Det er velkjent at alle former for levende materie, fra virus til høyt organiserte dyr (inkludert mennesker), har et unikt arveapparat. Det er representert av molekyler av to typer nukleinsyrer: deoksyribonuklein og ribonuklein. I disse organiske stoffene er det kodet informasjon som overføres fra foreldreindivider til avkom under reproduksjon. I dette arbeidet vil vi studere både strukturen og funksjonene til DNA og RNA i cellen, og også vurdere mekanismene som ligger til grunn for prosessene med å overføre de arvelige egenskapene til levende materie.
Som det viste seg, er egenskapene til nukleinsyrer, selv om de har noen fellestrekk, likevel forskjellige på mange måter. Derfor vil vi sammenligne funksjonene til DNA og RNA utført av disse biopolymerene i celler i ulike grupper av organismer. Tabellen som presenteres i arbeidet vil bidra til å forstå hva som er deres grunnleggende forskjell.
nukleinsyrer –komplekse biopolymerer
Oppdagelser innen molekylærbiologi som skjedde på begynnelsen av 1900-tallet, spesielt dekodingen av strukturen til deoksyribonukleinsyre, fungerte som en drivkraft for utviklingen av moderne cytologi, genetikk, bioteknologi og genetisk engineering. Fra organisk kjemi er DNA og RNA makromolekylære stoffer som består av gjentatte repeterende enheter - monomerer, også k alt nukleotider. Det er kjent at de er sammenkoblet og danner kjeder som er i stand til romlig selvorganisering.
Slike DNA-makromolekyler binder seg ofte til spesielle proteiner med spesielle egenskaper k alt histoner. Nukleoproteinkomplekser danner spesielle strukturer - nukleosomer, som igjen er en del av kromosomer. Nukleinsyrer kan finnes både i kjernen og i cytoplasmaet til cellen, tilstede i noen av dens organeller, for eksempel mitokondrier eller kloroplaster.
Rolig struktur av arvestoffet
For å forstå funksjonene til DNA og RNA, må du forstå i detalj funksjonene til strukturen deres. Som proteiner har nukleinsyrer flere nivåer av organisering av makromolekyler. Den primære strukturen er representert av polynukleotidkjeder, de sekundære og tertiære konfigurasjonene er selvkompliserte på grunn av den nye kovalente typen binding. En spesiell rolle i å opprettholde den romlige formen til molekyler tilhører hydrogenbindinger, så vel som van der Waals-vekselkrefter. Resultatet er en kompaktstrukturen til DNA, k alt superspiralen.
nukleinsyremonomerer
Strukturen og funksjonene til DNA, RNA, proteiner og andre organiske polymerer avhenger av både den kvalitative og kvantitative sammensetningen av makromolekylene deres. Begge typer nukleinsyrer består av byggesteiner k alt nukleotider. Som kjent fra løpet av kjemi, påvirker strukturen til et stoff nødvendigvis dets funksjoner. DNA og RNA er intet unntak. Det viser seg at selve syretypen og dens rolle i cellen avhenger av nukleotidsammensetningen. Hver monomer inneholder tre deler: en nitrogenholdig base, et karbohydrat og en fosforsyrerest. Det er fire typer nitrogenholdige baser for DNA: adenin, guanin, tymin og cytosin. I RNA-molekyler vil de være henholdsvis adenin, guanin, cytosin og uracil. Karbohydrat er representert av ulike typer pentose. Ribonukleinsyre inneholder ribose, mens DNA inneholder sin deoksygenerte form, k alt deoksyribose.
Funksjoner av deoksyribonukleinsyre
Først skal vi se på strukturen og funksjonene til DNA. RNA, som har en enklere romlig konfigurasjon, vil bli studert av oss i neste avsnitt. Så to polynukleotidtråder holdes sammen ved å gjentatte ganger gjenta hydrogenbindinger dannet mellom nitrogenholdige baser. I paret "adenin - tymin" er det to, og i paret "guanin - cytosin" er det tre hydrogenbindinger.
