Всеки жив организъм в нашия свят е различен. Не само хората се различават един от друг. Животните и растенията от един и същи вид също имат различия. Причината за това са не само различни условия на живот и житейски опит. Индивидуалността на всеки организъм е заложена в него с помощта на генетичен материал.
Важни и интересни въпроси за нуклеиновите киселини
Още преди раждането всеки организъм има свой собствен набор от гени, който определя абсолютно всички структурни особености. Не е само цветът на козината или формата на листата, например. По-важните характеристики са заложени в гените. В крайна сметка хамстер не може да се роди от котка, а баобаб не може да израсне от пшенични семена.
И нуклеиновите киселини - РНК и ДНК молекулите - са отговорни за цялото това огромно количество информация. Тяхното значение е много трудно за надценяване. В крайна сметка те не само съхраняват информация през целия живот, но и помагат да се осъзнае с помощта на протеини и освен това я предават на следващото поколение. Как го правят, колко сложна е структурата на молекулите ДНК и РНК? По какво си приличат и какви са разликите им? Във всичко това ниеи ще го разберем в следващите глави на статията.
Ще анализираме цялата информация част по парче, като започнем от самите основи. Първо ще научим какво представляват нуклеиновите киселини, как са открити, след това ще говорим за тяхната структура и функции. В края на статията очакваме сравнителна таблица на РНК и ДНК, на която можете да се обърнете по всяко време.
Какво са нуклеиновите киселини
Нуклеиновите киселини са органични съединения с високо молекулно тегло, са полимери. През 1869 г. те са описани за първи път от Фридрих Мишер, швейцарски биохимик. Той изолира вещество, което включва фосфор и азот, от гнойни клетки. Приемайки, че се намира само в ядрата, ученият го нарече нуклеин. Но това, което е останало след разделянето на протеините, се нарича нуклеинова киселина.
Неговите мономери са нуклеотиди. Броят им в киселинна молекула е индивидуален за всеки вид. Нуклеотидите са молекули, съставени от три части:
- монозахарид (пентоза), може да бъде от два вида - рибоза и дезоксирибоза;
- азотна основа (една от четирите);
- остатък от фосфорна киселина.
След това ще разгледаме разликите и приликите между ДНК и РНК, таблицата в самия край на статията ще обобщи.
Структурни характеристики: пентози
Първата прилика между ДНК и РНК е, че те съдържат монозахариди. Но за всяка киселина те са различни. В зависимост от това коя пентоза е в молекулата, нуклеиновите киселини се разделят на ДНК и РНК. ДНК съдържа дезоксирибоза, докато РНК съдържарибоза. И двете пентози се срещат в киселини само в β-форма.
Дезоксирибозата няма кислород при втория въглероден атом (означен като 2'). Учените предполагат, че липсата му:
- съкращава връзката между C2 и C3;
- прави молекулата на ДНК по-силна;
- създава условия за компактно ДНК опаковане в ядрото.
Сравнение на сгради: азотни основи
Сравнителната характеристика на ДНК и РНК не е лесна. Но разликите са видими от самото начало. Азотните основи са най-важните градивни елементи в нашите молекули. Те носят генетичната информация. По-точно не самите бази, а техния ред във веригата. Те са пуринови и пиримидинови.
Съставът на ДНК и РНК се различава вече на нивото на мономерите: в дезоксирибонуклеиновата киселина можем да открием аденин, гуанин, цитозин и тимин. Но РНК съдържа урацил вместо тимин.
Тези пет бази са основните (основни), те съставляват повечето от нуклеиновите киселини. Но освен тях има и други. Това се случва много рядко, такива бази се наричат минорни. И двете се намират и в двете киселини - това е друга прилика между ДНК и РНК.
Последователността на тези азотни бази (и съответно нуклеотиди) във веригата на ДНК определя кои протеини може да синтезира дадена клетка. Кои молекули ще бъдат създадени в даден момент зависи от нуждите на тялото.
