Tässä artikkelissa opit DNA:n biologisen roolin. Joten tämä lyhenne on tuttu kaikille koulun penkistä, mutta kaikilla ei ole aavistustakaan, mitä se on. Koulun biologian kurssin jälkeen muistiin jää vain vähän tietoa genetiikasta ja perinnöllisyydestä, koska lapsille annetaan tämä monimutkainen aihe vain pinnallisesti. Mutta tämä tieto (DNA:n biologinen rooli, sen vaikutus kehoon) voi olla uskomattoman hyödyllinen.
Aloitetaan siitä, että nukleiinihapoilla on tärkeä tehtävä, eli ne varmistavat elämän jatkuvuuden. Nämä makromolekyylit esitetään kahdessa muodossa:
- DNA (DNA);
- RNA (RNA).
Ne ovat kehon solujen rakenteen ja toiminnan geneettisen suunnitelman välittäjiä. Puhutaanpa niistä tarkemmin.
DNA ja RNA
Aloitetaan siitä, mikä tieteenala käsittelee tällaista monimutkaistakysymyksiä kuten:
- perinnöllisten tietojen tallentamisen periaatteiden tutkiminen;
- sen toteutus;
- lähetys;
- biopolymeerien rakenteen tutkiminen;
- heidän toimintonsa.
Kaikkea tätä tutkii molekyylibiologia. Tältä biologian tieteiden al alta löytyy vastaus kysymykseen DNA:n ja RNA:n biologisesta roolista.
Näitä nukleotideista muodostuneita makromolekyyliyhdisteitä kutsutaan "nukleiinihapoiksi". Tänne varastoituu tietoa kehosta, joka määrää yksilön kehityksen, kasvun ja perinnöllisyyden.
Deoksiribonukleiini- ja ribonukleiinihapon löytö osuu vuoteen 1868. Sitten tutkijat onnistuivat havaitsemaan ne leukosyyttien ytimistä ja hirven siittiöistä. Myöhempi tutkimus osoitti, että DNA:ta löytyy kaikista kasvi- ja eläinluonnon soluista. DNA-malli esiteltiin vuonna 1953 ja Nobelin löytöpalkinto myönnettiin vuonna 1962.
DNA
Aloitetaan tämä osio sillä tosiasialla, että makromolekyylejä on yhteensä 3 tyyppiä:
- deoksiribonukleiinihappo;
- ribonukleiinihappo;
- proteiinit.
Nyt tarkastelemme lähemmin DNA:n rakennetta, biologista roolia. Joten tämä biopolymeeri välittää tietoa perinnöllisyydestä, ei vain kantajan, vaan myös kaikkien aiempien sukupolvien kehitysominaisuuksista. DNA-monomeeri on nukleotidi. DNA on siis kromosomien pääkomponentti, joka sisältää geneettisen koodin.
Miten tämä välitetääntiedot? Koko asian ydin on näiden makromolekyylien kyky tuottaa itseään. Niiden lukumäärä on ääretön, mikä voidaan selittää niiden suurella koolla ja sen seurauksena v altavalla määrällä erilaisia nukleotidisekvenssejä.
DNA-rakenne
DNA:n biologisen roolin ymmärtämiseksi solussa on välttämätöntä tutustua tämän molekyylin rakenteeseen.
Aloitetaan yksinkertaisimmasta, kaikissa rakenteessa olevissa nukleotideissä on kolme komponenttia:
- typpipohjainen;
- pentoosisokeri;
- fosfaattiryhmä.
Jokainen yksittäinen nukleotidi DNA-molekyylissä sisältää yhden typpipitoisen emäksen. Se voi olla täysin mikä tahansa neljästä mahdollisesta:
- A (adeniini);
- G (guaniini);
- C (sytosiini);
- T (tymiini).
A ja G ovat puriineja ja C, T ja U (urasiili) ovat pyramidiineja.
Typpipitoisten emästen suhteelle on olemassa useita sääntöjä, joita kutsutaan Chargaffin säännöiksi.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) voimme siirtää kaikki tuntemattomat vasemmalle puolelle ja saada: (A + G) / (T + C)=1 (tämä kaava on kätevin ratkaistaessa tehtäviä biologia).
- A + C=G + T.
- (A + C)/(G + T):n arvo on vakio. Ihmisillä se on 0,66, mutta esimerkiksi bakteereissa se on 0,45 - 2,57.
Jokaisen DNA-molekyylin rakenne muistuttaa kaksoiskierrettyä heliksiä. Huomaa, että polynukleotidiketjut ovat antirinnakkaiset. Eli nukleotidin sijaintiyhden säikeen parit ovat käänteisessä järjestyksessä kuin toisessa. Jokainen tämän kierteen kierros sisältää jopa 10 nukleotidiparia.
Miten nämä ketjut kiinnitetään yhteen? Miksi molekyyli on vahva eikä hajoa? Kyse on vetysidoksesta typpiemästen välillä (A:n ja T:n välillä - kaksi, G:n ja C:n välillä - kolme) ja hydrofobisesta vuorovaikutuksesta.
