RNA i DNA. Što je RNA? RNA: struktura, funkcije, vrste

Vrijeme u kojem živimo obilježeno je golemim promjenama, ogromnim napretkom, kada ljudi dobivaju odgovore na sve više i više novih pitanja. Život se brzo kreće naprijed, a ono što se tek nedavno činilo nemogućim, počinje se ostvarivati. Moguće je da danas izgleda kao zaplet iz fantastičnog žanra, a uskoro će stjecati i značajke stvarnosti.

Jedno od najvažnijih otkrića u drugoj polovici dvadesetog stoljeća bila su nukleinska kiselina RNA i DNA, zahvaljujući kojoj je osoba približavala tragove na tajne prirode.

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline - oni su organski spojevi s visokom molekularnom svojstvom. Oni uključuju vodik, ugljik, dušik i fosfor.

Otkrili su ih 1869. godine F. Micher, koji je pregledavao gnoj. Ipak, njegovo otkriće nije imalo veliku važnost. Tek kasnije, kada su ove kiseline pronađene u svim životinjskim i biljnim stanicama, došlo je do razumijevanja njihove goleme uloge.

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: RNA i DNA (ribonukleinske i deoksiribonukleinske kiseline). Ovaj članak je posvećen ribonukleinskoj kiselini, ali za opće razumijevanje, razmotrit ćemo i samu DNK.

Što je deoksiribonukleinska kiselina?

DNA je nukleinska kiselina koja se sastoji od dva niza koji su povezani prema zakonu komplementarnosti vodikovim vezama dušičnih baza. Dugi lanci su upleteni u spiralu, jedan okret sadrži gotovo deset nukleotida. Promjer dvostruke spirale je dva milimetra, udaljenost između nukleotida je oko pola nanometra. Duljina jedne molekule ponekad doseže nekoliko centimetara. Duljina DNA jezgre ljudske stanice je gotovo dva metra.

Struktura DNK sadrži sve genetske informacije. DNK ima replikaciju, što znači proces u kojem se dvije jednake iste djece formiraju iz jedne molekule.

Kao što je već navedeno, sklop se sastoji od nukleotida sadržanih u prijelazu iz dušičnih baza (adenin, gvanin, timin, citozin i) i ostatak fosfornom kiselinom. Svi nukleotidi različiti dušičnih baza. Vodikova veza ne dolazi između svih baza, npr. adenin se može kombinirati samo s timinom ili gvaninom. Dakle, adenin nukleotidi u tijelu jednako kao thymidylic, a broj gvanin jednakima cytidylic (Chargaffova vladavina). Ispada da redoslijed jednog lanca unaprijed određuje slijed drugog, a lanci se međusobno odražavaju. Ovaj uzorak, gdje su nukleotidi dvaju lanaca raspoređeni na uredan način i koji su selektivno povezani, nazivaju se načelom komplementarnosti. Osim vodikovih spojeva, dvostruka spirala djeluje i hidrofobna.

Dva lanca su višesmjerna, tj. Nalaze se u suprotnim smjerovima. Stoga, suprotno trokutu jednog je pet-kraj drugog lanca.

izvana DNA molekule podsjeća na spiralna stubišta s ogradom šećer-fosfatne okosnice, a koraci su komplementarne dušične baze.

Što je ribonukleinska kiselina?

RNA je nukleinska kiselina s monomerima koji se nazivaju ribonukleotidi.

Kemijskim svojstvima vrlo sličan DNA, jer obje polimeri su nukleotidi koji predstavljaju fosfolirovanny N-glikozid radikal koji je izgrađen na pentoze (pet atoma šećera), fosfatna skupina petog atoma ugljika i dušične baze, na prvom atomu ugljika.

To je jedan polinukleotidni lanac (osim virusa), koji je puno kraći od DNA.

Jedan RNA monomer ostaje sljedećih tvari:

• dušične baze;
• monosaharid s pet ugljika;
• kiseli fosfor.

