Ақпарат

2.13: Нуклеотидтер – Биология

2.13: Нуклеотидтер – Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Нуклеин қышқылдары сызықты, тармақталмаған полимерлер болып табылады нуклеотидтер. Нуклеотидтер үш бөліктен тұрады.

Бес көміртекті қант (демек, а пентоз). Екі түрі кездеседі:

  • дезоксирибоза, оның №2 көміртегі атомына қосылған сутегі атомы бар (2' деп белгіленген) және
  • рибоза, онда гидроксил тобы бар.

Құрамында дезоксирибоза бар нуклеотидтер, дезоксирибонуклеотидтер, дезоксирибонуклеин қышқылдарының мономерлері (ДНҚ). Құрамында рибоза бар нуклеотидтер, рибонуклеотидтер, рибонуклеин қышқылдарының мономерлері (РНҚ).

Пуриндер Пиримидиндер

Құрамында азот бар сақина құрылымы а деп аталады нуклеобаза (немесе жай ғана негіз). Нуклеобаза пентозаның 1' көміртегі атомына бекітілген. жылы ДНҚ, төрт түрлі нуклеобазалар кездеседі:

  • екі пуриндер, деп аталады аденин (А) және гуанин (Г)
  • екі пиримидиндер, деп аталады тимин (Т) және цитозин (C)

РНҚ қамтиды:

  • Дәл сол пуриндер, аденин (А) және гуанин (Г).
  • РНҚ пиримидинді де пайдаланады цитозин (C), бірақ тиминнің орнына пиримидинді пайдаланады урацил (У).

Нуклеозидтер

Нуклеобаза мен пентозаның қосындысы а деп аталады нуклеозид.

Бір (бірінші суретте көрсетілгендей), екі немесе үш фосфат топтар. Бұлар пентозаның 5' көміртегі атомына қосылған. Әрбір жағдайда өнім а деп аталады нуклеотид. ДНҚ да, РНҚ да осыдан жинақталған нуклеозидтрифосфаттар.

  • Үшін ДНҚ, Бұлар dATP, dGTP, dCTP, және dTTP.
  • Үшін РНҚ, Бұлар ATP, GTP, CTP, және UTP.

Екі жағдайда да әрбір нуклеотид қосылған кезде екінші және үшінші фосфаттар жойылады.

2.13.1-кесте: Нуклеозидтер және олардың моно-, ди- және трифосфаттары
НуклеобазаНуклеозидтерНуклеотидтер
ДНҚАденин (А)ДезоксиаденозинdAMPdADPdATP
Гуанин (G)ДезоксигуанозинdGMPdGDPdGTP
Цитозин (C)ДезоксицитидинdCMPdCDPdCTP
Тимин (Т)ДезокситимидинdTMPdTDPdTTP
РНҚАденин (А)АденозинAMPADPATP
Гуанин (G)ГуанозинGMPЖІӨGTP
Цитозин (C)ЦитидинCMPCDPCTP
Урацил (U)УридинUMPUDPUTP

3.4 Нуклеин қышқылдары

Нуклеин қышқылдары дезоксирибонуклеин қышқылын түзетін молекулалар (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ). ДНҚ және РНҚ молекулалары ақпаратты организмдегі орналасқан жерден орынға және ұрпақтан ұрпаққа тасымалдайды. Бір сөзбен айтқанда, ДНҚ мен РНҚ – бұл барлық тіршіліктің сызбасы болып табылатын ақпараты бар молекулалар.

3.8-сурет Нуклеотид фосфаттан, қанттан және негізден тұрады.

ДНҚ-ның да, РНҚ-ның да құрылымдары молекуланың «омыртқасы» бойындағы ауыспалы қанттар мен фосфат молекулаларының тізбегінен (4 оттегі атомымен қоршалған фосфор атомы) тұрады. Әрбір қантқа негіз деп аталатын азоты бар сақина құрылымы бекітілген. Бір фосфат, қант және негіз бір-бірімен байланысқан а құрайды нуклеотид. Бұл нуклеотидтер ДНҚ немесе РНҚ құрайтын нуклеин қышқылының ұзақ созылуын жасау үшін біріктіріледі.

3.9-сурет Төрт ДНҚ негізі – аденин, гуанин, цитозин және тимин.

ДНҚ-да төрт негіз бар: гуанин (G), аденин (А), тимин (Т) және цитозин (С). ДНҚ қос тізбекті молекула ретінде бар, нуклеин қышқылының осы екі тізбегі негіздер арасындағы өзара әрекеттесу арқылы жұптасады. ДНҚ-да А-ның Т-мен және С-ның G-мен жұбы.

3.10-сурет ДНҚ молекуласының баспалдақ тәрізді құрылымын көрсететін суреті

Осылайша, ДНҚ молекуласын қант-фосфатты тірек ретінде баспалдақтың бүйірлік рельстері, ал өзара әрекеттесетін негіздер ретінде баспалдақтың баспалдақтары бар бұралған баспалдақ ретінде қарастыруға болады.

Бір адам жасушасындағы барлық ДНҚ созылған болса, оның ұзындығы шамамен 6 фут болар еді! Дегенмен, адам жасушасындағы ДНҚ 46 бөлек жіптерге немесе хромосомаларға оралған. Бұл хромосомалар уақытының көп бөлігін жасушада ретсіз (спагетти табақшасы деп ойлаймын) орналасуда өткізеді.

ДНҚ - көптеген биологиялық организмдер үшін тұқым қуалау молекуласы (орнына РНҚ қолданатын кейбір вирустар бар). Отбасы мүшелерімен ортақ ДНҚ сіздің биологиялық туыстарыңызбен болуы мүмкін ортақ сипаттамаларға көп қатысы бар.

3.11-сурет ДНҚ молекуласының құрылымын қосарланған спираль (немесе бұралған баспалдақ) түрінде көрсететін тағы бір сызба. Тағы да, баспалдақтың бүйірлері қант-фосфатты байланыстар және баспалдақтың баспалдақтары - құрамында азот бар негіздер.

РНҚ молекулалары ДНҚ шаблонынан синтезделеді. РНҚ молекуласы ДНҚ-ға өте ұқсас, өйткені оның қант-фосфатты арқауы бар (бұл жағдайда қант рибозадан басқа) және әрбір қант негізмен байланысқан. Алайда РНҚ-да тимин (Т) жоқ, оның орнына РНҚ оның орнына тиісті урацилді (U) пайдаланады. Сонымен қатар, РНҚ бір тізбекте болады.

ДНҚ мен РНҚ салыстыру үшін төмендегі бейнені қараңыз:

РНҚ биомолекулалардың басқа класын байланыстырумен байланысты бірнеше функциялар үшін маңызды, амин қышқылдары, а деп аталатын құрылымға ақуыз.

3.12-сурет РНҚ және ДНҚ тізбектері


Трансглютаминаза-2 және оның субстраттарының адам ауруларындағы рөлі

Трансглютаминазалар (TG, EC 2.3.2.13) деп аталатын ферменттер класының ең тән ферментативті қызметі бастапқы аминдердің эпсилон-амин топтары (лизиндерден немесе басқалардан) және глутамин қалдықтарының гамма-карбоксамин тобы арасында коваленттік байланыстардың түзілуі болып табылады. белоктардан тұрады. Соңғы жылдары өсіп келе жатқан дәлелдер тобы TG отбасының ең қызықты мүшесі, атап айтқанда тіндік TG (tTG, сонымен қатар трансглютаминаза 2 типі, TG2 деп аталады) бір емес, бірнеше каталитикалық функцияға ие екенін көрсетеді. Шындығында, TG2 айқас байланыстыру реакциясын, демиддеу реакциясын катализдеуге қабілетті, сонымен қатар GTP-байланыстыру/гидролиздеу және изопептидаза белсенділігін көрсетеді. Сондықтан ол ақуыздардан пептидтерге, моно- және полиаминдер сияқты шағын реактивті молекулаларға және нуклеотидтерге дейінгі бірнеше субстраттар класына әсер ете алады. Әлеуетті әртүрлі әрекеттердің кең спектрін ескере отырып, TG2 және оның субстраттарының жасушалық функциялардағы және адам ауруларындағы рөлін түсіндіру қиын міндет болып табылады. Бұл зерттеуде біз TG2 субстраттарына назар аударамыз және олардың биологиялық процестердегі өзара әрекеттесуі және адам ауруларына, соның ішінде генетикалық бұзылуларға қатысуы туралы бірқатар қызықты ойларды хабарлаймыз. Бұл күрделі сценарийді түсінудегі айтарлықтай жақсарту әртүрлі биоинформатикалық құралдарды пайдалану арқылы «көп интерфейсті» тәсілден туындауы мүмкін. Белгілі TG2 субстраттарының дерекқорынан бастап және басқа дерекқорлар арасында биоинформатикалық кросс-іздеу арқылы біз бірнеше генетикалық бұзылуларға TG2 қатысуын болжауға болатын реляциялық кестелерді жасадық. Адам ауруларының негізінде жатқан молекулалық механизмдердегі TG2 рөлін зерттеу үшін жаңа биоинформатикалық құралдар мен стратегияларды әзірлеу осы қызықты зерттеу саласына жаңа жарық қосады.


2.3 Биологиялық молекулалар

Кішігірім органикалық молекулалардан тұратын тіршілікке қажетті үлкен молекулалар биологиялық макромолекулалар деп аталады. Биологиялық макромолекулалардың төрт негізгі класы бар (көмірсулар, липидтер, ақуыздар және нуклеин қышқылдары) және олардың әрқайсысы жасушаның маңызды құрамдас бөлігі болып табылады және көптеген функцияларды орындайды. Біріктірілген бұл молекулалар жасуша массасының көп бөлігін құрайды. Биологиялық макромолекулалар органикалық болып табылады, яғни олардың құрамында көміртегі бар (кейбір жағдайларды қоспағанда, көмірқышқыл газы сияқты). Сонымен қатар, олардың құрамында сутегі, оттегі, азот, фосфор, күкірт және қосымша ұсақ элементтер болуы мүмкін.

Көміртек

Өмір «көміртекке негізделген» деп жиі айтылады. Бұл басқа көміртек атомдарымен немесе басқа элементтермен байланысқан көміртек атомдары тірі заттарда ерекше табылған молекулалардың көпшілігі болмаса да, негізгі компоненттерін құрайды дегенді білдіреді. Басқа элементтер биологиялық молекулаларда маңызды рөл атқарады, бірақ көміртегі тірі ағзалардағы молекулалар үшін «негіз» элементі ретінде жарамды. Бұл оның маңызды рөліне жауап беретін көміртегі атомдарының байланыс қасиеттері.

