Tartalomjegyzék

2.2.7. Nukleinsavak

A Nature magazin 1953. áprilisi cikkében James Watson (1928-) és Francis Crick (1916-2004) a DNS-molekula (dezoxiribonukleinsav) kettős spirálszerkezetét javasolta.

Ennek a struktúrának a felfedezése alapvető fontosságú volt, hogy megértsük a DNS mint genetikai információ hordozómolekulájának működését, és transzcendentális, mivel az információátadásnak minden biológiai folyamatban mély jelentősége van.

Az öröklés alapvető egysége, az ún gén, végül összefüggésbe hozható egy fizikai szerkezettel: a gének DNS-ek.

A génexpresszió minden olyan folyamatra utal, amelynek során egy sejt a genetikai információt fehérjévé alakítja.

Egy élő sejtben a genetikai információ áramlása egyszerű mintát követ:

Átírás ↓ ↑ Fordított átírás

Vagyis: a DNS-ből származó genetikai információt átírják RNS-be és fehérjévé alakítják.

nukleinsavak
Watson és Crick fényképe a háromdimenziós DNS-modelljükkel. Forrás: thehistoryblog.com

2.2.7.1. DNS

A DNS szerkezete a kettős spirál, két antiparallel és komplementer nukleotidlánc alkotja. Mindkét lánc hosszanti irányban halad az óramutató járásával megegyező irányban egy tengely körül.

Minden nukleotid nitrogénbázisból, dezoxiribózból és foszfátcsoportból áll:

1. A nitrogén bázis

Ez egy lapos molekula, szerkezetében egy vagy két gyűrű, amely mindig nitrogént tartalmaz. A DNS-ben a nitrogén bázisok a következők:

két. Dezoxiribóz

Ez egy öt szénatomos cukor, amelynek 1 'szénatomja a nitrogénes bázis nitrogénjéhez kapcsolódik. Jellemzője, hogy a 2 'szén nem kapcsolódik az oxigénhez.

3. A Foszfátcsoport

A foszfát a dezoxiribóz 5'-szénatomjához kapcsolódik. A DNS-ben a nitrogénbázisok komplementer párokat képeznek, amelyeket hidrogénkötések kötnek össze, és lapos felületeik merőlegesek a kettős spirál tengelyére.

NÁL NÉL. Két hidrogénkötés csatlakozik az adeninhez és a timinhez

G-C. Három hidrogénkötés köti össze a guanint és a citozint

Mindegyik dezoxiribóz síkja majdnem merőleges a nitrogén bázis síkjára, amelyhez kapcsolódik, és a molekula külső oldalán helyezkedik el.

Mindegyik láncban egy nukleotid 3'-szénatomja a következő nukleotid 5'-szénatomjához kapcsolódik. foszfodiészter kötés. Tehát a lánc 5 'vége foszfátban, míg a 3' vége a cukor szabad hidroxilcsoportjában (-OH) végződik.

Egy lánc nukleotidszekvenciája mindig 5 '→ 3' értékű, és mindkét lánc ellentétes, mivel az egyik bázisai az egyik, míg a másik bázisai az ellenkező irányt követik. Például,

5 ’C A G A T G A A G A A A C T G A G G C A 3’

3 ’G T C T A C T T C T T T G A C T C C G T 5’

Ez a szekvencia megfelel a Homo sapiens 1. kromoszómájának 50 300 250 - 50 300 269 bázispárjának.

A genom a DNS-bázisok teljes szekvenciája, és tartalmazza a teljes organizmus felépítéséhez szükséges információkat.

Az emberi genom teljes térképe megtalálható a Wellcome Trust Sanger Intézet nyilvános adatbázisában (sanger.ac.uk).

A kromoszóma diagramok kivételesen érzékenyek az amplifikációra a DNS bázisszekvenciájának kibontakozásához.

Több száz genomot szekvenáltak, és még nagyobb szám felel meg a még folyamatban lévő genomszekvenálási projekteknek.

2.2.7.2. RNS

Az RNS egy molekula, amely nagyon hasonlít a DNS-hez, de szerkezetileg és funkcionálisan egyaránt jelentős különbségek vannak. Az RNS szintén nukleotidlánc, és mindegyikük nitrogénbázisból, ribózból és foszfátcsoportból áll.

1. A nitrogén bázis, Mi lehet:

  • Adenine
  • Guanin
  • Citozin
  • Uracil (U)

A DNS-sel ellentétben az RNS nem timint, hanem uracilt tartalmaz.

két. Ribóz

A ribóz 2'-szénatomja valóban kötődik az oxigénnel, míg a DNS dezoxiribózja nem.

