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. Je reprezentován molekulami dvou typů nukleových kyselin: deoxyribonukleové a ribonukleové. V těchto organických látkách jsou zakódovány informace, které se během reprodukce přenášejí z rodičů na potomky. V této práci budeme studovat jak strukturu, tak funkce DNA a RNA v buňce a také zvážit mechanismy, které jsou základem procesů přenosu dědičných vlastností živé hmoty.

Jak se ukázalo, vlastnosti nukleových kyselin, ačkolia mají některé společné rysy, liší se však v mnoha ohledech navzájem. Proto porovnáme funkce DNA a RNA prováděné těmito biopolymery v buňkách různých skupin organismů. Tabulka uvedená v práci vám pomůže pochopit, v čem spočívá jejich zásadní rozdíl.

Nukleové kyseliny - komplexní biopolymery

Objevy v oblasti molekulární biologie,to, co se stalo na počátku dvacátého století, zejména dekódování struktury deoxyribonukleové kyseliny, sloužilo jako impuls pro rozvoj moderní cytologie, genetiky, biotechnologie a genetického inženýrství. Z hlediska organické chemie jsou DNA a RNA látky s vysokou molekulovou hmotností sestávající z opakujících se jednotek - monomerů, nazývaných také nukleotidy. Je známo, že se navzájem spojují a vytvářejí řetězce schopné prostorové samoorganizace.

Takové makromolekuly DNA se často vážíspeciální proteiny se speciálními vlastnostmi zvané histony. Nukleoproteinové komplexy tvoří speciální struktury - nukleosomy, které jsou zase součástí chromozomů. Nukleové kyseliny lze nalézt jak v jádře, tak v cytoplazmě buňky, přítomné v některých jejích organelách, například v mitochondriích nebo chloroplastech.

Prostorová struktura podstaty dědičnosti

Abyste porozuměli funkcím DNA a RNA, musíte to vědět podrobněpochopit vlastnosti jejich struktury. Stejně jako proteiny mají nukleové kyseliny několik úrovní organizace makromolekul. Primární strukturu představují polynukleotidové řetězce, sekundární a terciární konfigurace jsou samoobslužné díky vznikajícímu kovalentnímu typu vazby. Zvláštní roli při udržování prostorového tvaru molekul mají vodíkové vazby a také van der Waalsovy interakční síly. Výsledkem je kompaktní struktura DNA zvaná supercoil.

Monomery nukleových kyselin

Struktura a funkce DNA, RNA, proteinů a dalšíchorganické polymery závisí na kvalitativním i kvantitativním složení jejich makromolekul. Oba typy nukleových kyselin jsou tvořeny stavebními kameny zvanými nukleotidy. Jak víte z chemie, struktura látky nutně ovlivňuje její funkce. DNA a RNA nejsou výjimkou. Ukazuje se, že typ samotné kyseliny a její role v buňce závisí na složení nukleotidů. Každý monomer obsahuje tři části: dusíkatou bázi, uhlohydrát a zbytek kyseliny fosforečné. Existují čtyři typy dusíkatých bází pro DNA: adenin, guanin, thymin a cytosin. V molekulách RNA to budou adenin, guanin, cytosin a uracil. Sacharidy představují různé druhy pentózy. Ribonukleová kyselina obsahuje ribózu a DNA obsahuje její deoxygenovanou formu zvanou deoxyribóza.

Vlastnosti deoxyribonukleové kyseliny

Nejprve se podíváme na strukturu a funkci DNA.RNA, která má jednodušší prostorovou konfiguraci, budeme studovat v následující části. Takže dva polynukleotidové řetězce jsou drženy pohromadě opakujícími se vodíkovými vazbami vytvořenými mezi dusíkatými bázemi. Pár adenin - thymin obsahuje dva a pár guanin - cytosin obsahuje tři vodíkové vazby.