Көміртекті байланыс

Көміртектің сыртқы қабатында төрт электрон бар. Сондықтан ол басқа атомдармен немесе молекулалармен төрт коваленттік байланыс түзе алады. Ең қарапайым органикалық көміртегі молекуласы – метан (CH4), онда төрт сутегі атомы көміртек атомымен байланысады (2.13-сурет).

Дегенмен, күрделірек құрылымдар көміртегі арқылы жасалады. Кез келген сутегі атомын бірінші көміртек атомымен ковалентті байланысқан басқа көміртек атомымен ауыстыруға болады. Осылайша көміртегі қосылыстарының ұзын және тармақталған тізбектерін жасауға болады (2.14-сурета). Көміртек атомдары азот, оттегі және фосфор сияқты басқа элементтердің атомдарымен байланысуы мүмкін (2.14-сурет).б). Молекулалар сақиналар да құра алады, олар өздері басқа сақиналармен байланыса алады (2.14-сурет).в). Молекулалық формалардың бұл алуан түрлілігі биологиялық макромолекулалардың функцияларының алуан түрлілігін көрсетеді және көп дәрежеде көміртектің өзімен және басқа атомдармен көптеген байланыстар құру қабілетіне негізделген.

Көмірсулар

Көмірсулар - тұтынушылардың көпшілігіне белгілі макромолекулалар. Салмақты жоғалту үшін кейбір адамдар «төмен көмірсутекті» диетаны ұстанады. Спортшылар, керісінше, жоғары деңгейде бәсекелесу үшін жеткілікті қуатқа ие болу үшін маңызды жарыстар алдында жиі «көмірсуды жүктейді». Көмірсулар, шын мәнінде, біздің диеталық дәнді дақылдардың маңызды бөлігі болып табылады, жемістер мен көкөністер көмірсулардың табиғи көздері болып табылады. Көмірсулар денені энергиямен қамтамасыз етеді, әсіресе глюкоза, қарапайым қант арқылы. Көмірсулардың адамдарда, жануарларда және өсімдіктерде басқа да маңызды қызметтері бар.

Көмірсуларды формуламен көрсетуге болады (CH2О)n, қайда n молекуладағы көміртегі атомдарының саны. Басқаша айтқанда, көмірсутек молекулаларында көміртегі мен сутегінің оттегіге қатынасы 1:2:1. Көмірсулар үш кіші түрге жіктеледі: моносахаридтер, дисахаридтер және полисахаридтер.

Моносахаридтер (моно- = «бір» сахар- = «тәтті») қарапайым қанттар, олардың ең көп таралғаны глюкоза. Моносахаридтерде көміртегі атомдарының саны әдетте үштен алтыға дейін болады. Моносахарид атауларының көпшілігі -ose жұрнағымен аяқталады. Қант құрамындағы көміртегі атомдарының санына қарай олар триозалар (үш көміртек атомы), пентозалар (бес көміртек атомы) және гексозалар (алты көміртек атомы) деп атауға болады.

Моносахаридтер сулы ерітінділерде сызықты тізбек немесе сақина тәрізді молекулалар түрінде болуы мүмкін, олар әдетте сақина түрінде болады.

Глюкозаның химиялық формуласы С6Х12О6. Көптеген тірі түрлерде глюкоза маңызды энергия көзі болып табылады. Жасушалық тыныс алу кезінде глюкозадан энергия бөлінеді және бұл энергия аденозинтрифосфатты (АТФ) түзуге жұмсалады. Өсімдіктер фотосинтез процесі арқылы көмірқышқыл газы мен суды пайдаланып глюкозаны синтездейді, ал глюкоза өз кезегінде өсімдіктің энергия қажеттілігіне жұмсалады. Артық синтезделген глюкоза көбінесе өсімдіктермен қоректенетін басқа организмдер ыдырататын крахмал ретінде сақталады.

Галактоза (лактозаның немесе сүт қантының бөлігі) және фруктоза (жемістерде кездеседі) басқа кең таралған моносахаридтер болып табылады. Глюкоза, галактоза және фруктозаның химиялық формуласы бірдей болғанымен (C6Х12О6), олар көміртегі тізбегіндегі атомдардың әртүрлі орналасуына байланысты құрылымдық және химиялық жағынан ерекшеленеді (және изомерлер деп аталады) (2.15-сурет).

Дисахаридтер (ди- = «екі») екі моносахарид дегидратация реакциясынан өткенде (су молекуласының жойылуы жүретін реакция) пайда болады. Бұл процесс кезінде бір моносахаридтің гидроксил тобы (–OH) басқа моносахаридтің сутегі атомымен қосылып, су молекуласын (Н) бөледі.2O) және екі қант молекуласындағы атомдар арасында коваленттік байланыс түзеді.

Жалпы дисахаридтерге лактоза, мальтоза және сахароза жатады. Лактоза - глюкоза мен галактоза мономерлерінен тұратын дисахарид. Ол табиғи түрде сүтте кездеседі. Мальтоза немесе уыт қанты - глюкозаның екі молекуласы арасындағы сусыздандыру реакциясынан түзілетін дисахарид. Ең көп таралған дисахарид глюкоза мен фруктоза мономерлерінен тұратын сахароза немесе асханалық қант болып табылады.

Коваленттік байланыстармен байланысқан моносахаридтердің ұзын тізбегі полисахарид (поли- = «көп») деп аталады. Тізбек тармақталған немесе тармақсыз болуы мүмкін және оның құрамында әртүрлі моносахаридтер болуы мүмкін. Полисахаридтер өте үлкен молекулалар болуы мүмкін. Полисахаридтерге крахмал, гликоген, целлюлоза және хитин жатады.

Крахмал өсімдіктердегі қанттың сақталған түрі және амилоза мен амилопектиннен (глюкозаның екеуі де полимер) тұрады. Өсімдіктер глюкозаны синтездей алады, ал артық глюкоза өсімдіктің әртүрлі бөліктерінде, соның ішінде тамырлар мен тұқымдарда крахмал ретінде сақталады. Жануарлар тұтынатын крахмал глюкоза сияқты кішірек молекулаларға ыдырайды. Содан кейін жасушалар глюкозаны сіңіре алады.

Гликоген адамдарда және басқа омыртқалы жануарларда глюкозаның сақтау формасы болып табылады және глюкозаның мономерлерінен тұрады. Гликоген - бұл крахмалдың жануар баламасы және әдетте бауыр мен бұлшықет жасушаларында сақталатын жоғары тармақталған молекула. Глюкоза деңгейі төмендеген сайын гликоген глюкозаны шығару үшін ыдырайды.

Целлюлоза - ең көп таралған табиғи биополимерлердің бірі. Өсімдіктердің жасуша қабырғалары көбінесе жасушаны құрылымдық қамтамасыз ететін целлюлозадан тұрады. Ағаш пен қағаз негізінен целлюлозды болып келеді. Целлюлоза глюкоза молекуласындағы белгілі бір көміртегі атомдары арасындағы байланыстар арқылы байланысқан глюкоза мономерлерінен тұрады.

Целлюлозадағы кез келген басқа глюкоза мономері төңкеріліп, ұзартылған ұзын тізбектер ретінде тығыз оралған. Бұл целлюлозаға қаттылық пен жоғары созылу беріктігін береді, бұл өсімдік жасушалары үшін өте маңызды. Асқорыту жүйесі арқылы өтетін целлюлоза тағамдық талшық деп аталады. Целлюлозадағы глюкоза-глюкоза байланыстары адамның ас қорыту ферменттерімен ыдырай алмаса, сиыр, буйвол, жылқы сияқты шөпқоректілер целлюлозаға бай шөпті қорытып, оны азық ретінде пайдалана алады. Бұл жануарларда бактериялардың кейбір түрлері шөпқоректілердің ас қорыту жүйесінде орналасады және целлюлаза ферментін шығарады. Соқыр ішекте сонымен қатар целлюлозаны ыдырататын бактериялар бар, ол кейбір күйіс қайыратын жануарлардың ас қорыту жүйесінде маңызды рөл атқарады. Целлюлазалар целлюлозаны глюкоза мономерлеріне ыдыратуы мүмкін, оларды жануар энергия көзі ретінде пайдалана алады.

Көмірсулар әртүрлі жануарларда басқа функцияларды орындайды. Жәндіктер, өрмекшілер және шаяндар сияқты буынаяқтылардың ішкі дене мүшелерін қорғайтын сыртқы қаңқасы бар, ол экзоскелет деп аталады. Бұл экзоскелет хитиннің биологиялық макромолекуласынан тұрады, ол азотты көмірсулар. Ол құрамында азот бар өзгертілген қанттың қайталанатын бірліктерінен жасалған.

Осылайша, молекулалық құрылымдағы айырмашылықтар арқылы көмірсулар энергияны сақтау (крахмал және гликоген) және құрылымдық қолдау және қорғау (целлюлоза және хитин) сияқты өте әртүрлі қызметтерді атқара алады (2.16-сурет).

Мансап байланысы

Тіркелген диетолог

Семіздік бүкіл әлемде денсаулық сақтау мәселесі болып табылады және қант диабеті мен жүрек ауруы сияқты көптеген аурулар семіздікке байланысты көбірек таралуда. Бұл тіркелген диетологтардың кеңес сұрайтын себептерінің бірі. Тіркелген диетологтар әртүрлі жағдайларда адамдарға арналған тағам және тамақтану бағдарламаларын жоспарлауға көмектеседі. Олар көбінесе денсаулық сақтау мекемелеріндегі науқастармен жұмыс істейді, аурулардың алдын алу және емдеу үшін тамақтану жоспарларын жасайды. Мысалы, диетологтар қант диабетімен ауыратын науқасқа көмірсулардың дұрыс түрлері мен мөлшерін жеу арқылы қандағы қант деңгейін қалай басқару керектігін үйретуі мүмкін. Диетологтар сонымен қатар қарттар үйінде, мектептерде және жеке тәжірибелерде жұмыс істей алады.

