认识最重要的分子 - DNA

关于设备的DNA分子，其物理性质和修复的系统。

它看起来像开瓶器...

计划如何让我们每个人，准备在一个时刻，当我们的父母，妈妈和爸爸的性细胞被合并成一个，称为受精卵或受精卵。 计划在单个细胞的核中，在其分子DNA中结束，这意味着很多：以及什么是我们的眼睛和头发的颜色，以及将增加多高，以及什么形式的鼻子，以及如何瘦音乐和许多其他人。 当然，我们的未来不仅取决于DNA，而且取决于命运的沧桑。 但是，非常，非常在我们的命运是决定于出生的质量，我们的基因，t。 E.DNA分子中的核苷酸序列。 （ 氰钴胺注射是DNA制造是必不可少的。）

DNA与每个细胞分裂加倍，使得每个细胞携带关于整个生物体的结构的信息。 它就像在每个砖建筑保持建筑的微型计划。 这将是建筑师很长时间这样做了！ 然后，恢复者不必架设自己的大脑，说一下佩加蒙祭坛的外观，即使它仍然是它的一块石头。

事实上，整个生物体的特化细胞实际上知道整个身体的内部，首先在50年代末，英国生物学家约翰·古尔登证明。 他拿起成年青蛙的细胞核，并使用最好的显微外科技术，将其移植到青蛙卵，其中定制的核已经被紫外线照射杀死。 从杂交卵生长正常t ole或青蛙 - 绝对相同的细胞核被采取的一个。 自然本身有时会创造这样的双胞胎。 事实证明，当你不留在一起，和分化后的合子子细胞的第一次分裂，并从每个有机体获得。 所以出生的同卵双胞胎或同卵双胞胎。 双胞胎是完全相同的DNA，所以他们是相似的。 在上世纪末，英国动物学家设法应用技术G¸rdona哺乳动物：克隆时代开始。 第一种克隆方法已经成功地获得了一个叫做Dolly的羊，这成为了一个真正的名人。 DNA到多莉是以细胞核的形式被采取的，从一些羊的乳房缉获，这没有生活到他的双胞胎的诞生。 该核已经移植到从其他羊中提取的蛋中，其中（核）的核已经被除去。 然后携带外源核的杂交细胞放回去除。 结果，和多莉出生，羊的完整副本，提供DNA。 多莉住了六年，死了。 同时克隆由许多其他动物获得，并且不时地新闻在世界各地关于人类克隆。 但到目前为止这些职位（人类克隆）没有得到确认，消息来自明显的夸张。

无论哪种方式，在克隆中的实验的成功毫无疑问地，核的DNA完全确定谁将在来自单个细胞的生物体的发育过程中。

如何安排DNA分子，这个女王的活细胞？ 这不是一个简单的绳梯，你可能会想，看着图片。 这个梯子卷曲成右螺旋。 它类似于开瓶器，但是一个双开瓶器; 它们是罕见的，但发生。 DNA的每条链形成右螺旋，头发的宽度作为旋转。 含有序列和遗传信息的四种类型的含氮碱基形成了这种螺旋状电缆的一种填充物。 在电缆的表面上是构成DNA的聚合物链的糖 - 磷酸酯主链。

构建DNA的单体单元，其与RNA的单体单元非常相似，其化学结构示于图1中。 我们不会再一次画出所有四个核苷酸，只是显示它看起来像T核苷酸，这是与其对应的RNKovogo-W最不同的。注意，顶环称为含氮碱基，五元环 - 糖和左侧的磷酸基团。

DNA的主要维度是什么？ 双螺旋直径2nm，沿着螺旋的相邻碱基对之间的距离 - 0.34nm。 双螺旋的总营业额为10对。 但长度？ 长度取决于任何生物体所属的DNA。 DNA是最简单的病毒，只含有几千个单位的细菌 - 几百万，更高几十亿。 （ 维生素B12注射是必要的DNA合成）。

如果在一行中建立所有DNA只包含在一个人类细胞中，我们得到约2米的螺纹长度。 因此，灯丝的长度比其厚度大十倍。 为了更好地想象这是什么意思，想象如果DNA实际上是图2中的两倍。 8。 约4cm这样来自人全细胞的DNA可以在赤道环绕球体。 在这个规模，细胞核是体育场的大小，和人 - 它是地球。

很明显，多细胞生物体中的一个非常严重的问题，特别是在非常长的DNA分子的情况下，分子将其置于细胞核中。 然后，应该是这样，使得DNA可用于蛋白质的整个长度，例如RNA聚合酶，读取期望的基因。 另一个问题 - 这种长分子的复制。 事实上，在DNA双链之后，两个互补链（其最初相对于彼此反复扭曲）必须被稀释。 这意味着分子需要在结束复制之前绕其轴滚动数百万次。 因此，Watson和Crick的工作产生的问题不仅限于遗传密码问题和相关事物。

这些问题引起了怀疑。 Watson-Crick模型是正确的吗？ 分子生物学的所有数据的基础是多么可靠？ 沃森 - 克里克模型是如此具体，如此详细，直接挑逗他们的脆弱性。 这足以找到至少一个清楚的事实，与她相反，双螺旋从基座上掉落。 这是物理学家的一个挑战，他们开始工作。

