Gerai žinoma, kad visos gyvosios medžiagos formos, nuo virusų iki labai organizuotų gyvūnų (įskaitant žmones), turi unikalų paveldimą aparatą. Jį atstovauja dviejų tipų nukleorūgščių molekulės: dezoksiribonukleino ir ribonukleino. Šiose organinėse medžiagose užkoduota informacija, kuri perduodama iš tėvų individų palikuonims dauginimosi metu. Šiame darbe mes ištirsime tiek DNR, tiek RNR struktūrą ir funkcijas ląstelėje, taip pat apsvarstysime mechanizmus, kuriais grindžiami paveldimų gyvosios medžiagos savybių perdavimo procesai.
Kaip paaiškėjo, nukleorūgščių savybės, nors ir turi tam tikrų bendrų bruožų, vis dėlto įvairiais būdais skiriasi. Todėl palyginsime šių biopolimerų DNR ir RNR funkcijas įvairių organizmų grupių ląstelėse. Darbe pateikta lentelė padės suprasti, koks jų esminis skirtumas.
Nukleino rūgštys –sudėtingi biopolimerai
XX amžiaus pradžioje įvykę atradimai molekulinės biologijos srityje, ypač dezoksiribonukleino rūgšties struktūros dekodavimas, paskatino šiuolaikinės citologijos, genetikos, biotechnologijų ir genetikos raidą. inžinerija. Organinės chemijos požiūriu DNR ir RNR yra stambiamolekulinės medžiagos, susidedančios iš pakartotinai pasikartojančių vienetų – monomerų, dar vadinamų nukleotidais. Yra žinoma, kad jie yra tarpusavyje susiję, sudarydami grandines, galinčias erdviškai organizuoti.
Tokios DNR makromolekulės dažnai jungiasi prie specialių b altymų, turinčių ypatingų savybių, vadinamų histonais. Nukleoproteinų kompleksai sudaro specialias struktūras - nukleosomas, kurios savo ruožtu yra chromosomų dalis. Nukleino rūgščių galima rasti tiek ląstelės branduolyje, tiek citoplazmoje, jos yra kai kuriose jos organelėse, pavyzdžiui, mitochondrijose arba chloroplastuose.
Paveldimumo substancijos erdvinė struktūra
Norėdami suprasti DNR ir RNR funkcijas, turite išsamiai suprasti jų struktūros ypatybes. Kaip ir b altymai, nukleorūgštys turi kelis makromolekulių organizavimo lygius. Pirminę struktūrą vaizduoja polinukleotidų grandinės, antrinė ir tretinė konfigūracija yra savaime sudėtinga dėl atsirandančio kovalentinio ryšio tipo. Ypatingas vaidmuo palaikant erdvinę molekulių formą tenka vandenilio ryšiams, taip pat van der Waalso sąveikos jėgoms. Rezultatas yra kompaktiškasDNR struktūra, vadinama superspirale.
Nukleino rūgšties monomerai
DNR, RNR, b altymų ir kitų organinių polimerų struktūra ir funkcijos priklauso nuo jų makromolekulių kokybinės ir kiekybinės sudėties. Abiejų tipų nukleorūgštys yra sudarytos iš statybinių blokų, vadinamų nukleotidais. Kaip žinoma iš chemijos kurso, medžiagos struktūra būtinai turi įtakos jos funkcijoms. DNR ir RNR nėra išimtis. Pasirodo, pačios rūgšties tipas ir jos vaidmuo ląstelėje priklauso nuo nukleotidų sudėties. Kiekvienas monomeras susideda iš trijų dalių: azoto bazės, angliavandenių ir fosforo rūgšties liekanos. Yra keturių tipų azotinės DNR bazės: adeninas, guaninas, timinas ir citozinas. RNR molekulėse jie bus atitinkamai adeninas, guaninas, citozinas ir uracilas. Angliavandenius atstovauja įvairios pentozės rūšys. Ribonukleino rūgštyje yra ribozės, o DNR yra deguonies pašalinta forma, vadinama dezoksiriboze.
Deoksiribonukleino rūgšties savybės
Pirmiausia pažvelgsime į DNR struktūrą ir funkcijas. RNR, kurios erdvinė konfigūracija yra paprastesnė, mes tyrinėsime kitame skyriuje. Taigi, dvi polinukleotidų grandinės yra laikomos kartu pakartotinai pasikartojančiomis vandenilio jungtimis, susidariusiomis tarp azoto bazių. Poroje "adeninas - timinas" yra dvi, o poroje "guaninas - citozinas" yra trys vandenilio ryšiai.