Konzervativní dodržování purinu apyrimidinové báze objevil E. Chargaff a dostal název principu komplementarity. V jednom řetězci jsou nukleotidy spojeny dohromady fosfodiesterovými vazbami vytvořenými mezi pentózou a zbytkem kyseliny fosforečné sousedních nukleotidů. Spirálový vzhled obou řetězců je udržován vodíkovými vazbami, které vznikají mezi atomy vodíku a kyslíku, které jsou součástí nukleotidů. Nejvyšší - terciární struktura (supercoil) - je charakteristická pro jadernou DNA eukaryotických buněk. Jako takový je přítomen v chromatinu. Bakterie a viry obsahující DNA však mají deoxyribonukleovou kyselinu, která není spojena s bílkovinami. Je k dispozici ve tvaru prstence a nazývá se plazmid.

DNA mitochondrií a chloroplastů má stejný vzhled.- organely rostlinných a živočišných buněk. Dále zjistíme, jak se funkce DNA a RNA navzájem liší. Níže uvedená tabulka nám ukáže tyto rozdíly ve struktuře a vlastnostech nukleových kyselin.

Ribonukleová kyselina

Molekula RNA se skládá z jednoho polynukleotiduvlákna (výjimkou jsou dvouvláknové struktury některých virů), která se nacházejí jak v jádře, tak v buněčné cytoplazmě. Existuje několik typů ribonukleových kyselin, které se liší strukturou a vlastnostmi. Poselská RNA má tedy nejvyšší molekulovou hmotnost. Syntetizuje se v buněčném jádru na jednom z genů. Úkolem mRNA je přenášet informace o složení proteinu z jádra do cytoplazmy. Transportní forma nukleové kyseliny váže proteinové monomery - aminokyseliny - a dodává je na místo biosyntézy.

Nakonec se ribozomální RNA vytvoří v jádru apodílí se na syntéze bílkovin. Jak vidíte, funkce DNA a RNA v buněčném metabolismu jsou rozmanité a velmi důležité. Budou záviset především na buňkách, jejichž organismy jsou molekulami dědičné látky. U virů tedy může ribonukleová kyselina působit jako nosič dědičné informace, zatímco v buňkách eukaryotických organismů má tuto schopnost pouze deoxyribonukleová kyselina.

Funkce DNA a RNA v těle

Podle jejich významu, nukleové kyseliny, spolu sbílkoviny jsou nejdůležitější organické sloučeniny. Zachovávají a přenášejí dědičné vlastnosti a vlastnosti z rodiče na potomky. Pojďme definovat rozdíl mezi funkcemi DNA a RNA. V následující tabulce jsou tyto rozdíly zobrazeny podrobněji.

Jaké jsou vlastnosti látky dědičnosti virů?

Nukleové kyseliny virů mohou mít formujedno- a dvouvláknové spirály nebo kroužky. Podle klasifikace D. Baltimora obsahují tyto objekty mikrosvěta molekuly DNA skládající se z jednoho nebo dvou řetězců. První skupina zahrnuje patogeny herpesu a adenovirů a druhá zahrnuje například parvoviry.

Funkce DNA a RNA virů jsoupronikání své vlastní dědičné informace do buňky, provádění replikačních reakcí molekul virové nukleové kyseliny a shromažďování proteinových částic v ribozomech hostitelské buňky. Ve výsledku je celý buněčný metabolismus zcela podřízen parazitům, kteří rychle se množí a vedou buňku k smrti.

RNA viry

Oddělení těchto organismů je přijato ve virologii.do několika skupin. První tedy zahrnuje druhy, které se nazývají jednovláknová (+) RNA. Jejich nukleová kyselina plní stejné funkce jako poselská RNA eukaryotických buněk. Další skupina zahrnuje jednořetězcové (-) RNA. Nejprve dochází k transkripci s jejich molekulami, což vede k výskytu (+) RNA molekul, a ty zase slouží jako matrice pro shromáždění virových proteinů.

Na základě výše uvedeného pro každéhoorganismy, včetně virů, jsou funkce DNA a RNA stručně charakterizovány následovně: uchovávání dědičných znaků a vlastností organismu a jejich další přenos na potomky.