Varje levande organism i vår värld är olika. Inte bara människor skiljer sig från varandra. Djur och växter av samma art har också skillnader. Anledningen till detta är inte bara olika livsvillkor och livserfarenhet. Varje organisms individualitet fastställs i den med hjälp av genetiskt material.
Viktiga och intressanta frågor om nukleinsyror
Även före födseln har varje organism sin egen uppsättning gener, som bestämmer absolut alla strukturella egenskaper. Det är till exempel inte bara färgen på pälsen eller formen på löven. Viktigare egenskaper fastställs i gener. När allt kommer omkring kan en hamster inte födas till en katt, och en baobab kan inte växa från vetefrön.
Och nukleinsyror - RNA- och DNA-molekyler - är ansvariga för all denna enorma mängd information. Deras betydelse är mycket svår att överskatta. När allt kommer omkring lagrar de inte bara information under hela livet, de hjälper till att förverkliga den med hjälp av proteiner, och förutom detta skickar de den vidare till nästa generation. Hur gör de det, hur komplex är strukturen på DNA- och RNA-molekylerna? Hur är de lika och vad är deras skillnader? I allt detta vioch vi kommer att ta reda på det i nästa kapitel i artikeln.
Vi kommer att analysera all information bit för bit, och börjar med det allra grundläggande. Först kommer vi att lära oss vad nukleinsyror är, hur de upptäcktes, sedan kommer vi att prata om deras struktur och funktioner. I slutet av artikeln väntar vi på en jämförande tabell över RNA och DNA, som du kan hänvisa till när som helst.
Vad är nukleinsyror
Nukleinsyror är organiska föreningar med hög molekylvikt, är polymerer. 1869 beskrevs de för första gången av Friedrich Miescher, en schweizisk biokemist. Han isolerade ett ämne, som inkluderar fosfor och kväve, från pusceller. Förutsatt att det bara finns i kärnorna, kallade forskaren det nuklein. Men det som var kvar efter separationen av proteiner kallades nukleinsyra.
Dess monomerer är nukleotider. Deras antal i en syramolekyl är individuellt för varje art. Nukleotider är molekyler som består av tre delar:
- monosackarid (pentos), kan vara av två typer - ribos och deoxiribos;
- kväveh altig bas (en av fyra);
- fosforsyrarester.
Närnäst kommer vi att titta på skillnaderna och likheterna mellan DNA och RNA, tabellen i slutet av artikeln kommer att sammanfatta.
Strukturella egenskaper: pentoser
Den allra första likheten mellan DNA och RNA är att de innehåller monosackarider. Men för varje syra är de olika. Beroende på vilken pentos som finns i molekylen delas nukleinsyror in i DNA och RNA. DNA innehåller deoxiribos, medan RNA innehållerribose. Båda pentoserna förekommer i syror endast i β-form.
Deoxiribos har inget syre vid den andra kolatomen (betecknad som 2'). Forskare föreslår att dess frånvaro:
- förkortar länken mellan C2 och C3;
- gör DNA-molekylen starkare;
- skapar förutsättningar för kompakt DNA-packning i kärnan.
Byggnadsjämförelse: kvävebaser
Jämförande karakterisering av DNA och RNA är inte lätt. Men skillnaderna är synliga redan från början. Kvävebaser är de viktigaste byggstenarna i våra molekyler. De bär på den genetiska informationen. Mer exakt, inte själva baserna, utan deras ordning i kedjan. De är purin och pyrimidin.
Sammansättningen av DNA och RNA skiljer sig redan på monomernivån: i deoxiribonukleinsyra kan vi hitta adenin, guanin, cytosin och tymin. Men RNA innehåller uracil istället för tymin.
Dessa fem baser är de viktigaste (stora), de utgör de flesta av nukleinsyrorna. Men förutom dem finns det andra. Detta händer mycket sällan, sådana baser kallas mindre. Båda finns i båda syrorna - detta är ytterligare en likhet mellan DNA och RNA.
Sekvensen av dessa kväveh altiga baser (och följaktligen nukleotider) i DNA-kedjan avgör vilka proteiner en given cell kan syntetisera. Vilka molekyler som kommer att skapas vid ett givet ögonblick beror på kroppens behov.