3. A Foszfátcsoport

A foszfát a ribóz 5'-szénatomjához kapcsolódik.

Így a fő különbség a DNS és az RNS között az, hogy a DNS dezoxiribonukleotidokból áll; és RNS, ribonukleotidokkal.

Egy sejtben az RNS egyetlen szálként található meg, részben kettős szálakat képez, vagy összetett funkcionális struktúrában fehérjékkel társul.

A komplementer szál iránti affinitás a nukleinsavak szerkezetében rejlik, és a bázispár-képződés pontos, függetlenül attól, hogy a komplementer szál DNS vagy RNS.

Ezt a pontos bázispár-képződést használja a sejt, hogy egy DNS-szegmens szekvenciáját átírja RNS-be.

Sablon DNS 3 'G T C T A C T T C T T T G A C T C C G T 5'

Szintetizált RNS 5 'C A G A U G A A G A A A → 3

Átírás egy RNS-lánc szintézisének folyamata, amelynek szekvenciája megegyezik egy DNS-lánccal.

A transzkripciót csak egy DNS szálon, a templát szálon hajtják végre, amely lehet a kettő bármelyike; a másikat hívják kódoló karakterlánc. Az enzimet, amely átírja a DNS-t az RNS szintetizálására, RNS-polimeráznak nevezzük.

Az RNS-nek három fő típusa van:

1. Messenger RNS (MRNA)

Ez egy lineáris lánc, amelynek hossza 500-10 000 bázis. Messenger RNS-nek hívják, mert a genetikai információ üzenetét hordozza a DNS-től a sejt fehérjeszintézis helyéig: a riboszómákig.

A DNS-ben és következésképpen az RNS-ben az információt három bázis szekvenciájában kódolják, és minden tripletet ún. kodon.

5 'AAA 3' kodon lizinhez mRNS-ben

A kodonszekvencia meghatározza az aminosav-szekvenciát a fehérjeszintézisben.

A következő ábrán a DNS-szál 50 300 250 - 50 300 267 bázisainak szekvenciája kódolja az aminosav-szekvenciát (aminocsoporttól karboxilvégig: N → C):

N Gln Met Lis Lis Leu Arg C

5 ’CAG ATG AAG AAA CTG AGG 3’

Egybetűs szimbólumban az aminosavszekvencia QMKKLR. A fordítás akkor különbözik, ha a kodon leolvasása a szekvencia 3 'vége felé futó egy vagy két bázisból indul.

két. Transzfer RNS (TRNA)

Ez egy rövid, 74-95 nukleotidot tartalmazó lánc, amely komplementer affinitással rendelkezik önmagához. Háromdimenziós szerkezete egy L, amelynek végei az antikodon karok és aminosav akceptorok.

Az antikodon kar pontosan a antikodon, amely egy kodon komplementer szekvenciája:

5 'AAA 3' kodon lizinhez mRNS-ben

3 ’UUU 5’ Antikodon lizinhez a tRNS-ben

Az aminosav-akceptor kar pontosan kötődik egy adott aminosavhoz, a lizinhez ebben a példában. Amikor a tRNS hordozza az aminosavat, akkor azt mondják, hogy töltődik. Transzfer RNS-nek hívják, mert a fehérjeszintézis során egy specifikus aminosavat a citoplazmából egy riboszómába továbbít.

3. Riboszomális RNS (RRNA)

1500–4700 bázis hosszú molekulák, amelyek fehérjékhez kapcsolódnak és riboszómáknak nevezett komplexeket alkotnak, amelyek feladata a fehérjék szintézise.

A prokariótákban a riboszómák (70S) két alegységből (30S és 50S) állnak, és összesen három RNS-molekulát tartalmaznak, amelyek 54 fehérjével vannak összekapcsolva.

Az eukariótákban a riboszómák (80S) két alegységből (40S és 60S) állnak, és összesen négy RNS-molekulát tartalmaznak, amelyek 82 fehérjével vannak összeállítva.

Az mRNS, a tRNS és az rRNS mellett számos olyan kicsi RNS molekula létezik, amelyek általában fehérjékkel komplexek és enzimatikus vagy szabályozó funkciókkal rendelkeznek.

2.2.7.3. A DNS replikációja

Amikor egy sejt két egyenlő sejtre oszlik, a DNS-nek replikálódnia kell.

A replikáció egy DNS-molekula másolási folyamata, amelynek eredményeként két pontosan ugyanaz a DNS-molekula jön létre.

Replikációként a kettős spirál minden szála templátként szolgál a komplementer szál szintetizálásához. Gyakran hívják a replikációs folyamatot félkonzervatív, mert minden kapott DNS-molekulának van egy régi és egy új szála.

