Šiame straipsnyje galite sužinoti apie biologinį DNR vaidmenį. Taigi, šis santrumpa yra žinoma visiems iš mokyklos suolo, tačiau ne visi supranta, kas tai yra. Po mokyklos biologijos kurso atmintyje lieka minimalios žinios apie genetiką ir paveldimumą, nes vaikams ši sudėtinga tema pateikiama tik paviršutiniškai. Tačiau šios žinios (biologinis DNR vaidmuo, jos poveikis organizmui) gali būti nepaprastai naudingos.
Pradėkime nuo to, kad nukleino rūgštys atlieka svarbią funkciją, būtent, užtikrina gyvybės tęstinumą. Šios makromolekulės pateikiamos dviem formomis:
- DNR (DNR);
- RNR (RNR).
Jie yra kūno ląstelių struktūros ir veikimo genetinio plano perdavėjai. Pakalbėkime apie juos išsamiau.
DNR ir RNR
Pradėkime nuo to, kokia mokslo šaka nagrinėja tokį kompleksątokie klausimai:
- paveldimos informacijos saugojimo principų studijavimas;
- jo įgyvendinimas;
- perdavimas;
- biopolimerų struktūros tyrimas;
- jų funkcijos.
Visa tai tiria molekulinė biologija. Būtent šioje biologijos mokslų šakoje galima rasti atsakymą į klausimą, koks biologinis DNR ir RNR vaidmuo.
Šie stambiamolekuliniai junginiai, susidarantys iš nukleotidų, vadinami „nukleorūgštimis“. Čia saugoma informacija apie kūną, kuri lemia individo raidą, augimą ir paveldimumą.
Deoksiribonukleino ir ribonukleino rūgšties atradimas patenka į 1868 m. Tada mokslininkams pavyko juos aptikti briedžių leukocitų branduoliuose ir spermatozoiduose. Vėlesnis tyrimas parodė, kad DNR galima rasti visose augalų ir gyvūnų prigimties ląstelėse. DNR modelis buvo pristatytas 1953 m., o Nobelio premija už atradimą buvo skirta 1962 m.
DNR
Šį skyrių pradėkime nuo to, kad iš viso yra 3 makromolekulių tipai:
- dezoksiribonukleorūgštis;
- ribonukleorūgštis;
- b altymai.
Dabar atidžiau pažvelgsime į DNR struktūrą, biologinį vaidmenį. Taigi šis biopolimeras perduoda duomenis apie ne tik nešiotojo, bet ir visų ankstesnių kartų paveldimumą, vystymosi ypatumus. DNR monomeras yra nukleotidas. Taigi, DNR yra pagrindinis chromosomų komponentas, kuriame yra genetinis kodas.
Kaip tai perduodamainformacija? Visa esmė slypi šių makromolekulių gebėjime daugintis. Jų skaičius yra begalinis, o tai galima paaiškinti dideliu jų dydžiu ir dėl to daugybe įvairių nukleotidų sekų.
DNR struktūra
Norint suprasti biologinį DNR vaidmenį ląstelėje, būtina susipažinti su šios molekulės struktūra.
Pradėkime nuo paprasčiausio, visi nukleotidai savo struktūroje turi tris komponentus:
- azoto bazė;
- pentozės cukrus;
- fosfatų grupė.
Kiekvienas atskiras nukleotidas DNR molekulėje turi vieną azoto bazę. Tai gali būti bet kuris iš keturių galimų:
- A (adeninas);
- G (guaninas);
- C (citozinas);
- T (timinas).
A ir G yra purinai, o C, T ir U (uracilas) yra piramidinai.
Yra kelios azoto bazių santykio taisyklės, vadinamos Chargaff taisyklėmis.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) galime perkelti visus nežinomus į kairę pusę ir gauti: (A + G) / (T + C)=1 (ši formulė yra patogiausia sprendžiant uždavinius biologija).
- A + C=G + T.
- (A + C)/(G + T) reikšmė yra pastovi. Žmonėms jis yra 0,66, bet, pavyzdžiui, bakterijoms - nuo 0,45 iki 2,57.
Kiekvienos DNR molekulės struktūra primena dvigubą susuktą spiralę. Atkreipkite dėmesį, kad polinukleotidų grandinės yra antilygiagrečios. Tai yra, nukleotido vietaporos vienoje sruogoje yra atvirkštine tvarka nei kitos. Kiekviename šios spiralės posūkyje yra net 10 nukleotidų porų.
Kaip šios grandinės sujungiamos? Kodėl molekulė stipri ir nesuyra? Tai viskas apie vandenilio ryšį tarp azotinių bazių (tarp A ir T – dvi, tarp G ir C – trys) ir hidrofobinę sąveiką.
