Što su DNA i RNA? Koje su njihove funkcije i značaj u našem svijetu? Od čega su napravljeni i kako rade? O tome se ne samo raspravlja u članku.
Biološke znanosti koje proučavaju načela pohrane, implementacije i prijenosa genetskih informacija, strukturu i funkciju nepravilnih biopolimera pripadaju molekularnoj biologiji.
Biopolimeri, organski spojevi velike molekulske mase koji nastaju iz nukleotidnih ostataka, su nukleinske kiseline. Pohranjuju podatke o živom organizmu, određuju njegov razvoj, rast, nasljedstvo. Ove kiseline sudjeluju u biosintezi proteina.
Postoje dvije vrste prirodnih nukleinskih kiselina:
Svijet je o tome što je DNK rečeno 1868. godine, kada je otkrivena u jezgri stanica leukocita lososa i sperme. Kasnije su pronađeni u svim životinjskim i biljnim stanicama, kao i u bakterijama, virusima i gljivama. Godine 1953. J. Watson i F. Crick, kao rezultat rendgenske strukturne analize, izgradili su model koji se sastoji od dva polimerna lanca, koji su spiralno uvijeni jedan oko drugog. Ti su znanstvenici 1962. za svoje otkriće dobili Nobelovu nagradu.
Što je DNK? Ovo je nukleinska kiselina koja sadrži genotip pojedinca i prenosi informacije nasljeđivanjem, samoreprodukcijom. Budući da su te molekule vrlo velike, postoji ogroman broj mogućih nukleotidnih sekvenci. Stoga je broj različitih molekula praktički beskonačan.
To su najveće biološke molekule. Njihova veličina kreće se od jedne četvrtine u bakterijama do četrdeset milimetara u ljudskoj DNK, što je mnogo veće od maksimalne veličine proteina. Sastoje se od četiri monomera, strukturnih komponenti nukleinskih kiselina - nukleotida, koji uključuju dušičnu bazu, ostatak fosforne kiseline i deoksiribozu.
Dušične baze imaju dvostruki prsten ugljika i dušika - purine, te jedan prsten - pirimidine.
Purini su adenin i gvanin, a pirimidini timin i citozin. Označeni su velikim latiničnim slovima: A, G, T, C; a u ruskoj književnosti - ćirilicom: A, G, T, C. Uz pomoć kemijske vodikove veze međusobno se spajaju, što rezultira pojavom nukleinskih kiselina.
U svemiru je spirala najčešći oblik. Dakle, struktura molekule DNA također ima to. Polinukleotidni lanac uvijen je poput spiralnog stubišta.
Lanci u molekuli usmjereni su suprotno jedan od drugog. Ispada da ako u jednom lancu od 3 "-kraj do 5", onda će u drugom lancu orijentacija biti obrnuta od 5 "-kraj do 3".
Dvije niti su povezane u molekulu dušikovim bazama na takav način da adenin ima vezu s timinom, a gvanin - samo s citozinom. Uzastopni nukleotidi u jednom lancu definiraju drugi. Ta se korespondencija, koja je u osnovi nastanka novih molekula kao rezultat replikacije ili duplikacije, počela nazivati komplementarnošću.
Pokazalo se da je broj adenil nukleotida jednak broju timidil nukleotida, a gvanil nukleotidi jednaki broju citidil nukleotida. Ta se prepiska počela nazivati "Chargaffovo pravilo".
Proces samoreprodukcije, pod kontrolom enzima, glavno je svojstvo DNK.
Sve počinje odmotavanjem spirale zahvaljujući enzimu DNA polimerazi. Nakon prekida vodikovih veza, u jednom i drugom lancu sintetizira se kćer lanac, čiji materijal su slobodni nukleotidi prisutni u jezgri.
Svaki lanac DNK predložak je za novi lanac. Kao rezultat toga, dvije apsolutno identične roditeljske molekule dobivaju se iz jedne. U tom se slučaju jedna nit sintetizira kao kontinuirana, a druga je prvo fragmentarna, pa se tek zatim spaja.
Molekula nosi sve važne informacije o nukleotidima, određuje mjesto aminokiselina u proteinima. DNK osobe i svi drugi organizmi pohranjuju podatke o svojim svojstvima, prosljeđujući ih potomcima.
