Tiden vi lever i er preget av fantastiske endringer, enorm fremgang, når folk får svar på flere og flere nye spørsmål. Livet går raskt fremover, og det som inntil nylig virket umulig begynner å gå i oppfyllelse. Det er godt mulig at det som i dag ser ut til å være et plot fra science fiction-sjangeren snart også vil få virkelighetens trekk.
En av de viktigste oppdagelsene i andre halvdel av det tjuende århundre var nukleinsyrene RNA og DNA, takket være hvilke mennesket kom nærmere å avdekke naturens mysterier.
nukleinsyrer
Nukleinsyrer er organiske forbindelser med makromolekylære egenskaper. De er sammensatt av hydrogen, karbon, nitrogen og fosfor.
De ble oppdaget i 1869 av F. Miescher, som undersøkte pus. Imidlertid ble oppdagelsen hans ikke gitt stor betydning på den tiden. Først senere, da disse syrene ble funnet i alle dyre- og planteceller, kom forståelsen av deres enorme rolle.
Det finnes to typer nukleinsyrer: RNA og DNA (ribonuklein og deoksyribonukleinsyresyrer). Denne artikkelen handler om ribonukleinsyre, men for en generell forståelse, la oss også vurdere hva DNA er.
Hva er deoksyribonukleinsyre?
DNA er en nukleinsyre som består av to tråder som er forbundet i henhold til komplementaritetsloven med hydrogenbindinger av nitrogenholdige baser. Lange kjeder er vridd til en spiral, en tur inneholder nesten ti nukleotider. Diameteren på den doble helixen er to millimeter, avstanden mellom nukleotidene er omtrent en halv nanometer. Lengden på ett molekyl når noen ganger flere centimeter. Lengden på DNA-et til kjernen til en menneskelig celle er nesten to meter.
Strukturen av DNA inneholder all genetisk informasjon. DNA har replikasjon, som betyr prosessen der to absolutt identiske dattermolekyler dannes fra ett molekyl.
Som allerede nevnt, består kjeden av nukleotider, som igjen består av nitrogenholdige baser (adenin, guanin, tymin og cytosin) og en fosforsyrerest. Alle nukleotider er forskjellige i nitrogenholdige baser. Hydrogenbinding forekommer ikke mellom alle baser; adenin kan for eksempel bare kombineres med tymin eller guanin. Dermed er det like mange adenylnukleotider i kroppen som tymidylnukleotider, og antall guanylnukleotider er lik cytidylnukleotider (Chargaffs regel). Det viser seg at sekvensen til en kjede forhåndsbestemmer sekvensen til en annen, og kjedene ser ut til å speile hverandre. Et slikt mønster, hvor nukleotidene til to kjeder er ordnet på en ryddig måte, og også er koblet selektivt, kallesprinsippet om komplementaritet. I tillegg til hydrogenforbindelser, interagerer dobbelthelixen også hydrofobt.
To kjeder er i motsatte retninger, det vil si at de er plassert i motsatte retninger. Derfor, motsatt av tre'-enden av den ene er fem'-enden av den andre kjeden.
Utover ligner DNA-molekylet en spir altrapp, hvis rekkverk er en sukkerfosfatryggrad, og trinnene er komplementære nitrogenbaser.
Hva er ribonukleinsyre?
RNA er en nukleinsyre med monomerer k alt ribonukleotider.
I kjemiske egenskaper er det veldig likt DNA, siden begge er polymerer av nukleotider, som er et fosforylert N-glykosid, som er bygget på en pentose (fem-karbon sukker) rest, med en fosfatgruppe på det femte karbonatomet og en nitrogenbase ved det første karbonatomet.
Det er en enkelt polynukleotidkjede (unntatt virus), som er mye kortere enn DNA.
Én RNA-monomer er restene av følgende stoffer:
- nitrogenbaser;
- femkarbonmonosakkarid;
- fosforsyrer.
RNA har pyrimidin (uracil og cytosin) og purin (adenin, guanin) baser. Ribose er monosakkaridet til RNA-nukleotidet.
Forskjeller mellom RNA og DNA
Nukleinsyrer skiller seg fra hverandre på følgende måter:
- dens mengde i en celle avhenger av fysiologisk tilstand, alder og organtilhørighet;
- DNA inneholder karbohydraterdeoksyribose og RNA - ribose;
- Nitrogenbasen i DNA er tymin, og i RNA er den uracil;
- klasser utfører forskjellige funksjoner, men syntetiseres på DNA-matrisen;
- DNA er dobbel helix, RNA er enkelttråd;
- ikke typisk for DNA Chargaff-reglene hennes;
- RNA har flere mindre baser;
- kjeder varierer betydelig i lengde.
Studiehistorikk
RNA-cellen ble først oppdaget av den tyske biokjemikeren R. Altman mens han studerte gjærceller. På midten av det tjuende århundre ble DNAs rolle i genetikken bevist. Først da ble RNA-typer, funksjoner og så videre beskrevet. Opptil 80-90 % av massen i cellen faller på rRNA, som sammen med proteiner danner ribosomet og deltar i proteinbiosyntesen.
