Mis on DNA ja RNA? Millised on nende funktsioonid ja tähendus meie maailmas? Millest need koosnevad ja kuidas need toimivad? Seda ja mitte ainult ei käsitleta artiklis.
Bioloogiateadused, mis uurivad geneetilise teabe säilitamise, rakendamise ja edastamise põhimõtteid, ebaregulaarsete biopolümeeride struktuuri ja funktsioone, kuuluvad molekulaarbioloogiasse.
Biopolümeerid, suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, mis moodustuvad nukleotiidijääkidest, on nukleiinhapped. Nad salvestavad teavet elusorganismi kohta, määravad selle arengu, kasvu, pärilikkuse. Need happed osalevad valkude biosünteesis.
Looduses esinevaid nukleiinhappeid on kahte tüüpi:
Maailmale räägiti, mis DNA on, 1868. aastal, kui see avastati lõhe leukotsüütide ja sperma rakutuumades. Hiljem leiti neid kõigist looma- ja taimerakkudest, aga ka bakteritest, viirustest ja seentest. Aastal 1953 ehitasid J. Watson ja F. Crick röntgenkiirte struktuurianalüüsi tulemusel mudeli, mis koosnes kahest polümeeriahelast, mis on keerdunud üksteise ümber. 1962. aastal pälvisid need teadlased nende avastamise eest Nobeli preemia.
Mis on DNA? See on nukleiinhape, mis sisaldab indiviidi genotüüpi ja edastab teavet pärimise teel, ise paljunedes. Kuna need molekulid on väga suured, on võimalikke nukleotiidjärjestusi tohutult palju. Seetõttu on erinevate molekulide arv praktiliselt lõpmatu.
Need on suurimad bioloogilised molekulid. Nende suurus ulatub ühest veerandist bakterites kuni neljakümne millimeetrini inimese DNA -s, mis on palju suurem kui valgu maksimaalne suurus. Need koosnevad neljast monomeerist, nukleiinhapete struktuurikomponentidest - nukleotiididest, mis sisaldavad lämmastikalust, fosforhappejääki ja desoksüriboosi.
Lämmastikualustel on kahekordne süsiniku ja lämmastiku ring - puriinid ja üks tsükkel - pürimidiinid.
Puriinid on adeniin ja guaniin ning pürimidiinid tümiin ja tsütosiin. Neid tähistatakse suurte ladina tähtedega: A, G, T, C; ja vene kirjanduses - kirillitsas: A, G, T, C. Keemilise vesiniksideme abil ühinevad nad omavahel, mille tagajärjel tekivad nukleiinhapped.
Universumis on spiraal kõige levinum vorm. Nii et ka DNA molekuli struktuuril on see olemas. Polünukleotiidide ahel on keerdunud nagu keerdtrepp.
Ahelad molekulis on suunatud üksteisele vastupidiselt. Selgub, et kui ühes ahelas on 3 "otsast 5", siis teises ahelas on orientatsioon vastupidi 5 "otsast 3".
Kaks ahelat on lämmastikaluste abil ühendatud molekuliks selliselt, et adeniinil on side tümiiniga ja guaniinil - ainult tsütosiiniga. Ühe ahela järjestikused nukleotiidid määravad teise. Seda kirjavahetust, mis põhineb uute molekulide tekkimisel replikatsiooni või dubleerimise tagajärjel, on hakatud nimetama komplementaarsuseks.
Selgub, et adenüülnukleotiidide arv võrdub tümidüülnukleotiidide arvuga ja guanüülnukleotiidid võrduvad tsütidüülnukleotiidide arvuga. Seda kirjavahetust hakati nimetama "Chargaffi reegliks".
Ensüümide kontrolli all olev enese paljunemise protsess on DNA peamine omadus.
Kõik saab alguse heeliksi kerimisest tänu ensüümi DNA polümeraasile. Pärast vesiniksidemete katkemist sünteesitakse ühes ja teises ahelas tütartahel, mille materjaliks on tuumas esinevad vabad nukleotiidid.
Iga DNA ahel on uue ahela mall. Selle tulemusena saadakse ühest kahest absoluutselt identsest lähtemolekulist. Sel juhul sünteesitakse üks lõim pidevaks ja teine on kõigepealt katkendlik, alles seejärel ühendatakse.
Molekul kannab kogu olulist teavet nukleotiidide kohta, määrab aminohapete asukoha valkudes. Inimese ja kõigi teiste organismide DNA salvestab teavet selle omaduste kohta, edastades need järeltulijatele.
