Nukleinsyror spelar en viktig roll i cellen,säkerställa dess vitala aktivitet och reproduktion. Dessa egenskaper gör det möjligt att kalla dem de näst viktigaste biologiska molekylerna efter proteiner. Många forskare sätter till och med DNA och RNA i första hand, vilket antyder deras huvudsakliga betydelse för livets utveckling. Ändå är de avsedda att ta andraplatsen efter proteiner, eftersom grunden för livet bara är en polypeptidmolekyl.
Nukleinsyror är en annan nivå av livet, mycket mer komplex och intressant på grund av det faktum att varje typ av molekyl gör ett specifikt jobb för den. Detta bör behandlas mer ingående.
Begreppet nukleinsyror
Alla nukleinsyror (DNA och RNA) representerarär biologiska heterogena polymerer som skiljer sig åt i antalet kedjor. DNA är en dubbelsträngad polymermolekyl som innehåller genetisk information från eukaryota organismer. Cirkulära DNA-molekyler kan innehålla ärftlig information från vissa virus. Dessa är HIV och adenovirus. Det finns också 2 speciella typer av DNA: mitokondrie och plastid (finns i kloroplaster).
RNA, å andra sidan, har många fler typer sompå grund av nukleinsyrans olika funktioner. Det finns nukleärt RNA, som innehåller ärftlig information från bakterier och de flesta virus, matrix (eller budbärar-RNA), ribosomal och transport. Alla är involverade antingen i lagring av ärftlig information eller i genuttryck. Det är dock nödvändigt att förstå mer i detalj vilka funktioner nukleinsyror utför i cellen.
Dubbelsträngad DNA-molekyl
Denna typ av DNA är ett perfekt lagringssystemärftlig information. En dubbelsträngad DNA-molekyl är en enkel molekyl som består av heterogena monomerer. Deras uppgift är att bilda vätebindningar mellan nukleotider i en annan sträng. Själva DNA-monomeren består av en kvävebas, en ortofosfatrester och en monosackarid med fem kolatomer deoxiribos. Beroende på vilken typ av kvävehaltig bas som ligger bakom en viss DNA-monomer har den sitt eget namn. Typer av DNA-monomerer:
- deoxiribos med en ortofosfatrest och en adenylkvävebas;
- tymidin kvävebas med deoxiribos och ortofosfatrester;
- cytosin kvävebas, deoxiribos och ortofosfatrester;
- ortofosfat med deoxiribos och guaninkvävehaltiga rester.
På att skriva för att förenkla diagrammet över strukturen av DNAadenylresten är betecknad "A", guaninresten är "G", tymidinresten är "T" och cytosinresten är "C". Det är viktigt att genetisk information överförs från den dubbelsträngade DNA-molekylen till budbärar-RNA. Det har få skillnader: här, som en kolhydratrest, finns det inte deoxiribos, utan ribos, och istället för en tymidyl-kvävebas finns en uracilisk bas i RNA.
DNA-struktur och funktion
DNA är byggt på principen om biologiskpolymer, i vilken en kedja skapas i förväg enligt ett förutbestämt mönster, beroende på modercellens genetiska information. DNA-nukleodider är här förbundna med kovalenta bindningar. Sedan, enligt komplementaritetsprincipen, binds andra nukleotider till nukleotiderna i den enkelsträngade molekylen. Om början i en enkelsträngad molekyl representeras av nukleotiden adenin, kommer den i den andra (komplementära) kedjan att motsvara tymin. Guanin är komplementärt till cytosin. Således byggs en dubbelsträngad DNA-molekyl. Den ligger i kärnan och lagrar ärftlig information, som kodas av kodoner - tripletter av nukleotider. Dubbelsträngat DNA-funktioner:
- bevarande av ärftlig information mottagen från föräldercellen;
- genexpression;
- hinder för förändringar av mutationskaraktär.
Vikten av proteiner och nukleinsyror
Man tror att funktionerna hos proteiner och nukleinsyrorsyror är vanliga, nämligen: de är involverade i genuttryck. Nukleinsyran i sig är deras lagringsplats, och proteinet är slutresultatet av att läsa information från en gen. Genen i sig är en del av en integral DNA-molekyl, packad i en kromosom, i vilken information om ett visst proteins struktur registreras med hjälp av nukleotider. En gen kodar för aminosyrasekvensen för endast ett protein. Det är proteinet som kommer att implementera ärftlig information.
Klassificering av RNA-arter
Funktionerna av nukleinsyror i en cell är mycketvarierande. Och de är mest talrika när det gäller RNA. Denna polyfunktionalitet är dock fortfarande relativ, eftersom en typ av RNA är ansvarig för en av funktionerna. I det här fallet finns det följande typer av RNA:
- nukleärt RNA från virus och bakterier;
- matris (informations-) RNA;
- ribosomalt RNA;
- budbärar-RNA från plasmider (kloroplaster);
- ribosomalt RNA från kloroplaster;
- mitokondriellt ribosomalt RNA;
- mitokondriell budbärar-RNA;
- transport RNA.
