Sellest artiklist saate teada DNA bioloogilise rolli kohta. Niisiis on see lühend koolipingist kõigile tuttav, kuid kõigil pole aimu, mis see on. Pärast kooli bioloogiakursust jäävad mällu minimaalsed teadmised geneetikast ja pärilikkusest, kuna lastele antakse see keeruline teema vaid pealiskaudselt. Kuid need teadmised (DNA bioloogiline roll, selle mõju kehale) võivad olla uskumatult kasulikud.
Alustame sellest, et nukleiinhapped täidavad olulist funktsiooni, nimelt tagavad elu järjepidevuse. Need makromolekulid on esitatud kahel kujul:
- DNA (DNA);
- RNA (RNA).
Need on keharakkude struktuuri ja toimimise geneetilise plaani edasikandjad. Räägime neist üksikasjalikum alt.
DNA ja RNA
Alustame sellest, milline teadusharu sellise kompleksiga tegelebküsimused nagu:
- päriliku teabe salvestamise põhimõtete uurimine;
- selle rakendamine;
- edastus;
- biopolümeeride struktuuri uurimine;
- nende funktsioonid.
Seda kõike uurib molekulaarbioloogia. Just sellest bioloogiateaduste harust leiab vastuse küsimusele, milline on DNA ja RNA bioloogiline roll.
Neid nukleotiididest moodustunud makromolekulaarseid ühendeid nimetatakse "nukleiinhapeteks". Just siia talletatakse infot keha kohta, mis määrab indiviidi arengu, kasvu ja pärilikkuse.
Deoksüribonukleiin- ja ribonukleiinhappe avastamine langeb 1868. aastale. Siis õnnestus teadlastel need tuvastada põdra leukotsüütide ja spermatosoidide tuumadest. Hilisem uuring näitas, et DNA-d võib leida kõigist taimsetest ja loomsetest rakkudest. DNA mudel esitleti 1953. aastal ja Nobeli avastusauhind anti välja 1962. aastal.
DNA
Alustame seda jaotist tõsiasjaga, et kokku on 3 tüüpi makromolekule:
- desoksüribonukleiinhape;
- ribonukleiinhape;
- valgud.
Nüüd vaatame lähem alt DNA struktuuri ja bioloogilist rolli. Niisiis edastab see biopolümeer andmeid mitte ainult kandja, vaid ka kõigi eelmiste põlvkondade pärilikkuse, arenguomaduste kohta. DNA monomeer on nukleotiid. Seega on DNA kromosoomide põhikomponent, mis sisaldab geneetilist koodi.
Kuidas see edastatakseteavet? Kogu mõte seisneb nende makromolekulide võimes end taastoota. Nende arv on lõpmatu, mis on seletatav nende suure suurusega ja sellest tulenev alt suure hulga erinevate nukleotiidjärjestustega.
DNA struktuur
DNA bioloogilise rolli mõistmiseks rakus on vaja tutvuda selle molekuli struktuuriga.
Alustame kõige lihtsamast, kõigil nukleotiididel on nende struktuuris kolm komponenti:
- lämmastikalus;
- pentoossuhkur;
- fosfaadirühm.
Iga üksik nukleotiid DNA molekulis sisaldab ühte lämmastikku sisaldavat alust. See võib olla täiesti ükskõik milline neljast võimalikust:
- A (adeniin);
- G (guaniin);
- C (tsütosiin);
- T (tüümiin).
A ja G on puriinid ning C, T ja U (uratsiil) on püramidiinid.
Lämmastikaluste suhte kohta on mitu reeglit, mida nimetatakse Chargaffi reegliteks.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) saame kõik tundmatud üle kanda vasakule poole ja saada: (A + G) / (T + C)=1 (see valem on kõige mugavam ülesannete lahendamisel bioloogia).
- A + C=G + T.
- (A + C)/(G + T) väärtus on konstantne. Inimestel on see 0,66, kuid näiteks bakteritel on see 0,45 kuni 2,57.
Iga DNA molekuli struktuur sarnaneb topeltkeerdunud spiraaliga. Pange tähele, et polünukleotiidahelad on paralleelsed. See tähendab nukleotiidi asukohtaühe ahela paarid on vastupidises järjekorras kui teise ahela paarid. Selle heeliksi iga pööre sisaldab kuni 10 nukleotiidipaari.
Kuidas need ketid kokku kinnitatakse? Miks on molekul tugev ja ei lagune? See kõik puudutab vesiniksidemeid lämmastikualuste vahel (A ja T vahel – kaks, G ja C vahel – kolm) ja hüdrofoobset vastasmõju.
