Hver levende organisme i vores verden er forskellig. Ikke kun mennesker adskiller sig fra hinanden. Dyr og planter af samme art har også forskelle. Årsagen til dette er ikke kun forskellige levevilkår og livserfaring. Hver organismes individualitet er fastlagt i den ved hjælp af genetisk materiale.
Vigtige og interessante spørgsmål om nukleinsyrer
Selv før fødslen har hver organisme sit eget sæt af gener, som bestemmer absolut alle strukturelle træk. Det er ikke kun farven på pelsen eller formen på bladene, for eksempel. Vigtigere egenskaber er fastlagt i gener. En hamster kan jo ikke fødes af en kat, og en baobab kan ikke vokse fra hvedefrø.
Og nukleinsyrer - RNA- og DNA-molekyler - er ansvarlige for al denne enorme mængde information. Deres betydning er meget svær at overvurdere. De gemmer jo ikke kun information gennem hele livet, de hjælper med at realisere den ved hjælp af proteiner, og derudover giver de den videre til næste generation. Hvordan gør de det, hvor kompleks er strukturen af DNA- og RNA-molekylerne? Hvordan ligner de hinanden, og hvad er deres forskelle? I alt dette viog vi finder ud af det i de næste kapitler af artiklen.
Vi vil analysere al information stykke for stykke, begyndende med det helt grundlæggende. Først vil vi lære, hvad nukleinsyrer er, hvordan de blev opdaget, derefter vil vi tale om deres struktur og funktioner. I slutningen af artiklen venter vi på en sammenlignende tabel over RNA og DNA, som du til enhver tid kan henvise til.
Hvad er nukleinsyrer
Nukleinsyrer er organiske forbindelser med en høj molekylvægt, er polymerer. I 1869 blev de første gang beskrevet af Friedrich Miescher, en schweizisk biokemiker. Han isolerede et stof, som omfatter fosfor og nitrogen, fra pusceller. Forudsat at det kun er placeret i kernerne, kaldte videnskabsmanden det nuklein. Men det, der var tilbage efter adskillelsen af proteiner, blev kaldt nukleinsyre.
Dens monomerer er nukleotider. Deres antal i et syremolekyle er individuelt for hver art. Nukleotider er molekyler opbygget af tre dele:
- monosaccharid (pentose), kan være af to typer - ribose og deoxyribose;
- nitrogenholdig base (en af fire);
- phosphorsyrerest.
Dernæst vil vi se på forskellene og lighederne mellem DNA og RNA, tabellen til allersidst i artiklen vil opsummere.
Strukturelle funktioner: pentoser
Den allerførste lighed mellem DNA og RNA er, at de indeholder monosaccharider. Men for hver syre er de forskellige. Afhængigt af hvilken pentose der er i molekylet, opdeles nukleinsyrer i DNA og RNA. DNA indeholder deoxyribose, mens RNA indeholderribose. Begge pentoser forekommer kun i syrer i β-form.
Deoxyribose har ingen oxygen ved det andet carbonatom (betegnet som 2'). Forskere foreslår, at dets fravær:
- forkorter forbindelsen mellem C2 og C3;
- gør DNA-molekylet stærkere;
- skaber betingelserne for kompakt DNA-pakning i kernen.
Sammenligning af bygninger: nitrogenholdige baser
Komparativ karakterisering af DNA og RNA er ikke let. Men forskellene er synlige fra begyndelsen. Nitrogenholdige baser er de vigtigste byggesten i vores molekyler. De bærer den genetiske information. Mere præcist, ikke selve baserne, men deres rækkefølge i kæden. De er purin og pyrimidin.
Sammensætningen af DNA og RNA adskiller sig allerede på niveauet af monomerer: I deoxyribonukleinsyre kan vi finde adenin, guanin, cytosin og thymin. Men RNA indeholder uracil i stedet for thymin.
Disse fem baser er de vigtigste (større), de udgør de fleste af nukleinsyrerne. Men udover dem er der andre. Dette sker meget sjældent, sådanne baser kaldes mindre. Begge findes i begge syrer - dette er endnu en lighed mellem DNA og RNA.
Sekvensen af disse nitrogenholdige baser (og følgelig nukleotider) i DNA-kæden bestemmer, hvilke proteiner en given celle kan syntetisere. Hvilke molekyler der vil blive skabt på et givet tidspunkt afhænger af kroppens behov.
