Якщо раніше переважала думка про другорядну роль РНК, то тепер ясно, що вона є необхідним і найважливішим елементом життєдіяльності клітини. Механізми багатьох...

Від Masterweb

09.04.2018 14:00

Різні види ДНК та РНК – нуклеїнових кислот – це один із об'єктів вивчення молекулярної біології. Одним з найбільш перспективних та швидко розвиваються напрямів у цій науці в останні роки стало дослідження РНК.

Коротко про будову РНК

Отже, РНК, рибонуклеїнова кислота, - це біополімер, молекула якого є ланцюжком, утвореним чотирма видами нуклеотидів. Кожен нуклеотид, своєю чергою, складається з азотистого підстави (аденіна А, гуаніну Р, урацилу У чи цитозину Ц) разом із цукром рибозою і залишком фосфорної кислоти. Фосфатні залишки, з'єднуючись із рибозами сусідніх нуклеотидів, «зшивають» складові блоки РНК у макромолекулу – полінуклеотид. Так утворюється первинна структура РНК.

Вторинна структура - утворення подвійного ланцюжка - утворюється на деяких ділянках молекули відповідно до принципу комплементарності азотистих основ: аденін утворює пару з урацилом за допомогою подвійного, а гуанін з цитозином - потрійного водневого зв'язку.

У робочій формі молекула РНК утворює також третинну структуру – особливу просторову будову, конформацію.

Синтез РНК

Усі види РНК синтезуються з допомогою ферменту РНК-полімерази. Вона може бути ДНК-і РНК-залежною, тобто каталізувати синтез як на ДНК, так і на РНК-матриці.

Синтез заснований на комплементарності підстав та антипаралельності напряму читання генетичного коду та протікає у кілька етапів.

Спочатку відбувається впізнавання і зв'язування РНК-полімерази з особливою послідовністю нуклеотидів на ДНК - промотором, після чого подвійна спіраль ДНК розкручується на невеликій ділянці і починається складання молекули РНК над одним з ланцюжків, званим матричним (інший ланцюжок ДНК називається кодує - саме її копією є синтезується РНК). Асиметричність промотора визначає, який із ланцюжків ДНК буде служити матрицею, і тим самим дозволяє РНК-полімеразі ініціювати синтез у правильному напрямку.

Наступний етап називається елонгацією. Транскрипційний комплекс, що включає РНК-полімеразу та розплетену ділянку з гібридом ДНК-РНК, починає рух. У міру цього переміщення ланцюжок РНК, що нарощується, поступово відокремлюється, а подвійна спіраль ДНК розплітається перед комплексом і відновлюється за ним.

Завершальний етап синтезу настає, коли РНК-полімераза досягає особливої ​​ділянки матриці, що називається термінатором. Термінація (закінчення) процесу може досягатися різними способами.

Основні види РНК та їх функції у клітині

Вони такі:

• Матрична чи інформаційна (мРНК). Через неї здійснюється транскрипція – перенесення генетичної інформації з ДНК.
• Рибосомна (рРНК), що забезпечує процес трансляції - синтез білка на матриці мРНК.
• Транспортна (ТРНК). Здійснює впізнавання та транспортування амінокислоти на рибосому, де відбувається синтез білка, а також бере участь у трансляції.
• Малі РНК – великий клас молекул невеликої довжини, здійснюють різноманітні функції під час процесів транскрипції, дозрівання РНК, трансляції.
• РНК-геноми – послідовності, що кодують, які містять генетичну інформацію у деяких вірусів і віроїдів.

У 1980-х роках було відкрито каталітичну активність РНК. Молекули, що мають цю властивість, отримали назву рибозимів. Природних рибозимів поки що відомо не так багато, каталітична здатність їх нижча, ніж у білків, проте в клітині вони виконують виключно важливі функції. В даний час ведуться успішні роботи з синтезу рибозимів, що мають у тому числі прикладне значення.

Зупинимося докладніше різних видів молекул РНК.

Матрична (інформаційна) РНК

Ця молекула синтезується над розплетеною ділянкою ДНК, копіюючи таким чином ген, що кодує той чи інший білок.

РНК еукаріотичних клітин, перш ніж стати, своєю чергою, матрицею для синтезу білка, повинні дозріти, тобто пройти через комплекс різних модифікацій – процесинг.