Dio toga je gen - skupina nukleotida koja kodira informacije o proteinu. Skup gena stanice tvori njezin genotip ili genom.
Geni se nalaze na određenom dijelu DNK. Sastoje se od određenog broja nukleotida, koji se nalaze u sekvencijalnoj kombinaciji. To znači da gen ne može promijeniti svoje mjesto u molekuli, a ima vrlo specifičan broj nukleotida. Njihov slijed je jedinstven. Na primjer, jedan red se koristi za dobivanje adrenalina, a drugi redoslijed za inzulin.
Osim gena, DNK sadrži nekodirajuće sekvence. Oni reguliraju način rada gena, pomažu kromosomima i označavaju početak i kraj gena. No, danas uloga većine njih ostaje nepoznata.
Ova molekula je vrlo slična deoksiribonukleinskoj kiselini. Međutim, nije tako velik kao DNK. RNA se također sastoji od četiri vrste polimernih nukleotida. Tri su slične DNK, ali umjesto timina, on sadrži uracil (U ili Y). Osim toga, RNA se sastoji od ugljikohidrata - riboze. Glavna razlika je u tome što je spirala ove molekule pojedinačna, za razliku od dvostruke u DNK.
Funkcije ribonukleinske kiseline temelje se na tri različite vrste RNK.
Informacijski prenosi genetske informacije iz DNA u citoplazmu jezgre. Također se naziva matrica. Ovo je otvoreni lanac koji u jezgri sintetizira enzim RNA polimeraza. Unatoč činjenici da je njezin postotak u molekuli izuzetno nizak (od tri do pet posto stanice), on ima najvažniju funkciju - biti matrica za sintezu bjelančevina, informirajući o njihovoj strukturi iz molekula DNA. Jedan protein kodiran je jednom specifičnom DNK, pa je njihova brojčana vrijednost jednaka.
Ribosomal se uglavnom sastoji od citoplazmatskih granula - ribosoma. R-RNA se sintetizira u jezgri. Oni čine približno osamdeset posto cijele stanice. Ova vrsta ima složenu strukturu, tvoreći petlje na komplementarnim dijelovima, što dovodi do molekularne samoorganizacije u složeno tijelo. Među njima postoje tri vrste kod prokariota, a četiri kod eukariota.
Transport djeluje kao "adapter", raspoređujući aminokiseline polipeptidnog lanca odgovarajućim redoslijedom. U prosjeku je dugačak osamdeset nukleotida. U pravilu, stanica ih sadrži gotovo petnaest posto. Dizajniran je za nošenje aminokiselina do mjesta gdje se protein sintetizira. U ćeliji postoji od dvadeset do šezdeset vrsta transportne RNK. Svi oni imaju sličnu organizaciju u svemiru. Poprimaju strukturu zvanu djetelina.
Kad je otkriveno što je DNK, njezina uloga nije bila toliko očita. Čak i danas, unatoč činjenici da se otkriva mnogo više informacija, neka pitanja ostaju bez odgovora. A neki, možda, još nisu ni formulirani.
Poznati biološki značaj DNA i RNA leži u činjenici da DNA prenosi nasljedne informacije, a RNA je uključena u sintezu proteina i kodira strukturu proteina.
Međutim, postoje verzije da je ova molekula povezana s našim duhovnim životom. Što je ljudska DNK u tom smislu? Sadrži sve podatke o njemu, njegovu životu i naslijeđu. Metafizičari vjeruju da je iskustvo prošlih života, obnoviteljske funkcije DNK, pa čak i energija Višeg "Ja" - Stvoritelja, Boga sadržano u njemu.
Po njihovom mišljenju, lanci sadrže kodove koji se odnose na sve aspekte života, uključujući i duhovni dio. No, neke informacije, na primjer, o obnovi vašeg tijela, nalaze se u kristalnoj strukturi višedimenzionalnog prostora oko DNK. Predstavlja dodekaedar i sjećanje je na svu životnu snagu.
Zbog činjenice da se osoba ne opterećuje duhovnim znanjem, razmjena informacija u DNK s kristalnom ljuskom vrlo je spora. Za prosječnu osobu to je samo petnaest posto.
