Struktura a funkce DNA a RNA (tabulka)

Je dobře známo, že všechny formy živé hmoty, od virů po vysoce organizovaná zvířata (včetně lidí), mají jedinečný dědičný aparát. To je reprezentováno molekuly dvou druhů nukleových kyselin: deoxyribonukleové a ribonukleové. V těchto organických látkách je kódována informace, která jsou přenášena z rodiče na potomstvo během reprodukce. V tomto příspěvku budeme studovat strukturu a funkce DNA a RNA v buňce a budeme také zvažovat mechanismy, které jsou základem procesů přenosu dědičných vlastností živé hmoty.

Jak se ukázalo, vlastnosti nukleových kyselin, i když mají některé společné rysy, se v mnoha ohledech liší. Proto porovnáváme funkce DNA a RNA prováděné těmito biopolymery v buňkách různých skupin organismů. Tabulka uvedená v příspěvku pomůže pochopit, jaký je jejich zásadní rozdíl.

Nukleové kyseliny - komplexní biopolymery

Objevy v oblasti molekulární biologie, ke kterým došlo na počátku 20. století, zejména dekódování struktury deoxyribonukleové kyseliny, sloužily jako impuls pro rozvoj moderní cytologie, genetiky, biotechnologie a genetického inženýrství. Z hlediska organické chemie jsou DNA a RNA vysoce molekulárními látkami, které se skládají z opakovaně se opakujících jednotek - monomerů, nazývaných také nukleotidy. Je známo, že jsou navzájem propojené a vytvářejí řetězce schopné prostorové sebeorganizace.

Takové makromolekuly DNA se často váží na speciální proteiny, které mají speciální vlastnosti nazývané histony. Nukleoproteinové komplexy tvoří speciální struktury - nukleozomy, které jsou zase součástí chromozomů. Nukleové kyseliny se nacházejí jak v jádře, tak v cytoplazmě buňky, přítomné v některých organelích, například v mitochondriích nebo v chloroplastů.

Prostorová struktura látky dědičnosti

Chcete-li pochopit funkce DNA a RNA, musíte důkladně pochopit vlastnosti jejich struktury. Stejně jako u bílkovin, nukleových kyselin, existuje několik úrovní organizace makromolekul. Primární struktura je reprezentována polynukleotidovými řetězci, sekundární a terciární konfigurace se samovolně uzavírají v důsledku vznikajícího typu kovalentní vazby. Zvláštní úloha při zachování prostorového tvaru molekul patří k vodíkovým vazbám, stejně jako k silám interakce van der Waalsových. V důsledku toho se vytvoří kompaktní struktura DNA nazývaná superhelix.

Monomery nukleových kyselin

Struktura a funkce DNA, RNA, proteinů a dalších organických polymerů závisí jak na kvalitativním, tak na kvantitativním složení jejich makromolekul. Oba druhy nukleových kyselin se skládají ze strukturních prvků nazývaných nukleotidy. Jak je známo z chemického kurzu, struktura látky nutně ovlivňuje její funkci. DNA a RNA nejsou výjimkou. Ukazuje se, že samotný druh kyseliny a její role v buňce závisí na nukleotidové kompozici. Každý monomer obsahuje tři části: dusíkatou bázi, uhlovodík a zbytek kyseliny ortofosforečné. Existují čtyři typy dusíkatých bází pro DNA: adenin, guanin, thymin a cytosin. V molekulách RNA budou znamenat adenin, guanin, cytosin a uracil. Sacharidy jsou reprezentovány různými druhy pentózy. V ribonukleové kyselině je ribóza a v DNA - její deoxygenovaná forma, nazývaná deoxyribóza.

Vlastnosti deoxyribonukleové kyseliny

Nejprve se podíváme na strukturu a funkce DNA. RNA, která má jednodušší prostorovou konfiguraci, budeme zkoumat v následující části. Takže dva polynukleotidové řetězce jsou drženy dohromady opakovaným opakováním vodíkových vazeb vytvořených mezi dusíkatými bázemi. V páru "adenin-thymin" existují dva a v páru "guanin - cytosin" - tři vodíkové vazby.