Тіркелген диетолог болу үшін кем дегенде диетология, тамақтану, тамақ технологиясы немесе ұқсас салада бакалавр дәрежесін алу керек. Сонымен қатар, тіркелген диетологтар қадағаланатын тағылымдамадан өту бағдарламасын аяқтап, ұлттық емтихан тапсыруы керек. Диетология саласында мансапқа ұмтылғандар тамақтану, химия, биохимия, биология, микробиология және адам физиологиясы бойынша курстардан өтеді. Диетологтар тағамның (белоктар, көмірсулар және майлар) химиясы мен функцияларының сарапшысы болуы керек.

Липидтер

Липидтерге ортақ белгі бойынша біріктірілген қосылыстардың әр алуан тобы жатады. Липидтер гидрофобты («судан қорқады») немесе суда ерімейді, өйткені олар полярлы емес молекулалар. Себебі олар тек полярлы емес көміртек-көміртек немесе көміртек-сутектік байланыстарды қамтитын көмірсутектер. Липидтер жасушада әр түрлі қызмет атқарады. Жасушалар энергияны майлар деп аталатын липидтер түрінде ұзақ мерзімді пайдалану үшін сақтайды. Липидтер сонымен қатар өсімдіктер мен жануарларды қоршаған ортадан оқшаулауды қамтамасыз етеді (2.17-сурет). Мысалы, олар су құстары мен сүтқоректілердің су өткізбейтін қасиетіне байланысты құрғақ күйде ұстауға көмектеседі. Липидтер сонымен қатар көптеген гормондардың құрылыс материалы болып табылады және плазмалық мембрананың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Липидтерге майлар, майлар, балауыздар, фосфолипидтер және стероидтер жатады.

Май молекуласы, мысалы, триглицерид, екі негізгі компоненттен тұрады - глицерин және май қышқылдары. Глицерин - үш көміртегі атомы, бес сутегі атомы және үш гидроксил (–OH) тобы бар органикалық қосылыс. Май қышқылдарында қышқыл карбоксил тобы қосылатын көмірсутектердің ұзын тізбегі бар, сондықтан «май қышқылы» деп аталады. Май қышқылдарының құрамындағы көміртектердің саны 4-тен 36-ға дейін болуы мүмкін, ең көп таралғаны 12-18 көміртегі бар. Май молекуласында май қышқылы глицерин молекуласының –ОН топтарындағы үш оттегі атомының әрқайсысына коваленттік байланыспен қосылады (2.18-сурет).

Бұл коваленттік байланыстың түзілуі кезінде үш су молекуласы бөлінеді. Майдағы үш май қышқылдары ұқсас немесе ұқсас емес болуы мүмкін. Бұл майларды триглицеридтер деп те атайды, өйткені оларда үш май қышқылы бар. Кейбір май қышқылдарының шығу тегін көрсететін жалпы атаулары бар. Мысалы, пальмитин қышқылы, қаныққан май қышқылы пальма ағашынан алынады. Арахид қышқылы мынадан алынады Arachis hypogaea, жержаңғақтардың ғылыми атауы.

Май қышқылдары қаныққан немесе қанықпаған болуы мүмкін. Май қышқылы тізбегінде көмірсутек тізбегіндегі көрші көміртектер арасында бір ғана байланыс болса, май қышқылы қаныққан болады. Қаныққан май қышқылдары сутегімен қаныққан, басқаша айтқанда, көміртегі қаңқасына қосылған сутегі атомдарының саны максималды болады.

Көмірсутек тізбегінде қос байланыс болса, май қышқылы қанықпаған май қышқылы болып табылады.

Қанықпаған майлардың көпшілігі бөлме температурасында сұйық және майлар деп аталады. Егер молекулада бір қос байланыс болса, онда ол бір қанықпаған май (мысалы, зәйтүн майы) деп аталады, ал егер біреуден көп қос байланыс болса, онда ол полиқанықпаған май (мысалы, рапс майы) ретінде белгілі.

Қаныққан майлар әдетте тығыз оралады және бөлме температурасында қатты болады. Ет құрамындағы стеарин қышқылы және пальмитин қышқылы бар жануар майлары және сары майдағы май қышқылы бар май қаныққан майларға мысал бола алады. Сүтқоректілер майларды адипоцит деп аталатын арнайы жасушаларда сақтайды, онда май түйіршіктері жасушаның көп бөлігін алады. Өсімдіктерде май немесе май тұқымда сақталады және эмбриональды даму кезінде энергия көзі ретінде пайдаланылады.

Қанықпаған майлар немесе майлар әдетте өсімдік текті және қанықпаған май қышқылдары бар. Қос байланыс май қышқылдарын бөлме температурасында сұйық күйде сақтай отырып, тығыз оралуына жол бермейтін майысу немесе «бүгілу» тудырады. Зәйтүн майы, жүгері майы, рапс майы және треска майы қанықпаған майлардың мысалдары болып табылады. Қанықпаған майлар қандағы холестерин деңгейін жақсартуға көмектеседі, ал қаныққан майлар артерияларда бляшкалардың пайда болуына ықпал етеді, бұл инфаркт қаупін арттырады.

Тамақ өнеркәсібінде майларды жартылай қатты күйге келтіру үшін жасанды гидрлендіреді, бұл аз бұзылуға және сақтау мерзімін ұзартуға әкеледі. Қарапайым тілмен айтқанда, сутегі газы оларды қатайту үшін майлар арқылы көпіршіктендіріледі. Бұл гидрлеу процесінде қос байланыстар cis-көмірсутек тізбегіндегі конформация қос байланысқа айналуы мүмкін транс-конформация. Бұл а транс- а cis-май. Қос байланыстардың бағыты майдың химиялық қасиеттеріне әсер етеді (2.19-сурет).

Маргарин, жержаңғақ майының кейбір түрлері және қысқарту жасанды сутегінің мысалдары болып табылады. транс-майлар. Жақында жүргізілген зерттеулер ұлғайғанын көрсетті транс-Адам рационындағы майлар төмен тығыздықтағы липопротеидтер (ТТЛП) немесе «жаман» холестерин деңгейінің жоғарылауына әкелуі мүмкін, бұл өз кезегінде артерияларда бляшкалардың тұндырылуына, нәтижесінде жүрек ауруына әкелуі мүмкін. Жақында көптеген фаст-фуд мейрамханалары пайдаланудан бас тартты транс-майлар және АҚШ-тың азық-түлік жапсырмалары енді олардың тізімін көрсетуі керек транс- майлылығы.

Маңызды май қышқылдары - бұл адам ағзасына қажет, бірақ синтезделмейтін май қышқылдары. Демек, олар диета арқылы толықтырылуы керек. Омега-3 май қышқылдары осы санатқа жатады және адамдар үшін белгілі екі маңызды май қышқылдарының бірі болып табылады (екіншісі омега-6 май қышқылдары). Олар полиқанықпаған майлардың бір түрі және омега-3 май қышқылдары деп аталады, өйткені май қышқылының соңынан үшінші көміртегі қос байланысқа қатысады.

Лосось, форель және тунец омега-3 май қышқылдарының жақсы көздері болып табылады. Омега-3 май қышқылдары мидың жұмысында және қалыпты өсу мен дамуда маңызды. Олар сондай-ақ жүрек ауруларының алдын алады және қатерлі ісік қаупін азайтады.

Көмірсулар сияқты, майлар да көптеген жаман жарнамаларға ие болды. Қуырылған тағамдарды және басқа да «майлы» тағамдарды артық жеу салмақ қосуға әкелетіні рас. Дегенмен, майлардың маңызды функциялары бар. Майлар ұзақ мерзімді энергия сақтау қызметін атқарады. Олар сондай-ақ денені оқшаулауды қамтамасыз етеді. Сондықтан қалыпты мөлшерде «сау» қанықпаған майларды үнемі тұтыну керек.

Фосфолипидтер плазмалық мембрананың негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Майлар сияқты олар глицеринге немесе соған ұқсас омыртқаға қосылған май қышқылдарының тізбектерінен тұрады. Қосылған үш май қышқылдарының орнына екі май қышқылдары бар және глицерин магистралінің үшінші көміртегі фосфат тобымен байланысады. Фосфат тобы спиртті қосу арқылы өзгереді.

Фосфолипидтің гидрофобты және гидрофильді аймақтары бар. Май қышқылдарының тізбегі гидрофобты болып табылады және өздерін судан ажыратады, ал фосфат гидрофильді және сумен әрекеттеседі.

Жасушалар екі қабатты фосфолипидтерден тұратын мембранамен қоршалған. Фосфолипидтердің май қышқылдары судан алыс, ішкі жағына қарайды, ал фосфат тобы су болып табылатын сыртқы ортаға немесе жасушаның ішкі жағына қарайды.

Стероидтар және балауыздар

Бұрын талқыланған фосфолипидтер мен майлардан айырмашылығы, стероидтер сақина құрылымына ие. Олар басқа липидтерге ұқсамаса да, олармен бірге топтастырылған, өйткені олар да гидрофобты. Барлық стероидтердің төрт байланысқан көміртекті сақиналары бар және олардың бірнешеуінің, мысалы, холестериннің, қысқа құйрығы бар.

Холестерин - бұл стероид. Холестерин негізінен бауырда синтезделеді және тестостерон және эстрадиол сияқты көптеген стероидты гормондардың прекурсоры болып табылады. Ол сондай-ақ Е және К дәрумендерінің прекурсоры болып табылады. Холестерин майлардың ыдырауына және олардың кейіннен жасушаларға сіңуіне көмектесетін өт тұздарының прекурсоры болып табылады. Холестерин жиі жағымсыз мағынада айтылғанымен, ол дененің дұрыс жұмыс істеуі үшін қажет. Ол жануарлар жасушаларының плазмалық мембраналарының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады.

Балауыздар спирт (-OH) тобы мен май қышқылы бар көмірсутек тізбегінен тұрады. Жануарлар балауызының мысалдарына балауыз және ланолин жатады. Сондай-ақ өсімдіктерде балауыз бар, мысалы, жапырақтарында олардың кебуіне жол бермейді.

Іс-әрекеттегі тұжырымдамалар

Липидтерге қосымша перспектива алу үшін осы интерактивті анимация арқылы «Биомекулалар: Липидтерді» зерттеңіз.