Pretpostavlja se da je to učinjeno posebno kako bi se osobi skratio život i palo na razinu dualnosti. Dakle, karmički dug osobe raste, a razina vibracija neophodna za neke entitete održava se na planetu.
RNK monomeri u nukleotidima sadrže šećer s pet ugljika (pentoza), fosfornu kiselinu (ostatak fosforne kiseline) i dušikovu bazu (vidi sliku 2).
Riža. 2. Struktura nukleotida RNK
Dušične baze RNK su uracil, citozin, adenin i gvanin. RNK nukleotidni monosaharid predstavljen je ribozom (vidi sliku 2).
RNA je jednolančana molekula mnogo manja od molekule DNA.
Molekula RNA sadrži od 75 do 10.000 nukleotida.
Riža. 3. Virus koji sadrži RNA
Mnogi virusi, poput virusa influence, sadrže molekulu RNA kao jedinu nukleinsku kiselinu (vidi sliku 3). Postoji više virusa koji sadrže RNA i koji su patogeni za ljude nego onih koji sadrže DNK. Uzrokuju poliomijelitis, hepatitis A i akutne prehlade.
Arbovirusi su virusi koje prenose člankonošci. Uzročnici su krpeljnog i japanskog encefalitisa, kao i žute groznice.
Reovirusi (vidi sliku 4), rijetki uzročnici respiratornih i crijevnih bolesti kod ljudi, postali su predmet posebnog znanstvenog interesa zbog činjenice da je njihov genetski materijal predstavljen u obliku dvolančane molekule RNK.
Riža. 4. Struktura reovirusa
Postoje i retrovirusi koji uzrokuju niz karcinoma.
Ovisno o strukturi i funkciji, postoje tri glavne vrste RNA: ribosomska, transportna i informacijska (matriksna).
1. Informacijska RNA
Studije su pokazale da messenger RNA čini 3-5% ukupnog sadržaja RNA u stanici. Ovo je jednolančana molekula koja nastaje tijekom procesa transkripcije na jednom od lanaca molekule DNA. To je zbog činjenice da se DNK u nuklearnim organizmima nalazi u jezgri, a sinteza proteina događa se na ribosomima u citoplazmi, pa postoji potreba za "posrednikom". Glasničku funkciju obavlja messenger RNA, ona prenosi informacije o strukturi proteina iz jezgre stanice, gdje se nalazi DNA, do ribosoma, gdje se te informacije ostvaruju (vidi sliku 5).
Riža. 5. Glasnička RNA (mRNA)
Ovisno o količini informacija koje se kopiraju, molekula RNA glasnika može imati različite duljine.
Većina glasničkih RNK postoji u stanici kratko vrijeme. U bakterijskim stanicama postojanje takve RNA određuje se minutama, a u stanicama sisavaca (u eritrocitima) nastavlja se sinteza hemoglobina (proteina) i nakon gubitka jezgre eritrocitima nekoliko dana.
2. Ribosomalna RNA
Ribosomske RNA (vidi sliku 6) čine 80% svih ribosoma prisutnih u stanici. Ove se RNA sintetiziraju u jezgri, a u stanici se nalaze u citoplazmi, gdje zajedno s proteinima tvore ribosome. Sinteza proteina događa se na ribosomima. Ovdje se "kod" zatvoren u RNK glasnika prevodi u aminokiselinsku sekvencu proteinske molekule.
Riža. 6. Ribosomska RNA (rRNA)
3. Transportna RNA
Transportne RNA (vidi sliku 7) nastaju u jezgri na DNA, a zatim se prenose u citoplazmu.
Riža. 7. Transportna RNA (tRNA)
Ove RNK čine oko 10% ukupnog sadržaja RNK u stanici. Imaju najkraće molekule od 80-100 nukleotida.
Transportne RNA vežu aminokiselinu za sebe i transportiraju je do mjesta sinteze proteina, do ribosoma.
Sve poznate transportne RNA, zbog komplementarne interakcije između dušikovih baza, tvore sekundarnu strukturu nalik na list djeteline (vidi sliku 8). Molekula tRNA ima dva aktivna mjesta - antikodon triplet na jednom kraju i akceptorsko mjesto koje veže aminokiselinu na drugom.