Jaotise lõpus tahaksin mainida, et DNA on suurim orgaaniline molekul, mille pikkus varieerub vahemikus 0,25 kuni 200 nm.
Komplementaarsus
Vaatleme paarikaupa võlakirju lähem alt. Oleme juba öelnud, et lämmastiku aluste paarid ei moodustu mitte kaootiliselt, vaid ranges järjestuses. Seega saab adeniin seonduda ainult tümiiniga ja guaniin ainult tsütosiiniga. See paaride järjestikune paigutus molekuli ühes ahelas määrab nende paigutuse teises.
Paljumisel või kahekordistamisel uue DNA molekuli moodustamiseks järgitakse tingimata seda reeglit, mida nimetatakse "komplementaarsuseks". Võite märgata järgmist mustrit, mida mainiti Chargaffi reeglite kokkuvõttes - järgmiste nukleotiidide arv on sama: A ja T, G ja C.
Replikatsioon
Räägime nüüd DNA replikatsiooni bioloogilisest rollist. Alustame sellest, et sellel molekulil on ainulaadne võime end taastoota. See termin viitab tütarmolekuli sünteesile.
1957. aastal pakuti selle protsessi kohta välja kolm mudelit:
- konservatiivne (säilitatakse algne molekul ja moodustub uus);
- poolkonservatiivne(algse molekuli purustamine monoahelateks ja igale neist täiendavate aluste lisamine);
- hajunud (molekulaarne lagunemine, fragmentide replikatsioon ja juhuslik kogumine).
Replikatsiooniprotsess koosneb kolmest etapist:
- initsieerimine (DNA sektsioonide lahtikerimine helikaasi ensüümi abil);
- pikenemine (ahela pikendamine nukleotiidide lisamisega);
- lõpetamine (nõutava pikkuse saavutamine).
Sellel keerulisel protsessil on eriline funktsioon ehk bioloogiline roll – tagada geneetilise informatsiooni täpne edastamine.
RNA
Rääkisime, mis on DNA bioloogiline roll, ja nüüd soovitame liikuda edasi ribonukleiinhappe (st RNA) käsitlemise juurde.
Alustame seda osa, öeldes, et see molekul on sama oluline kui DNA. Me võime seda tuvastada absoluutselt igas organismis, prokarüootsetes ja eukarüootsetes rakkudes. Seda molekuli täheldatakse isegi mõnes viiruses (räägime RNA-d sisaldavatest viirustest).
RNA eripäraks on ühe molekulide ahela olemasolu, kuid sarnaselt DNA-ga koosneb see neljast lämmastiku alusest. Sel juhul on see:
- adeniin (A);
- uratsiil (U);
- tsütosiin (C);
- guaniin (G).
Kõik RNA-d on jagatud kolme rühma:
- maatriks, mida tavaliselt nimetatakse informatiivseks (redutseerimine on võimalik kahel kujul: mRNA või mRNA);
- transport (tRNA);
- ribosomaalne (rRNA).
Funktsioonid
Olles käsitlenud DNA bioloogilist rolli, selle struktuuri ja RNA iseärasusi, teeme ettepaneku liikuda edasi ribonukleiinhapete eriülesannete (funktsioonide) juurde.
Alustame mRNA-st ehk mRNA-st, mille põhiülesanne on info edastamine DNA molekulist tuuma tsütoplasmasse. Samuti on mRNA valkude sünteesi matriitsiks. Mis puudutab seda tüüpi molekulide osakaalu, siis see on üsna madal (umbes 4%).
Ja rRNA protsent rakus on 80. Need on vajalikud, kuna on ribosoomide aluseks. Ribosomaalne RNA osaleb valkude sünteesis ja polüpeptiidahela kokkupanemises.
Adapter, mis ehitab ahela aminohappeid – tRNA, mis kannab aminohapped üle valkude sünteesi piirkonda. Protsent lahtris on umbes 15%.
Bioloogiline roll
Kokkuvõtteks: milline on DNA bioloogiline roll? Selle molekuli avastamise ajal ei suudetud selle teema kohta anda selget teavet, kuid isegi praegu pole DNA ja RNA tähenduse kohta kõike teada.
Kui rääkida üldisest bioloogilisest tähtsusest, siis nende roll on päriliku informatsiooni edasikandmine põlvest põlve, valgusüntees ja valgustruktuuride kodeerimine.
Paljud väljendavad järgmist versiooni: need molekulid on seotud mitte ainult elusolendite bioloogilise, vaid ka vaimse eluga. Kui uskuda metafüüsikute arvamust, siis sisaldab DNA eelmiste elude kogemust ja jumalikku energiat.