RNA ima pirimidin (uracil i citozin) i purine (adenin, gvanin) baze. Riboza je monosaharid nukleotidne RNA.

Razlike između RNA i DNA

Nukleinske kiseline se razlikuju jedna od druge u sljedećim svojstvima:

• njegova količina u stanici ovisi o fiziološkom stanju, dobi i organi;
• DNA sadrži ugljikohidrat deoksiriboza i RNA ribose;
• dušična baza u DNA - timinu, te u RNA - uracilu;
• klase izvode različite funkcije, ali su sintetizirane na DNA matrici;
• DNA se sastoji od dvostrukog spirala, i RNA - iz jednog lanca;
• Za nju Chargaffova pravila koja djeluju na DNK su neuobičajena;
• u RNA više manje baze;
• lanci se značajno razlikuju po dužini.

Povijest studija

RNA stanica najprije je otkrio biokemičar iz Njemačke R. Altman u istraživanju stanica kvasca. Sredinom dvadesetog stoljeća, dokazana je uloga DNA u genetici. Tek su tada opisali vrste RNA, funkcije i tako dalje. 80-90% po masi u stanici pada na p-RNA, tvoreći zajedno s protein i ribosoma sudjeluje u biosintezi proteina.

U šezdesetim godinama prošlog stoljeća, prvo je sugerirao da postoji neka vrsta koja nosi genetske podatke za sintezu proteina. Nakon toga, znanstveno je utvrdjeno da postoje takve informacije ribonukleinske kiseline koje predstavljaju komplementarne kopije gena. Oni su također nazvani matričnim RNA.

Dekodiranje informacija u njima obuhvaća tzv. Transportne kiseline.

Kasnije su razvijene metode za otkrivanje sekvence nukleotida i uspostavljanje strukture RNA u prostoru kiseline. Tako je otkriveno da neki od njih, koji se nazivaju ribozimima, mogu podijeliti poliribonukleotidni lanci. Stoga je pretpostavljeno da je u vrijeme kada je život na planetu rođen, RNA djelovala bez DNK i proteina. U ovom slučaju, sve su preobrazbe učinjene njezinim sudjelovanjem.

Struktura molekule ribonukleinske kiseline

Gotovo sve RNA su jednolančani polinukleotidi, koji se, pak, sastoje od monoribonukleotida - purinskih i pirimidinskih baza.

Nukleotidi su označeni početnim slovima baze:

• adenin (A), A;
• guanin (G), G;
• citozin (C), C;
• uracil (U), U.

One su međusobno povezane s tri i pet fosfodiesterskih veza.

Najrašireniji broj nukleotida (od nekoliko desetaka do desetaka tisuća) uključen je u strukturu RNA. Oni mogu oblikovati sekundarnu strukturu, koja se uglavnom sastoji od kratkih dvolančanih niti, koji se formiraju komplementarnim bazama.

Struktura molekule ribonukleinske kiseline

Kao što je već spomenuto, molekula ima jednolančanu strukturu. RNA dobiva sekundarnu strukturu i oblik kao rezultat interakcije nukleotida jedni s drugima. To je polimer čiji je monomer nukleotid koji se sastoji od šećera, ostatka fosforne kiseline i baze dušika. Izvana, molekula je slična jednoj od niti DNK. Nukleotidi adenin i gvanin, koji su dio RNA, su purin. Citozin i uracil su pirimidinske baze.

Postupak sinteze

Za molekulu RNA koja se sintetizira, matrica je DNA molekula. To se događa, međutim, i obrnuti proces, kada se nastaju nove molekule deoksiribonukleinske kiseline na ribonukleotičnoj matrici. To se događa kada replicira neke vrste virusa.

Osnova biosinteze može poslužiti i drugim molekulama ribonukleinske kiseline. U svojoj transkripciji, koja se pojavljuje u jezgri stanice, sudjeluju mnogi enzimi, ali najznačajniji od njih su RNA polimeraza.

vrste

Ovisno o vrsti RNA, njegove se funkcije također razlikuju. Postoji nekoliko vrsta:

• informacija i RNA;
• ribosomsku p-RNA;
• transport t-RNA;
• manji;
• ribozime;
• virusne.

