Kiekvienas gyvas organizmas mūsų pasaulyje yra skirtingas. Ne tik žmonės skiriasi vienas nuo kito. Tos pačios rūšies gyvūnai ir augalai taip pat turi skirtumų. To priežastis – ne tik skirtingos gyvenimo sąlygos ir gyvenimo patirtis. Kiekvieno organizmo individualumas jame nustatomas genetinės medžiagos pagalba.
Svarbūs ir įdomūs klausimai apie nukleino rūgštis
Dar iki gimimo kiekvienas organizmas turi savo genų rinkinį, kuris lemia absoliučiai visas struktūrines ypatybes. Tai ne tik kailio spalva ar, pavyzdžiui, lapų forma. Svarbesnės savybės yra išdėstytos genuose. Juk žiurkėnas negali gimti katei, o baobabas negali išaugti iš kviečių sėklų.
Ir nukleorūgštys – RNR ir DNR molekulės – atsakingos už visą šį didžiulį informacijos kiekį. Jų svarbą labai sunku pervertinti. Juk jie visą gyvenimą ne tik kaupia informaciją, bet padeda ją realizuoti b altymų pagalba, o be to, perduoda kitai kartai. Kaip jie tai daro, kokia sudėtinga yra DNR ir RNR molekulių struktūra? Kuo jie panašūs ir kuo skiriasi? Visame tame mesir mes tai išsiaiškinsime kituose straipsnio skyriuose.
Išanalizuosime visą informaciją po gabalėlio, pradedant nuo pačių pagrindinių dalykų. Pirmiausia sužinosime, kas yra nukleino rūgštys, kaip jos buvo atrastos, tada pakalbėsime apie jų struktūrą ir funkcijas. Straipsnio pabaigoje laukiame lyginamosios RNR ir DNR lentelės, kurią galite bet kada peržiūrėti.
Kas yra nukleorūgštys
Nukleino rūgštys yra didelės molekulinės masės organiniai junginiai, yra polimerai. 1869 m. juos pirmą kartą aprašė Šveicarijos biochemikas Friedrichas Miescheris. Iš pūlių ląstelių jis išskyrė medžiagą, kurioje yra fosforo ir azoto. Darant prielaidą, kad jis yra tik branduoliuose, mokslininkas pavadino jį nukleinu. Tačiau tai, kas liko po b altymų atskyrimo, buvo vadinama nukleorūgštimi.
Jo monomerai yra nukleotidai. Jų skaičius rūgšties molekulėje yra individualus kiekvienai rūšiai. Nukleotidai yra molekulės, sudarytos iš trijų dalių:
- monosacharidas (pentozė), gali būti dviejų tipų – ribozė ir dezoksiribozė;
- azoto bazė (viena iš keturių);
- fosforo rūgšties likutis.
Toliau pažvelgsime į DNR ir RNR skirtumus ir panašumus, apibendrinsime pačioje straipsnio pabaigoje pateiktoje lentelėje.
Struktūrinės savybės: pentozės
Pats pirmasis DNR ir RNR panašumas yra tas, kad juose yra monosacharidų. Bet kiekvienai rūgščiai jie skiriasi. Priklausomai nuo to, kuri pentozė yra molekulėje, nukleorūgštys skirstomos į DNR ir RNR. DNR yra dezoksiribozės, o RNR yraribozė. Abi pentozės rūgštyse būna tik β formos.
Deoksiribozės antrasis anglies atomas (žymimas 2') neturi deguonies. Mokslininkai teigia, kad jo nebuvimas:
- sutrumpina ryšį tarp C2 ir C3;
- padaro DNR molekulę stipresnę;
- sudaro sąlygas kompaktiškam DNR susikaupimui branduolyje.
Pastatų palyginimas: azoto bazės
DNR ir RNR palyginimas nėra lengvas. Tačiau skirtumai matomi nuo pat pradžių. Azoto bazės yra svarbiausi mūsų molekulių statybiniai blokai. Jie neša genetinę informaciją. Tiksliau, ne pačios bazės, o jų tvarka grandinėje. Jie yra purinas ir pirimidinas.
DNR ir RNR sudėtis skiriasi jau monomerų lygyje: dezoksiribonukleino rūgštyje galime rasti adenino, guanino, citozino ir timino. Tačiau RNR yra uracilas, o ne timinas.
Šios penkios bazės yra pagrindinės (pagrindinės), jos sudaro didžiąją dalį nukleorūgščių. Tačiau be jų yra ir kitų. Tai atsitinka labai retai, tokios bazės vadinamos mažomis. Abi randamos abiejose rūgštyse – tai dar vienas panašumas tarp DNR ir RNR.
Šių azoto bazių (ir atitinkamai nukleotidų) seka DNR grandinėje lemia, kokius b altymus tam tikra ląstelė gali sintetinti. Kokios molekulės bus sukurtos tam tikru momentu, priklauso nuo organizmo poreikių.