Riža. 8. Struktura tRNA ("list djeteline")
Svaka aminokiselina odgovara kombinaciji tri nukleotida, koja se naziva trojka.
Riža. 9. Tablica genetskog koda
Trojke koje kodiraju aminokiseline - kodoni DNA (vidi sliku 9) - prenose se u obliku informacija trojki (kodona) mRNA. Na vrhu lista djeteline tRNA nalazi se trojka nukleotida, koja je komplementarna odgovarajućem kodonu mRNA (vidi sliku 10). Ovaj se triplet razlikuje za tRNA koje nose različite aminokiseline i kodira upravo aminokiselinu koju nosi određena tRNA. Dobila je ime antikodon.
Riža. 10.tRNA
Prihvatni kraj mjesto je slijetanja određene aminokiseline.
Dakle, različite vrste RNA predstavljaju jedinstveni funkcionalni sustav usmjeren na implementaciju nasljednih informacija sintezom proteina.
Koncept svijeta RNA je da je nekad molekula RNA mogla obavljati funkciju i molekule DNA i proteina.
U živim organizmima gotovo svi procesi događaju se zbog proteinskih enzima. Proteini se, međutim, ne mogu sami replicirati i sintetiziraju se u stanice na temelju informacija pohranjenih u DNK. No, do duplikacije DNA dolazi i samo zbog sudjelovanja proteina i RNA. Posljedično, stvara se začarani krug, zbog čega je u okvirima teorije o postanku života spontana pojava tako složenog sustava malo vjerojatna.
Početkom 1980 -ih katalitička sposobnost RNA otkrivena je u laboratoriju znanstvenika Check i Altmana (dobitnici Nobelove nagrade za kemiju) u Sjedinjenim Državama. Imenovani su RNK katalizatori ribozimi(vidi sliku 11).
Riža. 11. Struktura molekule RNK ribozima koja obavlja funkciju katalize
Pokazalo se da aktivno središte ribosoma također sadrži veliku količinu ribosomske RNA. Također, RNK su sposobne stvoriti dvostruku niti i samoreplicirati se. Odnosno, RNA bi mogla postojati potpuno autonomno, katalizirajući metaboličke reakcije, na primjer, sintezu novih ribonukleotida, i samoreproducirajući se, zadržavajući katalitička svojstva iz generacije u generaciju. Akumulacija nasumičnih mutacija dovela je do pojave RNA koje kataliziraju sintezu određenih proteina, koji su učinkovitiji katalizatori, pa su stoga te mutacije fiksirane tijekom prirodne selekcije. Također, pojavila su se specijalizirana skladišta genetskih informacija - molekula DNA, a RNA je postala posrednik između DNA i proteina.
Bibliografija
Domaća zadaća
Što su DNA i RNA? Koje su njihove funkcije i značaj u našem svijetu? Od čega su napravljeni i kako rade? O tome se ne samo raspravlja u članku.
Biološke znanosti koje proučavaju načela pohrane, implementacije i prijenosa genetskih informacija, strukturu i funkciju nepravilnih biopolimera pripadaju molekularnoj biologiji.
Biopolimeri, organski spojevi velike molekulske mase koji nastaju iz nukleotidnih ostataka, su nukleinske kiseline. Pohranjuju podatke o živom organizmu, određuju njegov razvoj, rast, nasljedstvo. Ove kiseline sudjeluju u biosintezi proteina.
Postoje dvije vrste prirodnih nukleinskih kiselina:
Svijet je o tome što je DNK rečeno 1868. godine, kada je otkrivena u jezgri stanica leukocita lososa i sperme. Kasnije su pronađeni u svim životinjskim i biljnim stanicama, kao i u bakterijama, virusima i gljivama. Godine 1953. J. Watson i F. Crick, kao rezultat rendgenske strukturne analize, izgradili su model koji se sastoji od dva polimerna lanca, koji su spiralno uvijeni jedan oko drugog. Ti su znanstvenici 1962. za svoje otkriće dobili Nobelovu nagradu.
Što je DNK? Ovo je nukleinska kiselina koja sadrži genotip pojedinca i prenosi informacije nasljeđivanjem, samoreprodukcijom. Budući da su te molekule vrlo velike, postoji ogroman broj mogućih nukleotidnih sekvenci. Stoga je broj različitih molekula praktički beskonačan.