Белоктар

Белоктар тірі жүйелердегі ең көп таралған органикалық молекулалардың бірі және барлық макромолекулалардың функцияларының ең алуан түрлі диапазонына ие. Белоктар құрылымдық, реттеуші, жиырылғыш немесе қорғаныш болуы мүмкін, олар тасымалдауда, сақтауда немесе мембранада қызмет ете алады немесе олар токсиндер немесе ферменттер болуы мүмкін. Тірі жүйедегі әрбір жасушада әрқайсысының өзіндік қызметі бар мыңдаған түрлі белоктар болуы мүмкін. Олардың құрылымдары, функциялары сияқты, өте әртүрлі. Олардың барлығы, алайда, сызықтық ретпен орналасқан аминқышқылдарының полимерлері.

Ақуыздардың қызметтері өте алуан түрлі, өйткені ұзын тізбектерді құрайтын 20 түрлі химиялық ерекше аминқышқылдары бар және аминқышқылдары кез келген тәртіпте болуы мүмкін. Мысалы, белоктар ферменттер немесе гормондар қызметін атқара алады. Тірі жасушалар шығаратын ферменттер биохимиялық реакциялардың катализаторы болып табылады (мысалы, ас қорыту) және әдетте ақуыздар. Әрбір фермент өзі әрекет ететін субстратқа (ферментпен байланысатын реактив) тән. Ферменттер молекулалық байланыстарды үзу, байланыстарды қайта реттеу немесе жаңа байланыстар құру үшін қызмет ете алады. Ферментке мысал ретінде крахмалдың құрамдас бөлігі амилозаны ыдырататын сілекей амилазасын келтіруге болады.

Гормондар - өсуді, дамуды, зат алмасуды және көбеюді қоса алғанда, белгілі бір физиологиялық процестерді бақылау немесе реттеу үшін әрекет ететін ішкі секреция безі немесе эндокриндік жасушалар тобы шығаратын химиялық сигнал молекулалары, әдетте ақуыздар немесе стероидтер. Мысалы, инсулин қандағы глюкоза деңгейін ұстап тұратын ақуыз гормоны.

Белоктардың пішіні мен молекулалық салмағы әртүрлі. Кейбір белоктар шар тәрізді, ал басқалары табиғатта талшықты болады. Мысалы, гемоглобин глобулярлы ақуыз, бірақ терімізде кездесетін коллаген талшықты ақуыз болып табылады. Ақуыздың пішіні оның қызметі үшін маңызды. Температураның, рН-ның және химиялық заттардың әсерінің өзгеруі ақуыз пішінінің тұрақты өзгеруіне әкелуі мүмкін, бұл функцияның жоғалуына немесе денатурацияға әкеледі (кейінірек толығырақ талқыланады). Барлық белоктар бірдей 20 түрлі аминқышқылдарының әртүрлі орналасуынан тұрады.

Амин қышқылдары - ақуыздарды құрайтын мономерлер. Әрбір амин қышқылының негізгі құрылымы бірдей, ол амин тобымен (-NH) байланысқан орталық көміртегі атомынан тұрады.2), карбоксил тобы (–COOH) және сутегі атомы. Әрбір амин қышқылында R тобы деп аталатын орталық көміртегі атомымен байланысқан басқа айнымалы атом немесе атомдар тобы бар. R тобы 20 аминқышқылдарының құрылымындағы жалғыз айырмашылық, әйтпесе аминқышқылдары бірдей (2.20-сурет).

R тобының химиялық табиғаты оның ақуызындағы амин қышқылының химиялық табиғатын анықтайды (яғни, оның қышқылды, негіздік, полярлы немесе полярлы емес).

Амин қышқылдарының реті мен саны ақырында ақуыздың пішінін, өлшемін және қызметін анықтайды. Әрбір амин қышқылы басқа амин қышқылымен ковалентті байланыс арқылы байланысады, бұл пептидтік байланыс деп аталады, ол дегидратация реакциясы нәтижесінде пайда болады. Бір амин қышқылының карбоксил тобы мен екінші амин қышқылының амин тобы қосылып, су молекуласын бөледі. Алынған байланыс пептидтік байланыс болып табылады.

Мұндай байланыс арқылы түзілетін өнімдер полипептидтер деп аталады. Полипептид пен ақуыз терминдері кейде бір-бірінің орнына қолданылғанымен, полипептид техникалық тұрғыдан аминқышқылдарының полимері болып табылады, ал ақуыз термині біріктірілген, айқын пішіні бар және бірегей функциясы бар полипептид немесе полипептидтер үшін қолданылады.

Эволюциялық байланыс

Цитохромның эволюциялық маңызы c

Цитохром с глюкозадан энергия жинайтын молекулалық аппараттың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл ақуыздың жасушалық энергияны өндірудегі рөлі өте маңызды болғандықтан, ол миллиондаған жылдар ішінде өте аз өзгерді. Ақуыздарды секвенирлеу әртүрлі түрлердің эволюциялық қатынастарының цитохром с молекулалары арасында жүйелі ұқсастықтардың айтарлықтай көлемі бар екенін көрсетті, әртүрлі түрлердің ақуыз тізбегі арасындағы ұқсастықтарды немесе айырмашылықтарды өлшеу арқылы бағалауға болады.

Мысалы, ғалымдар адамның c цитохромында 104 амин қышқылы бар екенін анықтады. Әртүрлі организмдерден осы уақытқа дейін тізбектелген әрбір с цитохромы молекуласы үшін осы аминқышқылдарының 37-сі әрбір с цитохромында бірдей қалыпта пайда болады. Бұл осы организмдердің барлығының ортақ атадан тарағанын көрсетеді. Адам мен шимпанзе белоктарының тізбегін салыстырған кезде ешқандай реттілік айырмашылығы табылмады. Адам мен маймылдың резус тізбегін салыстырған кезде бір амин қышқылында бір ғана айырмашылық табылды. Керісінше, адам мен ашытқыны салыстыру 44 аминқышқылдарының айырмашылығын көрсетеді, бұл адамдар мен шимпанзелердің адамдар мен резус маймылдарына немесе адамдар мен ашытқыларға қарағанда жақынырақ ортақ арғы тегі бар екенін көрсетеді.

Белоктардың құрылымы

Жоғарыда айтылғандай, ақуыздың пішіні оның қызметі үшін маңызды. Ақуыз өзінің соңғы пішінін немесе конформациясын қалай алатынын түсіну үшін ақуыз құрылымының төрт деңгейін түсіну керек: біріншілік, екіншілік, үшіншілік және төрттік (2.21-сурет).

Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының бірегей реттілігі мен саны оның бастапқы құрылымы болып табылады. Әрбір ақуыздың бірегей реттілігі, сайып келгенде, ақуызды кодтайтын генмен анықталады. Ген тізбегіндегі кез келген өзгеріс полипептидтік тізбекке басқа амин қышқылының қосылып, белок құрылымы мен функциясының өзгеруіне әкелуі мүмкін. Орақтәрізді жасушалық анемияда гемоглобин β тізбегі бір ғана аминқышқылдарын алмастырады, бұл ақуыздың құрылымы мен функциясының өзгеруіне әкеледі. Ең қызықтысы, гемоглобин молекуласы әрқайсысы шамамен 150 амин қышқылынан тұратын екі альфа және екі бета тізбегінен тұрады. Демек, молекулада 600-ге жуық аминқышқылдары бар. Қалыпты гемоглобин молекуласы мен орақ тәрізді жасуша молекуласы арасындағы құрылымдық айырмашылық - бұл зардап шеккен адамдардың өмір сүру ұзақтығын күрт төмендетеді - 600 бір амин қышқылы.

Тізбектегі бір амин қышқылының өзгеруіне байланысты әдетте екі ойыс немесе диск тәрізді қызыл қан жасушалары артерияларды бітеп тастайтын жарты ай немесе «орақ» пішінін алады. Бұл осы аурумен ауыратындар үшін тыныс алу, бас айналу, бас ауруы және іштің ауыруы сияқты көптеген ауыр денсаулық проблемаларына әкелуі мүмкін.

Амин қышқылдарының R тобына жатпайтын бөліктері арасындағы өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын қатпарлы үлгілер белоктың қайталама құрылымын тудырады. Ең көп тарағандары альфа (α)-спираль және бета (β)-бүрмеленген парақ құрылымдары. Екі құрылым да сутегі байланыстары арқылы пішінде ұсталады. Альфа спиральында байланыстар әрбір төртінші амин қышқылының арасында түзіліп, аминқышқылдарының тізбегінде бұралуды тудырады.

β-бүрмеленген парақта полипептидтік тізбектің магистральындағы атомдар арасындағы сутектік байланыс арқылы «бүгірмелер» түзіледі. R топтары көміртектерге бекітіліп, бүктеменің қатпарларының үстінен және астына созылады. Бүктелген сегменттер бір-біріне параллель тураланады және әрбір тураланған аминқышқылдарының бірдей жұп атомдары арасында сутектік байланыстар түзіледі. α-спиральді және β-бүрімделген парақ құрылымдары көптеген глобулярлы және талшықты ақуыздарда кездеседі.

Полипептидтің бірегей үш өлшемді құрылымы оның үшінші реттік құрылымы ретінде белгілі. Бұл құрылым әртүрлі аминқышқылдары мен полипептид аймақтары арасындағы химиялық әрекеттесу нәтижесінде пайда болады. Ең алдымен, R топтары арасындағы өзара әрекеттесу ақуыздың күрделі үш өлшемді үшінші құрылымын жасайды. Әртүрлі аминқышқылдардағы R топтары арасында түзілетін иондық байланыстар немесе екінші реттік құрылымға қатысатындардан тыс сутегі байланыстары болуы мүмкін. Протеиннің қатпарлануы орын алған кезде полярлы емес аминқышқылдарының гидрофобты R топтары ақуыздың ішкі жағында, ал гидрофильді R топтары сыртында жатады. Өзара әрекеттесулердің бұрынғы түрлері гидрофобты әрекеттесулер деп те аталады.

Табиғатта кейбір белоктар суббірліктер деп аталатын бірнеше полипептидтерден түзіледі және осы суббірліктердің өзара әрекеттесуі төрттік құрылымды құрайды. Суббірліктер арасындағы әлсіз өзара әрекеттесу жалпы құрылымды тұрақтандыруға көмектеседі. Мысалы, гемоглобин төрт полипептидтік суббірліктің қосындысы болып табылады.

