Hver levende organisme i vår verden er forskjellig. Ikke bare mennesker skiller seg fra hverandre. Dyr og planter av samme art har også forskjeller. Årsaken til dette er ikke bare ulike levekår og livserfaring. Individualiteten til hver organisme er nedfelt i den ved hjelp av genetisk materiale.
Viktige og interessante spørsmål om nukleinsyrer
Selv før fødselen har hver organisme sitt eget sett med gener, som bestemmer absolutt alle strukturelle trekk. Det er ikke bare fargen på pelsen eller formen på bladene, for eksempel. Viktigere egenskaper er nedfelt i gener. Tross alt kan en hamster ikke bli født av en katt, og en baobab kan ikke vokse fra hvetefrø.
Og nukleinsyrer - RNA og DNA-molekyler - er ansvarlige for all denne enorme mengden informasjon. Deres betydning er svært vanskelig å overvurdere. Tross alt lagrer de ikke bare informasjon gjennom hele livet, de hjelper til med å realisere den ved hjelp av proteiner, og i tillegg gir de den videre til neste generasjon. Hvordan gjør de det, hvor kompleks er strukturen til DNA- og RNA-molekylene? Hvordan er de like og hva er forskjellene deres? I alt dette viog vi vil finne ut av det i de neste kapitlene av artikkelen.
Vi vil analysere all informasjon bit for bit, og starter med det helt grunnleggende. Først vil vi lære hva nukleinsyrer er, hvordan de ble oppdaget, så vil vi snakke om deres struktur og funksjoner. På slutten av artikkelen venter vi på en sammenlignende tabell over RNA og DNA, som du kan referere til når som helst.
Hva er nukleinsyrer
Nukleinsyrer er organiske forbindelser med høy molekylvekt, er polymerer. I 1869 ble de først beskrevet av Friedrich Miescher, en sveitsisk biokjemiker. Han isolerte et stoff, som inkluderer fosfor og nitrogen, fra pussceller. Forutsatt at det bare er lokalisert i kjernene, k alte forskeren det nuklein. Men det som var igjen etter separasjonen av proteiner ble k alt nukleinsyre.
Monomerene er nukleotider. Antallet deres i et syremolekyl er individuelt for hver art. Nukleotider er molekyler som består av tre deler:
- monosakkarid (pentose), kan være av to typer - ribose og deoksyribose;
- nitrogenholdig base (en av fire);
- fosforsyrerest.
Deretter skal vi se på forskjellene og likhetene mellom DNA og RNA, tabellen helt til slutt i artikkelen vil oppsummere.
Strukturelle funksjoner: pentoser
Den aller første likheten mellom DNA og RNA er at de inneholder monosakkarider. Men for hver syre er de forskjellige. Avhengig av hvilken pentose som er i molekylet, deles nukleinsyrer inn i DNA og RNA. DNA inneholder deoksyribose, mens RNA inneholderribose. Begge pentosene forekommer i syrer bare i β-form.
Deoksyribose har ikke oksygen ved det andre karbonatomet (betegnet som 2'). Forskere antyder at dens fravær:
- forkorter koblingen mellom C2 og C3;
- gjør DNA-molekylet sterkere;
- skaper forutsetninger for kompakt DNA-pakking i kjernen.
Sammenligning av bygninger: nitrogenholdige baser
Komparativ karakterisering av DNA og RNA er ikke lett. Men forskjellene er synlige helt fra begynnelsen. Nitrogenholdige baser er de viktigste byggesteinene i molekylene våre. De bærer den genetiske informasjonen. Mer presist, ikke selve basene, men deres rekkefølge i kjeden. De er purin og pyrimidin.
Sammensetningen av DNA og RNA er forskjellig allerede på monomernivå: i deoksyribonukleinsyre kan vi finne adenin, guanin, cytosin og tymin. Men RNA inneholder uracil i stedet for tymin.
Disse fem basene er de viktigste (major), de utgjør de fleste nukleinsyrene. Men i tillegg til dem er det andre. Dette skjer svært sjelden, slike baser kalles mindre. Begge finnes i begge syrene - dette er en annen likhet mellom DNA og RNA.
Sekvensen til disse nitrogenholdige basene (og følgelig nukleotidene) i DNA-kjeden avgjør hvilke proteiner en gitt celle kan syntetisere. Hvilke molekyler som vil bli opprettet på et gitt tidspunkt, avhenger av kroppens behov.
