Iga elusorganism meie maailmas on erinev. Mitte ainult inimesed ei erine üksteisest. Erinevused on ka sama liigi loomadel ja taimedel. Selle põhjuseks ei ole ainult erinevad elutingimused ja elukogemus. Iga organismi individuaalsus on selles paika pandud geneetilise materjali abil.
Olulised ja huvitavad küsimused nukleiinhapete kohta
Juba enne sündi on igal organismil oma geenide komplekt, mis määrab absoluutselt kõik ehituslikud tunnused. See pole näiteks ainult karvkatte värv või lehtede kuju. Olulisemad omadused on paika pandud geenides. Lõppude lõpuks ei saa hamster sündida kassile ja baobab ei saa kasvada nisuseemnetest.
Ja nukleiinhapped – RNA ja DNA molekulid – vastutavad kogu selle tohutu hulga informatsiooni eest. Nende tähtsust on väga raske üle hinnata. Lõppude lõpuks ei salvesta nad mitte ainult teavet kogu elu, vaid aitavad seda valkude abil realiseerida ja lisaks sellele annavad nad seda edasi järgmisele põlvkonnale. Kuidas nad seda teevad, kui keeruline on DNA ja RNA molekulide struktuur? Kuidas need on sarnased ja millised on nende erinevused? Selles kõiges meieja me selgitame selle välja artikli järgmistes peatükkides.
Analüüsime kogu teavet osade kaupa, alustades põhitõdedest. Esiteks saame teada, mis on nukleiinhapped, kuidas need avastati, seejärel räägime nende struktuurist ja funktsioonidest. Artikli lõpus ootame RNA ja DNA võrdlevat tabelit, millele saate igal ajal viidata.
Mis on nukleiinhapped
Nukleiinhapped on suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, polümeerid. 1869. aastal kirjeldas neid esmakordselt Šveitsi biokeemik Friedrich Miescher. Ta eraldas mädarakkudest aine, mis sisaldab fosforit ja lämmastikku. Eeldades, et see asub ainult tuumades, nimetas teadlane seda nukleiiniks. Kuid seda, mis pärast valkude eraldamist järele jäi, nimetati nukleiinhappeks.
Selle monomeerid on nukleotiidid. Nende arv happemolekulis on iga liigi puhul individuaalne. Nukleotiidid on molekulid, mis koosnevad kolmest osast:
- monosahhariid (pentoos), võib olla kahte tüüpi – riboos ja desoksüriboos;
- lämmastikalus (üks neljast);
- fosforhappe jääk.
Järgmisena vaatleme DNA ja RNA erinevusi ja sarnasusi, kokkuvõte on artikli lõpus olev tabel.
Struktuurilised omadused: pentoosid
Esimene sarnasus DNA ja RNA vahel seisneb selles, et need sisaldavad monosahhariide. Kuid iga happe puhul on need erinevad. Sõltuv alt sellest, milline pentoos molekulis on, jagunevad nukleiinhapped DNA-ks ja RNA-ks. DNA sisaldab desoksüriboosi, RNA aga sisaldabriboos. Mõlemad pentoosid esinevad hapetes ainult β-vormis.
Deoksüriboosil puudub hapnik teise süsinikuaatomi juures (tähistatud kui 2'). Teadlased viitavad sellele, et selle puudumine:
- lühendab seost C2 ja C3;
- muudab DNA molekuli tugevamaks;
- loob tingimused kompaktseks DNA pakkimiseks tuumas.
Ehituse võrdlus: lämmastikku sisaldavad alused
DNA ja RNA võrdlemine ei ole lihtne. Kuid erinevused on nähtavad juba algusest peale. Lämmastikku sisaldavad alused on meie molekulide kõige olulisemad ehitusplokid. Nad kannavad geneetilist teavet. Täpsem alt mitte alused ise, vaid nende järjekord ketis. Need on puriin ja pürimidiin.
DNA ja RNA koostis erineb juba monomeeride tasandil: desoksüribonukleiinhappes võime leida adeniini, guaniini, tsütosiini ja tümiini. Kuid RNA sisaldab tümiini asemel uratsiili.
Need viis alust on peamised (peamised), need moodustavad enamiku nukleiinhapetest. Kuid peale nende on ka teisi. Seda juhtub väga harva, selliseid aluseid nimetatakse väiksemateks. Mõlemat leidub mõlemas happes – see on veel üks sarnasus DNA ja RNA vahel.
Nende lämmastikualuste (ja vastav alt ka nukleotiidide) järjestus DNA ahelas määrab, milliseid valke antud rakk suudab sünteesida. Millised molekulid antud hetkel tekivad, sõltub keha vajadustest.
