Det är välkänt att alla former av levande materia, från virus till högorganiserade djur (inklusive människor), har en unik ärftlig apparat. Det representeras av molekyler av två typer av nukleinsyror: deoxiribonuklein och ribonuklein. I dessa organiska ämnen kodas information som överförs från förälderindivider till avkomma under reproduktion. I detta arbete kommer vi att studera både strukturen och funktionerna hos DNA och RNA i cellen, och även överväga de mekanismer som ligger bakom processerna för att överföra de ärftliga egenskaperna hos levande materia.
Det visade sig att egenskaperna hos nukleinsyror, även om de har vissa gemensamma drag, ändå skiljer sig åt på många sätt. Därför kommer vi att jämföra funktionerna hos DNA och RNA som utförs av dessa biopolymerer i celler i olika grupper av organismer. Tabellen som presenteras i arbetet hjälper dig att förstå vad som är deras grundläggande skillnad.
Nukleinsyror –komplexa biopolymerer
Upptäckter inom området molekylärbiologi som inträffade i början av 1900-talet, i synnerhet avkodningen av strukturen för deoxiribonukleinsyra, fungerade som en drivkraft för utvecklingen av modern cytologi, genetik, bioteknik och genetisk teknik. Ur organisk kemi är DNA och RNA makromolekylära substanser som består av upprepade gånger upprepade enheter - monomerer, även kallade nukleotider. Det är känt att de är sammanlänkade och bildar kedjor som är kapabla till rumslig självorganisering.
Sådana DNA-makromolekyler binder ofta till speciella proteiner med speciella egenskaper som kallas histoner. Nukleoproteinkomplex bildar speciella strukturer - nukleosomer, som i sin tur är en del av kromosomerna. Nukleinsyror kan hittas både i cellkärnan och i cytoplasman i cellen, som finns i några av dess organeller, såsom mitokondrier eller kloroplaster.
Rumlig struktur för ärftlighetens substans
För att förstå funktionerna hos DNA och RNA måste du i detalj förstå egenskaperna hos deras struktur. Liksom proteiner har nukleinsyror flera nivåer av organisering av makromolekyler. Den primära strukturen representeras av polynukleotidkedjor, de sekundära och tertiära konfigurationerna är självkomplicerade på grund av den framväxande kovalenta typen av bindning. En speciell roll för att upprätthålla den rumsliga formen hos molekyler tillhör vätebindningar, såväl som van der Waals interaktionskrafter. Resultatet är en kompaktDNA:s struktur, kallad superspolen.
Nukleinsyramonomerer
Strukturen och funktionerna hos DNA, RNA, proteiner och andra organiska polymerer beror på både den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av deras makromolekyler. Båda typerna av nukleinsyror är uppbyggda av byggstenar som kallas nukleotider. Som är känt från kemiförloppet påverkar strukturen av ett ämne nödvändigtvis dess funktioner. DNA och RNA är inget undantag. Det visar sig att själva typen av syra och dess roll i cellen beror på nukleotidsammansättningen. Varje monomer innehåller tre delar: en kvävebas, en kolhydrat och en fosforsyrarest. Det finns fyra typer av kväveh altiga baser för DNA: adenin, guanin, tymin och cytosin. I RNA-molekyler kommer de att vara adenin, guanin, cytosin respektive uracil. Kolhydrater representeras av olika typer av pentos. Ribonukleinsyra innehåller ribos, medan DNA innehåller dess deoxygenerade form, som kallas deoxiribos.
Deoxiribonukleinsyras egenskaper
Först ska vi titta på DNA:s struktur och funktioner. RNA, som har en enklare rumslig konfiguration, kommer att studeras av oss i nästa avsnitt. Så två polynukleotidsträngar hålls samman genom att upprepade gånger upprepade vätebindningar bildade mellan kväveh altiga baser. I paret "adenin - tymin" finns två, och i paret "guanin - cytosin" finns det tre vätebindningar.