Gå tilnivåer av organisering av nukleinsyrer. For at de komparative egenskapene til DNA og RNA skal være så fullstendige og objektive som mulig, vil vi vurdere strukturen til hver. DNA har fire av dem, og antall organisasjonsnivåer i RNA avhenger av typen.
Oppdagelse av strukturen til DNA, prinsipper for struktur
Alle organismer er delt inn i prokaryoter og eukaryoter. Denne klassifiseringen er basert på utformingen av kjernen. Begge har DNA i cellen i form av kromosomer. Dette er spesielle strukturer der deoksyribonukleinsyremolekyler er assosiert med proteiner. DNA har fire organisasjonsnivåer.
Den primære strukturen er representert av en kjede av nukleotider, hvis sekvens er strengt observert for hver enkelt organisme og som er forbundet med fosfodiesterbindinger. Enorme suksesser i studiet av DNA-trådstrukturen ble oppnådd av Chargaff og hans samarbeidspartnere. De fastslo at forholdet mellom nitrogenholdige baser overholder visse lover.
De ble k alt Chargaff-reglene. Den første av disse sier at summen av purinbasene må være lik summen av pyrimidinene. Dette vil bli klart etter å ha blitt kjent med den sekundære strukturen til DNA. Den andre regelen følger av dens funksjoner: molforholdene A / T og G / C er lik en. Den samme regelen gjelder for den andre nukleinsyren - dette er en annen likhet mellom DNA og RNA. Bare den andre har uracil i stedet for tymin over alt.
Mange forskere begynte også å klassifisere DNA fra forskjellige arter i henhold til et større antall baser. Hvis summen er "A+T"mer enn "G + C", slikt DNA kalles AT-type. Hvis det er omvendt, så har vi å gjøre med GC-typen av DNA.
Den sekundære strukturmodellen ble foreslått i 1953 av forskerne Watson og Crick, og den er fortsatt generelt akseptert i dag. Modellen er en dobbel helix, som består av to antiparallelle kjeder. Hovedkarakteristikkene til den sekundære strukturen er:
- sammensetningen av hver DNA-streng er strengt spesifikk for arten;
- bindingen mellom kjedene er hydrogen, dannet i henhold til prinsippet om komplementaritet til nitrogenholdige baser;
- polynukleotidkjeder vikler seg rundt hverandre og danner en høyrehendt helix k alt "helix";
- fosforsyrerester er plassert utenfor helixen, nitrogenholdige baser er inne.
Ytterligere, tettere, hardere
Den tertiære strukturen til DNA er en supercoiled struktur. Det vil si at ikke bare to kjeder vrir seg med hverandre i et molekyl, for større kompakthet er DNA viklet rundt spesielle proteiner - histoner. De er delt inn i fem klasser avhengig av innholdet av lysin og arginin i dem.
Det siste nivået av DNA er kromosomet. For å forstå hvor tett bæreren av genetisk informasjon er pakket inn i den, forestill deg følgende: hvis Eiffeltårnet gikk gjennom alle stadier av komprimering, som DNA, kunne det plasseres i en fyrstikkeske.
Kromosomer er enkle (består av ett kromatid) og doble (består av to kromatider). De gir sikker lagringgenetisk informasjon, og om nødvendig kan de snu og åpne tilgang til ønsket område.
Typer RNA, strukturelle egenskaper
I tillegg til det faktum at ethvert RNA er forskjellig fra DNA i sin primære struktur (mangel på tymin, tilstedeværelse av uracil), er følgende organiseringsnivåer også forskjellige:
- Transfer RNA (tRNA) er et enkelttrådet molekyl. For å oppfylle sin funksjon med å transportere aminosyrer til stedet for proteinsyntese, har den en veldig uvanlig sekundær struktur. Det kalles "kløverblad". Hver av løkkene utfører sin egen funksjon, men de viktigste er akseptorstammen (en aminosyre fester seg til den) og antikodonet (som må matche kodonet på messenger-RNA). Den tertiære strukturen til tRNA er lite studert, fordi det er svært vanskelig å isolere et slikt molekyl uten å forstyrre det høye organiseringsnivået. Men forskerne har noe informasjon. For eksempel, i gjær er overførings-RNA formet som bokstaven L.
