Nukleinsyror spelar en viktig roll i cellen och säkerställer dess vitala aktivitet och reproduktion. Dessa egenskaper gör det möjligt att kalla dem de näst viktigaste biologiska molekylerna efter proteiner. Många forskare sätter till och med DNA och RNA i första hand, vilket antyder deras huvudsakliga betydelse för livets utveckling. Ändå är de avsedda att ta andraplatsen efter proteiner, eftersom grunden för livet är just polypeptidmolekylen.
Nukleinsyror är en annan livsnivå, mycket mer komplex och intressant på grund av det faktum att varje typ av molekyl gör ett specifikt jobb för den. Detta bör undersökas mer i detalj.
Begreppet nukleinsyror
Alla nukleinsyror (DNA och RNA) är biologiska heterogena polymerer som skiljer sig åt i antalet kedjor. DNA är en dubbelsträngad polymermolekyl som innehållergenetisk information om eukaryota organismer. Cirkulära DNA-molekyler kan innehålla ärftlig information från vissa virus. Dessa är HIV och adenovirus. Det finns också 2 speciella typer av DNA: mitokondrie och plastid (finns i kloroplaster).
RNA, å andra sidan, har många fler typer, på grund av nukleinsyrans olika funktioner. Det finns nukleärt RNA, som innehåller ärftlig information från bakterier och de flesta virus, matrix (eller budbärar-RNA), ribosomal och transport. Alla är involverade antingen i lagring av ärftlig information eller i genuttryck. Det är dock nödvändigt att förstå mer i detalj vilka funktioner nukleinsyror utför i cellen.
Dubbelsträngad DNA-molekyl
Denna typ av DNA är ett perfekt lagringssystem för ärftlig information. En dubbelsträngad DNA-molekyl är en enkel molekyl som består av heterogena monomerer. Deras uppgift är att bilda vätebindningar mellan nukleotider i en annan kedja. Själva DNA-monomeren består av en kvävebas, en ortofosfatrest och en monosackarid med fem kolatomer deoxiribos. Beroende på vilken typ av kväveh altig bas som ligger bakom en viss DNA-monomer har den sitt eget namn. Typer av DNA-monomerer:
- deoxiribos med en ortofosfatrest och en adenylkvävebas;
- tymidin kvävebas med deoxiribos och en ortofosfatrest;
- cytosin-kvävebas, deoxiribos och ortofosfatrester;
- ortofosfat med deoxiribos och guaninkväveh altiga rester.
I skrift, för att förenkla DNA-strukturschemat, betecknas adenylresten som "A", guaninresten betecknas som "G", tymidinresten är "T", och cytosinresten är "C" ". Det är viktigt att genetisk information överförs från den dubbelsträngade DNA-molekylen till budbärar-RNA. Det har få skillnader: här, som en kolhydratrest, finns det inte deoxiribos, utan ribos, och istället för tymidylkvävebasen förekommer uracil i RNA.
DNA:s struktur och funktioner
DNA är byggt på principen om en biologisk polymer, i vilken en kedja skapas i förväg enligt en given mall, beroende på den genetiska informationen i modercellen. DNA-nukleotider är här förbundna med kovalenta bindningar. Sedan, enligt komplementaritetsprincipen, binds andra nukleotider till nukleotiderna i den enkelsträngade molekylen. Om början i en enkelsträngad molekyl representeras av nukleotiden adenin, kommer den i den andra (komplementära) kedjan att motsvara tymin. Guanin är komplementärt till cytosin. Således byggs en dubbelsträngad DNA-molekyl. Den ligger i kärnan och lagrar ärftlig information, som kodas av kodoner - tripletter av nukleotider. Dubbelsträngade DNA-funktioner:
- bevarande av ärftlig information som tagits emot från föräldracellen;
- genuttryck;
- förebyggande av mutationsförändringar.
Vikten av proteiner och nukleinsyror
Man tror att funktionerna hos proteiner och nukleinsyror är vanliga, nämligen:de är involverade i genuttryck. Nukleinsyran i sig är deras lagringsplats, och proteinet är slutresultatet av att läsa information från genen. Genen i sig är en del av en integral DNA-molekyl, packad i en kromosom, i vilken information om ett visst proteins struktur registreras med hjälp av nukleotider. En gen kodar för aminosyrasekvensen för endast ett protein. Det är proteinet som kommer att implementera den ärftliga informationen.
Klassificering av RNA-typer
Nukleinsyrors funktioner i cellen är mycket olika. Och de är mest talrika när det gäller RNA. Denna multifunktionalitet är dock fortfarande relativ, eftersom en typ av RNA är ansvarig för en av funktionerna. I det här fallet finns det följande typer av RNA:
- nukleärt RNA från virus och bakterier;
- matrix (information) RNA;
- ribosom alt RNA;
- messenger RNA-plasmid (kloroplast);
- Kloroplastribosom alt RNA;
- mitokondriellt ribosom alt RNA;
- mitokondriell budbärar-RNA;
- överföring RNA.