To su najveće biološke molekule. Njihova veličina kreće se od jedne četvrtine u bakterijama do četrdeset milimetara u ljudskoj DNK, što je mnogo veće od maksimalne veličine proteina. Sastoje se od četiri monomera, strukturnih komponenti nukleinskih kiselina - nukleotida, koji uključuju dušičnu bazu, ostatak fosforne kiseline i deoksiribozu.
Dušične baze imaju dvostruki prsten ugljika i dušika - purine, te jedan prsten - pirimidine.
Purini su adenin i gvanin, a pirimidini timin i citozin. Označeni su velikim latiničnim slovima: A, G, T, C; a u ruskoj književnosti - ćirilicom: A, G, T, C. Uz pomoć kemijske vodikove veze međusobno se spajaju, što rezultira pojavom nukleinskih kiselina.
U svemiru je spirala najčešći oblik. Dakle, struktura molekule DNA također ima to. Polinukleotidni lanac uvijen je poput spiralnog stubišta.
Lanci u molekuli usmjereni su suprotno jedan od drugog. Ispada da ako u jednom lancu od 3 "-kraj do 5", onda će u drugom lancu orijentacija biti obrnuta od 5 "-kraj do 3".
Dvije niti su povezane u molekulu dušikovim bazama na takav način da adenin ima vezu s timinom, a gvanin - samo s citozinom. Uzastopni nukleotidi u jednom lancu definiraju drugi. Ta se korespondencija, koja je u osnovi nastanka novih molekula kao rezultat replikacije ili duplikacije, počela nazivati komplementarnošću.
Pokazalo se da je broj adenil nukleotida jednak broju timidil nukleotida, a gvanil nukleotidi jednaki broju citidil nukleotida. Ta se prepiska počela nazivati "Chargaffovo pravilo".
Proces samoreprodukcije, pod kontrolom enzima, glavno je svojstvo DNK.
Sve počinje odmotavanjem spirale zahvaljujući enzimu DNA polimerazi. Nakon prekida vodikovih veza, u jednom i drugom lancu sintetizira se kćer lanac, čiji materijal su slobodni nukleotidi prisutni u jezgri.
Svaki lanac DNK predložak je za novi lanac. Kao rezultat toga, dvije apsolutno identične roditeljske molekule dobivaju se iz jedne. U tom se slučaju jedna nit sintetizira kao kontinuirana, a druga je prvo fragmentarna, pa se tek zatim spaja.
Molekula nosi sve važne informacije o nukleotidima, određuje mjesto aminokiselina u proteinima. DNK osobe i svi drugi organizmi pohranjuju podatke o svojim svojstvima, prosljeđujući ih potomcima.
Dio toga je gen - skupina nukleotida koja kodira informacije o proteinu. Skup gena stanice tvori njezin genotip ili genom.
Geni se nalaze na određenom dijelu DNK. Sastoje se od određenog broja nukleotida, koji se nalaze u sekvencijalnoj kombinaciji. To znači da gen ne može promijeniti svoje mjesto u molekuli, a ima vrlo specifičan broj nukleotida. Njihov slijed je jedinstven. Na primjer, jedan red se koristi za dobivanje adrenalina, a drugi redoslijed za inzulin.
Osim gena, DNK sadrži nekodirajuće sekvence. Oni reguliraju način rada gena, pomažu kromosomima i označavaju početak i kraj gena. No, danas uloga većine njih ostaje nepoznata.
Ova molekula je vrlo slična deoksiribonukleinskoj kiselini. Međutim, nije tako velik kao DNK. RNA se također sastoji od četiri vrste polimernih nukleotida. Tri su slične DNK, ali umjesto timina, on sadrži uracil (U ili Y). Osim toga, RNA se sastoji od ugljikohidrata - riboze. Glavna razlika je u tome što je spirala ove molekule pojedinačna, za razliku od dvostruke u DNK.
Funkcije ribonukleinske kiseline temelje se na tri različite vrste RNK.