Gå tillnivåer av organisation av nukleinsyror. För att de jämförande egenskaperna för DNA och RNA ska vara så fullständiga och objektiva som möjligt kommer vi att överväga strukturen för var och en. DNA har fyra av dem, och antalet organisationsnivåer i RNA beror på dess typ.
Upptäckt av DNA:s struktur, principer för struktur
Alla organismer är indelade i prokaryoter och eukaryoter. Denna klassificering baseras på utformningen av kärnan. Båda har DNA i cellen i form av kromosomer. Dessa är speciella strukturer där deoxiribonukleinsyramolekyler är associerade med proteiner. DNA har fyra nivåer av organisation.
Den primära strukturen representeras av en kedja av nukleotider, vars sekvens strikt observeras för varje enskild organism och som är sammankopplade av fosfodiesterbindningar. Enorma framgångar i studiet av DNA-strängstrukturen uppnåddes av Chargaff och hans medarbetare. De fastställde att förhållandena av kväveh altiga baser följer vissa lagar.
De kallades Chargaff-reglerna. Den första av dessa anger att summan av purinbaserna måste vara lika med summan av pyrimidinerna. Detta kommer att bli tydligt efter att ha bekantat dig med den sekundära strukturen av DNA. Den andra regeln följer av dess egenskaper: molförhållandena A / T och G / C är lika med en. Samma regel gäller för den andra nukleinsyran - detta är en annan likhet mellan DNA och RNA. Bara den andra har uracil istället för tymin överallt.
Dessutom började många forskare klassificera DNA från olika arter enligt ett större antal baser. Om summan är "A+T"mer än "G + C", sådant DNA kallas AT-typ. Om det är tvärtom, så har vi att göra med GC-typen av DNA.
Den sekundära strukturmodellen föreslogs 1953 av forskarna Watson och Crick, och den är fortfarande allmänt accepterad idag. Modellen är en dubbelspiral, som består av två antiparallella kedjor. De huvudsakliga egenskaperna hos den sekundära strukturen är:
- sammansättningen av varje DNA-sträng är strikt specifik för arten;
- bindningen mellan kedjorna är väte, bildad enligt principen om komplementaritet för kväveh altiga baser;
- polynukleotidkedjor lindar sig runt varandra och bildar en högerhänt helix som kallas "helix";
- fosforsyrarester är belägna utanför helixen, kväveh altiga baser finns inuti.
Längre, tätare, hårdare
DNA:s tertiära struktur är en superlindad struktur. Det vill säga, två kedjor vrider sig inte bara med varandra i en molekyl, för större kompakthet lindas DNA runt speciella proteiner - histoner. De är indelade i fem klasser beroende på innehållet av lysin och arginin i dem.
Den sista nivån av DNA är kromosomen. För att förstå hur tätt bäraren av genetisk information är packad i den, föreställ dig följande: om Eiffeltornet gick igenom alla stadier av kompaktering, som DNA, skulle det kunna placeras i en tändsticksask.
Kromosomer är enkla (består av en kromatid) och dubbla (består av två kromatider). De tillhandahåller säker förvaringgenetisk information, och vid behov kan de vända sig om och öppna åtkomsten till det önskade området.
Typer av RNA, strukturella egenskaper
Förutom det faktum att alla RNA skiljer sig från DNA i sin primära struktur (brist på tymin, närvaro av uracil), skiljer sig följande organisationsnivåer också:
- Transfer RNA (tRNA) är en enkelsträngad molekyl. För att uppfylla sin funktion att transportera aminosyror till platsen för proteinsyntes har den en mycket ovanlig sekundär struktur. Det kallas "klöverblad". Var och en av dess loopar utför sin egen funktion, men de viktigaste är acceptorstammen (en aminosyra klamrar sig fast vid den) och antikodonet (som måste matcha kodonet på budbärar-RNA). Den tertiära strukturen av tRNA har studerats lite, eftersom det är mycket svårt att isolera en sådan molekyl utan att störa den höga organisationsnivån. Men forskarna har viss information. Till exempel i jäst är överförings-RNA:t formad som bokstaven L.