Ezt a folyamatot három szakaszban hajtják végre:

1. Megindítás, inicializálás. Replikációs buborék kialakításából áll, amelynek vége két hajtű.

a) Az iniciátorfehérjék megtalálják a replikációs origónak nevezett helyet, egy bőséges szekvenciát az A és T bázisokban, és kötődnek hozzá.

A prokariótákban csak egy replikációs origó létezik a körkörös kromoszómán.

Az eukariótákban a lineáris kromoszómák mentén sok a replikáció kezdete.

b) A helikáz enzimek elválasztják a DNS-szálakat, és mindkét irányba továbbjutnak a kettős spirálon keresztül, megtörve a hidrogénkötéseket, amelyek mindkét szálat összetartják.

c) A topoizomeráz enzimek egyetlen láncokhoz kötődnek, és a vágással és az újracsatlakozással ellazítják a láncok szétválasztásával létrejövő további.

d) Az egyláncú kötő fehérjék megakadályozzák a kettős spirál megújulását, és hozzáférést biztosítanak a szintézis készülékhez.

e) A primáz enzim szintetizálja az RNS rövid láncát, az úgynevezett primert, amely 3'-OH véget biztosít, amelyen megindíthatja a DNS szintézist.

két. Megnyúlás. Minden replikációs buborékban a DNS-polimeráz holoenzimek szintetizálják a komplementer szálakat:

a) A DNS-polimeráz holoenzimek szintetizálják mindkét különálló szál komplementer szálait, és mindkét irányban kétirányban haladnak előre, megnövelve a buborékot. De a DNS-szintézis csak az 5 '→ 3' irányban megy végbe.

b) A buborék láncában a szintézis folyamatos és előremenő láncnak nevezik; de a másikban a szintézis megszakítás nélküli Okazaki-szilánkok és hátrahúzott láncnak hívják.

c) A primereket helyettesítjük DNS-sel. Az eukarióta DNS-polimeráz holoenzimek sokkal összetettebbek, mint a prokariótákéi. Nemcsak szintetizálják a DNS-t, hanem nukleotidonként ellenőrzik a nukleotidokat a bázisok pontos komplementaritása szempontjából, helyrehozzák a nem megfelelő bázisokat, és a primereket DNS-sel helyettesítik.

d) A DNS-ligáz enzim fokozatosan megköti az Okazaki-fragmenseket.

3. A szintézis befejezése. A prokariótákban a termináció akkor következik be, amikor a replikációs buborék bejárta az egész kör alakú kromoszómát; és eukariótákban, amikor a replikációs buborékok találkoznak és eljutnak a lineáris kromoszóma végeire, vagy amikor a folyamatot egy terminátor fehérje állítja le.

2.2.8. Az emberi szervezet táplálkozási szükségletei

A táplálkozás olyan folyamatok összessége, amelyek révén a test átalakítja és beépíti azokat az anyagokat, amelyeknek ki kell elégíteniük energia- és szerkezeti szükségleteiket.

Az élelmiszer az a folyamat, amelynek során az organizmusok kiviszik a külső környezetből azokat az anyagokat, amelyek az élelmiszerekben tartalmazzák a táplálkozást.

Az emésztés az étel és az ital olyan kicsi molekulákra bomlása, hogy azokat a szervezet képes felszívni. Az emésztést az emésztőrendszer végzi, de a keringési rendszer és az idegrendszer is beavatkozik.

A táplálkozási folyamatoknak három alapvető funkciója van a szervezetben:

a) Adjon energiát.

b) Építőanyagok biztosítása, szerves szerkezetek szintézise és felújítása.

c) Biztosítson a kémiai folyamatok szabályozásához szükséges anyagokat.

2.2.8.1. Ételcsoportok

1. Gabonafélék és gumók. Ezek a csoportok biztosítják a naponta szükséges energia nagy részét, nagy mennyiségű vitamint is tartalmaznak, és fontos táplálékrostforrások. Példák a gabonafélékre: kukorica, búza, zab. Gumók például: burgonya, édesburgonya, manióka.

2. Hüvelyesek és állati eredetű ételek: Ezek az ételek a növekedéshez nélkülözhetetlen fehérjéket, ásványi anyagokat, többek között vasat, kalciumot és cinket, valamint különféle vitaminokat, pl. Például A-vitamin és több a B-komplexből. Példák hüvelyesekre: bab, lencse, lima bab. Példák állati eredetű élelmiszerekre: tej, tojás, hal.