Informacijski prenosi genetske informacije iz DNA u citoplazmu jezgre. Također se naziva matrica. Ovo je otvoreni lanac koji u jezgri sintetizira enzim RNA polimeraza. Unatoč činjenici da je njezin postotak u molekuli izuzetno nizak (od tri do pet posto stanice), on ima najvažniju funkciju - biti matrica za sintezu bjelančevina, informirajući o njihovoj strukturi iz molekula DNA. Jedan protein kodiran je jednom specifičnom DNK, pa je njihova brojčana vrijednost jednaka.
Ribosomal se uglavnom sastoji od citoplazmatskih granula - ribosoma. R-RNA se sintetizira u jezgri. Oni čine približno osamdeset posto cijele stanice. Ova vrsta ima složenu strukturu, tvoreći petlje na komplementarnim dijelovima, što dovodi do molekularne samoorganizacije u složeno tijelo. Među njima postoje tri vrste kod prokariota, a četiri kod eukariota.
Transport djeluje kao "adapter", raspoređujući aminokiseline polipeptidnog lanca odgovarajućim redoslijedom. U prosjeku je dugačak osamdeset nukleotida. U pravilu, stanica ih sadrži gotovo petnaest posto. Dizajniran je za nošenje aminokiselina do mjesta gdje se protein sintetizira. U ćeliji postoji od dvadeset do šezdeset vrsta transportne RNK. Svi oni imaju sličnu organizaciju u svemiru. Poprimaju strukturu zvanu djetelina.
Kad je otkriveno što je DNK, njezina uloga nije bila toliko očita. Čak i danas, unatoč činjenici da se otkriva mnogo više informacija, neka pitanja ostaju bez odgovora. A neki, možda, još nisu ni formulirani.
Poznati biološki značaj DNA i RNA leži u činjenici da DNA prenosi nasljedne informacije, a RNA je uključena u sintezu proteina i kodira strukturu proteina.
Međutim, postoje verzije da je ova molekula povezana s našim duhovnim životom. Što je ljudska DNK u tom smislu? Sadrži sve podatke o njemu, njegovu životu i naslijeđu. Metafizičari vjeruju da je iskustvo prošlih života, obnoviteljske funkcije DNK, pa čak i energija Višeg "Ja" - Stvoritelja, Boga sadržano u njemu.
Po njihovom mišljenju, lanci sadrže kodove koji se odnose na sve aspekte života, uključujući i duhovni dio. No, neke informacije, na primjer, o obnovi vašeg tijela, nalaze se u kristalnoj strukturi višedimenzionalnog prostora oko DNK. Predstavlja dodekaedar i sjećanje je na svu životnu snagu.
Zbog činjenice da se osoba ne opterećuje duhovnim znanjem, razmjena informacija u DNK s kristalnom ljuskom vrlo je spora. Za prosječnu osobu to je samo petnaest posto.
Pretpostavlja se da je to učinjeno posebno kako bi se osobi skratio život i palo na razinu dualnosti. Dakle, karmički dug osobe raste, a razina vibracija neophodna za neke entitete održava se na planetu.
Molekula je jednako važna komponenta svakog organizma; prisutna je u prokariotskim stanicama, u stanicama i u nekim (virusi koji sadrže RNK).
Opću strukturu i sastav molekule ispitali smo u predavanju "", ovdje ćemo razmotriti sljedeća pitanja:
Molekule RNA manje su od molekula DNA. Molekularna težina tRNA - 20-30 tisuća cu, rRNA - do 1,5 milijuna cu.
Struktura RNK
Dakle, struktura molekule RNA je jednolančana molekula i sadrži 4 vrste dušikovih baza:
A, Imati, C i G
Nukleotidi u RNA povezani su u polinukleotidni lanac zbog interakcije pentoznog šećera jednog nukleotida i ostatka fosforne kiseline drugog.
Postoje 3 vrsta RNK:
Transkripcija i emitiranje
RNK transkripcija
Dakle, kao što znamo, svaki organizam je jedinstven.
Transkripcija- proces sinteze RNA pomoću DNA kao matrice, koji se javlja u svim živim stanicama. Drugim riječima, to je prijenos genetskih informacija s DNA na RNA.