如果每个DNA分子实际上由两个聚合物链组成，一些人认为，并且这些链通过弱的非共价力连接在一起，它们必须通过加热DNA分散溶液，可以精确地固定实验。 如果DNA中的含氮碱基实际上彼此形成氢键，其他人推测，可以通过测量红外区域中的DNA光谱或探测普通（轻）氢在重（氘）上的交换率来检查。 如果双螺旋的内部确实隐藏含氮碱基，其他人认为，可以确定对DNA的作用是否是只能与这些反应的物质，以隐藏基团。 进行这些和许多其他实验。 到了20世纪50年代末，它变得清楚 - 模型已经经受了第一次测试。 反驳它的尝试一个接一个地失败了。

它就像一个窗格

物理学家做DNA研究，不仅因为他们了解检查其结构的所有细节的重要性。 DNA分子本身被吸引他们的注意。
DNA看起来像一个坚实的身体。 碱基对在其中堆叠在晶体中。 但是这种线性晶体，像一维 - 每个碱基对只有两个邻居。 DNA晶体 - 非周期的，作为不规则基底的对的序列作为在有意义的教科书中的不规则的字母序列。 但是，与打印字体碱基对A和DT•D•中的字母一样，宽度和高度都相同。

当然，一种全新的类型的晶体，一维的DNA晶体，它是可怕的有趣的物理学家。 他是半导体吗？ 也许超导体，甚至在室温吗？ DNA进行下一次调查。 不，它不是一个半导体，更不是一个超导体。 她是一个普通的绝缘体，如窗玻璃。 是的，它是透明的，如玻璃。 DNA水溶液（和它非常好地溶解在水中）澄清的液体。 这种相似性不以玻璃结束。 普通玻璃，包括对可见光透明的窗口，非常强烈地吸收紫外线。 DNA也在该光谱区域吸收。 然而，不像玻璃，这不是有害的紫外线，DNA对他们非常敏感。 （使用氰钴胺感觉良好）。

紫外线对于细胞在特殊修复系统的进化过程中发展的DNA分子是如此有害的，以修复由这些光线引起的损伤。 什么样的伤害？

当紫外辐射（光子）的光子撞击DNA时，它将其能量传递到含氮碱基。 碱基处于激发态。 其他事件可以以不同的方式展开。 如果光子被吸收的嘌呤（腺嘌呤或鸟嘌呤），没有什么可以发生 - 吸收的能量迅速变成热（如在窗口中发生的），DNA将保持不变。 另一件事，如果光子被嘧啶（胸腺嘧啶或胞嘧啶）吸收，而不是任何人，但是一个与另一个嘧啶的电路相邻。在这种情况下，当两个相邻的嘧啶发生化学反应时，吸收的能量还没有时间变成热。 当这两个是相邻的胸腺嘧啶时，该过程是特别有效的。 结果 - 一种新的化合物，称为胸腺嘧啶光电二极管。

二聚体的结构是相当不寻常的。 事实上，当通信位于一个平面中并且从中心指向正三角形的顶点时，碳通常是四面体或当它与相邻原子结合时在其中心具有四面体顶点或三角形。 但是光电二极体两个键每个碳原子参与离合器胸腺嘧啶形成一个直角！ 并且所有四个碳原子形成正方形（它被称为环丁烷）。

所以，在DNA损伤发生 - 而不是两个胸腺嘧啶形成一个完全新的化合物，其达到工作的DNA酶，停止。 他们只知道四个字母：A，T，G和C，然后一些新的TàT图标。 他们不知道。 如果这不纠正印迹从文本不清楚，酶既不能从DNA拷贝中去除或考虑来自它的信息（以合成RNA）。 一个细胞的整个生命将停止，她会死。

紫外线对DNA分子的这种严重威胁在进化过程中已经开发了一种特殊的细胞来处理由这种辐射引起的DNA损伤。 修复系统的酶来救援。 首先，酶UV内切酶识别胸腺嘧啶二聚体和泪在这个地方的糖链。 下一个核酸外切酶延伸出现间隙。 在其中形成胸腺嘧啶二聚体的DNA链之一中，它产生了巨大的缺口 - 几千个核苷酸。 在这种情况下，不仅是远端胸腺嘧啶二聚体，而且大量的正常核苷酸，如他们所说的，以防万一。 但它没有关系 - 另一个，互补链保持完整，并在其上特殊的酶，DNA聚合酶I，建立在第二条链，创建一个正常的双螺旋与原始的未损坏的DNA相同。

所以，事实证明，双链DNA的意义！ 有必要不仅产生遗传物质的两个相同拷贝，而且对于包含在DNA中的信息可以免于损害。 如果有单链，那么就不可能在循环之间固定DNA的重复。

