Nukleiinihapoilla on tärkeä rooli solussa,varmistaa sen elintärkeän toiminnan ja lisääntymisen. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä voidaan kutsua toiseksi tärkeimmiksi biologisiksi molekyyleiksi proteiinien jälkeen. Monet tutkijat jopa asettavat DNA:n ja RNA:n etusijalle, mikä viittaa niiden pääasialliseen merkitykseen elämän kehityksessä. Niiden on kuitenkin määrä olla toisella sijalla proteiinien jälkeen, koska elämän perusta on juuri polypeptidimolekyyli.
Nukleiinihapot ovat eri elämäntaso, paljon monimutkaisempia ja mielenkiintoisempia, koska jokainen molekyylityyppi suorittaa tietyn tehtävän. Tätä pitäisi tarkastella tarkemmin.
Nukleiinihappojen käsite
Kaikki nukleiinihapot (DNA ja RNA) ovatovat biologisesti heterogeenisiä polymeerejä, jotka eroavat ketjujen lukumäärästä. DNA on kaksijuosteinen polymeerimolekyyli, joka sisältää eukaryoottisten organismien geneettisen tiedon. Pyöreät DNA-molekyylit voivat sisältää perinnöllistä tietoa joistakin viruksista. Nämä ovat HIV ja adenovirukset. On myös olemassa 2 erityistä DNA:ta: mitokondrio ja plastidi (löytyy kloroplasteista).
RNA:lla on monia muita tyyppejä, jotkanukleiinihapon eri toimintojen vuoksi. On tuma-RNA:ta, joka sisältää bakteerien ja useimpien virusten perinnöllisen tiedon, matriisin (tai lähetti-RNA:n), ribosomaalisen ja kuljetuksen. Ne kaikki ovat mukana joko perinnöllisen tiedon tallentamisessa tai geenien ilmentymisessä. Kuitenkin, mitä toimintoja nukleiinihapot suorittavat solussa, tulisi ymmärtää yksityiskohtaisemmin.
Kaksijuosteinen DNA-molekyyli
Tämän tyyppinen DNA on täydellinen säilytysjärjestelmäperinnöllistä tietoa. Kaksijuosteinen DNA-molekyyli on yksittäinen molekyyli, joka koostuu heterogeenisistä monomeereistä. Heidän tehtävänsä on muodostaa vetysidoksia toisen ketjun nukleotidien välille. Itse DNA-monomeeri koostuu typpipitoisesta emäksestä, ortofosfaattitähteestä ja viiden hiilen deoksiriboosimonosakkaridista. Riippuen siitä, minkä tyyppinen typpipitoinen emäs tietyn DNA-monomeerin taustalla on, sillä on oma nimi. DNA-monomeerityypit:
- deoksiriboosi ortofosfaattitähteen ja adenyylityppipitoisen emäksen kanssa;
- tymidiinityppipitoinen emäs deoksiriboosin ja ortofosfaattitähteen kanssa;
- sytosiinityppipitoinen emäs, deoksiriboosi ja ortofosfaattitähde;
- ortofosfaatti deoksiriboosin ja guaniinityppijäännöksen kanssa.
Kirjallisesti DNA-rakennekaavion yksinkertaistamiseksiadenyylitähde on merkitty "A", guaniinitähde on "G", tymidiinitähde on "T" ja sytosiinitähde on "C". On tärkeää, että geneettinen informaatio siirtyy kaksijuosteisesta DNA-molekyylistä lähetti-RNA:han. Sillä on vähän eroja: tässä hiilihydraattijäännös ei ole deoksiriboosi, vaan riboosi, ja RNA:n tymidyylityppipitoisen emäksen sijaan on urasiili.