U skladu s tim, RNA svakog organizma također je jedinstvena. Rezultirajuća m- (predložak ili informacijska) RNA komplementarna je jednom lancu DNA. Kao i u slučaju DNK, ona "pomaže" transkripciji RNK enzim - polimeraza. Kao i unutra, proces počinje s inicijacija(= početak) tada dolazi produženje(= produžetak, nastavak) i završava raskid(= prekid, kraj).
Na kraju procesa mRNA napušta citoplazmu.
Emitiranje
Općenito, prevođenje je vrlo složen proces i sličan je dobro uspostavljenoj automatskoj kirurškoj operaciji. Razmotrit ćemo "pojednostavljenu verziju" - samo da bismo razumjeli osnovne procese ovog mehanizma čija je glavna svrha opskrba tijela proteinima.
Genetski kod
Genetski kod- svojstven svim živim organizmima, metoda kodiranja aminokiselinske sekvence proteina pomoću sekvence nukleotida.
Kako koristiti stol:
Sjecište sve tri aminokiseline su vam potrebne u rezultirajućem proteinu.
Svojstva genetskog koda
- Trojstvo- značajna jedinica koda je kombinacija tri nukleotida (triplet ili kodon).
- Kontinuitet- između trojki nema interpunkcijskih znakova, odnosno, informacije se čitaju kontinuirano.
- Ne preklapaju se- isti nukleotid ne može biti istodobno uključen u dva ili više tripleta.
- Jednoznačnost (specifičnost)- određeni kodon odgovara samo jednoj aminokiselini.
- Degeneracija (redundantnost)- više kodona može odgovarati istoj aminokiselini.
- Svestranost- genetski kod djeluje isto u organizama različite razine složenosti - od virusa do ljudi
Nema potrebe zapamtiti ta svojstva. Važno je shvatiti da je genetski kod univerzalan za sve žive organizme! Zašto? Budući da se temelji na
RNK monomeri u nukleotidima sadrže šećer s pet ugljika (pentoza), fosfornu kiselinu (ostatak fosforne kiseline) i dušikovu bazu (vidi sliku 2).
Riža. 2. Struktura nukleotida RNK
Dušične baze RNK su uracil, citozin, adenin i gvanin. RNK nukleotidni monosaharid predstavljen je ribozom (vidi sliku 2).
RNA je jednolančana molekula mnogo manja od molekule DNA.
Molekula RNA sadrži od 75 do 10.000 nukleotida.
Riža. 3. Virus koji sadrži RNA
Mnogi virusi, poput virusa influence, sadrže molekulu RNA kao jedinu nukleinsku kiselinu (vidi sliku 3). Postoji više virusa koji sadrže RNA i koji su patogeni za ljude nego onih koji sadrže DNK. Uzrokuju poliomijelitis, hepatitis A i akutne prehlade.
Arbovirusi su virusi koje prenose člankonošci. Uzročnici su krpeljnog i japanskog encefalitisa, kao i žute groznice.
Reovirusi (vidi sliku 4), rijetki uzročnici respiratornih i crijevnih bolesti kod ljudi, postali su predmet posebnog znanstvenog interesa zbog činjenice da je njihov genetski materijal predstavljen u obliku dvolančane molekule RNK.
Riža. 4. Struktura reovirusa
Postoje i retrovirusi koji uzrokuju niz karcinoma.
Ovisno o strukturi i funkciji, postoje tri glavne vrste RNA: ribosomska, transportna i informacijska (matriksna).
1. Informacijska RNA
Studije su pokazale da messenger RNA čini 3-5% ukupnog sadržaja RNA u stanici. Ovo je jednolančana molekula koja nastaje tijekom procesa transkripcije na jednom od lanaca molekule DNA. To je zbog činjenice da se DNK u nuklearnim organizmima nalazi u jezgri, a sinteza proteina događa se na ribosomima u citoplazmi, pa postoji potreba za "posrednikom". Glasničku funkciju obavlja messenger RNA, ona prenosi informacije o strukturi proteina iz jezgre stanice, gdje se nalazi DNA, do ribosoma, gdje se te informacije ostvaruju (vidi sliku 5).
Riža. 5. Glasnička RNA (mRNA)
Ovisno o količini informacija koje se kopiraju, molekula RNA glasnika može imati različite duljine.
