Молекулярна структура на ДНК

Молекулярна структура на ДНК. Нуклеотиди. Азотни бази, фосфат.

Гледай следващия урок: https://www.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/nucleic-acids/v/antiparallel-structure-of-dna-strands?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Пропусна предишния урок? https://www.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/nucleic-acids/v/rna-transcription-and-translation?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Вече имахме видео
с общ поглед върху ДНК,

препоръчвам ти да гледаш
първо него.

А в този клип

ще се задълбочим малко повече

в молекулярната структура на ДНК.

Това е отправната точка.

Нека първо си припомним
какво означава ДНК.

Ще напиша различните
части на названието

в различни цветове.

ДНК означава дезокси,

дезокси - рибонуклеинова
киселина.

Ще оставим това настрана

и ще разгледаме молекулярната
структура на ДНК

и нейната връзка с наименованието –

дезоксирибонуклеинова киселина.

ДНК се състои от свързани
нуклеинови киселини,

а терминът нуклеинова идва от факта,

че тези киселини се срещат
в клетъчните ядра на еукариотите.

От тук произлиза "нуклеинова".

След секунда ще обясним и

защо се казва киселина.

Всяка ДНК молекула
се състои от верига

от нуклеотиди.

От т. нар. нуклеотиди.

Съставена е от нуклеотиди.

Как изглежда един нуклеотид?

Това тук са

две вериги ДНК, които са увеличени.

Увеличил съм двете вериги на ДНК.

Можеш да видиш дясната тук,

както и гръбнака

на едната половина от двойната верига.

Това е другата половина
на двойната верига,

а тук имаме тези "мостове",

за които по-късно ще видим
какви молекули са.

Те са като стъпалата на стълба.

Сега ще отделя един нуклеотид.

Нуклеотид е тази част,
която ограждам ето тук.

Това е един нуклеотид, който
е свързан с друг нуклеотид ето тук.

От дясната страна имаме нуклеотид –

Всъщност ще го направя
малко по-различно.

Имаме нуклеотид тук
от дясната страна

и долу вдясно имаме
още един нуклеотид.

Тук са изобразени
четири нуклеотида.

Тези два са от лявата страна
на стълбата,

а тези два са от дясната
страна на стълбата.

Сега да помислим за
различните части на нуклеотида.

Едно нещо, което може
би ти прави впечатление,

са тези фосфатни групи.

Това тук е фосфатна група.

Това е фосфатна група.

Всеки от тези нуклеотиди
има фосфатна група.

Това е фосфатна група тук

и това е фосфатна група.

Фосфатните групи са това,
което прави ДНК –

или това, заради което нуклеиновите
киселини са киселини.

Може да си кажеш: "Чакай, чакай."

"Сал, на рисунката си имаш

отрицателен заряд.

Нещо с отрицателен заряд
ще привлече протони,

ще приеме протони.

Как може това да е киселина?

По-скоро изглежда като основа."

Причината, поради която
ДНК се изобразява

с тези отрицателни заряди е,

че тя е толкова киселинна,
че ако се постави в

в неутрален разтвор,

ще изгуби водородните си атоми.

Всъщност, ако искаме
да сме напълно коректни,

ДНК молекулите ще имат

протонирани фосфатни групи
по този начин.

Но те толкова много искат
да освободят тези водородни протони,

че обикновено –

Ще се отърва от
отрицателния заряд тук.

Ууупс.

Само на тази фосфатна група тук.

Ако се отървем от отрицателния заряд,

и ако това беше свързано

с водород.

Кислородът толкова много иска
да вземе тези електрони,

така че този кислороден атом
ще вземе тези електрони

и след това този водороден атом
може да се присъедини

към молекула вода например.

Така протонът ще бъде освободен.

Затова наричаме ДНК киселина.

Ако не беше в разтвор, щеше да има
прикачени водородни атоми,

но би била много киселинна
и щом се постави в неутрален разтвор,

веднага ще загуби
тези водородни атоми.

Фосфатните групи са
причината ДНК да е киселина,

но понякога може да е
объркващо,

когато я видиш, изобразена

с тези отрицателни заряди.

Те са там, защото ДНК вече е загубила
своите водородни протони.

Освен това тук изобразяваме
спрегната база.

Повтарям – фосфатната група
е причина да наричаме ДНК киселина.

В началото тя е протонирана,

но лесно губи водородните си атоми.

От тук

идва името киселина.

Всеки от тези нуклеотиди
има фосфатна група.

Следващото нещо, което
може да забележиш, е

тази група тук.

Тя е циклична, има пръстен

и ужасно много прилича на захар,

това е, защото тя е захар.

Тази захар има пръстен
с пет въглеродни атома.

Тук горе вляво съм изобразил
тази захар – това е рибоза.

Тази захар е рибоза.

Рибоза в линейната ѝ форма.

Тя, подобно на много захари,
може да приема и циклична форма.

Всъщност, може да приема много
различни циклични форми,

но тази е най-често описваната.

Ще номерирам въглеродните атоми,

защото това е важно,

когато говорим за ДНК.

Ако започнем от
карбонилната група тук,

означаваме този въглероден атом
с номер едно или едно прим.

Едно прим, две прим, три прим,

четири прим и пет прим.

Това е въглероден атом пет прим.

Можем да образуваме
цикличната форма на рибозата

с кислородния атом –

този тук, който е свързан

с въглероден атом четири прим.

Той използва една от своите
неподелени електронни двойки,

за да образува връзка с

въглероден атом едно прим.

Нарисувах го така,

защото молекулата се огъва.

Цялата молекула
ще се огъне ето така,

за да образува пръстен.

