Det er velkendt, at alle former for levende stof, fra vira til højt organiserede dyr (inklusive mennesker), har et unikt arveapparat. Det er repræsenteret af molekyler af to typer nukleinsyrer: deoxyribonukleinsyre og ribonukleinsyre. I disse organiske stoffer er der kodet information, som overføres fra forældreindivider til afkom under reproduktion. I dette arbejde vil vi studere både strukturen og funktionerne af DNA og RNA i cellen, og også overveje de mekanismer, der ligger til grund for processerne med at overføre de arvelige egenskaber af levende stof.
Som det viste sig, er nukleinsyrernes egenskaber, selvom de har nogle fælles træk, ikke desto mindre forskellige på mange måder. Derfor vil vi sammenligne funktionerne af DNA og RNA udført af disse biopolymerer i celler fra forskellige grupper af organismer. Tabellen præsenteret i arbejdet vil hjælpe med at forstå, hvad der er deres grundlæggende forskel.
Nukleinsyrer –komplekse biopolymerer
Opdagelser inden for molekylærbiologi, der fandt sted i begyndelsen af det 20. århundrede, især afkodningen af strukturen af deoxyribonukleinsyre, tjente som en drivkraft for udviklingen af moderne cytologi, genetik, bioteknologi og genetisk ingeniørarbejde. Set fra organisk kemi er DNA og RNA makromolekylære stoffer, der består af gentagne gentagne enheder - monomerer, også kaldet nukleotider. Det er kendt, at de er indbyrdes forbundne og danner kæder, der er i stand til rumlig selvorganisering.
Sådanne DNA-makromolekyler binder sig ofte til specielle proteiner med særlige egenskaber kaldet histoner. Nukleoproteinkomplekser danner specielle strukturer - nukleosomer, som igen er en del af kromosomerne. Nukleinsyrer kan findes både i cellens kerne og i cytoplasmaet i cellen, til stede i nogle af dens organeller, såsom mitokondrier eller kloroplaster.
Rumlig struktur af arvelighedens substans
For at forstå funktionerne af DNA og RNA skal du i detaljer forstå funktionerne i deres struktur. Ligesom proteiner har nukleinsyrer flere niveauer af organisering af makromolekyler. Den primære struktur er repræsenteret af polynukleotidkæder, de sekundære og tertiære konfigurationer er selvkomplicerede på grund af den nye kovalente type binding. En særlig rolle i at opretholde den rumlige form af molekyler tilhører brintbindinger, såvel som van der Waals vekselvirkningskræfter. Resultatet er en kompaktstrukturen af DNA, kaldet superspolen.
Nukleinsyremonomerer
Strukturen og funktionerne af DNA, RNA, proteiner og andre organiske polymerer afhænger af både den kvalitative og kvantitative sammensætning af deres makromolekyler. Begge typer nukleinsyrer er opbygget af byggesten kaldet nukleotider. Som det er kendt fra kemiforløbet, påvirker strukturen af et stof nødvendigvis dets funktioner. DNA og RNA er ingen undtagelse. Det viser sig, at selve syretypen og dens rolle i cellen afhænger af nukleotidsammensætningen. Hver monomer indeholder tre dele: en nitrogenholdig base, et kulhydrat og en phosphorsyrerest. Der er fire typer nitrogenholdige baser for DNA: adenin, guanin, thymin og cytosin. I RNA-molekyler vil de være henholdsvis adenin, guanin, cytosin og uracil. Kulhydrat er repræsenteret af forskellige typer pentose. Ribonukleinsyre indeholder ribose, mens DNA indeholder dens deoxygenerede form, kaldet deoxyribose.
Funktioner af deoxyribonukleinsyre
Først vil vi se på strukturen og funktionerne af DNA. RNA, som har en enklere rumlig konfiguration, vil blive studeret af os i næste afsnit. Så to polynukleotidstrenge holdes sammen ved gentagne gange at gentage hydrogenbindinger dannet mellem nitrogenholdige baser. I parret "adenin - thymin" er der to, og i parret "guanin - cytosin" er der tre hydrogenbindinger.