Osa sellest on geen - nukleotiidide rühm, mis kodeerib teavet valgu kohta. Raku geenide kogum moodustab selle genotüübi või genoomi.
Geenid paiknevad kindlal DNA lõigul. Need koosnevad teatud hulgast nukleotiididest, mis on paigutatud järjestikku. See tähendab, et geen ei saa molekulis oma kohta muuta ja sellel on väga spetsiifiline arv nukleotiide. Nende järjestus on ainulaadne. Näiteks adrenaliini saamiseks kasutatakse ühte järjekorda ja insuliini puhul teist järjekorda.
Lisaks geenidele sisaldab DNA mittekodeerivaid järjestusi. Need reguleerivad geenide toimimist, aitavad kromosoome ja tähistavad geeni algust ja lõppu. Kuid täna on enamiku nende roll teadmata.
See molekul on väga sarnane desoksüribonukleiinhappega. Kuid see pole nii suur kui DNA. Ja RNA koosneb ka nelja tüüpi polümeersetest nukleotiididest. Kolm neist on DNA -ga sarnased, kuid tümiini asemel sisaldab see uratsiili (U või Y). Lisaks koosneb RNA süsivesikust - riboosist. Peamine erinevus seisneb selles, et selle molekuli spiraal on üksik, mitte kahekordne DNA -s.
Ribonukleiinhappe funktsioonid põhinevad kolmel erinevat tüüpi RNA -l.
Informatiivne edastab geneetilise teabe DNA -st tuuma tsütoplasmasse. Seda nimetatakse ka maatriksiks. See on avatud ahel, mis sünteesitakse tuumas ensüümi RNA polümeraasi abil. Hoolimata asjaolust, et selle protsent molekulis on äärmiselt madal (kolm kuni viis protsenti rakust), on sellel kõige olulisem funktsioon - olla maatriks valkude sünteesiks, teavitades nende struktuurist DNA molekulidest. Ühte valku kodeerib üks konkreetne DNA, seega on nende arvväärtus võrdne.
Ribosomaalne koosneb peamiselt tsütoplasmaatilistest graanulitest - ribosoomidest. R-RNA sünteesitakse tuumas. Need moodustavad umbes kaheksakümmend protsenti kogu rakust. Sellel liigil on keeruline struktuur, mis moodustab üksteist täiendavatele osadele aasad, mis viib molekulaarse eneseorganiseerumiseni keerukaks kehaks. Nende hulgas on prokarüootides kolme tüüpi ja eukarüootides neli tüüpi.
Transport toimib "adapterina", paigutades polüpeptiidahela aminohapped sobivasse järjekorda. Keskmiselt on see kaheksakümmend nukleotiidi pikk. Lahtris on neid reeglina peaaegu viisteist protsenti. See on ette nähtud aminohapete transportimiseks sinna, kus valk sünteesitakse. Rakus on 20 kuni kuuskümmend transpordi RNA tüüpi. Neil kõigil on kosmoses sarnane organisatsioon. Nad võtavad endale ristikulehe nimelise struktuuri.
Kui avastati, mis on DNA, ei olnud selle roll nii ilmne. Isegi täna, hoolimata asjaolust, et avalikustatakse palju rohkem teavet, jäävad mõned küsimused vastuseta. Ja mõnda pole ehk isegi veel sõnastatud.
DNA ja RNA üldtuntud bioloogiline tähtsus seisneb selles, et DNA edastab pärilikku teavet ning RNA osaleb valkude sünteesis ja kodeerib valgu struktuuri.
Siiski on versioone, et see molekul on seotud meie vaimse eluga. Mis on inimese DNA selles mõttes? See sisaldab kogu teavet tema, tema elu ja pärilikkuse kohta. Metafüüsikud usuvad, et selles sisaldub eelmiste elude kogemus, DNA taastavad funktsioonid ja isegi kõrgema "mina" - Looja, Jumala energia.
Nende arvates sisaldavad ahelad koode, mis on seotud elu kõigi aspektidega, sealhulgas vaimse osaga. Kuid teatud teave, näiteks teie keha taastamise kohta, asub DNA -d ümbritseva mitmemõõtmelise ruumi kristallstruktuuris. See kujutab endast dodekaeedrit ja on mälestus kogu elujõust.
Tulenevalt asjaolust, et inimene ei koorma end vaimsete teadmistega, on kristallkoorega DNA -s teabe vahetamine väga aeglane. Tavalise inimese jaoks on see vaid viisteist protsenti.