På sekstitallet av forrige århundre ble det først antydet at det må være en bestemt art som bærer den genetiske informasjonen for proteinsyntese. Etter det ble det vitenskapelig fastslått at det finnes slike informasjonsribonukleinsyrer som representerer komplementære kopier av gener. De kalles også messenger-RNA.
De såk alte transportsyrene er involvert i å dekode informasjonen som er registrert i dem.
Senere begynte det å utvikles metoder for å identifisere sekvensen av nukleotider og etablere strukturen til RNA i det sure rommet. Så det ble funnet at noen av dem, som ble k alt ribozymer, kan sp alte polyribonukleotidkjeder. Som et resultat begynte det å bli antatt at på den tiden da liv dukket opp på planeten,RNA fungerte uten DNA og proteiner. Dessuten ble alle transformasjonene gjort med hennes deltakelse.
Strukturen til ribonukleinsyremolekylet
Nesten alle RNA-er er enkeltkjeder av polynukleotider, som igjen består av monoribonukleotider - purin- og pyrimidinbaser.
Nukleotider er merket med begynnelsesbokstavene til basene:
- adenine (A), A;
- guanine (G), G;
- cytosin (C), C;
- uracil (U), U.
De er knyttet sammen med tre- og femfosfodiesterbindinger.
Det mest varierte antallet nukleotider (fra flere titalls til titusenvis) er inkludert i strukturen til RNA. De kan danne en sekundær struktur som hovedsakelig består av korte dobbelttrådete tråder som er dannet av komplementære baser.
Struktur av et ribnukleinsyremolekyl
Som allerede nevnt, har molekylet en enkelttrådet struktur. RNA mottar sin sekundære struktur og form som et resultat av interaksjonen av nukleotider med hverandre. Det er en polymer hvis monomer er et nukleotid som består av et sukker, en fosforsyrerest og en nitrogenbase. Utad ligner molekylet på en av DNA-kjedene. Nukleotidene adenin og guanin, som er en del av RNA, er purin. Cytosin og uracil er pyrimidinbaser.
Synteseprosess
For at et RNA-molekyl skal syntetiseres, er malen et DNA-molekyl. Riktignok skjer den omvendte prosessen også når nye molekyler av deoksyribonukleinsyre dannes på ribonukleinsyrematrisen. Slikoppstår under replikering av visse typer virus.
Grunnlaget for biosyntese kan også tjene som andre molekyler av ribonukleinsyre. Transkripsjonen, som skjer i cellekjernen, involverer mange enzymer, men den viktigste av dem er RNA-polymerase.
Visninger
Avhengig av typen RNA, er funksjonene også forskjellige. Det finnes flere typer:
- informasjons-i-RNA;
- ribosom alt rRNA;
- transport t-RNA;
- minor;
- ribozymes;
- viral.
Informasjonsribonukleinsyre
Slike molekyler kalles også matrise. De utgjør omtrent to prosent av totalen i cellen. I eukaryote celler syntetiseres de i kjernene på DNA-maler, og passerer deretter inn i cytoplasmaet og binder seg til ribosomer. Videre blir de maler for proteinsyntese: de er forbundet med overførings-RNA som bærer aminosyrer. Slik foregår prosessen med informasjonstransformasjon, som realiseres i proteinets unike struktur. I noen virale RNA-er er det også et kromosom.
Jacob og Mano er oppdagerne av denne arten. Ikke har en stiv struktur, dens kjede danner buede løkker. Fungerer ikke, i-RNA samler seg i folder og folder seg til en ball, og folder seg ut i fungerende tilstand.
i-RNA bærer informasjon om sekvensen av aminosyrer i proteinet som syntetiseres. Hver aminosyre er kodet på et bestemt sted ved hjelp av genetiske koder som er:
- tripletity - fra fire mononukleotider er det mulig å bygge sekstifire kodoner (genetisk kode);
- ikke-kryssende - informasjon beveger seg i én retning;
- kontinuitet - operasjonsprinsippet er at ett mRNA er ett protein;
- universalitet - en eller annen type aminosyre er kodet i alle levende organismer på samme måte;
- degenerasjon - tjue aminosyrer er kjent, og seksti-en kodoner, det vil si at de er kodet av flere genetiske koder.
Ribosomal ribonukleinsyre
Slike molekyler utgjør det store flertallet av cellulært RNA, nemlig åtti til nitti prosent av totalen. De kombineres med proteiner og danner ribosomer – dette er organeller som utfører proteinsyntese.
Ribosomer er sekstifem prosent rRNA og trettifem prosent protein. Denne polynukleotidkjeden brettes lett sammen med proteinet.
Ribosomet består av aminosyre- og peptidregioner. De er plassert på kontaktflatene.
Ribosomer beveger seg fritt i cellen, og syntetiserer proteiner på de riktige stedene. De er lite spesifikke og kan ikke bare lese informasjon fra mRNA, men også danne en matrise med dem.