Когато тази връзка се образува,

въглеродът може да освободи
една от тези двойни връзки,

която след това може
да се използва от кислорода.

Кислородният атом може
да използва тези електрони,

за да привлече водороден протон,

да залови водороден протон.

Когато това стане,
получаваме тази форма.

В тази форма, за по-голяма яснота,

това е въглероден атом едно прим.

Едно прим, две прим, три прим,

четири прим и пет прим.

Виждаме тази връзка

при въглероден атом едно прим,

който е бил част от карбонилна група.

Сега той се е освободил
от една от тези двойни връзки

и този кислород може
да образува връзка

с водороден протон.

Той освобождава
едната двойна връзка тук,

така че може да образува
връзка с водороден протон.

Този водороден протон е

този водороден протон тук.

Taзи зелена връзка,

между четири прим въглерода и

и кислорода, свързан

с въглеродни атоми четири и едно прим,

e тaзи тук.

Ето тази връзка тук.

Този кислород е този кислород.

Забележи, този кислород е свързан
с четири прим въглерода,

а сега и с въглероден атом едно прим.

Също така е свързан с водород.

Свързан е с водород,

с този водороден атом.

Но той може да бъде привлечен от

молекула вода, да се превърне
в хидроксониев катион

и да бъде изгубен.

Взима водороден протон от тук

и така може да загуби
водороден протон.

Като цяло, това не е
печалба или загуба.

Образуваме циклична форма

и цикличната форма тук

е много близо до това, което
виждаме в ДНК молекулата.

Всъщност е точно това, което
виждаме в молекулата на РНК,

в рибонуклеиновата киселина.

За какво мислиш, че става дума,

когато говорим за
дезоксирибонуклеинова киселина?

Можем да започнем с рибозата тук,

но ако се отървем
от една от кислородните групи

и по-специално от –

Всъщност, ако просто се отървем
от един от кислородните атоми,

и заместим хидроксилната
група само с водород,

ще получим дезоксирибоза

ето тук.

Това е пет-членен пръстен,

с четири въглеродни атома,

изглежда така.

Наличието на водородни атоми, свързани
с въглеродните атоми, се подразбира,

виждали сме това много пъти.

Въглеродните атоми се намират
на пресечните точки на тези линии

или по ъглите, или може би

в края на чертичките.

Може да видим...

Ако сравним тези две молекули,

виждаме, че при този атом
има –ОН и -Н.

По подразбиране, този въглероден атом
е свързан с два водородни атома.

Той няма връзка с кислород.

Това е дезоксирибоза.

Дезоксирибозата няма кислород,

тя няма кислород

при въглероден атом две прим.

Когато махнем този кислороден атом,
получаваме дезоксирибоза.

Нека го оградя.

Това тук

е дезоксирибоза.

Това е преди да я свържем
с тези други мономери.

Това е дезоксирибозата.

От тук идват "дезокси-" и "рибо-".

И накрая е последната част –
ето това тук.

Това се нарича азотна база.

Имаме различни видове азотни бази.

Това е азотна база.

Това тук е друга азотна база.

Това тук е друга различна азотна база.

Забележи, тази има само един пръстен,
тази има един пръстен,

но тази има два пръстена.

Тази тук има два пръстена.

Съответно имаме различни имена

за тези азотни бази.

Тези с два пръстена общо

се наричат пуринови бази (пурини).

Азотните бази с два пръстена,

се наричат пуринови.

Това е общ термин за класификация.

Ще го напиша – пуринови.

Ако имаме един пръстен...

Ще го напиша така.

Един пръстен.

Бази с един пръстен наричаме
пиримидинови (пиримидини).

Наричаме ги пиримидинови бази.

Специално тези двете отдясно –

тези двете са пуринови бази –

това е аденин,

говорихме за това как се свързват

в общия клип за ДНК.

Това тук е аденин,

тази азотна база.

Това тук е гуанин.

Това е гуанин.

И след това тук,

тази азотна база
има единичен пръстен,

което я прави пиримидин,
това е тимин.

Това тук е тимин.

Това е тимин. И последно,
но не по важност,

ако не говорим за ДНК,

а за РНК, имаме урацил.

Но когато говорим за ДНК,

това тук е цитозин.

Цитозин.

Можеш да видиш структурата му.

Тимин е привлечен от аденин.

Той се свързва с аденин,

а цитозин се свързва с гуанин.

Как се свързват?

Начинът, по който тези азотни бази

образуват стъпалата на стълбата,
начинът, по който се привличат взаимно,

е чрез нашите добри стари
познати – водородните връзки.

Всичко това се случва, защото

азотът е много електроотрицателен.

Когато азот се свърже с водород,

се получава частичен

отрицателен заряд при азота.

Ще го означа в зелено.

Ще има частичен

отрицателен заряд при азота

и частичен положителен заряд
при водорода.

Кислородът, както винаги сме казвали,

е електроотрицателен,

затова има частичен отрицателен заряд.

Частичният отрицателен заряд
на този кислороден атом

ще бъде привлечен от частичния

положителен заряд
на този водороден атом

и така ще се получи
водородна връзка.

Същото ще се случи с този водород,

електроните се привличат
от този азотен атом,

и така се образува
водородна връзка.

А тук имаме водород

с частичен положителен заряд,

защото електроните му
са привлечени от азотния атом.

Тук имаме кислород

с частичен отрицателен заряд.

Те ще бъдат привлечени
един към друг.

Това е водородна връзка.

Същото се случва между този
азотен атом и този водороден,

също – между този кислороден
атом и този водороден.

Ето така се свързват цитозин
и гуанин

и ето така се свързват
тимин и аденин.

Говорим за това и

в общото видео за ДНК.