Štruktúra a funkcia DNA a RNA (tabuľka)

Je dobre známe, že všetky formy živé hmoty,od vírusov po veľmi organizované zvieratá (vrátane ľudí), majú jedinečný dedičný aparát. Je reprezentovaný molekulami dvoch druhov nukleových kyselín: deoxyribonukleová a ribonukleová. V týchto organických látkach je kódovaná informácia, ktorá sa prenáša z rodičov na potomstvo počas reprodukcie. V tomto článku budeme študovať štruktúru a funkcie DNA a RNA v bunke a budeme tiež brať do úvahy mechanizmy, ktoré sú základom procesov prenosu dedičných vlastností živých látok.

Ako sa ukázalo, vlastnosti nukleových kyselín, aj keďa majú niektoré spoločné črty, avšak v mnohých ohľadoch sa medzi sebou líšia. Preto porovnávame funkcie DNA a RNA, ktoré tieto biopolyméry uskutočňujú v bunkách rôznych skupín organizmov. Tabuľka uvedená v článku pomôže pochopiť, aký je ich zásadný rozdiel.

Nukleové kyseliny - komplexné biopolyméry

Objavy v oblasti molekulárnej biológie,nastala na začiatku dvadsiateho storočia, najmä prepis štruktúry deoxyribonukleovej kyseliny, impulzom pre rozvoj modernej cytológie, genetika, biotechnológie a genetického inžinierstva. Z hľadiska organickej chémie sú DNA a RNA vysokomolekulárne látky pozostávajúce z opakovane sa opakujúcich jednotiek - monomérov, tiež nazývaných nukleotidy. Je známe, že sú vzájomne prepojené a vytvárajú reťazce schopné priestorovej sebaregulácie.

Takéto makromolekuly DNA sa často viažušpeciálne proteíny, ktoré majú špeciálne vlastnosti a nazývajú sa históny. Komplexy nukleoproteínov tvoria špeciálne štruktúry - nukleozómy, ktoré sú naopak súčasťou chromozómov. Nukleové kyseliny sa nachádzajú v jadre aj v cytoplazme bunky, ktoré sú prítomné v niektorých svojich organelách, napríklad v mitochondriách alebo v chloroplastoch.

Priestorová štruktúra látky dedičnosti

Aby ste porozumeli funkciám DNA a RNA, potrebujete detailpochopiť zvláštnosti ich štruktúry. Rovnako ako proteíny, nukleové kyseliny, sú vlastné viaceré úrovne organizácie makromolekúl. Primárna štruktúra je reprezentovaná polynukleotidovými reťazcami, sekundárne a terciárne konfigurácie sa samozrážajú v dôsledku vznikajúceho typu kovalentnej väzby. Zvláštna úloha pri udržiavaní priestorového tvaru molekúl patrí k vodíkovým väzbám, ako aj silám interakcie van der Waalsovej. Výsledkom je vytvorenie kompaktnej štruktúry DNA nazývanej super-helix.

Monoméry nukleových kyselín

Štruktúra a funkcia DNA, RNA, proteínov a inýchorganické polyméry závisia od kvalitatívneho aj kvantitatívneho zloženia ich makromolekúl. Obidva typy nukleových kyselín pozostávajú zo štrukturálnych prvkov nazývaných nukleotidy. Ako je známe z chemického kurzu, štruktúra látky nevyhnutne ovplyvňuje jej funkciu. DNA a RNA nie sú výnimkou. Ukazuje sa, že druh samotnej kyseliny a jej úloha v bunke závisí od nukleotidovej kompozície. Každý monomér obsahuje tri časti: dusíkatú bázu, uhľohydrát a zvyšok kyseliny ortofosforečnej. Existujú štyri typy dusíkatých báz pre DNA: adenín, guanín, tymín a cytosín. V molekulách RNA budú znamenať adenín, guanín, cytozín a uracil. Sacharidy sú reprezentované rôznymi druhmi pentózy. V ribonukleovej kyseline je ribóza a DNA - jej deoxygenovaná forma, nazývaná deoxyribóza.

Vlastnosti deoxyribonukleovej kyseliny

Najprv sa pozrieme na štruktúru a funkcie DNA. RNA, ktorá má jednoduchšiu priestorovú konfiguráciu, budeme skúmať v nasledujúcej časti. Takže dva polynukleotidové vlákna sú vzájomne spojené opakovaným opakovaním vodíkových väzieb vytvorených medzi dusíkatými bázami. V páre "adenín - tymín" sú dve a v páre "guanín - cytozín" - tri vodíkové väzby.