Gå tilniveauer af organisation af nukleinsyrer. For at de komparative egenskaber af DNA og RNA skal være så fuldstændige og objektive som muligt, vil vi overveje strukturen af hver. DNA har fire af dem, og antallet af organisationsniveauer i RNA afhænger af dets type.
Opdagelse af DNA's struktur, principper for struktur
Alle organismer er opdelt i prokaryoter og eukaryoter. Denne klassificering er baseret på kernens design. Begge har DNA i cellen i form af kromosomer. Disse er specielle strukturer, hvor deoxyribonukleinsyremolekyler er forbundet med proteiner. DNA har fire organisationsniveauer.
Den primære struktur er repræsenteret af en kæde af nukleotider, hvis sekvens er nøje observeret for hver enkelt organisme, og som er forbundet med phosphodiester-bindinger. Enorme succeser i studiet af DNA-strengstrukturen blev opnået af Chargaff og hans samarbejdspartnere. De fastslog, at forholdet mellem nitrogenholdige baser overholder visse love.
De blev kaldt Chargaff-reglerne. Den første af disse angiver, at summen af purinbaserne skal være lig med summen af pyrimidinerne. Dette vil blive klart efter at have stiftet bekendtskab med den sekundære struktur af DNA. Den anden regel følger af dens funktioner: molforholdene A / T og G / C er lig med en. Den samme regel gælder for den anden nukleinsyre - dette er en anden lighed mellem DNA og RNA. Kun den anden har uracil i stedet for thymin over alt.
Mange videnskabsmænd begyndte også at klassificere forskellige arters DNA efter et større antal baser. Hvis summen er "A+T"mere end "G + C", sådan DNA kaldes AT-type. Hvis det er omvendt, så har vi at gøre med GC-typen af DNA.
Den sekundære strukturmodel blev foreslået i 1953 af videnskabsmændene Watson og Crick, og den er stadig generelt accepteret i dag. Modellen er en dobbelt helix, som består af to antiparallelle kæder. Hovedkarakteristikaene ved den sekundære struktur er:
- sammensætningen af hver DNA-streng er strengt specifik for arten;
- bindingen mellem kæderne er hydrogen, dannet efter princippet om komplementaritet af nitrogenholdige baser;
- polynukleotidkæder vikler sig om hinanden og danner en højrehåndet helix kaldet "helix";
- phosphorsyrerester er placeret uden for helixen, nitrogenholdige baser er indeni.
Yderligere, tættere, hårdere
DNA's tertiære struktur er en supersnoet struktur. Det vil sige, at ikke kun to kæder snor sig med hinanden i et molekyle, for større kompakthed er DNA viklet omkring specielle proteiner - histoner. De er opdelt i fem klasser afhængigt af indholdet af lysin og arginin i dem.
Det sidste niveau af DNA er kromosomet. For at forstå, hvor tæt bæreren af genetisk information er pakket i den, forestil dig følgende: Hvis Eiffeltårnet gennemgik alle stadier af komprimering, som DNA, kunne det placeres i en tændstikæske.
Kromosomer er enkelte (består af et kromatid) og dobbelte (består af to kromatider). De giver sikker opbevaringgenetisk information, og om nødvendigt kan de vende om og åbne adgang til det ønskede område.
typer af RNA, strukturelle funktioner
Udover det faktum, at ethvert RNA adskiller sig fra DNA i dets primære struktur (mangel på thymin, tilstedeværelse af uracil), er følgende organisationsniveauer også forskellige:
- Transfer RNA (tRNA) er et enkeltstrenget molekyle. For at opfylde sin funktion med at transportere aminosyrer til stedet for proteinsyntese har den en meget usædvanlig sekundær struktur. Det kaldes "kløverblad". Hver af dens sløjfer udfører sin egen funktion, men de vigtigste er acceptorstammen (en aminosyre klæber til den) og antikodonen (som skal matche kodonen på messenger-RNA). Den tertiære struktur af tRNA er blevet lidt undersøgt, fordi det er meget vanskeligt at isolere et sådant molekyle uden at forstyrre det høje organisationsniveau. Men videnskabsmænd har nogle oplysninger. For eksempel i gær er transfer-RNA'et formet som bogstavet L.