Minenukleiinhapete organiseerituse tasemed. Selleks, et DNA ja RNA võrdlusomadused oleksid võimalikult täielikud ja objektiivsed, kaalume igaühe struktuuri. DNA-l on neid neli ja RNA organiseerituse tasemete arv sõltub selle tüübist.
DNA struktuuri avastamine, ehituspõhimõtted
Kõik organismid jagunevad prokarüootideks ja eukarüootideks. See klassifikatsioon põhineb südamiku konstruktsioonil. Mõlemal on DNA rakus kromosoomide kujul. Need on spetsiaalsed struktuurid, milles desoksüribonukleiinhappe molekulid on seotud valkudega. DNA-l on neli organiseerituse taset.
Primaarstruktuuri esindab nukleotiidide ahel, mille järjestust järgitakse rangelt iga üksiku organismi puhul ja mis on omavahel seotud fosfodiestersidemetega. Chargaff ja tema kaastöötajad saavutasid DNA ahela struktuuri uurimisel tohutuid edusamme. Nad tegid kindlaks, et lämmastiku aluste suhted järgivad teatud seadusi.
Neid kutsuti Chargaffi reegliteks. Esimene neist väidab, et puriini aluste summa peab olema võrdne pürimidiinide summaga. See selgub pärast DNA sekundaarstruktuuriga tutvumist. Teine reegel tuleneb selle omadustest: molaarsuhted A / T ja G / C on võrdsed ühega. Sama reegel kehtib ka teise nukleiinhappe kohta – see on veel üks sarnasus DNA ja RNA vahel. Ainult teises on kõikjal tümiini asemel uratsiil.
Samuti hakkasid paljud teadlased liigitama erinevate liikide DNA-d suurema arvu aluste järgi. Kui summa on "A+T"rohkem kui "G + C", nimetatakse sellist DNA-d AT-tüübiks. Kui see on vastupidi, siis on meil tegemist GC tüüpi DNA-ga.
Teadlased Watson ja Crick pakkusid välja 1953. aastal sekundaarse struktuuri mudeli ning see on üldiselt aktsepteeritud ka tänapäeval. Mudel on topeltheeliks, mis koosneb kahest antiparalleelsest ahelast. Sekundaarse struktuuri peamised omadused on:
- iga DNA ahela koostis on rangelt liigispetsiifiline;
- side ahelate vahel on vesinik, mis moodustub lämmastikaluste komplementaarsuse põhimõttel;
- polünukleotiidahelad keerduvad üksteise ümber, moodustades parempoolse spiraali nimega "heeliksi";
- fosforhappe jäägid asuvad väljaspool heeliksit, lämmastikualused on sees.
Edasi, tihedam, kõvem
DNA tertsiaarne struktuur on ülikeerdunud struktuur. See tähendab, et mitte ainult kaks ahelat ei keerdu molekulis üksteisega, vaid suurema kompaktsuse huvides keritakse DNA ümber spetsiaalsete valkude - histoonide. Need jagunevad viide klassi olenev alt lüsiini ja arginiini sisaldusest neis.
DNA viimane tase on kromosoom. Et mõista, kui tihed alt on geneetilise teabe kandja sellesse pakitud, kujutage ette järgmist: kui Eiffeli torn läbiks kõik tihendamise etapid, nagu DNA, võiks selle asetada tikutoosi.
Kromosoomid on ühekordsed (koosnevad ühest kromatiidist) ja kahekordsed (koosnevad kahest kromatiidist). Need pakuvad turvalist ladustamistgeneetilist teavet ja vajadusel saavad nad ümber pöörata ja avada juurdepääsu soovitud alale.
RNA tüübid, struktuuriomadused
Lisaks sellele, et mis tahes RNA erineb DNA-st oma esmase struktuuri poolest (tümiini puudumine, uratsiili olemasolu), erinevad ka järgmised organiseerituse tasemed:
- Transfer RNA (tRNA) on üheahelaline molekul. Et täita oma funktsiooni aminohapete transportimisel valgusünteesi kohta, on sellel väga ebatavaline sekundaarne struktuur. Seda nimetatakse "ristikleheks". Iga selle silmus täidab oma funktsiooni, kuid kõige olulisemad on aktseptori tüvi (selle külge klammerdub aminohape) ja antikoodon (mis peab ühtima messenger-RNA koodoniga). tRNA tertsiaarset struktuuri on vähe uuritud, kuna sellist molekuli on väga raske eraldada ilma kõrget organiseerituse taset häirimata. Kuid teadlastel on teavet. Näiteks pärmis on ülekande-RNA kujuline täht L.