Отидете нанива на организация на нуклеиновите киселини. За да бъдат сравнителните характеристики на ДНК и РНК възможно най-пълни и обективни, ще разгледаме структурата на всяка от тях. ДНК има четири от тях и броят на нивата на организация в РНК зависи от нейния тип.
Откриване на структурата на ДНК, принципи на структурата
Всички организми са разделени на прокариоти и еукариоти. Тази класификация се основава на дизайна на ядрото. И двете имат ДНК в клетката под формата на хромозоми. Това са специални структури, в които молекулите на дезоксирибонуклеинова киселина са свързани с протеини. ДНК има четири нива на организация.
Първичната структура е представена от верига от нуклеотиди, чиято последователност се спазва стриктно за всеки отделен организъм и които са свързани помежду си чрез фосфодиестерни връзки. Чаргаф и неговите сътрудници постигнаха огромни успехи в изследването на структурата на ДНК веригата. Те определиха, че съотношенията на азотните основи се подчиняват на определени закони.
Те бяха наречени правилата на Чаргаф. Първият от тях гласи, че сумата от пуриновите бази трябва да бъде равна на сумата от пиримидините. Това ще стане ясно след запознаване с вторичната структура на ДНК. Второто правило следва от неговите характеристики: моларните съотношения A / T и G / C са равни на единица. Същото правило важи и за втората нуклеинова киселина – това е друга прилика между ДНК и РНК. Само вторият има навсякъде урацил вместо тимин.
Също така, много учени започнаха да класифицират ДНК на различни видове според по-голям брой бази. Ако сборът е "A+T"повече от "G + C", такава ДНК се нарича AT-тип. Ако е обратното, тогава имаме работа с GC типа ДНК.
Моделът на вторичната структура е предложен през 1953 г. от учените Уотсън и Крик и все още е общоприет днес. Моделът е двойна спирала, която се състои от две антипаралелни вериги. Основните характеристики на вторичната структура са:
- съставът на всяка ДНК верига е строго специфичен за вида;
- връзката между веригите е водород, образувана съгласно принципа на комплементарност на азотните основи;
- полинуклеотидни вериги се обвиват една около друга, образувайки дясна спирала, наречена "спирала";
- Остатъците от фосфорна киселина са разположени извън спиралата, азотните основи са вътре.
По-нататък, по-плътно, по-твърдо
Третичната структура на ДНК е свръхнавита структура. Тоест, не само две вериги се усукват една с друга в една молекула, за по-голяма компактност ДНК се навива около специални протеини - хистони. Те са разделени на пет класа в зависимост от съдържанието на лизин и аргинин в тях.
Последното ниво на ДНК е хромозомата. За да разберете колко плътно е опакован носителят на генетична информация в него, представете си следното: ако Айфеловата кула премина през всички етапи на уплътняване, като ДНК, тя може да бъде поставена в кибритена кутия.
Хромозомите са единични (състоят се от една хроматида) и двойни (състоят се от две хроматиди). Те осигуряват сигурно съхранениегенетична информация и ако е необходимо, те могат да се обърнат и да отворят достъп до желаната област.
Видове РНК, структурни характеристики
В допълнение към факта, че всяка РНК се различава от ДНК по своята първична структура (липса на тимин, наличие на урацил), следните нива на организация също се различават:
- Transfer RNA (tRNA) е едноверижна молекула. За да изпълнява функцията си да транспортира аминокиселини до мястото на синтеза на протеини, той има много необичайна вторична структура. Нарича се "детелина". Всяка от нейните бримки изпълнява своя собствена функция, но най-важните са акцепторната основа (за нея се придържа аминокиселина) и антикодонът (който трябва да съвпада с кодона на информационната РНК). Третичната структура на tRNA е малко проучена, тъй като е много трудно да се изолира такава молекула, без да се наруши високото ниво на организация. Но учените имат известна информация. Например в дрождите трансферната РНК е оформена като буквата L.