Әрбір ақуыздың химиялық әрекеттесу арқылы біріктірілген өзінің бірегей реті мен пішіні болады. Егер ақуыз температураның, рН-ның немесе химиялық заттардың әсерінің өзгеруіне ұшыраса, белок құрылымы жоғарыда талқыланған денатурация деп аталатын пішінін жоғалтуы мүмкін. Денатурация көбінесе қайтымды болады, өйткені денатурациялаушы агент жойылса, ақуыздың жұмысын қалпына келтіруге мүмкіндік беретін бастапқы құрылым сақталады. Кейде денатурация қайтымсыз болады, бұл функцияның жоғалуына әкеледі. Протеин денатурациясының бір мысалын жұмыртқа қуырылған немесе қайнатылған кезде көруге болады. Сұйық жұмыртқаның ақуызындағы альбумин белогын ыстық табаға салғанда денатурацияланады, мөлдір заттан мөлдір емес ақ затқа айналады. Барлық белоктар жоғары температурада денатурацияланбайды, мысалы, ыстық бұлақтарда өмір сүретін бактерияларда осы температурада жұмыс істеуге бейімделген ақуыздар болады.

Іс-әрекеттегі тұжырымдамалар

Ақуыздарға қосымша перспектива алу үшін осы интерактивті анимация арқылы «Биомекулалар: Ақуыздарды» зерттеңіз.

Нуклеин қышқылдары

Нуклеин қышқылдары тіршіліктің үздіксіздігінде негізгі макромолекулалар болып табылады. Олар жасушаның генетикалық сызбасын алып жүреді және жасушаның жұмыс істеуіне арналған нұсқауларды алып жүреді.

Нуклеин қышқылдарының екі негізгі түрі дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы (РНҚ) болып табылады. ДНҚ – бір жасушалы бактериялардан көп жасушалы сүтқоректілерге дейінгі барлық тірі ағзаларда кездесетін генетикалық материал.

Нуклеин қышқылының басқа түрі РНҚ негізінен ақуыз синтезіне қатысады. ДНҚ молекулалары ешқашан ядродан шықпайды, оның орнына жасушаның қалған бөлігімен байланысу үшін РНҚ делдалын пайдаланады. РНҚ-ның басқа түрлері де ақуыз синтезіне және оның реттелуіне қатысады.

ДНҚ және РНҚ нуклеотидтер деп аталатын мономерлерден тұрады. Нуклеотидтер бір-бірімен қосылып, полинуклеотид, ДНҚ немесе РНҚ түзеді. Әрбір нуклеотид үш компоненттен тұрады: азотты негіз, пентозалық (бес көміртекті) қант және фосфат тобы (2.22-сурет). Нуклеотидтегі әрбір азотты негіз қант молекуласымен байланысқан, ол фосфат тобына қосылған.

ДНҚ-ның қос спиральдық құрылымы

ДНҚ қос спиральді құрылымға ие (2.23-сурет). Ол нуклеотидтерден тұратын екі жіптен немесе полимерлерден тұрады. Жіптер іргелес нуклеотидтердің фосфат және қант топтары арасындағы байланыстармен түзіледі. Жіптер бір-бірімен негіздер бойынша сутектік байланыстармен байланысқан, ал жіптер ұзындығы бойынша бір-біріне айналады, демек, қос спираль дегенді білдіретін «қос спираль» сипаттамасы.

Ауыспалы қант пен фосфат топтары әр жіптің сыртында жатыр, ДНҚ-ның арқасын құрайды. Азотты негіздер баспалдақтың баспалдақтары сияқты интерьерде жинақталған және бұл негіздер жұптар бір-бірімен сутегі байланыстары арқылы байланысқан. Негіздер екі жіптің омыртқаларының арақашықтығы молекула бойында бірдей болатындай жұптасады.

Amazon Associate ретінде біз талаптарға сай сатып алулардан пайда аламыз.

Осы кітапты келтіргіңіз, бөліскіңіз немесе өзгерткіңіз келе ме? Бұл кітап Creative Commons Attribution License 4.0 болып табылады және сіз OpenStax атрибуты қажет.

    Егер сіз осы кітапты толығымен немесе бір бөлігін басып шығару пішімінде қайта таратып жатсаңыз, әрбір физикалық бетте келесі атрибутты қосуыңыз керек:

  • Дәйексөз жасау үшін төмендегі ақпаратты пайдаланыңыз. Осы сияқты дәйексөз құралын пайдалануды ұсынамыз.
    • Авторлары: Саманта Фаулер, Ребекка Роуш, Джеймс Уайз
    • Баспагер/веб-сайт: OpenStax
    • Кітап атауы: Биология концепциялары
    • Жарияланған күні: 25 сәуір 2013 ж
    • Орналасқан жері: Хьюстон, Техас
    • Кітаптың URL мекенжайы: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • Бөлімнің URL мекенжайы: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/2-3-biological-molecules

    © 12 қаңтар, 2021 OpenStax. OpenStax шығарған оқулық мазмұны Creative Commons Attribution License 4.0 лицензиясы бойынша лицензияланған. OpenStax атауы, OpenStax логотипі, OpenStax кітап мұқабалары, OpenStax CNX атауы және OpenStax CNX логотипі Creative Commons лицензиясына жатпайды және Райс университетінің алдын ала және тікелей жазбаша келісімінсіз қайта шығаруға болмайды.


    2.3 Статистикалық модельдеудің қарапайым мысалы

    Деректерден бастаңыз

    Модельдеу процедурасының екі бөлігі бар. Алдымен бізге ақылға қонымды ықтималдық қажет тарату деректерді генерациялау процесін модельдеу. 1-тарауда көргеніміздей, дискретті санау деректері биномдық, көпмүшелік немесе Пуассон үлестірімдері сияқты қарапайым ықтималдық үлестірімдері арқылы модельденуі мүмкін. Қалыпты таралу немесе қоңырау тәрізді қисық жиі үздіксіз өлшеулер үшін жақсы үлгі болып табылады. Бөлулер осы қарапайымдардың күрделі қоспалары болуы мүмкін (бұл туралы толығырақ 4-тарауда).

    Алдыңғы тараудағы эпитоптық мысалды күрделі шектен бастай отырып, қайта қарастырайық.

    Сәйкестік: көрнекі бағалау

    Біздің бірінші қадамымыз кандидаттардың үлестірімінен сәйкестікті табу болып табылады, бұл графикалық және сандық сәйкестік сюжеттерімен кеңесуді қажет етеді. Дискретті деректер үшін 2.2-суреттегідей жиілік графигін (үздіксіз деректер үшін гистограммаға қарар едік) салуға болады.

    2.2-сурет: Эпитоп деректерінің шеткі көрсеткішсіз байқалған таралуы.

    Дегенмен, салыстыруды қолданбай, қай теориялық үлестірімнің деректерге жақсы сәйкес келетінін шешу қиын. Бір көрнекі жарамдылық диаграммасы ретінде белгілі rootogram (William S Cleveland 1988) ол теориялық қызыл нүктелерден бақыланатын сандары бар жолақтарды іліп қояды. Егер санаулар олардың теориялық мәндеріне дәл сәйкес келсе, қораптардың төменгі жағы көлденең осьпен дәл тураланады.

    2.3-сурет: Теориялық мәндердің квадрат түбірі қызыл нүктелер түрінде және бақыланатын жиіліктердің квадрат түбірі ашылмалы тіктөртбұрыштар түрінде көрсетілген роотограмма. (Гудфит функциясы қай (лямбда) пайдалану керектігін қалай шешетінін төменде көреміз.)

    Белгілі Пуассон айнымалысымен мұндай сызбаның қалай көрінетінін калибрлеу үшін 100 Пуассон үлестірмелі сандарын генерациялау және олардың рутограммасын салу үшін (лямбда) = 0,05 бар rpois пайдаланыңыз.

    Біз e99 үшін рутограмма Пуассон үлгісіне жақсы сәйкес келетінін көреміз. Бірақ есіңізде болсын, мұны істеу үшін біз шектен шығуды алып тастадық. Пуассон толығымен бір параметрмен анықталады, оны көбінесе Пуассондық орташа (лямбда) деп атайды. Деректердің Пуассон үлестірімінен кейін келетінін болжауға болатын көптеген жағдайларда деректерден Пуассон параметрін бағалау қажет болады.

    ⊕ Параметр Пуассон ортасы деп аталады, өйткені ол теориялық таралудың орташа мәні және, белгілі болғандай, таңдамалы орташа мәнмен бағаланады. Бұл сөздің шамадан тыс жүктелуі бәріне шатастырады.

    (лямбда) бағалаудың ең кең тараған тәсілі - бақыланатын деректерді ең ықтимал ететін (hat) мәнін таңдау. Бұл деп аталады максималды ықтималдық бағалаушысы (Күріш 2006 8-тарау, 5-бөлім) , жиі қысқартылған MLE. Бұл өте парадоксалды идеяны келесі бөлімде көрсетеміз.

    Ықтималдық үлестірімі туралы болжам жасамас бұрын біз жоғарыда экстремалды бақылауды алғанымызға қарамастан, біз талдаудың қалған бөлігінде онымен бірге деректерге ораламыз. Іс жүзінде біз шектен тыс мән бар-жоғын білмейміз және ол қандай деректер нүктесі(лер)і/олар екенін білмейміз. Оны қалдырудың әсері орташа мәнді жоғарырақ бағалау болып табылады. Бұл өз кезегінде нөлдік модельде 7 мәнін сақтау ықтималдығын арттырады, нәтижесінде үлкенірек p-мәні пайда болады. Сонымен, егер алынған р-мәні шектен шыққан мәнді қосқанда да кішкентай болса, біздің талдауымыз нақты нәрсеге байланысты екеніне сенімдіміз. Мұндай тактикалық тіршілік иесі деп атаймыз консервативті: біз бір нәрсені байқамай, сақтықпен қателесеміз.

    Пуассон үлестірімінің параметрін бағалау

    Пуассон мәні үшін қандай мән деректерді ең ықтимал етеді? Бірінші қадамда біз нәтижелерді есептейміз.

    Содан кейін біз Пуассон орташа мәні үшін әртүрлі мәндерді қолданып көреміз және қайсысы біздің деректерімізге ең жақсы сәйкес келетінін көреміз. Пуассон үлестірімінің орташа (лямбда) мәні 3 болса, сандар келесідей болады:

    онда біздің деректерімізде көретінімізден әлдеқайда көп 2 және 3 бар. Осылайша, біз (lambda=3) деректерімізді шығара алмайтынын көреміз, өйткені сандар соншалықты сәйкес келмейді.