- Messenger-RNA (även kallat informations-) utför funktionen att överföra information från DNA till platsen för proteinsyntes. Hon berättar vilken typ av protein som kommer att visa sig i slutändan, ribosomer rör sig längs det i syntesprocessen. Dess primära struktur är en enkelsträngad molekyl. Den sekundära strukturen är mycket komplex, nödvändig för korrekt bestämning av starten av proteinsyntes. mRNA viks i form av hårnålar, i vars ändar det finns platser för början och slutet av proteinbearbetningen.
- Ribosom alt RNA finns i ribosomer. Dessa organeller består av två underpartiklar, som var och enär värd för sitt eget rRNA. Denna nukleinsyra bestämmer placeringen av alla ribosomala proteiner och funktionella centra i denna organell. Den primära strukturen av rRNA representeras av en sekvens av nukleotider, som i tidigare varianter av syra. Det är känt att det sista steget av rRNA-veckning är parningen av de terminala sektionerna av en sträng. Bildandet av sådana bladskaft ger ytterligare ett bidrag till komprimeringen av hela strukturen.
DNA-funktioner
Deoxiribonukleinsyra fungerar som ett förråd av genetisk information. Det är i sekvensen av dess nukleotider som alla proteiner i vår kropp är "dolda". I DNA är de inte bara lagrade, utan också väl skyddade. Och även om ett fel uppstår under kopieringen kommer det att rättas till. Allt genetiskt material kommer alltså att bevaras och kommer att nå avkomman.
För att överföra information till ättlingar har DNA förmågan att fördubblas. Denna process kallas replikering. En jämförande tabell över RNA och DNA kommer att visa oss att en annan nukleinsyra inte kan göra detta. Men den har många andra funktioner.
RNA-funktioner
Varje typ av RNA har sin egen funktion:
- Transport ribonukleinsyra levererar aminosyror till ribosomer, där de omvandlas till proteiner. tRNA tar inte bara med sig byggmaterial, det är också involverat i kodonigenkänning. Och hur korrekt proteinet kommer att byggas beror på dess arbete.
- Meddelande RNA läser information frånDNA och bär det till platsen för proteinsyntesen. Där fäster den vid ribosomen och bestämmer ordningen på aminosyrorna i proteinet.
- Ribosom alt RNA säkerställer integriteten hos organellens struktur, reglerar arbetet i alla funktionella centra.
Här är en annan likhet mellan DNA och RNA: de tar båda hand om den genetiska informationen som cellen bär.
Jämförelse av DNA och RNA
För att organisera all ovanstående information, låt oss skriva ner allt i en tabell.
| DNA | RNA | |
| Cage location | Kärna, kloroplaster, mitokondrier | Kärna, kloroplaster, mitokondrier, ribosomer, cytoplasma |
| Monomer | Deoxiribonukleotider | Ribonukleotider |
| Structure | Dubbelsträngad helix | Enkelkedja |
| Nukleotider | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funktioner | Stabil, kan replikeras | Labile, kan inte dubbla |
| Funktioner | Lagring och överföring av genetisk information | Överföring av ärftlig information (mRNA), strukturell funktion (rRNA, mitokondrie-RNA), deltagande i proteinsyntes (mRNA, tRNA, rRNA) |
Vi pratade alltså kort om likheterna mellan DNA och RNA. Bordet kommer att vara en oumbärlig assistent vid provet eller en enkel påminnelse.
Utöver vad vi redan lärt oss tidigare, dök flera fakta upp i tabellen. Till exempel förmågan hos DNAdubbelarbete är nödvändigt för celldelning så att båda cellerna får det korrekta genetiska materialet fullt ut. Medan för RNA är fördubbling ingen mening. Om en cell behöver en annan molekyl, syntetiserar den den från DNA-mallen.
DNA och RNAs egenskaper visade sig vara korta, men vi täckte alla funktioner i strukturen och funktionerna. Processen för translation - proteinsyntes - är mycket intressant. Efter att ha bekantat sig med det blir det tydligt hur stor roll RNA spelar i en cells liv. Och processen med DNA-duplicering är mycket spännande. Vad är värt att bryta dubbelhelixen och läsa varje nukleotid!
Lär dig något nytt varje dag. Speciellt om det här nya händer i varje cell i din kropp.