Den konservative korrespondance mellem purin- og pyrimidinbaser varopdaget af E. Chargaff og blev kaldt komplementaritetsprincippet. I en enkelt kæde er nukleotiderne forbundet med phosphodiesterbindinger dannet mellem pentosen og orthophosphorsyreresten af tilstødende nukleotider. Den spiralformede form af begge kæder opretholdes af hydrogenbindinger, der opstår mellem brint- og oxygenatomerne, der er en del af nukleotiderne. Den højere - tertiære struktur (supercoil) - er karakteristisk for eukaryote cellers nukleare DNA. I denne form er det til stede i kromatin. Imidlertid har bakterier og DNA-holdige vira deoxyribonukleinsyre, der ikke er forbundet med proteiner. Det er repræsenteret af en ringformet form og kaldes et plasmid.
DNA'et fra mitokondrier og kloroplaster, organeller af plante- og dyreceller, har det samme udseende. Dernæst vil vi finde ud af, hvordan funktionerne af DNA og RNA adskiller sig fra hinanden. Tabellen nedenfor vil vise os disse forskelle i nukleinsyrers struktur og egenskaber.
Ribonukleinsyre
RNA-molekylet består af én polynukleotidstreng (undtagelsen er de dobbeltstrengede strukturer af nogle vira), som kan være lokaliseret både i kernen og i cellens cytoplasma. Der er flere typer ribonukleinsyrer, som adskiller sig i struktur og egenskaber. Messenger-RNA har således den højeste molekylvægt. Det syntetiseres i cellekernen på et af generne. MRNA's opgave er at overføre information om proteinets sammensætning fra kernen til cytoplasmaet. Transportform af nukleinsyre binder proteinmonomerer– aminosyrer - og leverer dem til biosyntesestedet.
Endelig dannes ribosom alt RNA i nukleolus og er involveret i proteinsyntese. Som du kan se, er funktionerne af DNA og RNA i cellulær metabolisme forskellige og meget vigtige. De vil først og fremmest afhænge af de celler, som organismer indeholder molekylerne af arvestoffet. Så i vira kan ribonukleinsyre fungere som en bærer af arvelig information, mens det i cellerne i eukaryote organismer kun er deoxyribonukleinsyre, der har denne evne.
Funktioner af DNA og RNA i kroppen
Ifølge deres betydning er nukleinsyrer sammen med proteiner de vigtigste organiske forbindelser. De bevarer og overfører arvelige egenskaber og træk fra forælder til afkom. Lad os definere forskellen mellem funktionerne af DNA og RNA. Tabellen nedenfor viser disse forskelle mere detaljeret.
| Vis | Placering i et bur | Konfiguration | Function |
| DNA | core | superspiral | bevarelse og overførsel af arvelig information |
| DNA |
mitochondria kloroplaster |
cirkulært (plasmid) | lokal overførsel af arvelige oplysninger |
| iRNA | cytoplasma | lineær | fjernelse af information fra genet |
| tRNA | cytoplasma | sekundær | transport af aminosyrer |
| rRNA | kerne ogcytoplasma | lineær | dannelse af ribosomer |
Hvad er karakteristika ved stoffet for arvelighed af vira?
Nukleinsyrer fra virus kan være i form af både enkeltstrengede og dobbeltstrengede helixer eller ringe. Ifølge D. B altimores klassificering indeholder disse objekter i mikrokosmos DNA-molekyler bestående af en eller to kæder. Den første gruppe omfatter herpespatogener og adenovira, og den anden omfatter f.eks. parvovirus.
DNA- og RNA-viruss funktioner er at trænge deres egen arvelige information ind i cellen, udføre replikationsreaktioner af virale nukleinsyremolekyler og samle proteinpartikler i værtscellens ribosomer. Som et resultat er hele det cellulære stofskifte fuldstændigt underordnet parasitter, som, hurtigt formerende, fører cellen til døden.
RNA-virus
I virologi er det sædvanligt at opdele disse organismer i flere grupper. Så den første inkluderer arter, der kaldes enkeltstrenget (+) RNA. Deres nukleinsyre udfører de samme funktioner som eukaryote cellers messenger-RNA. En anden gruppe inkluderer enkeltstrengede (-) RNA'er. For det første sker transkription med deres molekyler, hvilket fører til fremkomsten af (+) RNA-molekyler, og disse tjener igen som skabelon til samling af virale proteiner.
Baseret på det foregående, for alle organismer, inklusive vira, er funktionerne af DNA og RNA kort karakteriseret som følger: opbevaring af arvelige egenskaber og egenskaber ved organismen og deres videre overførsel til afkom.
