotides normal, como dizem, a título de prevenção. Mas não importa - o outro, a praia complementar permanece intata, e nele uma enzima especial, ADN polymerase I, baseia-se na segunda praia, criando um hélice duplo normal idêntico ao ADN original, não danificado.

Deste modo, resulta, que a significação do ADN duplamente encalhado! É necessário não só criar duas cópias idênticas do material genético, mas também à informação contida no ADN pode salvar-se do dano. Se houvesse um de fita simples, então seria impossível fixar a duplicação de ADN entre ciclos.

Os sistemas consertados existem em todas as células, do mais simples ao homem. Isto não é surpreendente - a vida começou abaixo do sol. Pode parecer estranho que o sistema consertado é ativo até naquelas células que nunca são experiência a ação da radiação solar - por exemplo, células intestinais. Uma explicação engenhosa ofereceu a GM Barenboim. Sugeriu que o ADN se protege da radiação de Cerenkov, que ocorre nas células da decadência de impureza de elementos radioativa natural.

Se a mutação se consertar o sistema falha - é um desastre. Às vezes as crianças nascem com xeroderma chamado de um defeito pigmentozum. São absolutamente não pode ser a luz - a sua pele coberta de chagas, que gradualmente se transformam em tumores malignos. Estas crianças não podem salvar-se, até cuidadosamente protegendo-os do sol. Geralmente, os experimentos diretos em animais mostraram que os reguladores para iluminação thymine podem causar o cancro.

Deste modo, para tomar banho de sol - realmente não é uma atividade inocente. Naturalmente, não podemos negar-me este prazer, mas não sobrecarregamos o sistema consertado. Além disso, o reparo - não coisa completamente inofensiva. Acredita-se que as enzimas do sistema se consertam, especialmente ADN polymerase I, tendem a fazer erros, para que o reparo possa levar a mutações. Uma mutação somática (isto é E. Ocorrer nas células do corpo nenhum jogo de palavras destinado) também se consideram como um fator importante que leva a degeneração de tecido maligna.

Isto é quanta luta de que ADN é sensível a raios ultravioletas. Mas estes raios apenas conseguem a superfície da terra, a maioria deles absorvem-se pela atmosfera. Assim, se desgosto que ADN transparente como vidro de janela em relação ao espectro visível?

Funde-se mas não como gelo

E ainda aqueles que esperavam nas Moléculas de ADN de propriedades físicas excepcionais, se recompensaram. A dimensão e o pedaço de ADN aperiodicity manifestam-se totalmente na sua fundição. Mas se o estado cristalino do ADN - é claro que isto, como submetê-lo à transição a um líquido? Nisso que pode tornar-se o cristal unidimensional do ADN durante a fundição? Para entender isto, vamos lembrar porque o gelo se funde.

O gelo é um cristal construído de moléculas H2O. É bastante uma ordem estrita na qual as moléculas de água se vinculam um com outro o número maior possível de assim chamadas obrigações de hidrogênio (H-obrigações): HO-H... OH2. Estas são as H-obrigações, que se formam em pares de bases complementares A • T • C e D. Algumas destas obrigações quebram-se, os outros deformam-se quando água passante no estado líquido. O que faz que à água seja líquido em uma temperatura acima do zero Centígrado? Perdendo a parte das conexões desatando o outro, as moléculas de água adquirem a capacidade de mover-se mais livremente (mova-se e gire), fica muito vantajoso com o aumento de temperatura. Com o aquecimento até maior da molécula de água da comunicação última sacrificada de liberdade completa um com outro - há uma transição de um líquido a um estado gasoso. Isto é uma tendência geral. Com o aumento da temperatura da substância são dispostos a sacrificar a energia de ligação entre moléculas para aumentar a entropia.

Tudo isso é totalmente aplicável ao ADN - a existência de uma subida à temperatura do hélice duplo fica não econômica. As obrigações intermoleculares, a H-obrigação dentro de pares de bases e as assim chamadas interações de empilhamento entre pares adjacentes ao longo da cadeia mantendo duas praias complementares estão perto de um a outro, rasgado, e uma das moléculas duplamente encalhadas de duas cadeia de fita simples forma-se. Entropia (m. E. No tocante à obtenção de maior liberdade) é benéfico porque, sem atar-se a um parceiro complementar, cada cadeia se sente muito mais livre pode tomar muito mais espaço em várias configurações.

A praia de ADN quebra-se simplesmente aquecimento impossível - as obrigações que juntam o nucleotides na cadeia são tão fortes que podem destruir-se um ácido forte ou redução de enzimas nuclease.

Apesar da analogia, o ADN que se funde fundamentalmente diferente do gelo que se funde. A diferença é que a fundição de ADN ocorre sobre um largo rango de temperatura; este intervalo é igual a alguns graus, e a fundição de gelo ocorre estritamente à certa altura na escala de temperatura. Esta assim chamada transição de fase. Nesta fase de transição abruptamente modifica o estado da matéria - um corpo sólido torna-se um líquido, um líquido - gás.

Cada dia enfrentamos uma transição de fase quando a caldeira de fervura. No processo do vapor de água fervente o sistema está no ponto da transição de fase - a iota de temperatura de caldeira não excede 100 ° C até que toda a água se evapore. O mesmo acontecerá quando gelo de calor ou neve. A temperatura aumenta a 0 ° C, então o crescimento parará até que todo o gelo se tenha fundido completamente, e logo a temperatura subirá novamente. Diferentemente de sistemas de fase, no ADN a temperatura aumenta continuamente, e com ele um aumento em novas áreas do passo de moléculas helicoidal no estado fundido. Queria saber o que a diferença é - uma consequência direta da uma dimensão do pedaço de ADN. Realize que este comportamento pode importar, os físicos começaram até antes da Segunda Guerra mundial, não pensando no ADN ou os verdadeiros cristais unidimensionais. Somente não pode conseguir construir uma teoria completa de transições de fase nestes cristais tridimensionais (aconteceu só muito depois - nos anos 1970), e a ideia que poderia ser possível fazê-lo pelo menos para o cristal unidimensional ou d-dimensional.

Mas a fundição do ADN - não é somente um fenômeno natural único. É um processo que acontece constantemente na célula. De fato, a duplicação e o ADN, e na leitura de informação da sua cadeia complementar devem derrotar-se a cada um deles (para a réplica), ou um deles (em caso da transcrição) começou síntese de ADN ou cadeias de ARN. A injeção de Cyanocobalamin - ajuda na criação de ADN.

Como cadeia divorciada? O que desempenha o papel de ferro que pode derreter uma região do ADN? Este papel especial desempenha-se por enzimas, no determinado ARN polymerase. A enzima ata justamente ao ADN e desenrola-o, mas não em qualquer sítio da molécula e uma sequência nucleotide específica, um promotor localizou entre os genes. Uma vez o ARN polymerase ligado a um promotor e fundem-se ele (abre aproximadamente dez nucleotides), começa a avançar o gene, destorcimento no seu caminho todos os novos sítios e síntese de condução de moléculas mRNA. Aquelas porções do gene do qual o polymerase "se faz deslizar" estrondo fechado novamente, e a molécula de ARN sintetizada suspendem-se na solução. Para ele nada o ribosome e a síntese de proteína começam pelas leis do código genético.