Konzervatívna zhoda purínov apyrimidínových báz bol objavený E. Chargaffom a bol nazvaný princíp komplementarity. V jednom reťazci sú nukleotidy navzájom spojené fosfodiesterovými väzbami vytvorenými medzi pentózou a zvyškom kyseliny ortofosforečnej zo série lokalizovaných nukleotidov. Spirálna forma oboch reťazcov je udržiavaná vodíkovými väzbami vznikajúcimi medzi atómami vodíka a kyslíka v nukleotide. Vyššia terciárna štruktúra (nadvihnutá) - je charakteristická pre jadrovú DNA eukaryotických buniek. V tejto forme je prítomná v chromatíne. Avšak baktérie a vírusy obsahujúce DNA majú deoxyribonukleovú kyselinu, ktorá nie je spojená s proteínmi. Je reprezentovaný prstencovým tvarom a nazýva sa plazmidom.

Rovnaký druh DNA má mitochondriu a chloroplasty- organely rastlinných a živočíšnych buniek. Ďalej zistíme, aký je rozdiel medzi funkciami DNA a RNA. Nasledujúca tabuľka nám ukáže tieto rozdiely v štruktúre a vlastnostiach nukleových kyselín.

Ribonukleová kyselina

Molekula RNA pozostáva z jedného polynukleotiduVlákna (dvojvláknové štruktúry niektorých vírusov sú výnimkou), ktoré sa nachádzajú v jadre aj v bunkovej cytoplazme. Existuje niekoľko typov ribonukleových kyselín, ktoré sa líšia štruktúrou a vlastnosťami. Informačná RNA má teda najväčšiu molekulovú hmotnosť. Syntetizuje sa v jadre bunky na jednom z génov. Úlohou mRNA je prenos informácií o proteínovej kompozícii z jadra do cytoplazmy. Transportná forma nukleovej kyseliny viaže monoméry proteínov - aminokyselín - a dodáva ich do miesta biosyntézy.

Nakoniec sa v nucleolus vytvára ribozomálna RNAzúčastňuje sa syntézy bielkovín. Ako vidíte, funkcie DNA a RNA v bunkovom metabolizme sú rôznorodé a veľmi dôležité. Budú závisieť predovšetkým na buniek organizmov, ktoré sú látkami molekula dedičnosti. Takže, vírus ribonukleovej kyseliny môže byť nosič genetickej informácie, zatiaľ čo v bunkách eukaryotických organizmov túto schopnosť má iba deoxyribonukleovej kyseliny.

Funkcie DNA a RNA v tele

Podľa svojej hodnoty, nukleové kyseliny spolu sproteíny, sú najdôležitejšie organické zlúčeniny. Zachovávajú a prenášajú dedičné vlastnosti a atribúty od rodiča potomkom. Určme rozdiel medzi funkciami DNA a RNA. Nasledujúca tabuľka ukáže tieto rozdiely podrobnejšie.

Aké sú vlastnosti substancie dedičnosti vírusov?

Nukleové kyseliny vírusov môžu mať formujedno- a dvouřetězcové špirály alebo prstenca. Podľa D.Baltimora klasifikácie, tieto objekty mikrosveta obsahujú molekuly DNA skladajúca sa z jednej alebo dvoch obvodov. Do prvej skupiny patria patogény herpes a adenovírusov, a druhý zahŕňa, napríklad, parvovírusu.

Funkcie vírusov DNA a RNA súprenikanie vlastných dedičných informácií do bunky, vykonávanie replikačných reakcií molekúl vírusových nukleových kyselín a zhromažďovanie proteínových častíc v ribozómoch hostiteľskej bunky. Výsledkom je, že celkový bunkový metabolizmus je úplne podriadený parazitom, ktorý rýchlo sa množí, vedie bunku k smrti.

Vírusy obsahujúce RNA

V virológii rozdelenie týchto organizmovv niekoľkých skupinách. Preto prvý obsahuje druhy nazývané jednoreťazcová (+) RNA. Tieto nukleové kyseliny vykonávajú rovnaké funkcie ako informačná RNA eukaryotických buniek. Druhá skupina zahŕňa jednoreťazcovú (-) RNA. Po prvé, s ich molekulami dochádza k transkripcii, čo vedie k vzniku molekúl (+) RNA, a na druhej strane slúžia ako matrica pre zostavenie vírusových proteínov.

Na základe vyššie uvedeného pre všetkýchvrátane vírusov, funkcie DNA a RNA sú stručne charakterizované nasledovne: uchovávanie dedičných znakov a vlastností organizmu a ďalšie prenosy na ich potomstvo.