Dobro je poznato da svi oblici žive tvari, od virusa do visoko organiziranih životinja (uključujući ljude), imaju jedinstven nasljedni aparat. Predstavljaju ga molekule dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinske i ribonukleinske. U tim su organskim tvarima kodirane informacije koje se prenose s roditeljskih jedinki na potomstvo tijekom reprodukcije. U ovom radu proučavat ćemo i strukturu i funkcije DNK i RNA u stanici, a također ćemo razmotriti mehanizme koji su u osnovi procesa prijenosa nasljednih svojstava žive tvari.
Kako se pokazalo, svojstva nukleinskih kiselina, iako imaju neke zajedničke karakteristike, ipak se razlikuju na mnogo načina. Stoga ćemo usporediti funkcije DNA i RNA koje ovi biopolimeri provode u stanicama različitih skupina organizama. Tablica predstavljena u radu pomoći će razumjeti koja je njihova temeljna razlika.
Nukleinske kiseline –složeni biopolimeri
Otkrića u području molekularne biologije koja su se dogodila početkom 20. stoljeća, a posebno dekodiranje strukture deoksiribonukleinske kiseline, poslužila su kao poticaj razvoju moderne citologije, genetike, biotehnologije i genetike. inženjering. Sa stajališta organske kemije, DNA i RNA su makromolekularne tvari koje se sastoje od jedinica koje se ponavljaju - monomera, koji se također nazivaju nukleotidi. Poznato je da su međusobno povezani, tvoreći lance sposobne za prostornu samoorganizaciju.
Takve DNK makromolekule često se vežu na posebne proteine s posebnim svojstvima zvanim histoni. Nukleoproteinski kompleksi tvore posebne strukture - nukleosome, koji su, pak, dio kromosoma. Nukleinske kiseline mogu se naći i u jezgri i u citoplazmi stanice, prisutne u nekim od njezinih organela, kao što su mitohondriji ili kloroplasti.
Prostorna struktura tvari nasljeđa
Da biste razumjeli funkcije DNK i RNA, morate detaljno razumjeti značajke njihove strukture. Poput proteina, nukleinske kiseline imaju nekoliko razina organizacije makromolekula. Primarnu strukturu predstavljaju polinukleotidni lanci, sekundarna i tercijarna konfiguracija su samokomplicirane zbog kovalentnog tipa veze u nastajanju. Posebnu ulogu u održavanju prostornog oblika molekula imaju vodikove veze, kao i van der Waalsove sile interakcije. Rezultat je kompaktanstruktura DNK, nazvana superzavojnica.
Monomeri nukleinske kiseline
Struktura i funkcije DNA, RNA, proteina i drugih organskih polimera ovise i o kvalitativnom i kvantitativnom sastavu njihovih makromolekula. Obje vrste nukleinskih kiselina sastoje se od građevnih blokova koji se nazivaju nukleotidi. Kao što je poznato iz tečaja kemije, struktura tvari nužno utječe na njezine funkcije. DNK i RNA nisu iznimka. Ispada da sama vrsta kiseline i njezina uloga u stanici ovise o sastavu nukleotida. Svaki monomer sadrži tri dijela: dušičnu bazu, ugljikohidrat i ostatak fosforne kiseline. Postoje četiri vrste dušičnih baza za DNK: adenin, gvanin, timin i citozin. U molekulama RNA to će biti adenin, gvanin, citozin i uracil. Ugljikohidrati su predstavljeni raznim vrstama pentoze. Ribonukleinska kiselina sadrži ribozu, dok DNK sadrži njen deoksigenirani oblik, nazvan deoksiriboza.
Značajke deoksiribonukleinske kiseline
Prvo ćemo pogledati strukturu i funkcije DNK. RNA, koja ima jednostavniju prostornu konfiguraciju, proučavat ćemo u sljedećem odjeljku. Dakle, dva polinukleotidna lanca drže se zajedno ponavljajućim vodikovim vezama koje nastaju između dušičnih baza. U paru "adenin - timin" postoje dvije, a u paru "guanin - citozin" postoje tri vodikove veze.