    Осы модельдеуді (lambda) әртүрлі мәндерімен қайталаңыз. Сынақ және қате арқылы бақыланатындарға жақын сандарды таба аласыз ба?

    Сондықтан біз көптеген мүмкін мәндерді сынап көріп, дөрекі күшпен әрекет ете аламыз. Дегенмен, біз неғұрлым талғампаз нәрсе жасаймыз және қай мән деректерімізді бақылау ықтималдығын барынша арттыратынын көру үшін кішкене математиканы қолданамыз. Пуассон параметрінің мәні (m) болса, деректерді көру ықтималдығын есептейік. Деректер тәуелсіз ұтыс ойынынан алынған деп есептейтіндіктен, бұл ықтималдық жай ғана жеке ықтималдықтардың туындысы болып табылады:

    (m=3) үшін біз мынаны есептей аламыз 22 22 Мұнда R векторизациясын қалай қолданатынымызды ескеріңіз: dpois шақыру төрт түрлі санға сәйкес төрт мәнді қайтарады. Содан кейін оларды ^ операторын пайдаланып, тиісінше 58, 34, 7 және 1 дәрежесіне аламыз, нәтижесінде қайтадан төрт мән шығады. Соңында біз оларды өнім функциясы бар бір санға, өнімге жинаймыз. .

    (m=0,1,2) үшін жоғарыдағыдай ықтималдықты есептеңіз. (m) бүтін сан болуы керек пе? Мысалы, (m=0,4) ықтималдығын есептеп көріңіз.

    Бұл ықтималдық ықтималдық функциясы (лямбда) деректерін ескере отырып, біз оны жазамыз ⊕ Мұнда (L) ықтималдықты білдіреді және (f(k)=e^ <-lambda>,lambda^k,/ ,k!) , біз бұрын көрген Пуассон ықтималдығы.

    Жүз шағын санның көбейтінділерімен жұмыс істеудің орнына, бұл ыңғайлы 23 23 Бұл әдетте қарындаш пен қағаз үшін де, компьютерлік есептеулер үшін де дұрыс. логарифмді алу. Логарифм қатаң түрде өсетіндіктен, интервал ішінде логарифм максимумға жететін нүкте болса, ол ықтималдық үшін де максимум болады.

    Есептеу иллюстрациясынан бастайық. Пуассон параметрінің көптеген әртүрлі мәндерінің ықтималдығын есептейміз. Мұны істеу үшін бізге әртүрлі мәндер үшін деректердің ықтималдығын есептейтін шағын функция жазу керек 24 24 Мұнда біз деректер нүктелерінің үстінен анық циклсыз есептеуді жазуға мүмкіндік беретін R векторлық синтаксисін қайтадан қолданамыз. Жоғарыдағы кодпен салыстырғанда, мұнда біз dpois мәнін тек ерекше мәндерге шақырмас бұрын кесте функциясымен деректерді кестелеудің орнына 100 деректер нүктесінің әрқайсысында dpois деп атаймыз. Бұл нəтижелері баламалы, бірақ кодты оқудың қаншалықты оңай екеніне немесе орындауға қанша уақыт кететініне байланысты əртүрлі болуы мүмкін балама шешімдерге арналған қарапайым мысал. .

    Енді 0,05-тен 0,95-ке дейінгі лямбда мәндерінің тұтас сериясы үшін ықтималдықты есептей аламыз (2.4-сурет).

    2.4-сурет: Қызыл қисық лог-ықтималдық функциясы болып табылады. Тік сызық m мәнін (орташа) және көлденең сызық m журналының ықтималдығын көрсетеді. m ықтималдықты барынша арттыратын сияқты.

    Жоғарыдағы кодта vapply функциясы не істейді? Кеңес: оның нұсқаулық бетін тексеріңіз.

    vapply өзінің бірінші аргументін, бұл жағдайда вектор лямбдасын алады және итеративті түрде loglikelihood функциясын (оның екінші аргументі) векторлық элементтердің әрқайсысына қолданады. Нәтижесінде ол нәтижелердің векторын қайтарады. Функцияға сонымен қатар бұл жағдайда сандық(1) үшінші аргумент қажет, ол логикалық ықтималдыққа әрбір жеке шақыру қайтаруға тиіс мән түрін көрсетеді: жалғыз сан. (Жалпы, бұл функция кейде басқа нәрсені, айталық, таңбалар жолын немесе екі санды қайтаруы мүмкін, бұл жағдайда жалпы нәтижелерді когерентті векторға жинау мүмкін болмайды және vapply шағымданады.)

    Іс жүзінде төте жол бар: goodfit функциясы.

    Goodfit нәтижесі тізім деп аталатын құрама нысан болып табылады. Оның құрамдас бөліктерінің бірі пар деп аталады және зерттелетін үлестірім үшін орнатылған параметр(лер)нің мәндерін қамтиды. Бұл жағдайда бұл тек бір сан, (лямбда) бағасы.

    Goodfit функциясының нәтижесінің басқа құрамдастары қандай?

    m мәнін бұрын (лямбда) , 0,5 үшін пайдаланған мәнмен салыстырыңыз. 1-тарауда жасаған модельдеуді 0,5 орнына m арқылы қайталаңыз.

    2.3.1 Классикалық деректерге арналған классикалық статистика

    Міне, орташа мән (лог-) ықтималдылықты арттыратыны туралы біздің есептеу қорытындымыздың ресми дәлелі.

    Біз «const» дегенді қолданамыз. (лямбда) тәуелді емес терминдер үшін (бірақ олар (x) , яғни (k_i) тәуелді болады). Осыны барынша арттыратын (лямбда) табу үшін, (лямбда) ішінде туындыны есептеп, оны нөлге қоямыз.

    Сіз жаңа ғана а-ның алғашқы қадамдарын көрдіңіз статистикалық тәсіл, үлгі параметрін(лерін) шығару үшін «бастапқыдан» (деректерден) бастап: бұл статистикалық бағалау деректерден алынған параметр. Тағы бір маңызды құрамдас деректердің қай таралу тобынан келетінін таңдау болады, бұл бөлікті бағалау арқылы орындалады. жарамдылық жақсылығы. Біз мұны кейінірек кездестіреміз.

    Классикалық статистикалық тестілеу рамка деп атайтын бір ғана модельді қарастырамыз нөлдік модель, деректер үшін. Нөлдік модель «қызықсыз» негізгі сызықты тұжырымдайды, мысалы, барлық бақылаулар қай топтан немесе емдеуден шыққанына қарамастан бірдей кездейсоқ үлестірімнен келеді. Содан кейін біз деректердің осы үлгімен үйлесімді болу ықтималдығын есептеу арқылы одан да қызықты нәрсе бар-жоғын тексереміз. Көбінесе бұл біз жасай алатын ең жақсы нәрсе, өйткені біз «қызықты», нөлдік емес немесе балама үлгінің қандай болуы керектігін егжей-тегжейлі білмейміз. Басқа жағдайларда бізде салыстыруға болатын екі бәсекелес модель бар, оны кейінірек көреміз.

    Белгілі таралумен модельдеудің мәні қандай? Мысалы, айнымалының Пуассон үлестірімі бар екенін білу неге қызықты?

    Модельдер деректерді генерациялау процесінің қысқаша, бірақ мәнерлі көрінісі болып табылады. Мысалы, Пуассон үшін бір санды білу бізге таралу туралы бәрін білуге ​​мүмкіндік береді, соның ішінде біз бұрын көргеніміздей, төтенше немесе сирек оқиғалардың ықтималдығы.

    Тағы бір пайдалы бағыт регрессия. Бізді санауға негізделген жауап айнымалы мәнінің (мысалы, санау ретін оқу нәтижесі) үздіксіз ковариатқа, айталық, температураға немесе қоректік заттардың концентрациясына қалай тәуелді екенін білу қызықты болуы мүмкін. Сіз сызықтық регрессияны кездестірген болуыңыз мүмкін, мұндағы біздің модель жауап айнымалысы (y) (a) параметрлері бар (y = ax+b + e) теңдеуі арқылы (x) ковариатасына тәуелді. ) және (b) (біз бағалауымыз керек) және ықтималдық моделі қалыпты үлестірім болып табылатын қалдықтармен (e) (олардың дисперсиясын әдетте бағалауымыз керек). Санау деректері үшін регрессия үлгісінің бірдей түрі мүмкін, бірақ қалдықтар үшін ықтималдық үлестірімі қалыпты емес болуы керек. Бұл жағдайда біз пайдаланамыз жалпыланған сызықтық модельдер шеңбер. Біз мысалдарды 8-тарауда RNA-Seq және келесі ұрпақ секвенирлеу деректерінің басқа түрін, 16S rRNA деректерін 9-тарауда зерттеу кезінде көреміз.

    Біздің ықтималдық моделіміз Пуассондық, биномдық, көпмүшелі үлестірімді немесе басқа параметрлік отбасын қамтитынын білу бізге модельдің параметрлері туралы сұрақтарға жылдам жауап алуға және p-мәндері мен сенімділік интервалдары сияқты шамаларды есептеуге мүмкіндік береді.


    ӘДІСТЕР

    Іске асыру және инфрақұрылым

    psRNATarget талдау сервері Java тілінде әзірленген және өнімділігі жоғары Linux кластерінде орналастырылған бэк-соңғы конвейерден және фронтальды веб-интерфейстерден тұрады. Біз сондай-ақ пайдаланушы жіберген талдау сұрауларын басқару және жұмыс барысын бақылау және түпкілікті нәтижелерді алу үшін пайдаланылуы мүмкін сеанс идентификаторларын кері жіберу үшін жұмыс кезегін басқарудың жақсартылған жүйесін әзірледік. Жіберілген тапсырмалар деректер өлшеміне сәйкес төрт жеке жұмыс кезегінің біріне тағайындалады, бұл үлкен жұмыстардың артқы талдау құбырын кептелуіне жол бермейді.