Eeldatakse, et seda tehti spetsiaalselt selleks, et lühendada inimese elu ja langeda duaalsuse tasemele. Seega kasvab inimese karmavõlg ja planeedil säilitatakse mõne üksuse jaoks vajalik vibratsiooni tase.
RNA monomeerid nukleotiidides sisaldavad viie süsinikusisaldusega suhkrut (pentoosi), fosforhapet (fosforhappe jääk) ja lämmastikbaasi (vt joonis 2).
Riis. 2. RNA nukleotiidi struktuur
RNA lämmastikalused on uratsiil, tsütosiin, adeniin ja guaniin. RNA nukleotiidmonosahhariidi esindab riboos (vt joonis 2).
RNA on üheahelaline molekul, mis on palju väiksem kui DNA molekul.
RNA molekul sisaldab 75–10 000 nukleotiidi.
Riis. 3. RNA-d sisaldav viirus
Paljud viirused, näiteks gripiviirus, sisaldavad ainsa nukleiinhappena RNA molekuli (vt joonis 3). Inimestele patogeenseid RNA-sisaldavaid viirusi on rohkem kui DNA-d sisaldavaid. Need põhjustavad lastehalvatust, A -hepatiiti ja ägedaid külmetushaigusi.
Arboviirused on viirused, mida kannavad lülijalgsed. Nad on puukide ja Jaapani entsefaliidi ning kollapalaviku tekitajad.
Reoviirused (vt joonis 4), haruldased hingamisteede ja soolehaiguste tekitajad inimestel, on saanud erilise teadusliku huvi objektiks, kuna nende geneetiline materjal on esitatud kaheahelalise RNA molekuli kujul.
Riis. 4. Reoviiruse struktuur
On ka retroviirusi, mis põhjustavad mitmeid vähktõbe.
Sõltuvalt teostatud struktuurist ja funktsioonist on RNA -d kolm peamist tüüpi: ribosomaalne, transport- ja informatiivne (maatriks).
1. Informatiivne RNA
Uuringud on näidanud, et messenger RNA moodustab 3-5% raku kogu RNA sisaldusest. See on üheahelaline molekul, mis moodustub transkriptsiooniprotsessi käigus ühele DNA molekuli ahelale. See on tingitud asjaolust, et tuumaorganismide DNA asub tuumas ja valkude süntees toimub tsütoplasmas ribosoomidel, seega on vaja "vahendajat". Sõnumitooja funktsiooni täidab sõnumitooja RNA, see edastab teabe valgu struktuuri kohta rakutuumast, kus DNA asub, ribosoomidesse, kus see teave realiseerub (vt joonis 5).
Riis. 5. Sõnumitooja RNA (mRNA)
Sõltuvalt kopeeritava teabe hulgast võib sõnumi saatja RNA molekul olla erineva pikkusega.
Enamik saatja RNA -sid eksisteerib rakus lühikest aega. Bakterirakkudes määratakse sellise RNA olemasolu minutitega ja imetajarakkudes (erütrotsüütides) jätkub hemoglobiini (valgu) süntees pärast tuuma kadumist erütrotsüütide poolt mitu päeva.
2. Ribosomaalne RNA
Ribosomaalsed RNA -d (vt joonis 6) moodustavad 80% kõigist rakus leiduvatest ribosoomidest. Need RNA -d sünteesitakse tuumas ja rakus asuvad tsütoplasmas, kus nad koos valkudega moodustavad ribosoome. Valkude süntees toimub ribosoomidel. Siin tõlgitakse messenger RNA -sse sisestatud "kood" valgu molekuli aminohappejärjestuseks.
Riis. 6. Ribosomaalne RNA (rRNA)
3. Transpordi RNA
Transpordi RNA -d (vt joonis 7) moodustuvad DNA tuumas ja kantakse seejärel tsütoplasmasse.
Riis. 7. Transpordi RNA (tRNA)
Need RNA -d moodustavad umbes 10% kogu RNA sisaldusest rakus. Neil on lühimad molekulid 80-100 nukleotiidi.
Transpordi RNA -d kinnitavad enda külge aminohappe ja transpordivad selle valgu sünteesi kohale, ribosoomidesse.
Kõik teadaolevad transpordi RNA -d moodustavad lämmastikaluste täiendava vastastikmõju tõttu ristiklehte meenutava sekundaarse struktuuri (vt joonis 8). TRNA molekulil on kaks aktiivset saiti - ühes otsas antikoodoonne triplett ja teises aktseptorkoht, mis kinnitab aminohappe.