Konservatyvus purino ir pirimidino bazių atitikimas buvoatrado E. Chargaffas ir buvo pavadintas papildomumo principu. Vienoje grandinėje nukleotidai yra sujungti fosfodiesterio ryšiais, susidariusiais tarp pentozės ir gretimų nukleotidų ortofosforo rūgšties liekanos. Abiejų grandinių spiralinę formą palaiko vandenilio ryšiai, atsirandantys tarp vandenilio ir deguonies atomų, kurie yra nukleotidų dalis. Aukštesnioji – tretinė struktūra (superspiralė) – būdinga eukariotinių ląstelių branduolinei DNR. Šioje formoje jo yra chromatine. Tačiau bakterijos ir DNR turintys virusai turi dezoksiribonukleino rūgšties, kuri nėra susijusi su b altymais. Jis pavaizduotas žiedo pavidalu ir vadinamas plazmide.
Mitochondrijų ir chloroplastų, augalų ir gyvūnų ląstelių organelių, DNR atrodo taip pat. Toliau išsiaiškinsime, kuo DNR ir RNR funkcijos skiriasi viena nuo kitos. Toliau pateiktoje lentelėje bus parodyti šie nukleorūgščių struktūros ir savybių skirtumai.
Ribonukleorūgštis
RNR molekulė susideda iš vienos polinukleotidinės grandinės (išimtis yra kai kurių virusų dvigrandės struktūros), kuri gali būti tiek branduolyje, tiek ląstelės citoplazmoje. Yra keletas ribonukleino rūgščių tipų, kurie skiriasi struktūra ir savybėmis. Taigi, pasiuntinio RNR turi didžiausią molekulinę masę. Jis sintetinamas ląstelės branduolyje viename iš genų. MRNR užduotis yra perduoti informaciją apie b altymo sudėtį iš branduolio į citoplazmą. Nukleino rūgšties transportavimo forma prijungia b altymų monomerus– aminorūgštys – ir pristato jas į biosintezės vietą.
Galiausiai ribosominė RNR susidaro branduolyje ir dalyvauja b altymų sintezėje. Kaip matote, DNR ir RNR funkcijos ląstelių metabolizme yra įvairios ir labai svarbios. Jie visų pirma priklausys nuo to, kurių organizmų ląstelėse yra paveldimumo medžiagos molekulės. Taigi virusuose ribonukleorūgštis gali veikti kaip paveldimos informacijos nešėja, o eukariotinių organizmų ląstelėse šią savybę turi tik dezoksiribonukleorūgštis.
DNR ir RNR funkcijos organizme
Pagal savo svarbą nukleino rūgštys kartu su b altymais yra svarbiausi organiniai junginiai. Jie išsaugo ir perduoda palikuonims paveldimas savybes ir bruožus iš tėvų. Apibrėžkime skirtumą tarp DNR ir RNR funkcijų. Toliau pateiktoje lentelėje šie skirtumai bus parodyti išsamiau.
| Žiūrėti | Įdėkite į narvą | Konfigūracija | Funkcija |
| DNR | core | superspiralė | paveldimos informacijos išsaugojimas ir perdavimas |
| DNR |
mitochondrijos chloroplastai |
apvalus (plazmidė) | vietinis paveldimos informacijos perdavimas |
| iRNA | citoplazma | linijinis | informacijos pašalinimas iš geno |
| tRNA | citoplazma | antrinis | aminorūgščių transportavimas |
| rRNA | pagrindinis ircitoplazma | linijinis | ribosomų susidarymas |
Kokios yra virusų paveldimumo medžiagos savybės?
Virusų nukleorūgštys gali būti tiek viengrandžių, tiek dvigrandžių spiralių arba žiedų pavidalu. Pagal D. B altimorės klasifikaciją šiuose mikrokosmoso objektuose yra DNR molekulės, susidedančios iš vienos ar dviejų grandinių. Pirmajai grupei priklauso herpeso sukėlėjai ir adenovirusai, o antrajai –, pavyzdžiui, parvovirusai.
DNR ir RNR virusų funkcijos yra įsiskverbti į jų pačių paveldimą informaciją į ląstelę, vykdyti virusinių nukleorūgščių molekulių replikacijos reakcijas ir surinkti b altymų daleles ląstelės šeimininkės ribosomose. Dėl to visa ląstelių medžiagų apykaita yra visiškai pajungta parazitams, kurie, greitai daugindamiesi, veda ląstelę į mirtį.
RNR virusai
Virusologijoje įprasta šiuos organizmus skirstyti į kelias grupes. Taigi, pirmoji apima rūšis, kurios vadinamos viengrande (+) RNR. Jų nukleorūgštis atlieka tas pačias funkcijas kaip ir eukariotinių ląstelių pasiuntinio RNR. Kitai grupei priklauso viengrandės (-) RNR. Pirma, transkripcija vyksta su jų molekulėmis, dėl kurių atsiranda (+) RNR molekulės, kurios savo ruožtu yra šablonas viruso b altymams surinkti.
Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, visų organizmų, įskaitant virusus, DNR ir RNR funkcijos trumpai apibūdinamos taip: paveldimų organizmo savybių ir savybių saugojimas ir tolesnis jų perdavimas palikuonims.