修复的系统存在于所有细胞中，从最简单到人。 这并不奇怪 - 生活开始在阳光下。 看起来奇怪的是，即使在那些从未经历过太阳辐射作用的细胞（例如，肠细胞）中，修复的系统也是有活性的。 一个巧妙的解释提供了GM Barenboim。 他建议DNA保护免受Cerenkov辐射，其发生在细胞中的天然放射性元素杂质的衰变。

如果突变被修复，系统失败 - 这是一场灾难。 有时儿童出生时有称为干皮病色素a的缺陷。 他们绝对不能是光 - 他们的皮肤覆盖着疮，逐渐变成恶性肿瘤。 这些孩子不能得救，即使仔细保护他们免受太阳。 一般来说，对动物的直接实验显示胸腺嘧啶二聚体可引起癌症。

所以，晒日光浴 - 它真的不是一个无辜的活动。 当然，我们不能否认自己这种乐趣，但不要超载修复系统。 此外，修复 - 不是完全无害的东西。 据信系统的酶被修复，特别是DNA聚合酶I倾向于犯错误，使得修复可导致突变。 体细胞突变（即E.发生在身体的细胞中，无双关意图）也被认为是导致恶性组织变性的重要因素。

这是DNA对紫外线敏感的麻烦。 但这些光线很难到达地球表面，大部分都被大气吸收。 那么是否遗憾的DNA透明的窗玻璃相对于可见光谱？

它融化，但不像冰

然而，那些正在等待不寻常的物理性质的DNA分子的人被奖励。 尺寸和非周期性DNA芯片完全体现在其熔化。 但如果DNA的结晶状态 - 它是清楚的，如何提交到过渡到液体？ 在熔化过程中什么可能成为DNA的一维晶体？ 要理解这一点，让我们回想为什么冰融化。

冰是一种由H2O分子构成的晶体。 它是相当严格的顺序，其中水分子彼此结合最大可能数量的所谓的氢键（H-键）：HO-H ... OH 2。 这些是H-键，其以互补碱基对A·T·C和D形成。这些键中的一些断开，其它键在以液态通过水时变形。 什么原因导致水在零摄氏度以上是液体？ 通过松开另一部分而使连接部分失去，水分子获得更自由地移动（移动和旋转）的能力，随着温度的升高变得非常有利。 随着水分子的完全自由的更大的加热牺牲了彼此的最后沟通 - 存在从液态到气态的转变。 这是一个大趋势。 随着物质温度的升高，愿意牺牲分子之间的结合能以增加熵。

所有这一切都完全适用于DNA - 双螺旋的温度升高的存在变得不经济。 分子间键，碱基对内的H键和沿着保持两条互补链的链的相邻对之间的所谓堆积相互靠近，撕裂，并且两条单链链的一个双链分子是形成。 熵（在获得更大自由度的意义上）是有益的，因为在不被互补的伙伴约束的情况下，每个链感觉更自由可以在各种配置中占据更多的空间。

DNA链断裂本身简单地加热不可能 - 连接链中的核苷酸的键是如此强烈，使得它们可以被强酸或核酸酶酶切割。

尽管类比，DNA熔化根本不同于融化的冰。 不同之处在于DNA熔化发生在宽的温度范围内; 这个间隔等于几度，并且冰熔化严格地在温度标尺上的一个点发生。 这就是所谓的相变。 在这个过渡阶段突然改变物质的状态 - 固体，它变成液体，液体 - 气体。

每天我们都面临着一个相变，当煮沸水壶。 在沸腾的过程中，水蒸汽系统处于相变点 - 釜温度iota不超过100℃直到所有的水沸腾。 当热冰或雪时也会发生同样的情况。 温度升至0℃，然后生长将停止，直到所有的冰完全熔化，然后温度将再次上升。 与相系统不同，在DNA中，温度连续上升，并且随着螺旋分子的新区域的增加进入熔融状态。 我不知道有什么区别是 - 一维的DNA芯片的直接后果。 意识到这种行为可能是重要的，物理学家已经开始甚至在第二次世界大战之前，当不考虑DNA或真正的一维晶体。 只是不能在这些三维晶体中建立一个完整的相变理论（它只发生在更晚的时候 - 在20世纪70年代），以及至少对于一维或二维晶体来说，二维晶体。

但DNA的融化 - 不仅是一个独特的自然现象。 这是一个在细胞中不断发生的过程。 事实上，加倍和DNA以及从其互补链读取信息应该被路由到它们中的每一个（用于复制），或其中之一（在转录的情况下）开始DNA合成或RNA链。 氰钴胺注射液 -有助于DNA决策。

离婚链？ 什么起到铁的作用，可以融化DNA的一个区域？ 这种特殊的作用由酶，特别是RNA聚合酶发挥。 酶与DNA紧密结合并解旋，但不在分子的任何位点，以及特定的核苷酸序列，位于基因之间的启动子。 一旦RNA聚合酶连接到启动子并将其融化（打开约10个核苷酸），它开始沿着基因移动，在其途中解开所有新位点并进行mRNA分子的合成。 聚合酶“滑动”的基因的那些部分再次关闭，合成的RNA分子悬浮在溶液中。 它游离核糖体，蛋白质合成由遗传密码的规律开始。