- Messenger-RNA (også kaldet informationsmæssigt) udfører funktionen med at overføre information fra DNA til stedet for proteinsyntese. Hun fortæller, hvilken slags protein der vil vise sig i sidste ende, ribosomer bevæger sig langs det i synteseprocessen. Dens primære struktur er et enkeltstrenget molekyle. Den sekundære struktur er meget kompleks, nødvendig for den korrekte bestemmelse af starten af proteinsyntese. mRNA er foldet i form af hårnåle, i enderne af hvilke der er steder for begyndelsen og slutningen af proteinbehandling.
- Ribosom alt RNA findes i ribosomer. Disse organeller består af to underpartikler, som hver isærer vært for sit eget rRNA. Denne nukleinsyre bestemmer placeringen af alle ribosomale proteiner og funktionelle centre i denne organel. Den primære struktur af rRNA er repræsenteret af en sekvens af nukleotider, som i tidligere varianter af syre. Det er kendt, at det sidste trin af rRNA-foldning er parringen af de terminale sektioner af en streng. Dannelsen af sådanne bladstilke yder et yderligere bidrag til komprimeringen af hele strukturen.
DNA-funktioner
Deoxyribonukleinsyre fungerer som et lager af genetisk information. Det er i sekvensen af dets nukleotider, at alle proteinerne i vores krop er "gemt". I DNA er de ikke kun lagret, men også godt beskyttet. Og selvom der opstår en fejl under kopieringen, vil den blive rettet. Alt genetisk materiale vil således blive bevaret og vil nå frem til afkommet.
For at overføre information til efterkommere har DNA evnen til at fordoble. Denne proces kaldes replikation. En sammenlignende tabel over RNA og DNA vil vise os, at en anden nukleinsyre ikke kan gøre dette. Men den har mange andre funktioner.
RNA-funktioner
Hver type RNA har sin egen funktion:
- Transportribonukleinsyre leverer aminosyrer til ribosomer, hvor de omdannes til proteiner. tRNA bringer ikke kun byggemateriale, det er også involveret i kodongenkendelse. Og hvor korrekt proteinet bliver bygget afhænger af dets arbejde.
- Besked RNA læser information fraDNA og fører det til stedet for proteinsyntese. Der binder den sig til ribosomet og dikterer rækkefølgen af aminosyrerne i proteinet.
- Ribosom alt RNA sikrer integriteten af organellens struktur, regulerer arbejdet i alle funktionelle centre.
Her er en anden lighed mellem DNA og RNA: de tager sig begge af den genetiske information, som cellen bærer.
Sammenligning af DNA og RNA
For at organisere alle ovenstående oplysninger, lad os skrive det hele ned i en tabel.
| DNA | RNA | |
| Burplacering | Kerne, kloroplaster, mitokondrier | Kerne, kloroplaster, mitokondrier, ribosomer, cytoplasma |
| Monomer | Deoxyribonukleotider | Ribonukleotider |
| Structure | Dobbeltstrenget helix | Enkeltkæde |
| Nukleotider | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funktioner | Stabil, i stand til replikering | Labile, kan ikke fordoble |
| Funktioner | Opbevaring og transmission af genetisk information | Overførsel af arvelig information (mRNA), strukturel funktion (rRNA, mitokondrie-RNA), deltagelse i proteinsyntese (mRNA, tRNA, rRNA) |
Således t alte vi kort om lighederne mellem DNA og RNA. Bordet vil være en uundværlig assistent i eksamen eller en simpel påmindelse.
Ud over det, vi allerede har lært tidligere, dukkede flere fakta op i tabellen. For eksempel evnen af DNAduplikering er nødvendig for celledeling, så begge celler får det korrekte arvemateriale fuldt ud. Mens for RNA giver fordobling ingen mening. Hvis en celle har brug for et andet molekyle, syntetiserer den det fra DNA-skabelonen.
Karakteristikaene ved DNA og RNA viste sig at være korte, men vi dækkede alle funktionerne i strukturen og funktionerne. Processen med translation - proteinsyntese - er meget interessant. Efter at have stiftet bekendtskab med det, bliver det klart, hvor stor en rolle RNA spiller i en celles liv. Og processen med DNA-duplikering er meget spændende. Hvad er værd at bryde den dobbelte helix og læse hvert nukleotid!
Lær noget nyt hver dag. Især hvis denne nye ting sker i hver eneste celle i din krop.