    Back-end құбыры пайдаланушы теңшелетін қосымша сәйкестік бағалау схемасы негізінде берілген miRNA үшін ықтимал мақсатты үміткерлерді іздейді. Біріншіден, құбыр жұмыс істейді іздеу36, miRNA және үміткер нысандар арасындағы реттілікке арналған FASTA пакетінің (14) құрамдас бөлігі. The іздеу36 NCBI BLAST-пен (15) салыстырғанда қысқа реттілікпен туралау үшін әлдеқайда жақсы өнімділігі бар SSE2 жеделдетілген Смит-Уотерман іске асыру мүмкіндігі бар. Бұл қысқа жетілген миРНҚ тізбектерін талдау үшін өте маңызды. Әрі қарай, мақсатты тораптың қол жетімділігі ретінде анықталған мақсатты тораптың айналасындағы қайталама құрылымды ашу үшін қажетті энергия psRNATarget (12) бірінші шығарылымында сипатталғандай, Вена бумасындағы (16) RNAup бағдарламасы арқылы есептеледі. Дегенмен, бұл қадам жаңа бағалау схемасында міндетті емес.

    psRNATarget веб-сервері Python веб-жақтамасы Flask-те жасалған. Танымал JavaScript және CSS кітапханалары, jQuery және Bootstrap пайдаланушыларға ыңғайлы, интерактивті HTML5 веб-интерфейстерін жасау үшін пайдаланылды. Жаңа psRNATarget шығарылымы тұрақты, үлкен деректерді жүктеп салу бетін жүзеге асырады, онда HTML5 файл API арқылы бір уақытта бірнеше жүктеп салу ағындары арқылы жүздеген гигабайтқа дейінгі деректерді жүктеп салуға болады. Талдау үшін жүктеп салуға рұқсат етілген ең үлкен файл өлшемі тек серверлік құбырдың аналитикалық мүмкіндігіне байланысты.

    Кіріс және шығыс

    psRNATarget басты бетінде пайдаланушыларға miRNA-ларын алдын ала жүктелген мақсатты транскрипт кітапханаларына қарсы жүктеп салуға және іздеуге, miRBase (17) жүйесінен жүктеп алынған жарияланған miRNA тізбектеріне үміткер мақсатты транскрипттерді жүктеп салуға және іздеуге немесе miRNA және мақсатты тізбектерді жүктеп салуға мүмкіндік беретін үш функционалды қойынды бар. және олардың арасындағы ықтимал миРНҚ-мРНҚ өзара әрекеттесулерін іздеңіз (1-сурет). psRNATarget соңғы шығарылымында алдыңғы нұсқаға қарағанда әлдеқайда көп алдын ала жүктелген мақсатты кітапханалар бар. Бір мысал ретінде ол JGI Phytozome Release 12 (18) барлық транскрипт кітапханаларын қамтиды.

    psRNATarget үш функционалды қойындысын көрсететін скриншот, пайдаланушыларға (i) алдын ала жүктелген мақсатты транскрипт кітапханаларына қарсы miRNA-ларды жүктеп салуға және іздеуге, (ii) miRBase-тен жүктеп алынған жарияланған miRNA тізбектеріне қарсы мақсатты үміткерлерді жүктеп салуға және іздеуге немесе (iii) жүктеп салуға мүмкіндік береді. миРНҚ да, мақсатты реттілік те және ықтимал миРНҚ-нысандық жұптарды іздейді.

    psRNATarget үш функционалды қойындысын көрсететін скриншот, пайдаланушыларға (i) алдын ала жүктелген мақсатты транскрипт кітапханаларына қарсы miRNA-ларды жүктеп салуға және іздеуге, (ii) miRBase-тен жүктеп алынған жарияланған miRNA тізбектеріне қарсы мақсатты үміткерлерді жүктеп салуға және іздеуге немесе (iii) жүктеп салуға мүмкіндік береді. миРНҚ да, мақсатты реттілік те және ықтимал миРНҚ-нысандық жұптарды іздейді.

    Жаңа балл қою схемасы, V2 жаңартылған psRNATarget северінің әдепкі бағалау схемасы ретінде орнатылады, дегенмен пайдаланушылар қажет болса, алдыңғы нұсқада (яғни V1 схемасы) анықталған балл қою схемасын таңдай алады. Жаңа шығарылымда балл қою ережелері толығымен теңшеуге болады. Бұл соңғы пайдаланушылардың арнайы талаптарын қанағаттандыру үшін қосымша икемділіктерді қамтамасыз етеді. Пайдаланушылар талдауды жеделдету үшін мақсатты қол жетімділікті бағалауды өшіру, G:U жұптарын басқа сәйкессіздіктер ретінде қарастыру, тұқым аймағындағы сәйкессіздіктердің максималды санын шектеу немесе ұзартуларға жол беру үшін алшақтықты ұзарту айыппұлын азайту сияқты жеке параметрлерді одан әрі реттей алады. миРНҚ немесе мақсатты тізбек. Пайдаланушыларға іздеу параметрлерін теңшеуге көмектесу үшін біз барлық теңшелетін опциялар үшін қалқымалы кеңестер жасадық, оларға тінтуір курсорын жеке опцияның жапсырмасында бір секундтан артық қалдыру арқылы қол жеткізуге болады (2-сурет).

    Қосымша сәйкес бағалау схемасын таңдауға және қажетті және қосымша параметрлерді теңшеуге арналған psRNATarget веб-интерфейсінің скриншоты. Пайдаланушы тінтуір курсорын кез келген енгізу өрісінің мәтін белгілерінде бір секундтан артық қалдырған кезде мәтінмәндік анықтамалық шақыру пайда болады.

    Қосымша сәйкес бағалау схемасын таңдауға және қажетті және қосымша параметрлерді теңшеуге арналған psRNATarget веб-интерфейсінің скриншоты. Пайдаланушы тінтуір курсорын кез келген енгізу өрісінің мәтін белгілерінде бір секундтан артық қалдырған кезде мәтінмәндік анықтамалық шақыру пайда болады.

    Талдау шығыс беті жаңа шығарылымдағы болжанған miRNA-mRNA өзара әрекеттесулерінің санына байланысты өзгереді. 100 000-нан аз miRNA-нысанынан тұратын шығыс үшін кремний ішіндегі өзара әрекеттесу, psRNATarget жаңартылған шығарылымы талдау нәтижесін көрсету үшін беттелген HTML кестесін береді. Сондай-ақ пайдаланушылар болжанған miRNA-mRNA өзара әрекеттесулерін әрі қарай сүзу үшін біріктірілген іздеу және сұрыптау функцияларын пайдалана алады (3-сурет). Дегенмен, сервердің жауап беру уақыты мен пайдаланушы тәжірибесін жақсарту үшін 100 000-нан астам miRNA-нысанынан тұратын шығыс үшін пакеттік нәтижені жүктеу сілтемесі ғана қолжетімді болады. кремний ішіндегі өзара әрекеттесулер.

    psRNATarget шығыс бетінің скриншоты. Пайдаланушылар болжанған miRNA-mRNA өзара әрекеттесулерін әрі қарай сүзу үшін біріктірілген іздеу және сұрыптау функцияларын пайдалана алады.

    psRNATarget шығыс бетінің скриншоты. Пайдаланушылар болжанған miRNA-mRNA өзара әрекеттесулерін әрі қарай сүзу үшін біріктірілген іздеу және сұрыптау функцияларын пайдалана алады.


    5.2 Ген экспрессиясының генетикалық негіздері

    А ген мұрагерліктің негізгі бірлігі болып табылады. Гендер нуклеин қышқылының ДНҚ-сынан, хромосомалар деп аталатын тығыз жасушалық құрылымдарға оралған үлкен молекулалардан тұрады. Жай ғана, ДНҚ (дезоксирибонуклеин қышқылы) тұрады нуклеотидтер олар салыстырмалы түрде қарапайым: әрбір нуклеотид құрамында қант (дезоксирибоза), фосфат ионы және азотқа бай (немесе азотты) «негіз» — қос сақиналы пуриндер гуанин мен аденин және бір сақиналы пиримидиндер цитозин немесе тимин. Нуклеотидтер ДНҚ тізбегінің бірін білдіретін сызықтық тізбекте қосылады. Генетикалық ақпарат осы нуклеотидтердің нақты тізбегінде сақталады және бұл тізбектер өте көп ақпаратты қамтиды. Мысалы, адам геномында немесе ДНҚ-ның толық жиынтығында шамамен 25 000 генді құрайтын 3 миллиардқа жуық нуклеотидтік негіз бар.

    Өзіңізді тексеріңіз

    ДНҚ құрылымы өте қарапайым

    ДНҚ-ның бір молекуласы екі жіпті қамтиды, негіздерде біріктірілген, қайталанатын қант-фосфат бірліктерінің «омыртқасы» арқылы бекітілген және спираль тәрізді конформацияда оралған. Осылайша, ДНҚ жиі «қос спираль» деп аталады. Негіздер бірін-бірі толықтыруға сәйкес қосылады. Атап айтқанда, аденин (А) тиминмен (Т), цитозин (С) гуанинмен (G) байланысады. Олар химиялық әрекеттесу арқылы біріктіріледі сутектік байланыстар, жылумен немесе бірнеше ферменттердің біреуімен үзілуі мүмкін салыстырмалы түрде әлсіз ассоциациялар.

    9 фут) ДНҚ триллиондаған жеке жасушалардың әрқайсысында жинақталған. Хромосомалар - бұл жасушалардың соншалықты көп ақпаратты (ДНҚ-ның ұзын жіптері) шағын, тығыз тығыздалған құрылымға орау мәселесін шешу жолы. ДНҚ-байланыстырушы ақуыздар ДНҚ-ның осы ұзын жіптерін хромосомаларға жинақтауға көмектеседі.

    5.1-сурет Эукариот жасушасындағы ДНҚ. Жасушаларды, хромосомаларды және ДНҚ-ны визуализациялау. Жасуша ядросында кездесетін хромосомалар сіздің гендеріңізді құрайтын ДНҚ-ның үлкен көлеміне арналған қаптама ерітіндісі болып табылады. Хромосомалар қос тізбекті ДНҚ молекулаларынан тұрады, олардың өздері гендерге, белгілі бір кодтау функциясы бар ДНҚ аймақтарына бөлінуі мүмкін.

    ДНҚ бір сақиналы (пиримидин) және қос сақиналы (пурин) жұп негіздерінен тұрады. азотты немесе азотқа бай, негіздер. Негіздер оң жақта әріптер ретінде бейнеленген. Олардың құрылымдары төменде көрсетілген.