DNA:n rakenne ja toiminnot
DNA on rakennettu biologisille periaatteillepolymeeri, jossa yksi ketju luodaan etukäteen tietyn mallin mukaan, riippuen emosolun geneettisestä tiedosta. DNA-nukleodidit on yhdistetty täällä kovalenttisilla sidoksilla. Sitten komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti yksijuosteisen molekyylin nukleotideihin lisätään muita nukleotideja. Jos yksijuosteisessa molekyylissä alkua edustaa nukleotidi adeniini, niin toisessa (komplementaarisessa) ketjussa se vastaa tymiiniä. Sytosiini täydentää guaniinia. Tällä tavalla rakennetaan kaksijuosteinen DNA-molekyyli. Se sijaitsee ytimessä ja tallentaa perinnöllistä tietoa, jota koodaavat kodonit - nukleotiditripletit. Kaksijuosteisen DNA:n toiminnot:
- emosolusta vastaanotetun perinnöllisen tiedon säilyttäminen;
- geeniekspressio;
- mutaatiomuutosten este.
Proteiinien ja nukleiinihappojen merkitys
Uskotaan, että proteiinien ja nukleiinihappojen tehtäväthapot ovat yleisiä, nimittäin: ne osallistuvat geeniekspressioon. Nukleiinihappo itsessään on niiden säilytyspaikka ja proteiini on lopputulos geenistä luettaessa. Geeni itsessään on osa yhdestä kiinteästä DNA-molekyylistä, joka on pakattu kromosomiin, johon tallennetaan tietoa tietyn proteiinin rakenteesta nukleotidien avulla. Yksi geeni koodaa vain yhden proteiinin aminohapposekvenssiä. Se on proteiini, joka toteuttaa perinnöllistä tietoa.
RNA-lajien luokittelu
Nukleiinihappojen tehtävät solussa ovat hyvinvaihteleva. Ja niitä on eniten RNA:n tapauksessa. Tämä polyfunktionaalisuus on kuitenkin edelleen suhteellista, koska yksi RNA-tyyppi on vastuussa yhdestä toiminnosta. Seuraavat RNA-tyypit ovat olemassa:
- virusten ja bakteerien ydin-RNA;
- lähetti-RNA;
- ribosomaalista RNA:ta;
- plasmidien (kloroplastien) lähetti-RNA;
- kloroplastien ribosomaalinen RNA;
- mitokondrioiden ribosomin RNA;
- mitokondrioiden lähetti-RNA;
- siirtää RNA:ta.
RNA toimii
Tämä luokitus sisältää useita tyyppejäRNA:t, jotka erotetaan sijainnista riippuen. Toiminnallisesti ne tulisi kuitenkin jakaa vain neljään tyyppiin: ydin-, informaatio-, ribosomi- ja kuljetus. Ribosomaalisen RNA:n tehtävänä on proteiinisynteesi, joka perustuu lähetti-RNA:n nukleotidisekvenssiin. Tässä tapauksessa aminohapot "tuotetaan" ribosomaaliseen RNA:han, "kiinnitetään" lähetti-RNA:han kuljetusribonukleiinihapon kautta. Näin synteesi tapahtuu missä tahansa organismissa, jossa on ribosomeja. Nukleiinihappojen rakenne ja toiminnot varmistavat sekä geneettisen materiaalin säilymisen että proteiinisynteesiprosessien luomisen.
Mitokondrioiden nukleiinihapot
Jos siitä mitä toimintoja solussa suoritetaanVaikka tumassa tai sytoplasmassa sijaitsevista nukleiinihapoista tiedetään melkein kaikki, mitokondrioiden ja plastidi-DNA:sta on edelleen vähän tietoa. Täällä löydettiin myös spesifisiä ribosomaalisia sekä lähetti-RNA:ita. Nukleiinihapot DNA ja RNA ovat täällä jopa autotrofisimmissa organismeissa.
Ehkä nukleiinihappo pääsi soluunsymbiogeneesin kautta. Tiedemiehet pitävät tätä polkua todennäköisimpänä vaihtoehtoisten selitysten puutteen vuoksi. Prosessia tarkastellaan seuraavasti: symbioottinen autotrofinen bakteeri saapui soluun tietyssä ajassa. Tämän seurauksena tämä tumasolu elää solun sisällä ja antaa sille energiaa, mutta hajoaa vähitellen.