3. Zöldségek és gyümölcsök. Ezek az egyetlen C-vitamin-forrás, többek között más vitaminokat is tartalmaznak, például folsavat, karotinokat, K-vitamint és ásványi anyagokat, például káliumot és vasat. Példák zöldségekre: mángold, sárgarépa, cukkini. Példák gyümölcsökre: guava, dinnye, papaya.

2.2.8.2. Élelmiszer-orientáció

a) A napi étkezés során minden csoportból vegyen be legalább egy ételt.

b) Fogyasszon minél kevesebb zsírt, olajat, cukrot és sót.

c) Igyon sok tiszta vizet. A serdülőknek és felnőtteknek szóló ajánlás napi körülbelül 2 liter víz.

Különböző ételkombinációk fogyasztása egészséges étrendet biztosít. Általában a gyümölcsök és zöldségek alapvetőnek tekinthetők, ezeket ki kell egészíteni gabonafélékkel, tejtermékekkel és hússal.

2.2.8.3. A tápanyagok típusai

A tápanyagok a következő csoportokba sorolhatók:

d) Ásványi sók

A szénhidrátoknak alapvető funkciójuk van, az energia: ezek a legkönnyebben felhasznált energia.

A lipidek amellett, hogy energetikai tápanyagok, esszenciális zsírsavakat szolgáltatnak, és zsíroldékony vitaminokkal (A, D, E és K) látják el a testet. Fogyasztása elengedhetetlen, bár járulékának, különösen a telített zsírnak a feleslege káros az egészségre.

A fehérjék alkotják a struktúránkat, ezért elengedhetetlenek a növekedéshez, megújulásukhoz és az immunitáshoz kapcsolódó számos anyag szintéziséhez, valamint a sejtes enzimatikus reakciók elősegítéséhez.

A vitaminok és ásványi anyagok számos sejtes folyamatban vesznek részt. Kétféle vitamin létezik étrendünkben:

a) Vízben oldódó: 8 B-vitamin és C-vitamin.

b) Zsírban oldódó: A-, D-, E- és K-vitamin.

Az emberi test körülbelül 20 ásványi anyagot igényel, amelyek kalcium, foszfor, magnézium, vas, mangán, cink, réz, kobalt, króm, molibdén, jód, fluor, nátrium, kálium, klór, kén, szelén, nikkel, ón és szilícium.

A rostot általában a növények azon részeként írják le, amelyet az emberi belek nem emésztenek meg, és két csoportba sorolható:

a) Oldhatatlan: cellulóz, lignin és néhány hemicellulóz. Megtalálható teljes kiőrlésű gabonákban, rozsban és rizstermékekben.

b) Oldható: hemicellulózok, pektinek, exudátumgumik, maggumik, algaszármazékok és cellulóz kémiai származékai. Megtalálható gyümölcsökben (pektin), hüvelyesekben és gabonafélékben, amelyek béta-glükánt tartalmaznak, például árpát és zabot.

Az oldható rostok növelik az élelmiszer bolus viszkozitását és a gyomor ürítési idejét. Megnöveli a béltranzit időt is. Az oldhatatlan rostok (például a búzakorpa) csökkentik a fentieket.

A víz az emberi testben a leggyakoribb vegyület; A sejteken belül és kívül egyaránt megtalálható. A sejtek belsejében intracellulárisnak nevezzük, és a testben lévő víz hozzávetőlegesen 2/3-át képviseli. Viszont az extracelluláris víz a külső sejttérek között található, vagy vér, nyirok stb formájában kering, és a fennmaradó harmadik.

Ellenőrző vizsga

2. Ez egy kettős hélix szerkezetű molekula, amelyet két antiparallel és komplementer nukleotidlánc alkot. Minden nukleotid nitrogénbázisból, a cukor-dezoxiribózból és egy foszfátcsoportból áll.

4. A DNS-ben a nitrogénbázisok komplementer párokat képeznek, amelyeket hidrogénkötések kötnek össze, és lapos felületeik merőlegesek a kettős spirál tengelyére.

8. A komplementer szál iránti affinitás a nukleinsavak szerkezetében rejlik, és a bázispárok képződése pontos, függetlenül attól, hogy a komplementer szál DNS vagy RNS.

12. A replikációs buborék egyik láncában (a továbblánc) a szintézis folyamatos; de a másikban (a visszaláncban) a szintézis szakaszos.

18. A genetikai kód szerint az AUG metioninnak (Met), az UGC ciszteinnek, a GCA alaninnak (Ala), a CAG glutaminnak (Gln), AGA mint arginin (Arg), a GAA glutaminsavnak (Glu) és AGA mint lizin (Lis). Ha az RNS mindig 5'-től 3'-ig transzlálódik, és a fehérjék mindig szintetizálódnak az amino-végtől a karboxil-végig (N-től C-ig) .