    5.2-сурет Пуриндер пиримидиндерге қарсы


    РНҚ вирустарының генетикалық тұрақсыздығы

    Дж.Н. Барр, Р. Феарнс, Геном тұрақтылығы, 2016 ж

    5 Вирустық полимераза қатенің көзі ретінде

    RdRps және кері транскриптазалардың екеуі де нуклеин қышқылы өніміне делецияларды, кірістірулерді және нуклеотидтердің сәйкессіздігін енгізу мүмкіндігіне ие [10-12]. ДНҚ негізіндегі тіршілік формаларынан айырмашылығы, РНҚ вирустарының көпшілігінде сәйкессіздіктерді анықтау және жөндеу механизмдері жоқ [11,13], сондықтан полимераза қатесі түзетілмейді. Полимераза белсенділігінің қатеге бейімділігі, түзету механизмінің жоқтығымен бірге, РНҚ вирусы геномдарының мутацияға ие болуының және генетикалық нұсқалар тобы ретінде өмір сүруінің негізгі себебі болып табылады. Барлық RdRps және кері транскриптазалар мутацияларды енгізуге қабілетті болғанымен, олар бірдей қателікке бейім емес. Мысалы, вирустық мутация жылдамдығы геном мөлшерімен кері корреляцияланады, сондықтан геномдары үлкен вирустар шағын геномдары бар вирустарға қарағанда нуклеотидтерге шаққанда мутация жылдамдығы төмен болады [14]. Бұл интуитивті түрде қисынды, өйткені үлкен геномы бар вирустағы мутацияның жоғары жылдамдығы геномдардың өлімге әкелетін мутацияға ие болу мүмкіндігін арттырады, сондықтан полимеразалардың сенімділігі төмен вирустарды сақтау мүмкін емес. Бұл үлкенірек геномы бар вирустардың мутация жылдамдығын шектеу үшін дамығанын және кейбір РНҚ вирустары төменде сипатталғандай полимераза қатесін азайту үшін қызмет ететін ақуыздарды кодтайтынын көрсетеді. Дегенмен, геномының ұзындығы ұқсас вирустарды салыстырған кезде де, полимеразаның сенімділігінде айырмашылықтар бар [11,15]. Мысалы, жанама салыстыру кезінде, in vitro биохимиялық талдауларды пайдалана отырып, коксаки В вирусының RdRp-і полиовирусқа қарағанда жоғары сенімділікке ие, дегенмен олар өте туысқан вирустар [16]. Қорытындылай келе, бұл фактілер полимераза қателігінің жылдамдығы вирус геномының өлшеміне және вирус биологиясының басқа қырларына байланысты таңдау қысымымен анықталатынын көрсетеді.

    Полимеразаның сенімділігін басқаратын молекулалық механизмдер жабайы типтегі полимеразалардың егжей-тегжейлі ферменттік кинетика зерттеулерімен және өзгерген адалдығы бар полимеразаның мутантты нұсқаларын зерттеу арқылы түсіндірілді [14,17-24]. Бұл зерттеулер полимеразаның қателік жылдамдығын ферменттегі бір реттік аминқышқылды алмастырулар арқылы модуляциялауға болатынын және белсенді аймақтан тыс алмастырулар әсер етуі мүмкін екенін көрсетті. Осылайша, полимеразаның құрылымы оның белгілі бір адалдықты көрсетуі үшін бапталған. Репликация қателігінің жылдамдығын бақылаудан басқа, полимераз детерминанттары қандай алмастыру мутацияларының енгізілгеніне де әсер етуі мүмкін. Белгілі бір зерттеуде салыстырмалы тұрақты жағдайларда полиовирус геномында жинақталған төмен жиілікті мутацияларды анықтау үшін жаңа реттілік әдісі қолданылды [25]. Таңдау қысымы барынша азайтылған осы тұрақты ортада қандай мутациялар жинақталғанын анықтау үшін әртүрлі уақытта болған вирустық популяциялар талданды. Бұл талдау ауысулардың трансверсияларға қарағанда жиі орын алатынын көрсетті және осы санаттардың ішінде әртүрлілік болды: C-U-ға және G-A-ға ауысулар U-to-C немесе A-G-ге қарағанда жиірек жинақталған. Осылайша, бұл зерттеулер вирустар тобының мутация үлгісіне бағыттылық бар екенін көрсетеді. Ұқсас нәтижелер АҚТҚ-мен [10] жасалған және Батыс Ніл вирусымен жүргізілген зерттеулер әртүрлі полимераза нұсқаларының әртүрлі мутациялық бейімділікке ие екенін көрсетті [26]. Осылайша, РНҚ вирустары кездейсоқ алмастыруларға ұшырамайды, бірақ полимеразадағы сенімділіктің молекулалық детерминанттарымен басқарылатын мутацияға бейімділікке ие. Бұл бейімділік вирусқа генетикалық тығырықтан кейін қолайлы реттілік спектрін жасауға мүмкіндік беруде маңызды рөл атқаруы мүмкін.


    Қол жеткізу опциялары

    1 жылға толық журналға қол жеткізіңіз

    Барлық бағалар NET бағалары болып табылады.
    ҚҚС кейінірек кассада қосылады.
    Салықты есептеу тексеру кезінде аяқталады.

    ReadCube қолданбасында шектеулі уақытқа немесе толық мақалаға қол жеткізіңіз.

    Барлық бағалар NET бағалары болып табылады.


    Сутегі байланысы және Ван-дер-Ваальс күштері

    Сутегі байланыстары және ван-дер-Ваальс әрекеттесулері өмірдің негізгі құрылыс блоктарына қажетті әлсіз байланыстардың екі түрі болып табылады.

    Үйрену мақсаттары

    Сутектік байланыстар мен ван-дер-Ваальс әрекеттесулері қалай болатынын сипаттаңыз

    Негізгі қорытындылар

    Негізгі нүктелер

    • Сутегі байланыстары судың көптеген маңызды, тіршілікті қамтамасыз ететін қасиеттерін қамтамасыз етеді, сонымен қатар жасушалардың құрылыс материалы болып табылатын ақуыздар мен ДНҚ құрылымдарын тұрақтандырады.
    • Сутектік байланыстар су сияқты бейорганикалық молекулаларда және ДНҚ және белоктар сияқты органикалық молекулаларда болады.
    • Ван-дер-Ваальс аттракциондары кез келген екі немесе одан да көп молекулалар арасында пайда болуы мүмкін және электронды тығыздықтың шамалы ауытқуына байланысты.
    • Сутектік байланыстар мен ван-дер-Ваальс әрекеттесулері жеке әлсіз болғанымен, олар көп мөлшерде біріктірілген.

    Негізгі шарттар

    • Ван дер Ваальстың өзара әрекеттесуі: Бір-бірімен соқтығысатын немесе өте жақын өтетін электрлік бейтарап молекулалар арасындағы әлсіз тартылыс күші. Ван-дер-Ваальс күші бір молекуланың электронға бай аймақтары мен екінші молекуланың электронға кедей аймақтары арасындағы уақытша тартылулардан туындайды.
    • электртерістілік: Атомның немесе молекуланың электрондарды өзіне қарай тартуға, дипольдерді құруға және осылайша байланыстар құруға бейімділігі.
    • сутектік байланыс: Электртерістігі жоғары атомға (мысалы, азот, оттегі немесе фтор) қосылған жартылай оң зарядталған сутегі атомы мен жақын орналасқан басқа электртеріс атом арасындағы тартылыс.

    Элементтер арасындағы иондық және коваленттік байланыстар үзілу үшін энергияны қажет етеді. Иондық байланыстар коваленттік сияқты күшті емес, бұл олардың биологиялық жүйелердегі мінез-құлқын анықтайды. Дегенмен, барлық байланыстар иондық немесе коваленттік байланыстар емес. Молекулалар арасында әлсіз байланыстар да пайда болуы мүмкін. Жиі кездесетін екі әлсіз байланыс – сутектік байланыс және ван-дер-Ваальс әрекеттесуі.

    Су молекулалары арасындағы сутектік байланыс: Су молекуласының аздап теріс оттегі жағы мен су молекуласының сәл оң сутегі жағы бір-біріне тартылып, сутектік байланыс түзеді.

    Сутегі байланысы

    Сутегі байланыстары судың көптеген маңызды, тіршілікті қамтамасыз ететін қасиеттерін қамтамасыз етеді, сонымен қатар жасушалардың құрылыс материалы болып табылатын ақуыздар мен ДНҚ құрылымдарын тұрақтандырады. Құрамында сутегі бар полярлы коваленттік байланыстар пайда болған кезде, бұл байланыстағы сутегі аздап оң зарядқа ие болады, өйткені сутегінің бір электроны екінші элементке және сутегінен алшақырақ тартылады. Сутегі аздап оң болғандықтан, ол көрші теріс зарядтарға тартылады. Бұл орын алғанда, арасында өзара әрекеттесу орын алады δ + бір молекуладан сутегінің және δ– басқа молекуланың, әдетте оттегінің немесе азоттың немесе бір молекуланың ішіндегі электртеріс атомдардағы заряд. Бұл әрекеттесу сутектік байланыс деп аталады. This type of bond is common and occurs regularly between water molecules. Individual hydrogen bonds are weak and easily broken however, they occur in very large numbers in water and in organic polymers, creating a major force in combination. Hydrogen bonds are also responsible for zipping together the DNA double helix.

    Applications for Hydrogen Bonds

    Hydrogen bonds occur in inorganic molecules, such as water, and organic molecules, such as DNA and proteins. The two complementary strands of DNA are held together by hydrogen bonds between complementary nucleotides (A&T, C&G). Hydrogen bonding in water contributes to its unique properties, including its high boiling point (100 °C) and surface tension.

    Water droplets on a leaf: The hydrogen bonds formed between water molecules in water droplets are stronger than the other intermolecular forces between the water molecules and the leaf, contributing to high surface tension and distinct water droplets.

    In biology, intramolecular hydrogen bonding is partly responsible for the secondary, tertiary, and quaternary structures of proteins and nucleic acids. The hydrogen bonds help the proteins and nucleic acids form and maintain specific shapes.

    Van der Waals Interactions

    Like hydrogen bonds, van der Waals interactions are weak attractions or interactions between molecules. Van der Waals attractions can occur between any two or more molecules and are dependent on slight fluctuations of the electron densities, which are not always symmetrical around an atom. For these attractions to happen, the molecules need to be very close to one another. These bonds—along with ionic, covalent, and hydrogen bonds—contribute to the three-dimensional structure of proteins that is necessary for their proper function.

    Van der Waals attraction: Explore how Van der Waals attractions and temperature affect intermolecular interactions.


    Бейнені қараңыз: Нуклеиновые кислоты. Биология 10 класс #9. Инфоурок (Мамыр 2022).