- Messenger RNA (наричана още информационна) изпълнява функцията за прехвърляне на информация от ДНК към мястото на протеиновия синтез. Тя казва какъв вид протеин ще се получи в крайна сметка, рибозомите се движат по него в процеса на синтез. Неговата първична структура е едноверижна молекула. Вторичната структура е много сложна, необходима за правилното определяне на началото на протеиновия синтез. иРНК е сгъната под формата на фиби, в краищата на които има места за началото и края на протеиновата обработка.
- Рибозомната РНК се намира в рибозомите. Тези органели се състоят от две субчастици, всяка от коитое домакин на своя собствена rRNA. Тази нуклеинова киселина определя разположението на всички рибозомни протеини и функционални центрове на тази органела. Първичната структура на рРНК е представена от последователност от нуклеотиди, както в предишните разновидности на киселина. Известно е, че крайният етап на сгъване на рРНК е сдвояването на крайните участъци на една верига. Образуването на такива дръжки има допълнителен принос за уплътняването на цялата структура.
ДНК функции
Дезоксирибонуклеиновата киселина действа като хранилище на генетична информация. Именно в последователността на неговите нуклеотиди са „скрити“всички протеини на нашето тяло. В ДНК те не само се съхраняват, но и са добре защитени. И дори ако възникне грешка по време на копирането, тя ще бъде коригирана. Така целият генетичен материал ще бъде запазен и ще достигне до потомството.
За да предаде информация на потомците, ДНК има способността да се удвоява. Този процес се нарича репликация. Сравнителна таблица на РНК и ДНК ще ни покаже, че друга нуклеинова киселина не може да направи това. Но има много други функции.
РНК функции
Всеки тип РНК има своя собствена функция:
- Транспортиране на рибонуклеинова киселина доставя аминокиселини до рибозомите, където те се превръщат в протеини. tRNA не само носи строителен материал, но също така участва в разпознаването на кодони. И колко правилно ще бъде изграден протеинът зависи от неговата работа.
- Съобщение RNA чете информация отДНК и я пренася до мястото на протеиновия синтез. Там той се прикрепя към рибозомата и диктува реда на аминокиселините в протеина.
- Рибозомната РНК осигурява целостта на структурата на органелата, регулира работата на всички функционални центрове.
Ето още една прилика между ДНК и РНК: и двете се грижат за генетичната информация, която клетката носи.
Сравнение на ДНК и РНК
За да организирате цялата горна информация, нека запишем всичко в таблица.
| ДНК | RNA | |
| Местоположение на клетка | Ядро, хлоропласти, митохондрии | Ядро, хлоропласти, митохондрии, рибозоми, цитоплазма |
| Мономер | Дезоксирибонуклеотиди | Рибонуклеотиди |
| Структура | Двуверижна спирала | Единична верига |
| Нуклеотиди | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Функции | Стабилен, способен на репликация | Лабилно, не може да се удвои |
| Функции | Съхранение и предаване на генетична информация | Пренос на наследствена информация (тРНК), структурна функция (рРНК, митохондриална РНК), участие в протеиновия синтез (тРНК, тРНК, рРНК) |
И така, накратко говорихме за приликите между ДНК и РНК. Масата ще бъде незаменим помощник при изпита или просто напомняне.
В допълнение към това, което вече научихме по-рано, в таблицата се появиха няколко факта. Например способността на ДНКдублирането е необходимо за клетъчното делене, така че и двете клетки да получат напълно правилния генетичен материал. Докато за РНК, удвояването няма смисъл. Ако една клетка се нуждае от друга молекула, тя я синтезира от ДНК шаблона.
Характеристиките на ДНК и РНК се оказаха кратки, но покрихме всички характеристики на структурата и функциите. Много интересен е процесът на транслация – протеиновия синтез. След като се запознаем с него, става ясно колко голяма роля играе РНК в живота на една клетка. А процесът на дублиране на ДНК е много вълнуващ. Какво си струва да разбиете двойната спирала и да прочетете всеки нуклеотид!
Учете нещо ново всеки ден. Особено ако това ново нещо се случва във всяка клетка на тялото ви.
