On hästi teada, et kõigil elusaine vormidel, alates viirustest kuni kõrgelt organiseeritud loomadeni (sealhulgas inimestel), on ainulaadne pärilik aparaat. Seda esindavad kahte tüüpi nukleiinhapete molekulid: desoksüribonukleiinhape ja ribonukleiinhape. Nendes orgaanilistes ainetes on kodeeritud teave, mis edastatakse sigimise ajal vanematelt isenditelt järglastele. Selles töös uurime nii DNA kui ka RNA struktuuri ja funktsioone rakus ning käsitleme ka elusaine pärilike omaduste ülekandmise protsesside aluseks olevaid mehhanisme.
Nagu selgus, erinevad nukleiinhapete omadused, kuigi neil on mõningaid ühiseid jooni, siiski mitmel viisil. Seetõttu võrdleme DNA ja RNA funktsioone, mida need biopolümeerid täidavad erinevate organismirühmade rakkudes. Töös esitatud tabel aitab mõista, mis on nende põhimõtteline erinevus.
Nukleiinhapped –komplekssed biopolümeerid
20. sajandi alguses toimunud avastused molekulaarbioloogia vallas, eelkõige desoksüribonukleiinhappe struktuuri dekodeerimine, andsid tõuke kaasaegse tsütoloogia, geneetika, biotehnoloogia ja geneetika arengule. inseneritöö. Orgaanilise keemia seisukoh alt on DNA ja RNA makromolekulaarsed ained, mis koosnevad korduv alt korduvatest ühikutest – monomeeridest, mida nimetatakse ka nukleotiidideks. On teada, et need on omavahel seotud, moodustades ahelaid, mis on võimelised ruumiliselt iseorganiseeruma.
Sellised DNA makromolekulid seostuvad sageli eriliste omadustega valkudega, mida nimetatakse histoonideks. Nukleoproteiinikompleksid moodustavad erilisi struktuure - nukleosoome, mis omakorda on osa kromosoomidest. Nukleiinhappeid võib leida nii raku tuumas kui ka tsütoplasmas, mõnedes selle organellides, näiteks mitokondrites või kloroplastides.
Pärilikkuse substantsi ruumiline struktuur
DNA ja RNA funktsioonide mõistmiseks peate üksikasjalikult mõistma nende struktuuri tunnuseid. Sarnaselt valkudele on nukleiinhapetel mitu makromolekulide organiseerituse taset. Primaarstruktuuri esindavad polünukleotiidahelad, sekundaarne ja tertsiaarne konfiguratsioon on tekkiva kovalentse sideme tüübi tõttu isekeerulised. Eriline roll molekulide ruumilise kuju säilitamisel on vesiniksidemetel, aga ka van der Waalsi vastasmõju jõududel. Tulemuseks on kompaktneDNA struktuur, mida nimetatakse superspiraaliks.
Nukleiinhappe monomeerid
DNA, RNA, valkude ja muude orgaaniliste polümeeride struktuur ja funktsioonid sõltuvad nii nende makromolekulide kvalitatiivsest kui ka kvantitatiivsest koostisest. Mõlemat tüüpi nukleiinhapped koosnevad ehitusplokkidest, mida nimetatakse nukleotiidideks. Nagu keemiakursusest teada, mõjutab aine struktuur tingimata selle funktsioone. DNA ja RNA pole erand. Selgub, et happe enda tüüp ja selle roll rakus sõltuvad nukleotiidide koostisest. Iga monomeer sisaldab kolme osa: lämmastikku sisaldav alus, süsivesik ja fosforhappe jääk. DNA jaoks on nelja tüüpi lämmastiku aluseid: adeniin, guaniin, tümiin ja tsütosiin. RNA molekulides on need vastav alt adeniin, guaniin, tsütosiin ja uratsiil. Süsivesikuid esindavad erinevat tüüpi pentoos. Ribonukleiinhape sisaldab riboosi, DNA aga selle deoksüdeeritud vormi, mida nimetatakse desoksüriboosiks.
Desoksüribonukleiinhappe omadused
Esm alt vaatleme DNA struktuuri ja funktsioone. RNA-d, millel on lihtsam ruumiline konfiguratsioon, uurime järgmises jaotises. Seega hoitakse kahte polünukleotiidahelat koos korduv alt korduvad vesiniksidemed, mis moodustuvad lämmastikualuste vahel. Paaris "adeniin - tümiin" on kaks ja paaris "guaniin - tsütosiin" kolm vesiniksidet.