Konzervativna korespondencija purinskih i pirimidinskih baza bila jeotkrio E. Chargaff i nazvan je principom komplementarnosti. U jednom lancu nukleotidi su međusobno povezani fosfodiesterskim vezama koje nastaju između pentoze i ostatka ortofosforne kiseline susjednih nukleotida. Zavojni oblik oba lanca održavaju vodikove veze koje nastaju između atoma vodika i kisika koji su dio nukleotida. Viša – tercijarna struktura (superkolut) – karakteristična je za nuklearnu DNK eukariotskih stanica. U ovom obliku, prisutan je u kromatinu. Međutim, bakterije i virusi koji sadrže DNK imaju deoksiribonukleinsku kiselinu koja nije povezana s proteinima. Predstavljen je u obliku prstena i naziva se plazmid.
DNK mitohondrija i kloroplasta, organela biljnih i životinjskih stanica, ima isti izgled. Zatim ćemo saznati kako se funkcije DNK i RNA razlikuju jedna od druge. Tablica u nastavku će nam pokazati ove razlike u strukturi i svojstvima nukleinskih kiselina.
ribonukleinska kiselina
Molekula RNA sastoji se od jednog polinukleotidnog lanca (iznimka su dvolančane strukture nekih virusa), koji se može nalaziti i u jezgri i u staničnoj citoplazmi. Postoji nekoliko vrsta ribonukleinskih kiselina, koje se razlikuju po strukturi i svojstvima. Dakle, glasnička RNA ima najveću molekularnu težinu. Sintetizira se u staničnoj jezgri na jednom od gena. Zadaća mRNA je prijenos informacija o sastavu proteina iz jezgre u citoplazmu. Transportni oblik nukleinske kiseline povezuje proteinske monomere– aminokiseline – i dostavlja ih na mjesto biosinteze.
Konačno, ribosomska RNA se formira u nukleolusu i uključena je u sintezu proteina. Kao što vidite, funkcije DNK i RNA u staničnom metabolizmu su raznolike i vrlo važne. Oni će prije svega ovisiti o stanicama koji organizmi sadrže molekule tvari nasljeđa. Dakle, u virusima ribonukleinska kiselina može djelovati kao nositelj nasljedne informacije, dok u stanicama eukariotskih organizama tu sposobnost ima samo deoksiribonukleinska kiselina.
Funkcije DNK i RNA u tijelu
Po svojoj važnosti, nukleinske kiseline, uz proteine, najvažniji su organski spojevi. Čuvaju i prenose nasljedna svojstva i osobine s roditelja na potomstvo. Definirajmo razliku između funkcija DNK i RNK. Tablica u nastavku će pokazati ove razlike detaljnije.
| Pogledaj | Smjestite u kavez | Konfiguracija | Funkcija |
| DNA | core | superspiral | očuvanje i prijenos nasljednih informacija |
| DNA |
mitohondrije kloroplasti |
kružni (plazmid) | lokalni prijenos nasljednih informacija |
| iRNA | citoplazma | linearno | uklanjanje informacija iz gena |
| tRNA | citoplazma | srednja | transport aminokiselina |
| rRNA | jezgra icitoplazma | linearno | formiranje ribosoma |
Koje su karakteristike tvari nasljednosti virusa?
Nukleinske kiseline virusa mogu biti u obliku jednolančanih i dvolančanih spirala ili prstenova. Prema klasifikaciji D. B altimorea, ti objekti mikrokozmosa sadrže molekule DNK koje se sastoje od jednog ili dva lanca. Prva skupina uključuje patogene herpesa i adenoviruse, a druga uključuje, na primjer, parvoviruse.
Funkcije DNA i RNA virusa su prodrijeti u vlastitu nasljednu informaciju u stanicu, provesti reakcije replikacije molekula virusne nukleinske kiseline i sastaviti proteinske čestice u ribosomima stanice domaćina. Kao rezultat toga, cijeli je stanični metabolizam potpuno podređen parazitima, koji, brzo se razmnožavajući, dovode stanicu do smrti.
RNA virusi
U virologiji je uobičajeno podijeliti ove organizme u nekoliko skupina. Dakle, prva uključuje vrste koje se nazivaju jednolančana (+) RNA. Njihova nukleinska kiselina obavlja iste funkcije kao i prijenosna RNA eukariotskih stanica. Druga skupina uključuje jednolančane (-) RNA. Prvo, dolazi do transkripcije s njihovim molekulama, što dovodi do pojave (+) RNA molekula, a one zauzvrat služe kao predložak za sastavljanje virusnih proteina.
Na temelju prethodno navedenog, za sve organizme, uključujući viruse, funkcije DNK i RNA su ukratko okarakterizirane na sljedeći način: pohranjivanje nasljednih karakteristika i svojstava organizma i njihov daljnji prijenos na potomstvo.
