Znano je, da imajo vse oblike žive snovi, od virusov do visoko organiziranih živali (vključno z ljudmi), edinstven dedni aparat. Predstavljajo ga molekule dveh vrst nukleinskih kislin: deoksiribonukleinske in ribonukleinske. V teh organskih snoveh so kodirane informacije, ki se med razmnoževanjem prenašajo s starševskih osebkov na potomce. V tem delu bomo preučevali tako strukturo kot funkcije DNK in RNA v celici ter obravnavali tudi mehanizme, na katerih temeljijo procesi prenosa dednih lastnosti žive snovi.
Kot se je izkazalo, se lastnosti nukleinskih kislin, čeprav imajo nekaj skupnih lastnosti, kljub temu v marsičem razlikujejo. Zato bomo primerjali funkcije DNK in RNA, ki jih ti biopolimeri izvajajo v celicah različnih skupin organizmov. Tabela, predstavljena v delu, bo pomagala razumeti, kakšna je njihova temeljna razlika.
Nukleinske kisline –kompleksni biopolimeri
Odkritja na področju molekularne biologije, ki so se zgodila v začetku 20. stoletja, zlasti dekodiranje strukture deoksiribonukleinske kisline, so služila kot zagon za razvoj sodobne citologije, genetike, biotehnologije in genetike. inženiring. Z vidika organske kemije sta DNK in RNA makromolekularne snovi, sestavljene iz večkrat ponavljajočih se enot - monomerov, imenovanih tudi nukleotidi. Znano je, da so medsebojno povezani in tvorijo verige, ki so sposobne prostorske samoorganizacije.
Takšne makromolekule DNK se pogosto vežejo na posebne beljakovine s posebnimi lastnostmi, imenovane histoni. Nukleoproteinski kompleksi tvorijo posebne strukture - nukleosome, ki pa so del kromosomov. Nukleinske kisline lahko najdemo tako v jedru kot v citoplazmi celice, prisotne so v nekaterih njenih organelah, kot so mitohondriji ali kloroplasti.
Prostorska struktura substance dednosti
Če želite razumeti funkcije DNK in RNA, morate podrobno razumeti značilnosti njihove strukture. Tako kot beljakovine imajo nukleinske kisline več ravni organiziranosti makromolekul. Primarno strukturo predstavljajo polinukleotidne verige, sekundarna in terciarna konfiguracija sta samozapleteni zaradi nastajajoče kovalentne vrste vezi. Posebno vlogo pri ohranjanju prostorske oblike molekul imajo vodikove vezi, pa tudi van der Waalsove sile interakcije. Rezultat je kompaktenstruktura DNK, imenovana supercoil.
Monomeri nukleinske kisline
Struktura in funkcije DNK, RNA, beljakovin in drugih organskih polimerov so odvisne tako od kvalitativne kot kvantitativne sestave njihovih makromolekul. Obe vrsti nukleinskih kislin sta sestavljeni iz gradnikov, imenovanih nukleotidi. Kot je znano iz tečaja kemije, struktura snovi nujno vpliva na njene funkcije. DNK in RNA nista izjema. Izkazalo se je, da sta vrsta kisline in njena vloga v celici odvisna od sestave nukleotidov. Vsak monomer vsebuje tri dele: dušikovo bazo, ogljikov hidrat in ostanek fosforne kisline. Obstajajo štiri vrste dušikovih baz za DNK: adenin, gvanin, timin in citozin. V molekulah RNA bodo to adenin, gvanin, citozin in uracil. Ogljikove hidrate predstavljajo različne vrste pentoze. Ribonukleinska kislina vsebuje ribozo, medtem ko DNK vsebuje njeno deoksigenirano obliko, imenovano deoksiriboza.
Lastnosti deoksiribonukleinske kisline
Najprej si bomo ogledali strukturo in funkcije DNK. RNA, ki ima enostavnejšo prostorsko konfiguracijo, bomo preučevali v naslednjem razdelku. Torej se dve polinukleotidni verigi držita skupaj z večkratno ponavljajočimi se vodikovimi vezmi, ki nastanejo med dušikovimi bazami. V paru "adenin - timin" sta dve, v paru "gvanin - citozin" pa tri vodikove vezi.