Riis. 8. tRNA struktuur ("ristiku leht")
Iga aminohape vastab kolme nukleotiidi kombinatsioonile, mida nimetatakse kolmik.
Riis. 9. Geneetilise koodi tabel
Aminohapet kodeerivad kolmikud - koodonid DNA (vt joonis 9) - edastatakse mRNA kolmikute (koodonite) teabe kujul. TRNA ristiku lehe ülaosas on nukleotiidide triplett, mis on komplementaarne vastava mRNA koodoniga (vt joonis 10). See triplett on erinevaid aminohappeid kandvate tRNA -de puhul erinev ja kodeerib täpselt seda aminohapet, mida antud tRNA kannab. See sai nime antikoodon.
Riis. 10.tRNA
Aktseptori ots on konkreetse aminohappe maandumiskoht.
Seega esindavad erinevat tüüpi RNA ühte funktsionaalset süsteemi, mille eesmärk on päriliku teabe rakendamine valkude sünteesi kaudu.
RNA maailma kontseptsioon seisneb selles, et kunagi varem võis RNA molekul täita nii DNA molekuli kui ka valkude funktsiooni.
Elusorganismides toimuvad peaaegu kõik protsessid valguensüümide tõttu. Valgud ei saa aga ise replitseeruda ja sünteesitakse rakkudesse DNA-s salvestatud teabe põhjal. Kuid DNA dubleerimine toimub ka ainult valkude ja RNA osalemise tõttu. Sellest tulenevalt moodustub nõiaring, mille tõttu elu tekkimise teooria raames on sellise keeruka süsteemi spontaanne tekkimine ebatõenäoline.
1980. aastate alguses avastati RNA katalüütiline võime Ameerika Ühendriikide teadlaste Checki ja Altmani (Nobeli keemiaauhinna laureaadid) laboris. Nimetatud on RNA katalüsaatorid ribosüümid(vt joonis 11).
Riis. 11. Katalüüsi funktsiooni täitva RNA ribosüümi molekuli struktuur
Selgus, et ribosoomide aktiivne keskus sisaldab ka suures koguses ribosoomi RNA -d. RNA on võimeline looma ka kaheahelalise ja iseenesest paljuneva. See tähendab, et RNA võib eksisteerida täiesti autonoomselt, katalüüsides metaboolseid reaktsioone, näiteks uute ribonukleotiidide sünteesi ja iseenesest taastootmist, säilitades põlvest põlve katalüütilised omadused. Juhuslike mutatsioonide kogunemine tõi kaasa RNA -de tekkimise, mis katalüüsivad teatud valkude, mis on tõhusamad katalüsaatorid, sünteesi ja seetõttu fikseeriti need mutatsioonid loodusliku valiku käigus. Samuti tekkisid geneetilise teabe spetsiaalsed hoidlad - DNA molekul ja RNA sai DNA ja valkude vaheliseks vahendajaks.
Bibliograafia
Kodutöö
Mis on DNA ja RNA? Millised on nende funktsioonid ja tähendus meie maailmas? Millest need koosnevad ja kuidas need toimivad? Seda ja mitte ainult ei käsitleta artiklis.
Bioloogiateadused, mis uurivad geneetilise teabe säilitamise, rakendamise ja edastamise põhimõtteid, ebaregulaarsete biopolümeeride struktuuri ja funktsioone, kuuluvad molekulaarbioloogiasse.
Biopolümeerid, suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, mis moodustuvad nukleotiidijääkidest, on nukleiinhapped. Nad salvestavad teavet elusorganismi kohta, määravad selle arengu, kasvu, pärilikkuse. Need happed osalevad valkude biosünteesis.
Looduses esinevaid nukleiinhappeid on kahte tüüpi:
Maailmale räägiti, mis DNA on, 1868. aastal, kui see avastati lõhe leukotsüütide ja sperma rakutuumades. Hiljem leiti neid kõigist looma- ja taimerakkudest, aga ka bakteritest, viirustest ja seentest. Aastal 1953 ehitasid J. Watson ja F. Crick röntgenkiirte struktuurianalüüsi tulemusel mudeli, mis koosnes kahest polümeeriahelast, mis on keerdunud üksteise ümber. 1962. aastal pälvisid need teadlased nende avastamise eest Nobeli preemia.
Mis on DNA? See on nukleiinhape, mis sisaldab indiviidi genotüüpi ja edastab teavet pärimise teel, ise paljunedes. Kuna need molekulid on väga suured, on võimalikke nukleotiidjärjestusi tohutult palju. Seetõttu on erinevate molekulide arv praktiliselt lõpmatu.