Informacije ribonukleinska kiselina

Takve molekule se nazivaju i matrične molekule. Oni čine oko dva posto od ukupnog broja u ćeliji. U eukariotskim stanicama oni su sintetizirani u jezgrama na DNK matriksima, a zatim prolaze u citoplazmu i vezuju se na ribosome. Nadalje, oni postaju matrice za sintezu proteina: pridružene su transportnim RNA koje nose aminokiseline. To je proces preobrazbe informacija, koji se ostvaruje u jedinstvenoj strukturi proteina. U nekim virusnim RNA, to je također kromosom.

Jacob i Mano su otkrivači ove vrste. Ne posjeduje krutu strukturu, njegov lanac čini zakrivljene petlje. Bez funkcioniranja, i-RNA se skuplja u nabore i nabacuje u zamku, au radnom se redu razvija.

i-RNA nosi informacije o slijedu aminokiselina u sintezi proteina. Svaka aminokiselina je kodirana na određenom mjestu uz pomoć genetičkih kodova koji su karakteristični za:

• triplet - iz četiri mononukleotida moguće je izgraditi šezdesetčetiri kodona (genetskog koda);
• ne preklapaju se - informacije se kreću u jednom smjeru;
• kontinuitet - načelo djelovanja se svodi na činjenicu da je jedna i-RNA jedan protein;
• univerzalnost - ova ili ona vrsta aminokiselina kodirana je u svim živim organizmima na isti način;
• degeneracija - poznate su dvadeset aminokiselina, a kodoni su šezdeset i jedan, tj. kodirani su s nekoliko genetičkih kodova.

Ribosomska ribonukleinska kiselina

Takve molekule čine veliku većinu stanične RNA, od osamdeset do devedeset posto od ukupnog broja. Oni se kombiniraju s proteinima i tvore ribosome - to su organoidi koji provode sintezu proteina.

Ribosomi se sastoje od šezdeset pet posto r-RNA i trideset pet posto proteina. Taj polinukleotidni lanac lako je savijen zajedno s proteinom.

Ribosom se sastoji od amino kiselina i peptidnih mjesta. Nalaze se na dodirnim površinama.

Ribosomi se slobodno kreću u stanici, sintetizirajući proteine ​​u pravo mjesto. Oni nisu vrlo specifični i ne mogu samo pročitati podatke iz i-RNA, već i formirati matricu s njima.

Transport ribonukleinska kiselina

T-RNA su najviše proučavane. Oni čine deset posto stanične ribonukleinske kiseline. Ove vrste RNA se vežu na aminokiseline zahvaljujući posebnom enzimu i isporučuju se na ribosome. U ovom slučaju, aminokiseline se prevoze transportnim molekulama. Međutim, događa se da je aminokiselina kodirana različitim kodonima. Tada će ih prevesti nekoliko transportnih RNA.

Prekriva se u glomerulus, kada je neaktivna, ali funkcionira, izgleda poput listova djeteline.

Razlikuje sljedeća područja:

• Akceptorska stabla, koja ima nukleotidni slijed ATSTS;
• mjesto koje služi za pridruživanje ribosomu;
• antikodon koji kodira aminokiselinu koja je vezana za ovu tRNA.

Manja vrsta ribonukleinske kiseline

Nedavno su RNA vrste dopunjene novom klasom, takozvanim malim RNA. Oni su najvjerojatnije univerzalni regulatori koji uključe ili isključuju geni u embrionalnom razvoju, a također kontroliraju procese unutar stanica.

Ribozimi su također novo otkriveni, aktivno sudjeluju kada se fermentira RNA kiselina, kao katalizator.

