Dobro je poznato da svi oblici žive tvari, od virusa do visoko organiziranih životinja (uključujući ljude), imaju jedinstveni nasljedni aparat. Predstavljen je molekulima dvije vrste nukleinskih kiselina: deoksiribonukleinske i ribonukleinske. U ovim organskim supstancama su kodirane informacije koje se prenose sa roditeljskih jedinki na potomstvo tokom reprodukcije. U ovom radu proučavaćemo i strukturu i funkcije DNK i RNK u ćeliji, a takođe ćemo razmotriti mehanizme koji leže u osnovi procesa prenošenja naslednih svojstava žive materije.
Kako se ispostavilo, svojstva nukleinskih kiselina, iako imaju neke zajedničke karakteristike, ipak se razlikuju na mnogo načina. Stoga ćemo uporediti funkcije DNK i RNK koje ovi biopolimeri obavljaju u stanicama različitih grupa organizama. Tabela predstavljena u radu pomoći će da se shvati koja je njihova fundamentalna razlika.
Nukleinske kiseline –kompleksni biopolimeri
Otkrića u oblasti molekularne biologije koja su se desila početkom 20. veka, a posebno dekodiranje strukture deoksiribonukleinske kiseline, poslužila su kao podsticaj za razvoj moderne citologije, genetike, biotehnologije i genetike. inženjering. Sa stanovišta organske hemije, DNK i RNK su makromolekularne supstance koje se sastoje od jedinica koje se ponavljaju - monomera, koji se nazivaju i nukleotidi. Poznato je da su međusobno povezani, formirajući lance sposobne za prostornu samoorganizaciju.
Takve DNK makromolekule se često vezuju za posebne proteine sa posebnim svojstvima zvanim histoni. Nukleoproteinski kompleksi formiraju posebne strukture - nukleozome, koji su, zauzvrat, dio hromozoma. Nukleinske kiseline se mogu naći i u jezgru i u citoplazmi ćelije, prisutne u nekim od njenih organela, kao što su mitohondrije ili hloroplasti.
Prostorna struktura supstance nasledstva
Da biste razumjeli funkcije DNK i RNK, morate detaljno razumjeti karakteristike njihove strukture. Poput proteina, nukleinske kiseline imaju nekoliko nivoa organizacije makromolekula. Primarnu strukturu predstavljaju polinukleotidni lanci, sekundarne i tercijarne konfiguracije su samokomplikovane zbog kovalentnog tipa veze u nastajanju. Posebnu ulogu u održavanju prostornog oblika molekula imaju vodonične veze, kao i van der Waalsove sile interakcije. Rezultat je kompaktnoststruktura DNK, nazvana superzavojnica.
Monomeri nukleinske kiseline
Struktura i funkcije DNK, RNK, proteina i drugih organskih polimera zavise i od kvalitativnog i od kvantitativnog sastava njihovih makromolekula. Obje vrste nukleinskih kiselina sastoje se od građevnih blokova koji se nazivaju nukleotidi. Kao što je poznato iz kursa hemije, struktura supstance nužno utiče na njene funkcije. DNK i RNK nisu izuzetak. Ispostavilo se da sama vrsta kiseline i njena uloga u ćeliji zavise od sastava nukleotida. Svaki monomer sadrži tri dijela: dušičnu bazu, ugljikohidrat i ostatak fosforne kiseline. Postoje četiri vrste azotnih baza za DNK: adenin, gvanin, timin i citozin. U molekulama RNK to će biti adenin, gvanin, citozin i uracil. Ugljikohidrati su predstavljeni raznim vrstama pentoze. Ribonukleinska kiselina sadrži ribozu, dok DNK sadrži njen deoksigenirani oblik, nazvan deoksiriboza.
Karakteristike deoksiribonukleinske kiseline
Prvo ćemo pogledati strukturu i funkcije DNK. RNK, koja ima jednostavniju prostornu konfiguraciju, proučavat ćemo u sljedećem odjeljku. Dakle, dva polinukleotidna lanca se drže zajedno ponavljajućim vodoničnim vezama formiranim između azotnih baza. U paru "adenin - timin" postoje dve, a u paru "guanin - citozin" postoje tri vodonične veze.