Need on suurimad bioloogilised molekulid. Nende suurus ulatub ühest veerandist bakterites kuni neljakümne millimeetrini inimese DNA -s, mis on palju suurem kui valgu maksimaalne suurus. Need koosnevad neljast monomeerist, nukleiinhapete struktuurikomponentidest - nukleotiididest, mis sisaldavad lämmastikalust, fosforhappejääki ja desoksüriboosi.
Lämmastikualustel on kahekordne süsiniku ja lämmastiku ring - puriinid ja üks tsükkel - pürimidiinid.
Puriinid on adeniin ja guaniin ning pürimidiinid tümiin ja tsütosiin. Neid tähistatakse suurte ladina tähtedega: A, G, T, C; ja vene kirjanduses - kirillitsas: A, G, T, C. Keemilise vesiniksideme abil ühinevad nad omavahel, mille tagajärjel tekivad nukleiinhapped.
Universumis on spiraal kõige levinum vorm. Nii et ka DNA molekuli struktuuril on see olemas. Polünukleotiidide ahel on keerdunud nagu keerdtrepp.
Ahelad molekulis on suunatud üksteisele vastupidiselt. Selgub, et kui ühes ahelas on 3 "otsast 5", siis teises ahelas on orientatsioon vastupidi 5 "otsast 3".
Kaks ahelat on lämmastikaluste abil ühendatud molekuliks selliselt, et adeniinil on side tümiiniga ja guaniinil - ainult tsütosiiniga. Ühe ahela järjestikused nukleotiidid määravad teise. Seda kirjavahetust, mis põhineb uute molekulide tekkimisel replikatsiooni või dubleerimise tagajärjel, on hakatud nimetama komplementaarsuseks.
Selgub, et adenüülnukleotiidide arv võrdub tümidüülnukleotiidide arvuga ja guanüülnukleotiidid võrduvad tsütidüülnukleotiidide arvuga. Seda kirjavahetust hakati nimetama "Chargaffi reegliks".
Ensüümide kontrolli all olev enese paljunemise protsess on DNA peamine omadus.
Kõik saab alguse heeliksi kerimisest tänu ensüümi DNA polümeraasile. Pärast vesiniksidemete katkemist sünteesitakse ühes ja teises ahelas tütartahel, mille materjaliks on tuumas esinevad vabad nukleotiidid.
Iga DNA ahel on uue ahela mall. Selle tulemusena saadakse ühest kahest absoluutselt identsest lähtemolekulist. Sel juhul sünteesitakse üks lõim pidevaks ja teine on kõigepealt katkendlik, alles seejärel ühendatakse.
Molekul kannab kogu olulist teavet nukleotiidide kohta, määrab aminohapete asukoha valkudes. Inimese ja kõigi teiste organismide DNA salvestab teavet selle omaduste kohta, edastades need järeltulijatele.
Osa sellest on geen - nukleotiidide rühm, mis kodeerib teavet valgu kohta. Raku geenide kogum moodustab selle genotüübi või genoomi.
Geenid paiknevad kindlal DNA lõigul. Need koosnevad teatud hulgast nukleotiididest, mis on paigutatud järjestikku. See tähendab, et geen ei saa molekulis oma kohta muuta ja sellel on väga spetsiifiline arv nukleotiide. Nende järjestus on ainulaadne. Näiteks adrenaliini saamiseks kasutatakse ühte järjekorda ja insuliini puhul teist järjekorda.
Lisaks geenidele sisaldab DNA mittekodeerivaid järjestusi. Need reguleerivad geenide toimimist, aitavad kromosoome ja tähistavad geeni algust ja lõppu. Kuid täna on enamiku nende roll teadmata.
See molekul on väga sarnane desoksüribonukleiinhappega. Kuid see pole nii suur kui DNA. Ja RNA koosneb ka nelja tüüpi polümeersetest nukleotiididest. Kolm neist on DNA -ga sarnased, kuid tümiini asemel sisaldab see uratsiili (U või Y). Lisaks koosneb RNA süsivesikust - riboosist. Peamine erinevus seisneb selles, et selle molekuli spiraal on üksik, mitte kahekordne DNA -s.
Ribonukleiinhappe funktsioonid põhinevad kolmel erinevat tüüpi RNA -l.