Konzervativní korespondence purinových a pyrimidinových bází byla objevena E. Churgaffem a byla nazývána zásadou komplementarity. V jednom řetězci jsou nukleotidy spojeny dohromady fosfodiesterovými vazbami vytvořenými mezi pentózou a zbytkem kyseliny ortofosforečné z řady lokalizovaných nukleotidů. Spirální forma obou řetězců je udržována vodíkovými vazbami vznikajícími mezi atomy vodíku a kyslíku v nukleotidové kompozici. Vyšší - terciární struktura (nadskokaná) - je typická pro jadernou DNA eukaryotických buněk. V této formě je přítomen v chromatinu. Avšak bakterie a viry obsahující DNA mají deoxyribonukleovou kyselinu, která není spojena s proteiny. Je reprezentován prstencovým tvarem a nazývá se plazmidem.

Stejný druh má DNA mitochondrie a chloroplasty - organely rostlinných a živočišných buněk. Dále zjistíme, jaký je rozdíl mezi funkcemi DNA a RNA. Níže uvedená tabulka nám ukáže tyto rozdíly ve struktuře a vlastnostech nukleových kyselin.

Ribonukleová kyselina

Molekula RNA se skládá z jednoho polynukleotidového řetězce (výjimkou jsou dvojvláknové struktury některých virů), které se nacházejí jak v jádře, tak v buněčné cytoplazmě. Existuje několik typů ribonukleových kyselin, které se liší strukturou a vlastnostmi. Informační RNA má tedy největší molekulovou hmotnost. Syntetizuje se v jádru buňky na jednom z genů. Úkolem mRNA je přenášet informace o složení bílkovin z jádra do cytoplazmy. Transportní forma nukleové kyseliny váže monomery proteinů - aminokyselin - a přivádí je do místa biosyntézy.

Konečně se v nukleolem formuje ribosomální RNA a podílí se na syntéze proteinů. Jak můžete vidět, funkce DNA a RNA v buněčném metabolismu jsou rozmanité a velmi důležité. Budou záviset především na buňkách, jejichž organismy jsou molekuly látky dědičnosti. Takže ve virech může ribonukleová kyselina působit jako nosič dědičných informací, zatímco v buňkách eukaryotických organismů má tato schopnost pouze deoxyribonukleovou kyselinu.

Funkce DNA a RNA v těle

Podle jejich hodnoty jsou nejdůležitějšími organickými sloučeninami nukleové kyseliny spolu s bílkovinami. Zachovávají a předávají dědičná vlastnosti a vlastnosti od rodiče až po potomky. Určíme rozdíl mezi funkcemi DNA a RNA. Níže uvedená tabulka zobrazuje tyto rozdíly podrobněji.

Jaké jsou charakteristiky podstaty dědičnosti virů?

Nukleové kyseliny z virů mohou mít formu jedno- a dvouvláknových spirál nebo kroužků. Podle klasifikace D. Baltimore obsahují objekty mikrosvěte DNA molekuly DNA sestávající z jednoho nebo dvou řetězců. První skupina zahrnuje herpetické patogeny a adenoviry a druhá skupina zahrnuje například parvoviry.

Funkce virů DNA a RNA je proniknout do buňky vlastní dědičnou informací, provádět replikační reakce molekul virové nukleové kyseliny a shromáždit částice proteinů v ribozómech hostitelské buňky. Výsledkem je, že celkový buněčný metabolismus je zcela podřízený parazitům, které, rychle se množí, vedou bunku k smrti.

RNA obsahující viry

V virologii je rozdělení těchto organismů do několika skupin akceptováno. Takže první zahrnuje druhy zvané jednovláknová (+) RNA. Jsou to nukleové kyseliny, které plní stejné funkce jako informační RNA eukaryotických buněk. Druhá skupina zahrnuje jednovláknovou (-) RNA. Nejprve, jejich molekuly transkribují, což vede k vzhledu molekul (+) RNA, a oni zase slouží jako matrice pro sestavení virových proteinů.

Na základě všech výše uvedených skutečností jsou pro všechny organismy včetně virů stručně charakterizovány funkce DNA a RNA takto: skladování dědičných vlastností a vlastností organismu a další přenos na jejich potomstvo.