On hyvin tunnettua, että kaikilla elävän aineen muodoilla viruksista hyvin järjestäytyneisiin eläimiin (mukaan lukien ihmiset) on ainutlaatuinen perinnöllinen laite. Sitä edustavat kahden tyyppisten nukleiinihappojen molekyylit: deoksiribonukleiinihappo ja ribonukleiinihappo. Näihin orgaanisiin aineisiin on koodattu tietoa, joka välittyy vanhemmilta yksilöiltä jälkeläisille lisääntymisen aikana. Tässä työssä tutkimme sekä DNA:n ja RNA:n rakennetta ja toimintoja solussa että myös elävän aineen perinnöllisten ominaisuuksien siirtymisprosessien taustalla olevia mekanismeja.
Kuten kävi ilmi, nukleiinihappojen ominaisuudet, vaikka niillä on joitain yhteisiä piirteitä, eroavat kuitenkin monin tavoin. Siksi vertaamme näiden biopolymeerien DNA:n ja RNA:n toimintoja eri organismiryhmien soluissa. Työssä esitetty taulukko auttaa ymmärtämään, mikä niiden perustavanlaatuinen ero on.
Nukleiinihapot –monimutkaiset biopolymeerit
1900-luvun alussa tehdyt molekyylibiologian alan löydöt, erityisesti deoksiribonukleiinihapon rakenteen dekoodaus, antoivat sysäyksen nykyaikaisen sytologian, genetiikan, bioteknologian ja genetiikan kehitykselle. suunnittelu. Orgaanisen kemian näkökulmasta DNA ja RNA ovat makromolekyylisiä aineita, jotka koostuvat toistuvasti toistuvista yksiköistä - monomeereistä, joita kutsutaan myös nukleotideiksi. Tiedetään, että ne ovat yhteydessä toisiinsa ja muodostavat ketjuja, jotka kykenevät tilalliseen itseorganisoitumiseen.
Tällaiset DNA-makromolekyylit sitoutuvat usein erityisiin proteiineihin, joilla on erityisiä ominaisuuksia, joita kutsutaan histoneiksi. Nukleoproteiinikompleksit muodostavat erityisiä rakenteita - nukleosomeja, jotka puolestaan ovat osa kromosomeja. Nukleiinihappoja löytyy sekä ytimestä että solun sytoplasmasta, ja niitä on joissakin sen organelleissa, kuten mitokondrioissa tai kloroplasteissa.
Perinnöllisyysaineen tilarakenne
Ymmärtääksesi DNA:n ja RNA:n toiminnan, sinun on ymmärrettävä yksityiskohtaisesti niiden rakenteen piirteet. Kuten proteiineissa, nukleiinihapoilla on useita makromolekyylien organisoitumistasoja. Primäärirakennetta edustavat polynukleotidiketjut, sekundaariset ja tertiaariset konfiguraatiot ovat itsestään monimutkaisia johtuen ilmaantuvuudesta kovalenttisesta sidostyypistä. Erityinen rooli molekyylien avaruudellisen muodon ylläpitämisessä on vetysidoksilla sekä van der Waalsin vuorovaikutusvoimilla. Tuloksena on kompaktiDNA:n rakenne, jota kutsutaan superkelaksi.
Nukleiinihappomonomeerit
DNA:n, RNA:n, proteiinien ja muiden orgaanisten polymeerien rakenne ja toiminnot riippuvat niiden makromolekyylien sekä laadullisesta että kvantitatiivisesta koostumuksesta. Molemmat nukleiinihappotyypit koostuvat rakennuspalikoista, joita kutsutaan nukleotideiksi. Kuten kemian kurssista tiedetään, aineen rakenne vaikuttaa välttämättä sen toimintoihin. DNA ja RNA eivät ole poikkeus. Osoittautuu, että itse hapon tyyppi ja sen rooli solussa riippuvat nukleotidikoostumuksesta. Jokainen monomeeri sisältää kolme osaa: typpipitoisen emäksen, hiilihydraatin ja fosforihappojäännöksen. DNA:lle on neljä tyyppiä typpipitoisia emäksiä: adeniini, guaniini, tymiini ja sytosiini. RNA-molekyyleissä ne ovat vastaavasti adeniinia, guaniinia, sytosiinia ja urasiilia. Hiilihydraattia edustavat erilaiset pentoosityypit. Ribonukleiinihappo sisältää riboosia, kun taas DNA sisältää sen deoksigenoidun muodon, jota kutsutaan deoksiriboosiksi.
Deoksiribonukleiinihapon ominaisuudet
Ensin tarkastelemme DNA:n rakennetta ja toimintoja. RNA:ta, jolla on yksinkertaisempi tilakonfiguraatio, tutkimme seuraavassa osiossa. Joten kaksi polynukleotidijuostetta pidetään yhdessä toistuvasti toistuvilla vetysidoksilla, jotka on muodostettu typpipitoisten emästen välille. Parissa "adeniini - tymiini" on kaksi ja parissa "guaniini - sytosiini" on kolme vetysidosta.