Informatiivne edastab geneetilise teabe DNA -st tuuma tsütoplasmasse. Seda nimetatakse ka maatriksiks. See on avatud ahel, mis sünteesitakse tuumas ensüümi RNA polümeraasi abil. Hoolimata asjaolust, et selle protsent molekulis on äärmiselt madal (kolm kuni viis protsenti rakust), on sellel kõige olulisem funktsioon - olla maatriks valkude sünteesiks, teavitades nende struktuurist DNA molekulidest. Ühte valku kodeerib üks konkreetne DNA, seega on nende arvväärtus võrdne.
Ribosomaalne koosneb peamiselt tsütoplasmaatilistest graanulitest - ribosoomidest. R-RNA sünteesitakse tuumas. Need moodustavad umbes kaheksakümmend protsenti kogu rakust. Sellel liigil on keeruline struktuur, mis moodustab üksteist täiendavatele osadele aasad, mis viib molekulaarse eneseorganiseerumiseni keerukaks kehaks. Nende hulgas on prokarüootides kolme tüüpi ja eukarüootides neli tüüpi.
Transport toimib "adapterina", paigutades polüpeptiidahela aminohapped sobivasse järjekorda. Keskmiselt on see kaheksakümmend nukleotiidi pikk. Lahtris on neid reeglina peaaegu viisteist protsenti. See on ette nähtud aminohapete transportimiseks sinna, kus valk sünteesitakse. Rakus on 20 kuni kuuskümmend transpordi RNA tüüpi. Neil kõigil on kosmoses sarnane organisatsioon. Nad võtavad endale ristikulehe nimelise struktuuri.
Kui avastati, mis on DNA, ei olnud selle roll nii ilmne. Isegi täna, hoolimata asjaolust, et avalikustatakse palju rohkem teavet, jäävad mõned küsimused vastuseta. Ja mõnda pole ehk isegi veel sõnastatud.
DNA ja RNA üldtuntud bioloogiline tähtsus seisneb selles, et DNA edastab pärilikku teavet ning RNA osaleb valkude sünteesis ja kodeerib valgu struktuuri.
Siiski on versioone, et see molekul on seotud meie vaimse eluga. Mis on inimese DNA selles mõttes? See sisaldab kogu teavet tema, tema elu ja pärilikkuse kohta. Metafüüsikud usuvad, et selles sisaldub eelmiste elude kogemus, DNA taastavad funktsioonid ja isegi kõrgema "mina" - Looja, Jumala energia.
Nende arvates sisaldavad ahelad koode, mis on seotud elu kõigi aspektidega, sealhulgas vaimse osaga. Kuid teatud teave, näiteks teie keha taastamise kohta, asub DNA -d ümbritseva mitmemõõtmelise ruumi kristallstruktuuris. See kujutab endast dodekaeedrit ja on mälestus kogu elujõust.
Tulenevalt asjaolust, et inimene ei koorma end vaimsete teadmistega, on kristallkoorega DNA -s teabe vahetamine väga aeglane. Tavalise inimese jaoks on see vaid viisteist protsenti.
Eeldatakse, et seda tehti spetsiaalselt selleks, et lühendada inimese elu ja langeda duaalsuse tasemele. Seega kasvab inimese karmavõlg ja planeedil säilitatakse mõne üksuse jaoks vajalik vibratsiooni tase.
Molekul on iga organismi sama oluline komponent; seda leidub prokarüootsetes rakkudes, rakkudes ja mõnes (RNA-d sisaldavad viirused).
Uurisime loengus "" molekuli üldist struktuuri ja koostist, siin kaalume järgmisi küsimusi:
RNA molekulid on väiksemad kui DNA molekulid. TRNA molekulmass - 20-30 tuhat cu, rRNA - kuni 1,5 miljonit cu.
RNA struktuur
Niisiis, RNA molekuli struktuur on üheahelaline molekul ja sisaldab 4 tüüpi lämmastikaluseid:
A, On, C ja G
RNA nukleotiidid on seotud ühe nukleotiidi pentoosisuhkru ja teise fosforhappejäägi vastasmõju kaudu polünukleotiidi ahelaga.
Neid on 3 RNA tüüp:
Transkriptsioon ja ringhääling
RNA transkriptsioon
Niisiis, nagu me teame, on iga organism ainulaadne.
Transkriptsioon- RNA sünteesi protsess, kasutades maatriksina DNA -d, mis toimub kõigis elusrakkudes. Teisisõnu, see on geneetilise teabe ülekandmine DNA -lt RNA -le.