Den konservative korrespondansen mellom purin- og pyrimidinbaser varoppdaget av E. Chargaff og ble k alt komplementaritetsprinsippet. I en enkelt kjede er nukleotidene koblet sammen av fosfodiesterbindinger dannet mellom pentosen og ortofosforsyreresten til tilstøtende nukleotider. Den spiralformede formen til begge kjeder opprettholdes av hydrogenbindinger som oppstår mellom hydrogen- og oksygenatomene som er en del av nukleotidene. Den høyere - tertiære strukturen (supercoil) - er karakteristisk for kjerne-DNA til eukaryote celler. I denne formen er det tilstede i kromatin. Imidlertid har bakterier og DNA-holdige virus deoksyribonukleinsyre som ikke er assosiert med proteiner. Det er representert av en ringformet form og kalles et plasmid.
DNA fra mitokondrier og kloroplaster, organeller av plante- og dyreceller, har samme utseende. Deretter skal vi finne ut hvordan funksjonene til DNA og RNA skiller seg fra hverandre. Tabellen nedenfor vil vise oss disse forskjellene i strukturen og egenskapene til nukleinsyrer.
Ribonukleinsyre
RNA-molekylet består av én polynukleotidstreng (unntaket er de dobbelttrådede strukturene til enkelte virus), som kan være lokalisert både i kjernen og i cellecytoplasmaet. Det finnes flere typer ribonukleinsyrer, som er forskjellige i struktur og egenskaper. Dermed har messenger RNA den høyeste molekylvekten. Det syntetiseres i cellekjernen på et av genene. Oppgaven til mRNA er å overføre informasjon om sammensetningen av proteinet fra kjernen til cytoplasmaet. Transportform av nukleinsyre fester proteinmonomerer– aminosyrer – og leverer dem til stedet for biosyntese.
Til slutt dannes ribosom alt RNA i nukleolen og er involvert i proteinsyntesen. Som du kan se, er funksjonene til DNA og RNA i cellulær metabolisme mangfoldige og svært viktige. De vil først og fremst avhenge av cellene som organismer inneholder molekylene til arvestoffet. Så i virus kan ribonukleinsyre fungere som en bærer av arvelig informasjon, mens i cellene til eukaryote organismer er det bare deoksyribonukleinsyre som har denne evnen.
Funksjoner av DNA og RNA i kroppen
I følge deres betydning er nukleinsyrer, sammen med proteiner, de viktigste organiske forbindelsene. De bevarer og overfører arvelige egenskaper og egenskaper fra foreldre til avkom. La oss definere forskjellen mellom funksjonene til DNA og RNA. Tabellen nedenfor viser disse forskjellene mer detaljert.
| Vis | Plasser i et bur | Konfigurasjon | Function |
| DNA | core | superspiral | bevaring og overføring av arvelig informasjon |
| DNA |
mitokondrier kloroplaster |
sirkulært (plasmid) | lokal overføring av arvelig informasjon |
| iRNA | cytoplasma | linear | fjerning av informasjon fra genet |
| tRNA | cytoplasma | sekundær | transport av aminosyrer |
| rRNA | kjerne ogcytoplasma | linear | dannelse av ribosomer |
Hva kjennetegner stoffet for arvelighet av virus?
Nukleinsyrer fra virus kan være i form av både enkelttrådede og dobbelttrådede helixer eller ringer. I følge D. B altimores klassifisering inneholder disse objektene i mikrokosmos DNA-molekyler som består av en eller to kjeder. Den første gruppen inkluderer herpespatogener og adenovirus, og den andre inkluderer for eksempel parvovirus.
DNA- og RNA-virusenes funksjoner er å trenge sin egen arvelige informasjon inn i cellen, utføre replikasjonsreaksjoner av virale nukleinsyremolekyler og sette sammen proteinpartikler i vertscellens ribosomer. Som et resultat blir hele cellemetabolismen fullstendig underordnet parasitter, som, raskt formerende, fører cellen til døden.
RNA-virus
I virologi er det vanlig å dele disse organismene inn i flere grupper. Så den første inkluderer arter som kalles enkeltstrenget (+) RNA. Deres nukleinsyre utfører de samme funksjonene som messenger-RNA til eukaryote celler. En annen gruppe inkluderer enkeltstrengede (-) RNA-er. For det første skjer transkripsjon med molekylene deres, noe som fører til fremkomsten av (+) RNA-molekyler, og disse fungerer i sin tur som en mal for å sette sammen virale proteiner.
Basert på det foregående, for alle organismer, inkludert virus, er funksjonene til DNA og RNA kort karakterisert som følger: lagring av arvelige egenskaper og egenskaper til organismen og deres videre overføring til avkom.