- Messenger RNA (nimetatakse ka informatiivseks) täidab informatsiooni edastamise funktsiooni DNA-st valgusünteesi kohta. Ta räägib, milline valk lõpuks välja tuleb, ribosoomid liiguvad seda mööda sünteesiprotsessis. Selle põhistruktuur on üheahelaline molekul. Sekundaarne struktuur on väga keeruline, vajalik valgusünteesi alguse õigeks määramiseks. mRNA volditakse juuksenõeladena, mille otstes on valgu töötlemise alguse ja lõpu kohad.
- Ribosomaalne RNA leidub ribosoomides. Need organellid koosnevad kahest alamosakesest, millest igaüksomab oma rRNA-d. See nukleiinhape määrab kõigi ribosomaalsete valkude ja selle organelli funktsionaalsete keskuste paigutuse. rRNA primaarset struktuuri esindab nukleotiidide järjestus, nagu ka eelmistes happe sortides. On teada, et rRNA voltimise viimane etapp on ühe ahela terminaalsete osade sidumine. Selliste varrelehtede moodustumine annab täiendava panuse kogu konstruktsiooni tihendamisele.
DNA funktsioonid
Desoksüribonukleiinhape toimib geneetilise teabe hoidlana. Just selle nukleotiidide järjestuses on kõik meie keha valgud "peidetud". DNA-s pole need mitte ainult talletatud, vaid ka hästi kaitstud. Ja isegi kui kopeerimisel tekib viga, siis see parandatakse. Seega säilib kogu geneetiline materjal ja see jõuab järglasteni.
Selleks, et järglastele teavet edastada, on DNA-l võime kahekordistuda. Seda protsessi nimetatakse replikatsiooniks. RNA ja DNA võrdlev tabel näitab, et teine nukleiinhape ei saa seda teha. Kuid sellel on palju muid funktsioone.
RNA funktsioonid
Igal RNA tüübil on oma funktsioon:
- Ribonukleiinhape transpordib aminohapped ribosoomidesse, kus neist valmistatakse valke. tRNA ei too mitte ainult ehitusmaterjali, vaid osaleb ka koodonite äratundmises. Ja kui õigesti valk üles ehitatakse, sõltub selle tööst.
- Sõnumi RNA loeb teavetDNA ja viib selle valgusünteesi kohta. Seal kinnitub see ribosoomi külge ja määrab aminohapete järjekorra valguses.
- Ribosomaalne RNA tagab organelli struktuuri terviklikkuse, reguleerib kõigi funktsionaalsete keskuste tööd.
Siin on veel üks sarnasus DNA ja RNA vahel: mõlemad hoolitsevad raku poolt kaasas oleva geneetilise teabe eest.
DNA ja RNA võrdlus
Kogu ül altoodud teabe korrastamiseks kirjutame see kõik tabelisse.
| DNA | RNA | |
| Puuri asukoht | Tuum, kloroplastid, mitokondrid | Tuum, kloroplastid, mitokondrid, ribosoomid, tsütoplasma |
| Monomer | Desoksüribonukleotiidid | Ribonukleotiidid |
| Struktuur | Kaheahelaline spiraal | Üksik kett |
| Nukleotiidid | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funktsioonid | Stabiilne, replikatsioonivõimeline | Labiilne, ei saa kahekordistada |
| Funktsioonid | Geneetilise teabe salvestamine ja edastamine | Päriliku teabe (mRNA), struktuurse funktsiooni (rRNA, mitokondriaalne RNA), valgusünteesis osalemise (mRNA, tRNA, rRNA) ülekandmine |
Seega rääkisime lühid alt DNA ja RNA sarnasustest. Tabel on eksamil asendamatu abimees või lihtne meeldetuletus.
Lisaks juba varem õpitule ilmus tabelisse mitmeid fakte. Näiteks DNA võimedubleerimine on vajalik rakkude jagunemiseks, et mõlemad rakud saaksid õige geneetilise materjali täies mahus. RNA puhul pole kahekordistamisel mõtet. Kui rakk vajab teist molekuli, sünteesib ta selle DNA mallist.
DNA ja RNA omadused osutusid lühikeseks, kuid käsitlesime kõiki struktuuri ja funktsioonide tunnuseid. Tõlkeprotsess – valgusüntees – on väga huvitav. Pärast sellega tutvumist saab selgeks, kui suurt rolli mängib RNA raku elus. Ja DNA dubleerimise protsess on väga põnev. Mis on väärt kaksikheeliksi purustamist ja iga nukleotiidi lugemist!
Õppige iga päev midagi uut. Eriti kui see uus asi juhtub igas teie keharakus.