Eiti įnukleorūgščių organizavimo lygiai. Kad lyginamosios DNR ir RNR charakteristikos būtų kuo išsamesnės ir objektyvesnės, apsvarstysime kiekvienos iš jų struktūrą. DNR turi keturis iš jų, o RNR organizavimo lygių skaičius priklauso nuo jos tipo.
DNR struktūros atradimas, sandaros principai
Visi organizmai skirstomi į prokariotus ir eukariotus. Ši klasifikacija pagrįsta šerdies konstrukcija. Abiejuose yra DNR ląstelėje chromosomų pavidalu. Tai specialios struktūros, kuriose dezoksiribonukleino rūgšties molekulės yra susietos su b altymais. DNR turi keturis organizavimo lygius.
Pirminę struktūrą vaizduoja nukleotidų grandinė, kurios seka griežtai stebima kiekvienam atskiram organizmui ir kurie yra tarpusavyje sujungti fosfodiesterio ryšiais. Didžiulę sėkmę DNR grandinės struktūros tyrime pasiekė Chargaffas ir jo bendradarbiai. Jie nustatė, kad azoto bazių santykiai atitinka tam tikrus dėsnius.
Jos buvo vadinamos Chargaff taisyklėmis. Pirmasis iš jų teigia, kad purino bazių suma turi būti lygi pirimidinų sumai. Tai paaiškės susipažinus su antrine DNR struktūra. Antroji taisyklė išplaukia iš jos savybių: moliniai santykiai A / T ir G / C yra lygūs vienetui. Ta pati taisyklė galioja ir antrajai nukleino rūgščiai – tai dar vienas DNR ir RNR panašumas. Tik antrajame visur vietoj timino yra uracilo.
Be to, daugelis mokslininkų pradėjo klasifikuoti skirtingų rūšių DNR pagal didesnį bazių skaičių. Jei suma yra „A+T“daugiau nei „G + C“, tokia DNR vadinama AT tipo. Jei yra atvirkščiai, mes turime reikalą su GC tipo DNR.
Antrinės struktūros modelį 1953 m. pasiūlė mokslininkai Watsonas ir Crickas, ir jis vis dar yra visuotinai priimtas. Modelis yra dviguba spiralė, susidedanti iš dviejų antilygiagrečių grandinių. Pagrindinės antrinės struktūros charakteristikos yra šios:
- kiekvienos DNR grandinės sudėtis yra griežtai specifinė rūšiai;
- ryšis tarp grandinių yra vandenilis, susidaręs pagal azotinių bazių komplementarumo principą;
- polinukleotidinės grandinės apsivynioja viena aplink kitą, sudarydamos dešiniąją spiralę, vadinamą "spirale";
- fosforo rūgšties likučiai yra už spiralės ribų, azoto bazės yra viduje.
Toliau, tankesnis, kietesnis
Tretinė DNR struktūra yra superspiralinė struktūra. Tai yra, ne tik dvi grandinės susisuka viena su kita molekulėje, siekiant didesnio kompaktiškumo, DNR yra apvyniojama aplink specialius b altymus - histonus. Jie skirstomi į penkias klases, atsižvelgiant į lizino ir arginino kiekį juose.
Paskutinis DNR lygis yra chromosoma. Kad suprastumėte, kaip sandariai jame supakuotas genetinės informacijos nešiklis, įsivaizduokite taip: jei Eifelio bokštas perėjo visus sutankinimo etapus, kaip ir DNR, jis galėtų būti dedamas į degtukų dėžutę.
Chromosomos yra viengubos (sudarytos iš vienos chromatidės) ir dvigubos (sudarytos iš dviejų chromatidžių). Jie užtikrina saugų saugojimągenetinę informaciją, o prireikus jie gali apsisukti ir atverti prieigą prie norimos srities.
RNR tipai, struktūrinės ypatybės
Be to, kad bet kuri RNR skiriasi nuo DNR savo pirmine struktūra (timino trūkumas, uracilo buvimas), skiriasi ir šie organizavimo lygiai:
- Transfer RNR (tRNR) yra vienos grandinės molekulė. Kad galėtų atlikti aminorūgščių transportavimo į b altymų sintezės vietą funkciją, ji turi labai neįprastą antrinę struktūrą. Jis vadinamas „dobilu“. Kiekviena jo kilpa atlieka savo funkciją, tačiau svarbiausi yra akceptoriaus kamienas (prie jo prilimpa aminorūgštis) ir antikodonas (kuris turi sutapti su pasiuntinio RNR kodonu). Tretinė tRNR struktūra buvo mažai ištirta, nes tokią molekulę labai sunku išskirti nepažeidžiant aukšto organizuotumo lygio. Tačiau mokslininkai turi tam tikros informacijos. Pavyzdžiui, mielėse perdavimo RNR yra raidės L formos.