Evoluutiokehityksen alkuvaiheessaTodennäköisesti symbionttituumabakteeri johti mutaatioprosesseja isäntäsolun ytimessä. Tämä mahdollisti mitokondrioiden proteiinien rakennetta koskevien tietojen tallentamisesta vastaavien geenien sisällyttämisen isäntäsolun nukleiinihappoon. Toistaiseksi ei kuitenkaan ole paljon tietoa siitä, mitä toimintoja mitokondriaalista alkuperää olevat nukleiinihapot suorittavat solussa.
Todennäköisesti osa siitä syntetisoituu mitokondrioissaproteiinit, joiden rakennetta ei vielä koodaa isännän tuman DNA tai RNA. On myös todennäköistä, että solu tarvitsee oman proteiinisynteesimekanisminsa vain siksi, että monet sytoplasmassa syntetisoidut proteiinit eivät pääse kulkemaan mitokondrion kaksoiskalvon läpi. Samalla nämä organellit tuottavat energiaa, ja siksi, jos proteiinille on olemassa kanava tai erityinen kuljettaja, se riittää molekyylien liikkumiseen ja pitoisuusgradienttia vastaan.
Plasmidi-DNA ja RNA
Plastideilla (kloroplasteilla) on myös omansaDNA, joka todennäköisesti vastaa samanlaisista toiminnoista kuin mitokondrioiden nukleiinihappojen tapauksessa. Se sisältää myös oman ribosomaalisen, matriisin ja siirto-RNA:n. Lisäksi plastidit ovat monimutkaisempia kalvojen lukumäärän eikä biokemiallisten reaktioiden lukumäärän perusteella. Tapahtuu, että monilla plastideilla on 4 kalvokerrosta, minkä tutkijat selittävät eri tavoin.
Yksi asia on ilmeinen:Nukleiinihappojen toimintoja soluissa ei ole vielä täysin tutkittu. Ei tiedetä, mikä merkitys mitokondrioiden proteiinisyntetisointijärjestelmällä ja vastaavalla kloroplastisella järjestelmällä on. Ei myöskään ole täysin selvää, miksi solut tarvitsevat mitokondrionukleiinihappoja, jos proteiinit (ei tietenkään kaikki) on jo koodattu tuman DNA:han (tai RNA:han, organismista riippuen). Vaikka jotkut tosiasiat pakottavat meidät olemaan yhtä mieltä siitä, että mitokondrioiden ja kloroplastien proteiinisyntetisointijärjestelmä on vastuussa samoista toiminnoista kuin tuman DNA ja sytoplasminen RNA. Ne tallentavat perinnöllistä tietoa, tuottavat sen ja välittävät sen tytärsoluille.
Yhteenveto
On tärkeää ymmärtää, mikä solussa toimiiydin-, plastidi- ja mitokondriaalialkuperää olevat nukleiinihapot. Tämä avaa tieteelle monia mahdollisuuksia, koska symbionttimekanismi, jonka mukaan monet autotrofiset organismit ilmestyivät, voidaan toistaa nykyään. Tämä mahdollistaa uudentyyppisen solun, ehkä jopa ihmisen, hankkimisen. Vaikka on liian aikaista puhua näkymistä monimembraanisten plastidiorganellien tuomiseksi soluihin.
On paljon tärkeämpää ymmärtää, että solun nukleiinihappohapot ovat vastuussa lähes kaikista prosesseista. Tämä sisältää proteiinien biosynteesin ja solun rakennetta koskevien tietojen säilyttämisen. Lisäksi on paljon tärkeämpää, että nukleiinihapot suorittavat perinnöllisen materiaalin siirtämisen emosoluista tytärsoluihin. Tämä takaa evoluutioprosessien jatkokehityksen.