Puriini ja pürimidiini aluste konservatiivne vastavus oliavastas E. Chargaff ja seda nimetati komplementaarsuse põhimõtteks. Ühes ahelas on nukleotiidid omavahel seotud fosfodiestersidemetega, mis moodustuvad külgnevate nukleotiidide pentoosi ja ortofosforhappejäägi vahel. Mõlema ahela spiraalset vormi säilitavad vesiniksidemed, mis tekivad vesiniku- ja hapnikuaatomite vahel, mis on osa nukleotiididest. Kõrgem - tertsiaarne struktuur (superspiraal) - on iseloomulik eukarüootsete rakkude tuuma DNA-le. Sellisel kujul esineb see kromatiinis. Bakteritel ja DNA-d sisaldavatel viirustel on aga desoksüribonukleiinhape, mis ei ole valkudega seotud. Seda esindab rõngakujuline vorm ja seda nimetatakse plasmiidiks.
Mitokondrite ja kloroplastide, taime- ja loomarakkude organellide DNA-l on sama välimus. Järgmisena saame teada, mille poolest erinevad DNA ja RNA funktsioonid üksteisest. Allolev tabel näitab meile neid erinevusi nukleiinhapete struktuuris ja omadustes.
Ribonukleiinhape
RNA molekul koosneb ühest polünukleotiidahelast (erandiks on mõnede viiruste kaheahelalised struktuurid), mis võivad paikneda nii tuumas kui ka raku tsütoplasmas. Ribonukleiinhappeid on mitut tüüpi, mis erinevad struktuuri ja omaduste poolest. Seega on messenger-RNA-l suurim molekulmass. See sünteesitakse raku tuumas ühel geenil. mRNA ülesandeks on valgu koostise kohta info edastamine tuumast tsütoplasmasse. Nukleiinhappe transpordivorm seob valgu monomeere– aminohapped – ja toimetab need biosünteesikohta.
Lõpuks moodustub tuumas ribosomaalne RNA, mis osaleb valkude sünteesis. Nagu näete, on DNA ja RNA funktsioonid raku ainevahetuses mitmekesised ja väga olulised. Need sõltuvad ennekõike sellest, milliste organismide rakkudest pärilikkusaine molekule leidub. Seega võib ribonukleiinhape viirustes toimida päriliku teabe kandjana, samas kui eukarüootsete organismide rakkudes on see võime ainult desoksüribonukleiinhappel.
DNA ja RNA funktsioonid kehas
Vastav alt oma tähtsusele on nukleiinhapped koos valkudega kõige olulisemad orgaanilised ühendid. Nad säilitavad ja edastavad pärilikud omadused ja tunnused vanem alt järglastele. Teeme kindlaks erinevuse DNA ja RNA funktsioonide vahel. Allolev tabel näitab neid erinevusi üksikasjalikum alt.
| Vaata | Asetage puuri | Seadistus | Funktsioon |
| DNA | core | superspiraal | päriliku teabe säilitamine ja edastamine |
| DNA |
mitokondrid kloroplastid |
ringikujuline (plasmiid) | päriliku teabe kohalik edastamine |
| iRNA | tsütoplasma | lineaarne | teabe eemaldamine geenist |
| tRNA | tsütoplasma | teisejärguline | aminohapete transport |
| rRNA | tuum jatsütoplasma | lineaarne | ribosoomide moodustumine |
Millised on viiruste pärilikkuse aine omadused?
Viiruste nukleiinhapped võivad olla nii ühe- kui ka kaheahelaliste heeliksite või rõngaste kujul. D. B altimore'i klassifikatsiooni järgi sisaldavad need mikrokosmose objektid DNA molekule, mis koosnevad ühest või kahest ahelast. Esimesse rühma kuuluvad herpese patogeenid ja adenoviirused ning teise rühma kuuluvad näiteks parvoviirused.
DNA ja RNA viiruste ülesandeks on tungida rakku oma pärilikku teavet, viia läbi viiruse nukleiinhappemolekulide replikatsioonireaktsioone ja koondada valguosakesi peremeesraku ribosoomidesse. Selle tulemusena on kogu raku ainevahetus täielikult allutatud parasiitidele, mis kiiresti paljunedes viivad raku surma.
RNA viirused
Viroloogias on tavaks jagada need organismid mitmeks rühmaks. Niisiis, esimene hõlmab liike, mida nimetatakse üheahelaliseks (+) RNA-ks. Nende nukleiinhape täidab samu funktsioone kui eukarüootsete rakkude messenger-RNA. Teise rühma kuuluvad üheahelalised (-) RNA-d. Esiteks toimub nende molekulidega transkriptsioon, mille tulemuseks on (+) RNA molekulide ilmumine, mis omakorda toimivad mallina viirusvalkude koostamisel.
Eelneva põhjal iseloomustatakse kõigi organismide, sealhulgas viiruste puhul DNA ja RNA funktsioone lühid alt järgmiselt: organismi pärilike tunnuste ja omaduste talletamine ning nende edasikandumine järglastele.