Konzervativna korespondenca purinskih in pirimidinskih baz je bilaodkril E. Chargaff in so ga imenovali načelo komplementarnosti. V eni verigi so nukleotidi med seboj povezani s fosfodiesterskimi vezmi, ki nastanejo med pentozo in ostankom ortofosforne kisline sosednjih nukleotidov. Vijačno obliko obeh verig vzdržujejo vodikove vezi, ki nastanejo med atomi vodika in kisika, ki so del nukleotidov. Višja - terciarna struktura (supercoil) - je značilna za jedrsko DNK evkariontskih celic. V tej obliki je prisoten v kromatinu. Vendar imajo bakterije in virusi, ki vsebujejo DNK, deoksiribonukleinsko kislino, ki ni povezana z beljakovinami. Predstavljen je v obliki obroča in se imenuje plazmid.
DNK mitohondrijev in kloroplastov, organele rastlinskih in živalskih celic, ima enak videz. Nato bomo ugotovili, kako se funkcije DNK in RNA med seboj razlikujejo. Spodnja tabela nam bo pokazala te razlike v strukturi in lastnostih nukleinskih kislin.
ribonukleinska kislina
Molekula RNA je sestavljena iz ene polinukleotidne verige (izjema so dvoverižne strukture nekaterih virusov), ki se lahko nahaja tako v jedru kot v celični citoplazmi. Obstaja več vrst ribonukleinskih kislin, ki se razlikujejo po strukturi in lastnostih. Tako ima sporočilna RNA najvišjo molekulsko maso. Sintetizira se v celičnem jedru na enem od genov. Naloga mRNA je prenos informacij o sestavi proteina iz jedra v citoplazmo. Transportna oblika nukleinske kisline veže beljakovinske monomere– aminokisline – in jih dostavi na mesto biosinteze.
Nazadnje se ribosomska RNA tvori v nukleolu in sodeluje pri sintezi beljakovin. Kot lahko vidite, so funkcije DNK in RNA v celični presnovi raznolike in zelo pomembne. Odvisne bodo predvsem od celic, v katerih organizmih so molekule dedne snovi. Tako lahko pri virusih ribonukleinska kislina deluje kot nosilec dednih informacij, medtem ko ima v celicah evkariontskih organizmov to sposobnost samo deoksiribonukleinska kislina.
Funkcije DNK in RNA v telesu
Po svojem pomenu so nukleinske kisline skupaj z beljakovinami najpomembnejše organske spojine. Ohranjajo in prenašajo dedne lastnosti in lastnosti s staršev na potomce. Opredelimo razliko med funkcijama DNK in RNA. Spodnja tabela bo podrobneje prikazala te razlike.
| Ogled | Postavite v kletko | Konfiguracija | funkcija |
| DNK | core | superspiral | ohranjanje in prenos dednih informacij |
| DNK |
mitohondrije kloroplasti |
krožni (plazmid) | lokalni prenos dednih informacij |
| iRNA | citoplazma | linearno | odstranitev informacij iz gena |
| tRNA | citoplazma | sekundarno | prevoz aminokislin |
| rRNA | jedro incitoplazma | linearno | tvorba ribosomov |
Kakšne so značilnosti snovi dednosti virusov?
Nukleinske kisline virusov so lahko v obliki enoverižnih in dvoverižnih spiral ali obročev. Po klasifikaciji D. B altimoreja ti predmeti mikrokozmosa vsebujejo molekule DNK, sestavljene iz ene ali dveh verig. V prvo skupino spadajo povzročitelji herpesa in adenovirusi, v drugo pa na primer parvovirusi.
Naloge virusov DNK in RNA so, da prodrejo v lastne dedne informacije v celico, izvajajo reakcije replikacije molekul virusne nukleinske kisline in sestavljajo beljakovinske delce v ribosomih gostiteljske celice. Posledično je celoten celični metabolizem popolnoma podrejen parazitom, ki s hitrim razmnoževanjem vodijo celico v smrt.
RNA virusi
V virologiji je običajno, da te organizme razdelimo v več skupin. Torej, prva vključuje vrste, ki se imenujejo enoverižna (+) RNA. Njihova nukleinska kislina opravlja enake funkcije kot sporočilna RNA evkariontskih celic. Druga skupina vključuje enoverižne (-) RNA. Najprej pride do transkripcije z njihovimi molekulami, kar vodi do pojava (+) RNA molekul, ki pa služijo kot predloga za sestavljanje virusnih beljakovin.
Na podlagi navedenega so za vse organizme, vključno z virusi, funkcije DNK in RNA na kratko označene takole: shranjevanje dednih značilnosti in lastnosti organizma ter njihov nadaljnji prenos na potomce.