Sellest tulenevalt on ka iga organismi RNA ainulaadne. Saadud m- (mall või informatiivne) RNA on komplementaarne ühe DNA ahelaga. Nagu DNA puhul, "aitab see" transkriptsiooni RNA ensüüm - polümeraas. Nagu ka selles, algab protsess algatus(= algus) siis tuleb pikendamine(= pikendamine, jätkamine) ja lõpeb lõpetamine(= vaheaeg, lõpp).
Protsessi lõpus lahkub mRNA tsütoplasmast.
Ringhääling
Üldiselt on tõlkimine väga keeruline protsess ja sarnane väljakujunenud automaatse kirurgilise operatsiooniga. Me kaalume "lihtsustatud versiooni" - lihtsalt selleks, et mõista selle mehhanismi põhiprotsesse, mille peamine eesmärk on varustada keha valkudega.
Geneetiline kood
Geneetiline kood- kõigile elusorganismidele omane meetod valkude aminohappejärjestuse kodeerimiseks, kasutades nukleotiidide järjestust.
Kuidas tabelit kasutada:
Kõigi kolme ristumiskoht on aminohape, mida vajate saadud proteiinis.
Geneetilise koodi omadused
- Kolmekordistumine- koodi oluline ühik on kolme nukleotiidi (triplett või koodon) kombinatsioon.
- Järjepidevus- kolmikute vahel pole kirjavahemärke, st teavet loetakse pidevalt.
- Mittekattuvus- sama nukleotiidi ei saa samaaegselt lisada kahte või enamasse kolmikusse.
- Ühemõttelisus (spetsiifilisus)- teatud koodon vastab ainult ühele aminohappele.
- Degeneratsioon (koondamine)- samale aminohappele võib vastata mitu koodonit.
- Mitmekülgsus- geneetiline kood toimib sama erineva keerukusega organismides - viirustest inimesteni
Neid omadusi pole vaja meelde jätta. Oluline on mõista, et geneetiline kood on universaalne kõigile elusorganismidele! Miks? Sest see põhineb
RNA monomeerid nukleotiidides sisaldavad viie süsinikusisaldusega suhkrut (pentoosi), fosforhapet (fosforhappe jääk) ja lämmastikbaasi (vt joonis 2).
Riis. 2. RNA nukleotiidi struktuur
RNA lämmastikalused on uratsiil, tsütosiin, adeniin ja guaniin. RNA nukleotiidmonosahhariidi esindab riboos (vt joonis 2).
RNA on üheahelaline molekul, mis on palju väiksem kui DNA molekul.
RNA molekul sisaldab 75–10 000 nukleotiidi.
Riis. 3. RNA-d sisaldav viirus
Paljud viirused, näiteks gripiviirus, sisaldavad ainsa nukleiinhappena RNA molekuli (vt joonis 3). Inimestele patogeenseid RNA-sisaldavaid viirusi on rohkem kui DNA-d sisaldavaid. Need põhjustavad lastehalvatust, A -hepatiiti ja ägedaid külmetushaigusi.
Arboviirused on viirused, mida kannavad lülijalgsed. Nad on puukide ja Jaapani entsefaliidi ning kollapalaviku tekitajad.
Reoviirused (vt joonis 4), haruldased hingamisteede ja soolehaiguste tekitajad inimestel, on saanud erilise teadusliku huvi objektiks, kuna nende geneetiline materjal on esitatud kaheahelalise RNA molekuli kujul.
Riis. 4. Reoviiruse struktuur
On ka retroviirusi, mis põhjustavad mitmeid vähktõbe.
Sõltuvalt teostatud struktuurist ja funktsioonist on RNA -d kolm peamist tüüpi: ribosomaalne, transport- ja informatiivne (maatriks).
1. Informatiivne RNA
Uuringud on näidanud, et messenger RNA moodustab 3-5% raku kogu RNA sisaldusest. See on üheahelaline molekul, mis moodustub transkriptsiooniprotsessi käigus ühele DNA molekuli ahelale. See on tingitud asjaolust, et tuumaorganismide DNA asub tuumas ja valkude süntees toimub tsütoplasmas ribosoomidel, seega on vaja "vahendajat". Sõnumitooja funktsiooni täidab sõnumitooja RNA, see edastab teabe valgu struktuuri kohta rakutuumast, kus DNA asub, ribosoomidesse, kus see teave realiseerub (vt joonis 5).
Riis. 5. Sõnumitooja RNA (mRNA)
Sõltuvalt kopeeritava teabe hulgast võib sõnumi saatja RNA molekul olla erineva pikkusega.