Većina glasničkih RNK postoji u stanici kratko vrijeme. U bakterijskim stanicama postojanje takve RNA određuje se minutama, a u stanicama sisavaca (u eritrocitima) nastavlja se sinteza hemoglobina (proteina) i nakon gubitka jezgre eritrocitima nekoliko dana.
2. Ribosomalna RNA
Ribosomske RNA (vidi sliku 6) čine 80% svih ribosoma prisutnih u stanici. Ove se RNA sintetiziraju u jezgri, a u stanici se nalaze u citoplazmi, gdje zajedno s proteinima tvore ribosome. Sinteza proteina događa se na ribosomima. Ovdje se "kod" zatvoren u RNK glasnika prevodi u aminokiselinsku sekvencu proteinske molekule.
Riža. 6. Ribosomska RNA (rRNA)
3. Transportna RNA
Transportne RNA (vidi sliku 7) nastaju u jezgri na DNA, a zatim se prenose u citoplazmu.
Riža. 7. Transportna RNA (tRNA)
Ove RNK čine oko 10% ukupnog sadržaja RNK u stanici. Imaju najkraće molekule od 80-100 nukleotida.
Transportne RNA vežu aminokiselinu za sebe i transportiraju je do mjesta sinteze proteina, do ribosoma.
Sve poznate transportne RNA, zbog komplementarne interakcije između dušikovih baza, tvore sekundarnu strukturu nalik na list djeteline (vidi sliku 8). Molekula tRNA ima dva aktivna mjesta - antikodon triplet na jednom kraju i akceptorsko mjesto koje veže aminokiselinu na drugom.
Riža. 8. Struktura tRNA ("list djeteline")
Svaka aminokiselina odgovara kombinaciji tri nukleotida, koja se naziva trojka.
Riža. 9. Tablica genetskog koda
Trojke koje kodiraju aminokiseline - kodoni DNA (vidi sliku 9) - prenose se u obliku informacija trojki (kodona) mRNA. Na vrhu lista djeteline tRNA nalazi se trojka nukleotida, koja je komplementarna odgovarajućem kodonu mRNA (vidi sliku 10). Ovaj se triplet razlikuje za tRNA koje nose različite aminokiseline i kodira upravo aminokiselinu koju nosi određena tRNA. Dobila je ime antikodon.
Riža. 10.tRNA
Prihvatni kraj mjesto je slijetanja određene aminokiseline.
Dakle, različite vrste RNA predstavljaju jedinstveni funkcionalni sustav usmjeren na implementaciju nasljednih informacija sintezom proteina.
Koncept svijeta RNA je da je nekad molekula RNA mogla obavljati funkciju i molekule DNA i proteina.
U živim organizmima gotovo svi procesi događaju se zbog proteinskih enzima. Proteini se, međutim, ne mogu sami replicirati i sintetiziraju se u stanice na temelju informacija pohranjenih u DNK. No, do duplikacije DNA dolazi i samo zbog sudjelovanja proteina i RNA. Posljedično, stvara se začarani krug, zbog čega je u okvirima teorije o postanku života spontana pojava tako složenog sustava malo vjerojatna.
Početkom 1980 -ih katalitička sposobnost RNA otkrivena je u laboratoriju znanstvenika Check i Altmana (dobitnici Nobelove nagrade za kemiju) u Sjedinjenim Državama. Imenovani su RNK katalizatori ribozimi(vidi sliku 11).
Riža. 11. Struktura molekule RNK ribozima koja obavlja funkciju katalize
Pokazalo se da aktivno središte ribosoma također sadrži veliku količinu ribosomske RNA. Također, RNK su sposobne stvoriti dvostruku niti i samoreplicirati se. Odnosno, RNA bi mogla postojati potpuno autonomno, katalizirajući metaboličke reakcije, na primjer, sintezu novih ribonukleotida, i samoreproducirajući se, zadržavajući katalitička svojstva iz generacije u generaciju. Akumulacija nasumičnih mutacija dovela je do pojave RNA koje kataliziraju sintezu određenih proteina, koji su učinkovitiji katalizatori, pa su stoga te mutacije fiksirane tijekom prirodne selekcije. Također, pojavila su se specijalizirana skladišta genetskih informacija - molekula DNA, a RNA je postala posrednik između DNA i proteina.
Bibliografija
Domaća zadaća