Skyriaus pabaigoje norėčiau paminėti, kad DNR yra didžiausia organinė molekulė, kurios ilgis svyruoja nuo 0,25 iki 200 nm.
Papildomumas
Pažvelkime atidžiau į porines obligacijas. Jau sakėme, kad azoto bazių poros susidaro ne chaotiškai, o griežta seka. Taigi, adeninas gali jungtis tik su timinu, o guaninas gali jungtis tik su citozinu. Šis nuoseklus porų išdėstymas vienoje molekulės grandinėje lemia jų išdėstymą kitoje.
Atkartojant arba padvigubinant, kad susidarytų nauja DNR molekulė, būtina laikytis šios taisyklės, vadinamos „komplementarumu“. Galite pastebėti tokį modelį, kuris buvo paminėtas Chargaff taisyklių santraukoje – šių nukleotidų skaičius yra toks pat: A ir T, G ir C.
Replikacija
Dabar pakalbėkime apie biologinį DNR replikacijos vaidmenį. Pradėkime nuo to, kad ši molekulė turi unikalų gebėjimą daugintis. Šis terminas reiškia dukterinės molekulės sintezę.
1957 m. buvo pasiūlyti trys šio proceso modeliai:
- konservatyvus (išsaugoma pirminė molekulė ir susidaro nauja);
- pusiau konservatyvus(pirminės molekulės suskaidymas į monograndines ir kiekvienai iš jų pridedamos papildomos bazės);
- išsklaidytas (molekulinis skilimas, fragmentų replikacija ir atsitiktinis surinkimas).
Replikacijos procesą sudaro trys etapai:
- iniciacija (DNR sekcijų išvyniojimas naudojant helikazės fermentą);
- pailgėjimas (grandinės pailginimas pridedant nukleotidų);
- nutraukimas (pasiekus reikiamą ilgį).
Šis sudėtingas procesas atlieka ypatingą funkciją, tai yra biologinį vaidmenį – užtikrinti tikslų genetinės informacijos perdavimą.
RNA
Pasakėme, koks yra biologinis DNR vaidmuo, dabar siūlome pereiti prie ribonukleino rūgšties (ty RNR) svarstymo.
Pradėkime šį skyrių sakydami, kad ši molekulė yra tokia pat svarbi kaip ir DNR. Jį galime aptikti absoliučiai bet kuriame organizme, prokariotinėse ir eukariotinėse ląstelėse. Ši molekulė netgi pastebima kai kuriuose virusuose (kalbame apie RNR turinčius virusus).
Išskirtinis RNR bruožas yra viena molekulių grandinė, tačiau, kaip ir DNR, ji susideda iš keturių azoto bazių. Šiuo atveju tai yra:
- adeninas (A);
- uracilas (U);
- citozinas (C);
- guaninas (G).
Visos RNR yra suskirstytos į tris grupes:
- matrica, kuri paprastai vadinama informacine (redukcija galima dviem formomis: mRNR arba mRNR);
- transportas (tRNR);
- ribosominė (rRNR).
Funkcijos
Atsižvelgiant į biologinį DNR vaidmenį, jos struktūrą ir RNR ypatybes, siūlome pereiti prie specialių ribonukleino rūgščių misijų (funkcijų).
Pradėkime nuo iRNR arba mRNR, kurių pagrindinė užduotis – perduoti informaciją iš DNR molekulės į branduolio citoplazmą. Be to, mRNR yra b altymų sintezės šablonas. Kalbant apie šio tipo molekulių procentą, jis yra gana mažas (apie 4%).
O rRNR procentas ląstelėje yra 80. Jie būtini, nes yra ribosomų pagrindas. Ribosominė RNR dalyvauja b altymų sintezėje ir polipeptidinės grandinės surinkime.
Adapteris, sudarantis grandinės aminorūgštis – tRNR, pernešantis aminorūgštis į b altymų sintezės sritį. Procentas langelyje yra apie 15%.
Biologinis vaidmuo
Apibendrinant: koks yra biologinis DNR vaidmuo? Šios molekulės atradimo metu nebuvo galima pateikti jokios akivaizdžios informacijos šiuo klausimu, tačiau net ir dabar ne viskas žinoma apie DNR ir RNR reikšmę.
Jei kalbėtume apie bendrą biologinę reikšmę, tai jų vaidmuo yra paveldimos informacijos perdavimas iš kartos į kartą, b altymų sintezė ir b altymų struktūrų kodavimas.
Daugelis išsako tokią versiją: šios molekulės yra susijusios ne tik su biologiniu, bet ir su dvasiniu gyvų būtybių gyvenimu. Jei tikite metafizikų nuomone, tada DNR yra praėjusių gyvenimų patirtis ir dieviškoji energija.