Enamik saatja RNA -sid eksisteerib rakus lühikest aega. Bakterirakkudes määratakse sellise RNA olemasolu minutitega ja imetajarakkudes (erütrotsüütides) jätkub hemoglobiini (valgu) süntees pärast tuuma kadumist erütrotsüütide poolt mitu päeva.
2. Ribosomaalne RNA
Ribosomaalsed RNA -d (vt joonis 6) moodustavad 80% kõigist rakus leiduvatest ribosoomidest. Need RNA -d sünteesitakse tuumas ja rakus asuvad tsütoplasmas, kus nad koos valkudega moodustavad ribosoome. Valkude süntees toimub ribosoomidel. Siin tõlgitakse messenger RNA -sse sisestatud "kood" valgu molekuli aminohappejärjestuseks.
Riis. 6. Ribosomaalne RNA (rRNA)
3. Transpordi RNA
Transpordi RNA -d (vt joonis 7) moodustuvad DNA tuumas ja kantakse seejärel tsütoplasmasse.
Riis. 7. Transpordi RNA (tRNA)
Need RNA -d moodustavad umbes 10% kogu RNA sisaldusest rakus. Neil on lühimad molekulid 80-100 nukleotiidi.
Transpordi RNA -d kinnitavad enda külge aminohappe ja transpordivad selle valgu sünteesi kohale, ribosoomidesse.
Kõik teadaolevad transpordi RNA -d moodustavad lämmastikaluste täiendava vastastikmõju tõttu ristiklehte meenutava sekundaarse struktuuri (vt joonis 8). TRNA molekulil on kaks aktiivset saiti - ühes otsas antikoodoonne triplett ja teises aktseptorkoht, mis kinnitab aminohappe.
Riis. 8. tRNA struktuur ("ristiku leht")
Iga aminohape vastab kolme nukleotiidi kombinatsioonile, mida nimetatakse kolmik.
Riis. 9. Geneetilise koodi tabel
Aminohapet kodeerivad kolmikud - koodonid DNA (vt joonis 9) - edastatakse mRNA kolmikute (koodonite) teabe kujul. TRNA ristiku lehe ülaosas on nukleotiidide triplett, mis on komplementaarne vastava mRNA koodoniga (vt joonis 10). See triplett on erinevaid aminohappeid kandvate tRNA -de puhul erinev ja kodeerib täpselt seda aminohapet, mida antud tRNA kannab. See sai nime antikoodon.
Riis. 10.tRNA
Aktseptori ots on konkreetse aminohappe maandumiskoht.
Seega esindavad erinevat tüüpi RNA ühte funktsionaalset süsteemi, mille eesmärk on päriliku teabe rakendamine valkude sünteesi kaudu.
RNA maailma kontseptsioon seisneb selles, et kunagi varem võis RNA molekul täita nii DNA molekuli kui ka valkude funktsiooni.
Elusorganismides toimuvad peaaegu kõik protsessid valguensüümide tõttu. Valgud ei saa aga ise replitseeruda ja sünteesitakse rakkudesse DNA-s salvestatud teabe põhjal. Kuid DNA dubleerimine toimub ka ainult valkude ja RNA osalemise tõttu. Sellest tulenevalt moodustub nõiaring, mille tõttu elu tekkimise teooria raames on sellise keeruka süsteemi spontaanne tekkimine ebatõenäoline.
1980. aastate alguses avastati RNA katalüütiline võime Ameerika Ühendriikide teadlaste Checki ja Altmani (Nobeli keemiaauhinna laureaadid) laboris. Nimetatud on RNA katalüsaatorid ribosüümid(vt joonis 11).
Riis. 11. Katalüüsi funktsiooni täitva RNA ribosüümi molekuli struktuur
Selgus, et ribosoomide aktiivne keskus sisaldab ka suures koguses ribosoomi RNA -d. RNA on võimeline looma ka kaheahelalise ja iseenesest paljuneva. See tähendab, et RNA võib eksisteerida täiesti autonoomselt, katalüüsides metaboolseid reaktsioone, näiteks uute ribonukleotiidide sünteesi ja iseenesest taastootmist, säilitades põlvest põlve katalüütilised omadused. Juhuslike mutatsioonide kogunemine tõi kaasa RNA -de tekkimise, mis katalüüsivad teatud valkude, mis on tõhusamad katalüsaatorid, sünteesi ja seetõttu fikseeriti need mutatsioonid loodusliku valiku käigus. Samuti tekkisid geneetilise teabe spetsiaalsed hoidlad - DNA molekul ja RNA sai DNA ja valkude vaheliseks vahendajaks.
Bibliograafia
Kodutöö