Transport ribonukleinsyre
t-RNA er det mest studerte. De utgjør ti prosent av cellulær ribonukleinsyre. Disse typene RNA binder seg til aminosyrer takket være et spesielt enzym og leveres til ribosomer. Samtidig blir aminosyrer transportertmolekyler. Det hender imidlertid at forskjellige kodoner koder for en aminosyre. Da vil flere transport-RNA-er bære dem.
Den krøller seg sammen til en ball når den er inaktiv, men fungerer som et kløverblad.
Følgende seksjoner er skilt i den:
- akseptorstamme som har nukleotidsekvensen til ACC;
- sted for festing til ribosomet;
- et antikodon som koder for aminosyren festet til dette tRNA.
Mindre arter av ribonukleinsyre
Nylig har RNA-arter blitt fylt opp med en ny klasse, det såk alte lille RNA. De er mest sannsynlig universelle regulatorer som slår gener på eller av i embryonal utvikling, så vel som kontrollprosesser i cellene.
Ribozymer er også nylig identifisert, de er aktivt involvert når RNA-syre fermenteres, og fungerer som en katalysator.
Virale typer syrer
Viruset kan inneholde enten ribonukleinsyre eller deoksyribonukleinsyre. Derfor, med de tilsvarende molekylene, kalles de RNA-holdige. Når et slikt virus kommer inn i en celle, skjer omvendt transkripsjon - nytt DNA dukker opp på grunnlag av ribonukleinsyre, som er integrert i celler, og sikrer eksistensen og reproduksjonen av viruset. I et annet tilfelle skjer dannelsen av komplementært RNA på det innkommende RNA. Virus er proteiner, vital aktivitet og reproduksjon foregår uten DNA, men bare på grunnlag av informasjonen som finnes i virusets RNA.
replikering
For å forbedre felles forståelse er det nødvendigTenk på replikasjonsprosessen som produserer to identiske nukleinsyremolekyler. Slik begynner celledelingen.
Det involverer DNA-polymeraser, DNA-avhengige, RNA-polymeraser og DNA-ligaser.
Replikeringsprosessen består av følgende trinn:
- despiralisering - det er en sekvensiell avvikling av mors DNA, som fanger opp hele molekylet;
- brudd av hydrogenbindinger, der kjedene divergerer, og en replikasjonsgaffel vises;
- justering av dNTP-er til de frigitte basene til overordnede kjeder;
- sp alting av pyrofosfater fra dNTP-molekyler og dannelse av fosforodiesterbindinger på grunn av frigjort energi;
- respiralisering.
Etter dannelsen av dattermolekylet deles kjernen, cytoplasmaet og resten. Dermed dannes det to datterceller som fullstendig har mottatt all genetisk informasjon.
I tillegg er den primære strukturen til proteiner som syntetiseres i cellen kodet. DNA tar en indirekte del i denne prosessen, og ikke direkte, som består i at det er på DNA at syntesen av proteiner, RNA involvert i dannelsen, finner sted. Denne prosessen kalles transkripsjon.
Transkripsjon
Syntesen av alle molekyler skjer under transkripsjon, det vil si omskrivning av genetisk informasjon fra et spesifikt DNA-operon. Prosessen ligner på replikering på noen måter, og veldig forskjellig på andre.
Likhetene er følgende deler:
- starter med DNA-despiralisering;
- hydrogenbrudd oppstårforbindelser mellom basene til kjedene;
- NTF-er som utfyller dem;
- hydrogenbindinger dannes.
Forskjeller fra replikering:
- under transkripsjon er bare den delen av DNA som tilsvarer transkripsjonen uvridd, mens under replikering er hele molekylet uvridd;
- når de er transkribert, inneholder justerbare NTF-er ribose og uracil i stedet for tymin;
- informasjon avskrives kun fra et bestemt område;
- etter dannelsen av molekylet brytes hydrogenbindingene og den syntetiserte kjeden, og kjeden glir av DNA.
For normal funksjon bør primærstrukturen til RNA kun bestå av DNA-seksjoner kopiert fra eksoner.
Modningsprosessen begynner i det nydannede RNA. Stille regioner blir skåret ut, og informative regioner smeltes sammen for å danne en polynukleotidkjede. Videre har hver art sine egne transformasjoner.
I i-RNA skjer festing til den første enden. Polyadenylat er festet til det endelige nettstedet.
TRNA-baser er modifisert for å danne mindre arter.
I rRNA er individuelle baser også metylert.
Beskytt proteiner mot ødeleggelse og forbedre transporten til cytoplasmaet. Modent RNA binder seg til dem.
Betydningen av deoksyribonukleinsyre og ribonukleinsyrer
Nukleinsyrer er av stor betydning i organismers liv. Det lagres i dem, overføres til cytoplasmaet og arves av dattercellerinformasjon om proteinene som syntetiseres i hver celle. De er tilstede i alle levende organismer, stabiliteten til disse syrene spiller en viktig rolle for normal funksjon av både celler og hele organismen. Eventuelle endringer i strukturen deres vil føre til cellulære endringer.