Puriini- ja pyrimidiiniemästen konservatiivinen vastaavuus olilöysi E. Chargaff ja sitä kutsuttiin täydentävyyden periaatteeksi. Yhdessä ketjussa nukleotidit on liitetty toisiinsa fosfodiesterisidoksilla, jotka muodostuvat viereisten nukleotidien pentoosin ja ortofosforihappotähteen väliin. Molempien ketjujen kierteistä muotoa ylläpitävät vetysidokset, joita esiintyy vety- ja happiatomien välillä, jotka ovat osa nukleotideja. Korkeampi - tertiäärinen rakenne (supercoil) - on ominaista eukaryoottisolujen tuman DNA:lle. Tässä muodossa sitä on kromatiinissa. Bakteereissa ja DNA:ta sisältävissä viruksissa on kuitenkin deoksiribonukleiinihappoa, joka ei liity proteiineihin. Sitä edustaa renkaan muotoinen muoto ja sitä kutsutaan plasmidiksi.
Mitokondrioiden ja kloroplastien, kasvi- ja eläinsolujen organellien DNA näyttää sam alta. Seuraavaksi selvitetään, kuinka DNA:n ja RNA:n toiminnot eroavat toisistaan. Alla oleva taulukko näyttää meille nämä erot nukleiinihappojen rakenteessa ja ominaisuuksissa.
Ribonukleiinihappo
RNA-molekyyli koostuu yhdestä polynukleotidijuosteesta (poikkeus on joidenkin virusten kaksijuosteiset rakenteet), joka voi sijaita sekä tumassa että solun sytoplasmassa. Ribonukleiinihappoja on useita tyyppejä, jotka eroavat rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan. Siten lähetti-RNA:lla on suurin molekyylipaino. Se syntetisoituu solun tumassa yhdessä geeneistä. mRNA:n tehtävänä on siirtää tietoa proteiinin koostumuksesta ytimestä sytoplasmaan. Nukleiinihapon kuljetusmuoto kiinnittyy proteiinimonomeereihin– aminohapot – ja toimittaa ne biosynteesipaikalle.
Lopuksi ribosomaalista RNA:ta muodostuu tumassa ja se osallistuu proteiinisynteesiin. Kuten näet, DNA:n ja RNA:n toiminnot solujen aineenvaihdunnassa ovat monipuolisia ja erittäin tärkeitä. Ne riippuvat ensinnäkin siitä, minkä solujen organismit sisältävät perinnöllisyyden aineen molekyylejä. Joten viruksissa ribonukleiinihappo voi toimia perinnöllisen tiedon kantajana, kun taas eukaryoottisten organismien soluissa vain deoksiribonukleiinihapolla on tämä kyky.
DNA:n ja RNA:n toiminnot kehossa
Nukleiinihapot ovat tärkeydensä mukaan proteiinien ohella tärkeimpiä orgaanisia yhdisteitä. Ne säilyttävät ja välittävät perinnöllisiä ominaisuuksia ja piirteitä vanhemm alta jälkeläisille. Selvitetään DNA:n ja RNA:n toimintojen ero. Alla oleva taulukko näyttää nämä erot yksityiskohtaisemmin.
| Katso | Aseta häkki | Määritykset | Toiminto |
| DNA | ydin | superspiraali | perinnöllisten tietojen säilyttäminen ja välittäminen |
| DNA |
mitokondriot kloroplastit |
pyöreä (plasmidi) | perinnöllisten tietojen paikallinen välittäminen |
| iRNA | sytoplasma | lineaarinen | tietojen poistaminen geenistä |
| tRNA | sytoplasma | toissijainen | aminohappojen kuljetus |
| rRNA | ydin jasytoplasma | lineaarinen | ribosomien muodostuminen |
Mitkä ovat virusten perinnöllisyyden aineen ominaisuudet?
Virusten nukleiinihapot voivat olla sekä yksijuosteisten että kaksijuosteisten heliksien tai renkaiden muodossa. D. B altimoren luokituksen mukaan nämä mikrokosmoksen kohteet sisältävät DNA-molekyylejä, jotka koostuvat yhdestä tai kahdesta ketjusta. Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat herpespatogeenit ja adenovirukset ja toiseen esimerkiksi parvovirukset.
DNA- ja RNA-virusten tehtävänä on tunkeutua omat perinnölliset tietonsa soluun, suorittaa virusnukleiinihappomolekyylien replikaatioreaktioita ja koota proteiinipartikkeleita isäntäsolun ribosomeihin. Tämän seurauksena koko solujen aineenvaihdunta on täysin alisteinen loisille, jotka nopeasti lisääntyessään johtavat solun kuolemaan.
RNA-virukset
Virologiassa on tapana jakaa nämä organismit useisiin ryhmiin. Joten ensimmäinen sisältää lajit, joita kutsutaan yksijuosteiseksi (+) RNA:ksi. Niiden nukleiinihappo suorittaa samat toiminnot kuin eukaryoottisolujen lähetti-RNA. Toinen ryhmä sisältää yksijuosteiset (-) RNA:t. Ensinnäkin transkriptio tapahtuu niiden molekyyleillä, mikä johtaa (+) RNA-molekyylien ilmestymiseen, ja ne puolestaan toimivat mallina virusproteiinien kokoamisessa.
Edellisen perusteella kaikkien organismien, mukaan lukien virukset, DNA:n ja RNA:n toiminnot luonnehditaan lyhyesti seuraavasti: organismin perinnöllisten ominaisuuksien ja ominaisuuksien varastointi ja niiden siirtyminen jälkeläisiin.