Den konservativa överensstämmelsen mellan purin- och pyrimidinbaser varupptäcktes av E. Chargaff och kallades komplementaritetsprincipen. I en enda kedja är nukleotiderna sammanlänkade av fosfodiesterbindningar som bildas mellan pentosen och ortofosforsyraresten av intilliggande nukleotider. Den spiralformade formen av båda kedjorna upprätthålls av vätebindningar som uppstår mellan väte- och syreatomerna som är en del av nukleotiderna. Den högre - tertiära strukturen (supercoil) - är karakteristisk för eukaryota cellers kärn-DNA. I denna form finns det i kromatin. Bakterier och DNA-innehållande virus har dock deoxiribonukleinsyra som inte är associerad med proteiner. Den representeras av en ringformad form och kallas en plasmid.
DNA från mitokondrier och kloroplaster, organeller från växt- och djurceller, har samma utseende. Därefter ska vi ta reda på hur funktionerna hos DNA och RNA skiljer sig från varandra. Tabellen nedan visar oss dessa skillnader i struktur och egenskaper hos nukleinsyror.
Ribonukleinsyra
RNA-molekylen består av en polynukleotidsträng (undantaget är de dubbelsträngade strukturerna hos vissa virus), som kan finnas både i kärnan och i cellcytoplasman. Det finns flera typer av ribonukleinsyror, som skiljer sig i struktur och egenskaper. Således har budbärar-RNA den högsta molekylvikten. Det syntetiseras i cellkärnan på en av generna. Uppgiften för mRNA är att överföra information om proteinets sammansättning från kärnan till cytoplasman. Transportform av nukleinsyra fäster proteinmonomerer– aminosyror – och levererar dem till platsen för biosyntesen.
Slutligen bildas ribosom alt RNA i nukleolen och är involverat i proteinsyntesen. Som du kan se är funktionerna hos DNA och RNA i cellulär metabolism olika och mycket viktiga. De kommer först och främst att bero på cellerna i vilka organismer innehåller molekylerna av ärftlighetssubstansen. Så i virus kan ribonukleinsyra fungera som en bärare av ärftlig information, medan i cellerna i eukaryota organismer är det bara deoxiribonukleinsyra som har denna förmåga.
DNA och RNAs funktioner i kroppen
Nukleinsyror är, tillsammans med proteiner, de viktigaste organiska föreningarna, enligt deras betydelse. De bevarar och överför ärftliga egenskaper och egenskaper från förälder till avkomma. Låt oss definiera skillnaden mellan funktionerna hos DNA och RNA. Tabellen nedan visar dessa skillnader mer detaljerat.
| Visa | Placera i en bur | Configuration | Function |
| DNA | core | superspiral | bevarande och överföring av ärftlig information |
| DNA |
mitokondrier kloroplaster |
cirkulär (plasmid) | lokal överföring av ärftlig information |
| iRNA | cytoplasma | linjär | borttagning av information från genen |
| tRNA | cytoplasma | sekundär | transport av aminosyror |
| rRNA | kärna ochcytoplasma | linjär | bildning av ribosomer |
Vilka kännetecknar substansen av ärftlighet hos virus?
Nukleinsyror från virus kan vara i form av både enkelsträngade och dubbelsträngade helixar eller ringar. Enligt D. B altimores klassificering innehåller dessa objekt i mikrokosmos DNA-molekyler som består av en eller två kedjor. Den första gruppen inkluderar herpespatogener och adenovirus, och den andra inkluderar till exempel parvovirus.
DNA- och RNA-virusens funktioner är att penetrera sin egen ärftliga information i cellen, utföra replikationsreaktioner av virala nukleinsyramolekyler och sätta ihop proteinpartiklar i värdcellens ribosomer. Som ett resultat är hela den cellulära ämnesomsättningen helt underordnad parasiter, som, snabbt förökande, leder cellen till döden.
RNA-virus
Inom virologi är det vanligt att dela in dessa organismer i flera grupper. Så den första inkluderar arter som kallas enkelsträngat (+) RNA. Deras nukleinsyra utför samma funktioner som eukaryota cellers budbärar-RNA. En annan grupp inkluderar enkelsträngade (-) RNA. För det första sker transkription med deras molekyler, vilket leder till uppkomsten av (+) RNA-molekyler, och de fungerar i sin tur som en mall för sammansättning av virala proteiner.
Baserat på det föregående, för alla organismer, inklusive virus, karakteriseras funktionerna av DNA och RNA kortfattat enligt följande: lagring av ärftliga egenskaper och egenskaper hos organismen och deras vidare överföring till avkomman.