- Messenger RNR (dar vadinama informacine) atlieka informacijos perdavimo iš DNR į b altymų sintezės vietą funkciją. Ji pasakoja, koks b altymas galiausiai pasirodys, ribosomos juda juo sintezės procese. Jo pagrindinė struktūra yra viengrandė molekulė. Antrinė struktūra yra labai sudėtinga, būtina norint teisingai nustatyti b altymų sintezės pradžią. mRNR yra sulankstyta plaukų segtukų pavidalu, kurių galuose yra b altymų apdorojimo pradžios ir pabaigos vietos.
- Ribosomų RNR randama ribosomose. Šios organelės susideda iš dviejų dalelių, kurių kiekvienaturi savo rRNR. Ši nukleorūgštis lemia visų ribosomų b altymų ir funkcinių centrų išsidėstymą šioje organelėje. Pirminę rRNR struktūrą vaizduoja nukleotidų seka, kaip ir ankstesnėse rūgšties atmainose. Yra žinoma, kad paskutinė rRNR lankstymo stadija yra vienos grandinės galinių dalių suporavimas. Tokių lapkočių susidarymas papildomai prisideda prie visos konstrukcijos sutankinimo.
DNR funkcijos
Deoksiribonukleorūgštis veikia kaip genetinės informacijos saugykla. Būtent jo nukleotidų sekoje yra „paslėpti“visi mūsų kūno b altymai. DNR jie ne tik saugomi, bet ir gerai apsaugoti. Ir net jei kopijavimo metu įvyko klaida, ji bus ištaisyta. Taigi visa genetinė medžiaga bus išsaugota ir pasieks palikuonis.
Siekdama perduoti informaciją palikuonims, DNR turi galimybę padvigubėti. Šis procesas vadinamas replikacija. Lyginamoji RNR ir DNR lentelė parodys, kad kita nukleorūgštis negali to padaryti. Tačiau ji turi daug kitų funkcijų.
RNR funkcijos
Kiekvienas RNR tipas turi savo funkciją:
- Transporto ribonukleino rūgštis tiekia aminorūgštis į ribosomas, kur jos paverčiamos b altymais. tRNR ne tik atneša statybinę medžiagą, bet ir dalyvauja kodonų atpažinime. O kaip teisingai bus suformuotas b altymas, priklauso nuo jo darbo.
- Pranešimo RNR nuskaito informaciją išDNR ir perneša ją į b altymų sintezės vietą. Ten jis prisijungia prie ribosomos ir nustato aminorūgščių tvarką b altyme.
- Ribosominė RNR užtikrina organelių sandaros vientisumą, reguliuoja visų funkcinių centrų darbą.
Štai dar vienas panašumas tarp DNR ir RNR: jie abu rūpinasi genetine informacija, kurią ląstelė neša.
DNR ir RNR palyginimas
Norėdami sutvarkyti visą aukščiau pateiktą informaciją, surašykite ją į lentelę.
| DNR | RNA | |
| Narve vieta | Branduolys, chloroplastai, mitochondrijos | Branduolys, chloroplastai, mitochondrijos, ribosomos, citoplazma |
| Monomeras | Deoksiribonukleotidai | Ribonukleotidai |
| Struktūra | Dvigrandė spiralė | Viena grandinė |
| Nukleotidai | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funkcijos | Stabilus, galintis daugintis | Labile, negali padvigubinti |
| Funkcijos | Genetinės informacijos saugojimas ir perdavimas | Paveldimos informacijos (mRNR), struktūrinių funkcijų (rRNR, mitochondrijų RNR), dalyvavimo b altymų sintezėje (mRNR, tRNR, rRNR) perdavimas |
Taigi trumpai kalbėjome apie DNR ir RNR panašumus. Lentelė bus nepakeičiamas egzamino pagalbininkas arba paprastas priminimas.
Be to, ką jau sužinojome anksčiau, lentelėje buvo pateikti keli faktai. Pavyzdžiui, DNR gebėjimasdubliavimasis yra būtinas ląstelių dalijimuisi, kad abi ląstelės gautų visą tinkamą genetinę medžiagą. Kalbant apie RNR, padvigubinti nėra prasmės. Jei ląstelei reikia kitos molekulės, ji susintetina ją iš DNR šablono.
DNR ir RNR charakteristikos pasirodė trumpos, tačiau apžvelgėme visas struktūros ir funkcijų ypatybes. Vertimo procesas – b altymų sintezė – labai įdomus. Susipažinus su ja, paaiškėja, kokį didelį vaidmenį ląstelės gyvenime atlieka RNR. O DNR dubliavimosi procesas yra labai jaudinantis. Ko verta nutraukti dvigubą spiralę ir perskaityti kiekvieną nukleotidą!
Kasdien išmokite ko nors naujo. Ypač jei šis naujas dalykas vyksta kiekvienoje jūsų kūno ląstelėje.