- Messenger RNA (også k alt informasjons) utfører funksjonen å overføre informasjon fra DNA til stedet for proteinsyntese. Hun forteller hva slags protein som vil vise seg til slutt, ribosomer beveger seg langs det i synteseprosessen. Dens primære struktur er et enkeltstrenget molekyl. Den sekundære strukturen er veldig kompleks, nødvendig for riktig bestemmelse av starten av proteinsyntese. mRNA er foldet i form av hårnåler, ved endene av disse er det steder for begynnelsen og slutten av proteinprosessering.
- Ribosom alt RNA finnes i ribosomer. Disse organellene består av to underpartikler, som hverer vert for sitt eget rRNA. Denne nukleinsyren bestemmer plasseringen av alle ribosomale proteiner og funksjonelle sentre i denne organellen. Den primære strukturen til rRNA er representert av en sekvens av nukleotider, som i tidligere varianter av syre. Det er kjent at det siste stadiet av rRNA-folding er sammenkoblingen av de terminale delene av en tråd. Dannelsen av slike bladstilker gir et ekstra bidrag til komprimeringen av hele strukturen.
DNA-funksjoner
Deoksyribonukleinsyre fungerer som et oppbevaringssted for genetisk informasjon. Det er i sekvensen av dens nukleotider at alle proteinene i kroppen vår er "gjemt". I DNA er de ikke bare lagret, men også godt beskyttet. Og selv om det oppstår en feil under kopiering, vil den bli rettet. Dermed vil alt arvestoff bli bevart og vil nå avkommet.
For å overføre informasjon til etterkommere har DNA evnen til å doble seg. Denne prosessen kalles replikering. En sammenlignende tabell over RNA og DNA vil vise oss at en annen nukleinsyre ikke kan gjøre dette. Men den har mange andre funksjoner.
RNA-funksjoner
Hver type RNA har sin egen funksjon:
- Transport ribonukleinsyre leverer aminosyrer til ribosomer, hvor de omdannes til proteiner. tRNA bringer ikke bare byggemateriale, det er også involvert i kodongjenkjenning. Og hvor riktig proteinet skal bygges avhenger av arbeidet.
- Message RNA leser informasjon fraDNA og bærer det til stedet for proteinsyntese. Der fester den seg til ribosomet og dikterer rekkefølgen på aminosyrene i proteinet.
- Ribosom alt RNA sikrer integriteten til organellens struktur, regulerer arbeidet til alle funksjonelle sentre.
Her er en annen likhet mellom DNA og RNA: de tar begge vare på den genetiske informasjonen som cellen bærer.
Sammenligning av DNA og RNA
For å organisere all informasjonen ovenfor, la oss skrive alt ned i en tabell.
| DNA | RNA | |
| Burplassering | Kjerne, kloroplaster, mitokondrier | Kjerne, kloroplaster, mitokondrier, ribosomer, cytoplasma |
| Monomer | Deoksyribonukleotider | Ribonukleotider |
| Structure | Dobbeltrådet helix | Enkeltkjede |
| Nukleotider | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funksjoner | Stabil, i stand til replikering | Labile, kan ikke doble |
| Functions | Lagring og overføring av genetisk informasjon | Overføring av arvelig informasjon (mRNA), strukturell funksjon (rRNA, mitokondriell RNA), deltakelse i proteinsyntese (mRNA, tRNA, rRNA) |
Dermed snakket vi kort om likhetene mellom DNA og RNA. Bordet vil være en uunnværlig assistent i eksamen eller en enkel påminnelse.
I tillegg til det vi allerede har lært tidligere, dukket det opp flere fakta i tabellen. For eksempel evnen til DNAduplisering er nødvendig for celledeling slik at begge cellene får riktig arvestoff i sin helhet. Mens for RNA gir dobling ingen mening. Hvis en celle trenger et annet molekyl, syntetiserer den det fra DNA-malen.
Karakteristikkene til DNA og RNA viste seg å være korte, men vi dekket alle funksjonene til strukturen og funksjonene. Prosessen med translasjon - proteinsyntese - er veldig interessant. Etter å ha blitt kjent med det, blir det klart hvor stor rolle RNA spiller i en celles liv. Og prosessen med DNA-duplisering er veldig spennende. Hva er verdt å bryte den doble helixen og lese hvert nukleotid!
Lær noe nytt hver dag. Spesielt hvis denne nye tingen skjer i hver celle i kroppen din.