RNA-funktioner
Denna klassificering innehåller flera typerRNA som är segregerade baserat på plats. Men i funktionella termer bör de endast delas in i fyra typer: kärnkraft, information, ribosom och transport. Funktionen av ribosomalt RNA är proteinsyntes baserad på nukleotidsekvensen av budbärar-RNA. I detta fall "förs" aminosyror till det ribosomala RNA:t, "strängs" på budbärar-RNA:t, med hjälp av transportribonukleinsyra. Så här fortgår syntesen i alla organismer som har ribosomer. Strukturen och funktionerna hos nukleinsyror säkerställer både bevarandet av genetiskt material och skapandet av proteinsyntesprocesser.
Mitokondriella nukleinsyror
Om ungefär vilka funktioner i cellen som utförsEftersom nukleinsyror som finns i kärnan eller cytoplasman är praktiskt taget alla kända, finns det fortfarande lite information om mitokondrie- och plastid-DNA. Specifika ribosomala och budbärar-RNA hittades också här. Nukleinsyror DNA och RNA finns här även i de mest autotrofa organismerna.
Nukleinsyran kan ha kommit in i cellengenom symbiogenes. Denna väg anses av forskare vara den mest sannolika på grund av bristen på alternativa förklaringar. Processen betraktas som följer: en symbiotisk autoformbakterie kom in i cellen vid en viss period. Som ett resultat lever denna kärnkraftsfria cell inuti cellen och förser den med energi, men bryts gradvis ned.
I de inledande stadierna av evolutionär utveckling,Förmodligen flyttade den symbiotiska kärnkraftsfria bakterien mutationsprocesser i värdcellens kärna. Detta gjorde det möjligt för gener som var ansvariga för att lagra information om strukturen hos mitokondriella proteiner att integreras i värdcellens nukleinsyra. Men än så länge finns det inte mycket information om funktionerna hos mitokondriella nukleinsyror i cellen.
Förmodligen syntetiseras en del av mitokondriernaproteiner, vars struktur ännu inte kodas av värdens nukleära DNA eller RNA. Det är också troligt att cellen behöver sin egen mekanism för proteinsyntes bara för att många proteiner som syntetiseras i cytoplasman inte kan passera genom mitokondriernas dubbelmembran. Samtidigt producerar dessa organeller energi, och därför kommer det, i fallet med en kanal eller en specifik bärare för ett protein, att räcka för förflyttning av molekyler och mot koncentrationsgradienten.
Plasmid-DNA och RNA
Plastider (kloroplaster) har också sina egnaDNA, som förmodligen är ansvarig för att utföra liknande funktioner som i fallet med mitokondriella nukleinsyror. Den innehåller också sitt eget ribosomala, budbärar- och transport-RNA. Dessutom är plastider, att döma av antalet membran, och inte av antalet biokemiska reaktioner, mer komplexa. Det händer att många plastider har 4 lager av membran, vilket förklaras av forskare på olika sätt.
En sak är klar:nukleinsyrornas funktioner i cellen är ännu inte helt klarlagda. Det är inte känt vilken betydelse det mitokondriella proteinsyntessystemet och det analoga kloroplastiska systemet har. Det är inte heller helt klart varför celler behöver mitokondriella nukleinsyror om proteiner (uppenbarligen inte alla) redan är kodade i nukleärt DNA (eller RNA, beroende på organism). Även om vissa fakta tvingar oss att hålla med om att proteinsyntetiseringssystemet av mitokondrier och kloroplaster är ansvarigt för samma funktioner som DNA i kärnan och RNA i cytoplasman. De bevarar ärftlig information, reproducerar den och överför den till dotterceller.
sammanfattning
Det är viktigt att förstå vad som fungerar i cellenutföra nukleinsyror av nukleärt, plastid och mitokondriellt ursprung. Detta öppnar många möjligheter för vetenskapen, eftersom den symbiotiska mekanismen, enligt vilken många autotrofa organismer uppträdde, kan reproduceras idag. Detta kommer att göra det möjligt att få en ny typ av cell, möjligen till och med en mänsklig. Även om det är för tidigt att prata om utsikterna för införandet av multimembranplastidorganeller i celler.
Det är mycket viktigare att förstå det i cellen nukleinsyrasyror är ansvariga för nästan alla processer. Detta är både proteinbiosyntes och bevarande av information om cellens struktur. Dessutom är det mycket viktigare att nukleinsyror utför funktionen att överföra ärftligt material från föräldraceller till dotterceller. Detta garanterar vidareutvecklingen av evolutionära processer.