Konzervativna korespondencija purinskih i pirimidinskih baza je bilaotkrio E. Chargaff i nazvan je principom komplementarnosti. U jednom lancu, nukleotidi su međusobno povezani fosfodiesterskim vezama formiranim između pentoze i ostatka ortofosforne kiseline susjednih nukleotida. Zavojni oblik oba lanca održavaju vodikove veze koje se javljaju između atoma vodika i kisika koji su dio nukleotida. Viša - tercijarna struktura (supercoil) - karakteristična je za nuklearnu DNK eukariotskih ćelija. U ovom obliku, prisutan je u hromatinu. Međutim, bakterije i virusi koji sadrže DNK imaju deoksiribonukleinsku kiselinu koja nije povezana s proteinima. Predstavljen je u obliku prstena i naziva se plazmid.
DNK mitohondrija i hloroplasta, organela biljnih i životinjskih ćelija, ima isti izgled. Zatim ćemo saznati kako se funkcije DNK i RNK razlikuju jedna od druge. Tabela ispod će nam pokazati ove razlike u strukturi i svojstvima nukleinskih kiselina.
ribonukleinska kiselina
Molekul RNK se sastoji od jednog polinukleotidnog lanca (izuzetak su dvolančane strukture nekih virusa), koji se može nalaziti i u jezgru i u ćelijskoj citoplazmi. Postoji nekoliko vrsta ribonukleinskih kiselina koje se razlikuju po strukturi i svojstvima. Dakle, glasnička RNK ima najveću molekularnu težinu. Sintetiše se u ćelijskom jezgru na jednom od gena. Zadatak mRNA je da prenese informacije o sastavu proteina iz jezgre u citoplazmu. Transportni oblik nukleinske kiseline vezuje proteinske monomere– aminokiseline – i dostavlja ih do mesta biosinteze.
Konačno, ribosomalna RNK se formira u nukleolusu i učestvuje u sintezi proteina. Kao što vidite, funkcije DNK i RNK u ćelijskom metabolizmu su različite i veoma važne. Oni će prije svega ovisiti o ćelijama kojih organizama sadrže molekule tvari naslijeđa. Dakle, u virusima ribonukleinska kiselina može djelovati kao nosilac nasljedne informacije, dok u ćelijama eukariotskih organizama tu sposobnost ima samo deoksiribonukleinska kiselina.
Funkcije DNK i RNK u tijelu
Po svom značaju, nukleinske kiseline, uz proteine, su najvažnija organska jedinjenja. Oni čuvaju i prenose nasljedna svojstva i osobine sa roditelja na potomstvo. Hajde da definišemo razliku između funkcija DNK i RNK. Tabela ispod će pokazati ove razlike detaljnije.
| Pogledaj | Smjestite u kavez | Konfiguracija | Funkcija |
| DNA | core | superspiral | očuvanje i prenošenje nasljednih informacija |
| DNA |
mitohondrije hloroplasti |
kružni (plazmid) | lokalni prijenos nasljednih informacija |
| iRNA | citoplazma | linearno | uklanjanje informacija iz gena |
| tRNA | citoplazma | srednja | transport aminokiselina |
| rRNA | core andcitoplazma | linearno | formiranje ribozoma |
Koje su karakteristike supstance nasljednosti virusa?
Nukleinske kiseline virusa mogu biti u obliku jednolančanih i dvolančanih spirala ili prstenova. Prema klasifikaciji D. B altimora, ovi objekti mikrokosmosa sadrže molekule DNK koji se sastoje od jednog ili dva lanca. Prva grupa uključuje patogene herpesa i adenoviruse, a druga uključuje, na primjer, parvoviruse.
Funkcije DNK i RNA virusa su da prodru u vlastitu nasljednu informaciju u ćeliju, provode reakcije replikacije molekula virusne nukleinske kiseline i sastavljaju proteinske čestice u ribosomima ćelije domaćina. Kao rezultat toga, cijeli ćelijski metabolizam je u potpunosti podređen parazitima, koji, brzo razmnožavajući se, dovode ćeliju do smrti.
RNA virusi
U virologiji je uobičajeno da se ovi organizmi podijele u nekoliko grupa. Dakle, prva uključuje vrste koje se nazivaju jednolančana (+) RNK. Njihova nukleinska kiselina obavlja iste funkcije kao glasnička RNK eukariotskih stanica. Druga grupa uključuje jednolančane (-) RNK. Prvo, dolazi do transkripcije sa njihovim molekulima, što dovodi do pojave (+) RNA molekula, a oni zauzvrat služe kao šablon za sastavljanje virusnih proteina.
Na osnovu prethodno navedenog, za sve organizme, uključujući viruse, funkcije DNK i RNA su ukratko okarakterisane na sljedeći način: skladištenje nasljednih karakteristika i svojstava organizma i njihovo dalje prenošenje na potomstvo.