Viralne vrste kiselina

Virus može sadržavati ribonukleinsku kiselinu ili deoksiribonukleinsku kiselinu. Stoga, s odgovarajućim molekulama, oni se nazivaju RNA koji sadrže. Kada ubrizgava u stanicu virusa događa reverzne transkripcije - temelji se na ribonukleinske kiseline, novi DNA koje su ugrađene u stanici, osiguranje postojanja i razmnožavanje virusa. U drugom slučaju nastaje stvaranje komplementarne RNA. Proteinski virusi, vitalna aktivnost i reprodukcija idu bez DNA, ali samo na temelju informacija sadržanih u RNA virusa.

odgovor

Da bi se poboljšalo opće razumijevanje, potrebno je razmotriti proces replikacije, što rezultira pojavom dviju identičnih molekula nukleinske kiseline. Ovo počinje s dijeljenjem stanica.

To uključuje DNA polimeraze, DNA ovisne, RNA polimeraze i DNA ligaze.

Proces replikacije sastoji se od sljedećih koraka:

• despiralizacija - dolazi do postupnog odmotavanja majčinske DNK, koja obuhvaća cijelu molekulu;
• razbijanje vodikovih veza, na kojima se lanci odvajaju i pojavljuje se replikacijska vilica;
• podešavanje dNTP-a na oslobođene baze majčinih krugova;
• uklanjanje pirofosfata iz dNTP molekula i stvaranje fosfornih i dineternih veza zbog oslobođene energije;
• respiralizatsiya.

Nakon formiranja molekule kćeri, jezgra, citoplazma i ostali su podijeljeni. Stoga se formiraju dvije kćerne stanice, u potpunosti primaju sve genetske informacije.

Osim toga, kodirana je primarna struktura proteina, koja su sintetizirana u stanici. DNA u tom procesu dolazi neizravno dio, nego izravno, koji se sastoji u tome da se pojavljuje na sintezu DNA uključene u tvorbu proteina, RNA. Ovaj se proces naziva transkripcija.

transkripcija

Sinteza svih molekula događa se tijekom transkripcije, tj. Prepisivanje genetske informacije iz specifičnog DNA operona. Postupak u nekim točkama sličan je replikaciji, ali u drugim se razlikuje od toga.

Sličnosti su sljedeći dijelovi:

• početak dolazi s despiralizacijom DNA;
• postoji stanka u vodikovim vezama između baza lanaca;
• komplementarni s njima su NTF;
• nastaje vodikoveza.

Razlike od replikacije:

• kada spojeni dio DNA transkripcije, odgovarajućim transkripcijskim dok prolazi untwisting replikacije cijelu molekulu;
• kada se transkribira, NTP-ovi prilagodbe sadrže ribose, a umjesto timina, uracil;
• informacije se otpisuju samo s određenog mjesta;
• nakon stvaranja molekule, vodikove veze i sintetizirani lanac razbijaju, a lanac klizi off DNA.

Za normalno funkcioniranje, primarna struktura RNA bi se trebala sastojati samo od razgradnje DNA iz egzona.

Novoformirana RNA započinje sazrijevanje. Tihi odjeljci su izrezani i informativni križni linkovi, stvarajući polinukleotidni lanac. Nadalje, svaka vrsta ima svoje transformacije.

U i-RNA dolazi do privitka početnom kraju. Poladenilat je dodan konačnom mjestu.

U tRNA, baze su modificirane tako da tvore manje vrste.

U r-RNA, zasebne su baze također metilirane.

Zaštitite od uništenja i poboljšajte transport do citoplazme proteina. RNA u zrelom stanju kombinira se s njima.

Vrijednost deoksiribonukleinske i ribonukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su od velike važnosti u životu organizama. Oni skladištiti, transportirati u citoplazmu i nasljeđuje stanice kćeri informacija o proteinima sintetiziranih u svakoj stanici. Oni su prisutni u svim živim organizmima, stabilnost ovih kiselina igra ključnu ulogu za normalno funkcioniranje obje stanice i cijelog organizma. Svaka promjena u njihovoj strukturi dovest će do staničnih promjena.