Osan lopussa haluan mainita, että DNA on suurin orgaaninen molekyyli, jonka pituus vaihtelee välillä 0,25-200 nm.
Täydentävyys
Katsotaanpa lähemmin parittaisia joukkovelkakirjoja. Olemme jo sanoneet, että typpipitoisten emästen parit muodostuvat ei kaoottisella tavalla, vaan tiukassa järjestyksessä. Joten adeniini voi sitoutua vain tymiiniin ja guaniini vain sytosiiniin. Tämä parien peräkkäinen järjestely molekyylin yhdessä juosteessa sanelee niiden järjestelyn toisessa.
Jos replikoidaan tai kaksinkertaistuu uuden DNA-molekyylin muodostamiseksi, tätä sääntöä, jota kutsutaan "komplementaariseksi", noudatetaan välttämättä. Voit huomata seuraavan kuvion, joka mainittiin Chargaffin sääntöjen yhteenvedossa - seuraavien nukleotidien lukumäärä on sama: A ja T, G ja C.
Replikaatio
Puhutaan nyt DNA:n replikaation biologisesta roolista. Aloitetaan siitä tosiasiasta, että tällä molekyylillä on ainutlaatuinen kyky lisääntyä. Tämä termi viittaa tytärmolekyylin synteesiin.
Vuonna 1957 tästä prosessista ehdotettiin kolmea mallia:
- konservatiivinen (alkuperäinen molekyyli säilyy ja uusi muodostuu);
- puolikonservatiivinen(alkuperäisen molekyylin hajottaminen yksiketjuiksi ja komplementaaristen emästen lisääminen jokaiseen niistä);
- hajallaan (molekyylihajoaminen, fragmenttien replikaatio ja satunnainen kerääminen).
Replikointiprosessissa on kolme vaihetta:
- aloitus (DNA-osien purkaminen helikaasientsyymillä);
- pidennys (ketjun pidentäminen lisäämällä nukleotideja);
- päättäminen (vaaditun pituuden saavuttaminen).
Tällä monimutkaisella prosessilla on erityinen tehtävä eli biologinen rooli - varmistaa geneettisen tiedon tarkka välitys.
RNA
Kun kerroimme, mikä on DNA:n biologinen rooli, ehdotamme nyt siirtymistä ribonukleiinihapon (eli RNA:n) tarkasteluun.
Aloitetaan tämä osio sanomalla, että tämä molekyyli on yhtä tärkeä kuin DNA. Voimme havaita sen täysin mistä tahansa organismista, prokaryoottisista ja eukaryoottisista soluista. Tätä molekyyliä havaitaan jopa joissakin viruksissa (puhumme RNA:ta sisältävistä viruksista).
RNA:n erottuva piirre on yhden molekyyliketjun läsnäolo, mutta DNA:n tavoin se koostuu neljästä typpipitoisesta emäksestä. Tässä tapauksessa se on:
- adeniini (A);
- urasiili (U);
- sytosiini (C);
- guaniini (G).
Kaikki RNA:t on jaettu kolmeen ryhmään:
- matriisi, jota kutsutaan yleisesti informaatioksi (pelkistys on mahdollista kahdessa muodossa: mRNA tai mRNA);
- kuljetus (tRNA);
- ribosomaalinen (rRNA).
Toiminnot
Otettuaan käsiteltyä DNA:n biologista roolia, sen rakennetta ja RNA:n ominaisuuksia, ehdotamme siirtymistä ribonukleiinihappojen erityistehtäviin (toimintoihin).
Aloitetaan mRNA:sta tai mRNA:sta, jonka päätehtävänä on siirtää tietoa DNA-molekyylistä ytimen sytoplasmaan. Myös mRNA on templaatti proteiinisynteesiä varten. Mitä tulee tämäntyyppisten molekyylien prosenttiosuuteen, se on melko alhainen (noin 4 %).
Ja rRNA:n prosenttiosuus solussa on 80. Ne ovat välttämättömiä, koska ne ovat ribosomien perusta. Ribosomaalinen RNA osallistuu proteiinisynteesiin ja polypeptidiketjun kokoamiseen.
Sovitin, joka rakentaa ketjun aminohappoja - tRNA, joka siirtää aminohappoja proteiinisynteesin alueelle. Prosenttiosuus solussa on noin 15%.
Biologinen rooli
Yhteenvetona: mikä on DNA:n biologinen rooli? Tämän molekyylin löytämisajankohtana tästä asiasta ei voitu antaa selvää tietoa, mutta vieläkään DNA:n ja RNA:n merkityksestä ei tiedetä kaikkea.
Jos puhumme yleisestä biologisesta merkityksestä, niin niiden tehtävänä on siirtää perinnöllistä tietoa sukupolvelta toiselle, proteiinisynteesiä ja proteiinirakenteiden koodausta.
Monet ilmaisevat seuraavan version: nämä molekyylit eivät ole yhteydessä vain elävien olentojen biologiseen, vaan myös henkiseen elämään. Jos uskot metafyysikkojen mielipiteitä, niin DNA sisältää menneiden elämien kokemusta ja jumalallista energiaa.