RNA-funktioner
Denna klassificering innehåller flera typer av RNA, som är uppdelade beroende på platsen. Men i funktionella termer bör de endast delas in i fyra typer: kärnkraft, information, ribosom och transport. Funktionen av ribosom alt RNA är proteinsyntes baserad på nukleotidsekvensen av budbärar-RNA. Vart iaminosyror "förs" till det ribosomala RNA:t, "uppträdda" på budbärar-RNA:t, med hjälp av en transportribonukleinsyra. Så här fortgår syntesen i alla organismer som har ribosomer. Strukturen och funktionerna hos nukleinsyror ger både bevarandet av genetiskt material och skapandet av proteinsyntesprocesser.
Mitokondriella nukleinsyror
Om nästan allt är känt om de funktioner i cellen som utförs av nukleinsyror som finns i kärnan eller cytoplasman, så finns det fortfarande lite information om mitokondrie- och plastid-DNA. Specifika ribosomala och budbärar-RNA har också hittats här. Nukleinsyror DNA och RNA finns här även i de mest autotrofa organismerna.
Kanske nukleinsyran kom in i cellen genom symbiogenes. Denna väg anses av forskare vara den mest sannolika på grund av bristen på alternativa förklaringar. Processen betraktas som följer: en symbiotisk autotrof bakterie kom in i cellen vid en viss period. Som ett resultat lever denna kärnkraftsfria cell inuti cellen och förser den med energi, men försämras gradvis.
I de inledande stadierna av evolutionär utveckling, troligen, flyttade en symbiotisk icke-nukleär bakterie mutationsprocesser i värdcellens kärna. Detta gjorde det möjligt för generna som var ansvariga för att lagra information om strukturen hos mitokondriella proteiner att införas i värdcellens nukleinsyra. Men för närvarande, vilka funktioner i cellen utförs av nukleinsyror av mitokondriellt ursprung,inte mycket information.
Förmodligen syntetiseras vissa proteiner i mitokondrierna, vars struktur ännu inte kodas av värdens nukleära DNA eller RNA. Det är också troligt att cellen behöver sin egen mekanism för proteinsyntes bara för att många proteiner som syntetiseras i cytoplasman inte kan ta sig igenom mitokondriernas dubbla membran. Samtidigt producerar dessa organeller energi, och därför, om det finns en kanal eller en specifik bärare för proteinet, kommer det att räcka för rörelse av molekyler och mot koncentrationsgradienten.
Plasmid-DNA och RNA
Platider (kloroplaster) har också sitt eget DNA, som förmodligen är ansvarigt för implementeringen av liknande funktioner, som är fallet med mitokondriella nukleinsyror. Den har också sitt eget ribosom alt, budbärar- och överförings-RNA. Dessutom är plastider, att döma av antalet membran, och inte av antalet biokemiska reaktioner, mer komplicerade. Det händer att många plastider har 4 lager av membran, vilket förklaras av forskare på olika sätt.
En sak är uppenbar: nukleinsyrornas funktioner i cellen har ännu inte studerats fullt ut. Det är inte känt vilken betydelse det mitokondriella proteinsyntessystemet och det analoga kloroplastiska systemet har. Det är inte heller helt klart varför celler behöver mitokondriella nukleinsyror om proteiner (uppenbarligen inte alla) redan är kodade i nukleärt DNA (eller RNA, beroende på organism). Även om vissa fakta tvingar oss att hålla med om att det proteinsyntetiserande systemet av mitokondrier och kloroplaster är ansvarigt för samma funktioner somoch DNA från kärnan och RNA i cytoplasman. De lagrar ärftlig information, reproducerar den och skickar den vidare till dotterceller.
CV
Det är viktigt att förstå vilka funktioner i cellen som utför nukleinsyror av nukleärt, plastid- och mitokondriellt ursprung. Detta öppnar många möjligheter för vetenskapen, eftersom den symbiotiska mekanismen, enligt vilken många autotrofa organismer uppträdde, kan reproduceras idag. Detta kommer att göra det möjligt att få en ny typ av cell, kanske till och med en mänsklig. Även om det är för tidigt att tala om utsikterna för införandet av flermembranplastidorganeller i celler.
Det är mycket viktigare att förstå att nukleinsyror är ansvariga för nästan alla processer i en cell. Detta är både proteinbiosyntes och bevarande av information om cellens struktur. Dessutom är det mycket viktigare att nukleinsyror utför funktionen att överföra ärftligt material från moderceller till dotterceller. Detta garanterar vidareutvecklingen av evolutionära processer.