Насамперед, ще на стадії транскрипції, молекула піддається кепіювання: до її кінця приєднується особлива структура з одного або кількох модифікованих нуклеотидів – кеп. Він відіграє у багатьох наступних процесах і підвищує стабільність мРНК. До іншого кінця первинного транскрипта приєднується так званий полі(А)хвіст – послідовність аденінових нуклеотидів.

Після цього пре-мРНК піддається сплайсингу. Це видалення з молекули ділянок, що не кодують, – інтронів, яких багато в ДНК еукаріотів. Далі відбувається процедура редагування мРНК, коли він хімічно модифікується її склад, і навіть метилювання, після чого зріла мРНК залишає клітинне ядро.

Рибосомна РНК

Основу рибосоми – комплексу, що забезпечує білковий синтез, становлять дві довгі рРНК, які утворюють субчастинки рибосоми. Синтезуються вони спільно у вигляді однієї пре-рРНК, яка потім під час процесингу поділяється. У велику субчастинку входить також низькомолекулярна рРНК, що синтезується з окремого гена. Рибосомні РНК мають щільно упаковану третинну структуру, яка служить каркасом для білків, присутніх в рибосомі і виконують допоміжні функції.

У неробочій фазі субодиниці рибосоми розділені; при ініціації трансляційного процесу рРНК малої субчастинки з'єднується з матричною РНК, після чого відбувається повне поєднання елементів рибосоми. При взаємодії РНК малої субчастинки з мРНК остання хіба що простягається через рибосому (що рівнозначно руху рибосоми по мРНК). Рибосомна РНК великої субчастинки є рибозимом, тобто має ферментні властивості. Вона каталізує утворення пептидних зв'язків між амінокислотами під час синтезу білка.

Слід зазначити, що найбільша частина всієї РНК у клітині посідає частку рибосомної – 70-80 %. ДНК має велику кількість генів, що кодують рРНК, що забезпечує вельми інтенсивну її транскрипцію.

Транспортна РНК

Ця молекула розпізнається певною амінокислотою за допомогою особливого ферменту і, з'єднуючись з нею, здійснює транспортування амінокислоти на рибосому, де служить посередником у процесі трансляції - синтезу білка. Перенесення здійснюється шляхом дифузії у цитоплазмі клітини.

Знову синтезовані молекули тРНК, як і інші види РНК, піддаються процесингу. Зріла тРНК в активній формі має конформацію, що нагадує конюшинний лист. На «черешку» листа – акцепторній ділянці – розташована послідовність ЦЦА з гідроксильною групою, яка зв'язується з амінокислотою. На протилежному кінці "аркуша" знаходиться антикодонова петля, яка з'єднується з комплементарним кодоном на мРНК. D-петля служить для зв'язування транспортної РНК з ферментом при взаємодії з амінокислотою, а Т-петля для зв'язування з великою субчастицею рибосоми.

Малі РНК

Ці види РНК відіграють у клітинних процесах і зараз активно вивчаються.

Так, наприклад, малі ядерні РНК у клітинах еукаріотів беруть участь у сплайсингу мРНК і, можливо, мають каталітичні властивості поряд з білками сплайсосом. Малі ядерцеві РНК беруть участь у процесингу рибосомної та транспортної РНК.

Малі інтерферуючі та мікроРНК є найважливішими елементами системи регулювання експресії генів, необхідної клітині для контролю власної структури та життєдіяльності. Ця система – важлива частина імунної антивірусної відповіді клітини.

Існує також клас малих РНК, що функціонують у комплексі із білками Piwi. Ці комплекси грають величезну роль розвитку клітин зародкової лінії, в сперматогенезі й у придушенні мобільних генетичних елементів.

РНК-геном

Молекула РНК може використовуватися як геному більшістю вірусів. Вірусні геноми бувають різними – одно- та дволанцюжковими, кільцевими або лінійними. Також РНК-геноми вірусів часто бувають сегментовані і в цілому коротше, ніж ДНК-геноми.

Існує сімейство вірусів, генетична інформація яких, закодована в РНК після інфікування клітини шляхом зворотної транскрипції переписується на ДНК, яка потім впроваджується в геном клітини-жертви. Це так звані ретровіруси. До них, зокрема, належать вірус імунодефіциту людини.

Значення дослідження РНК у сучасній науці

Якщо раніше переважала думка про другорядну роль РНК, то тепер ясно, що вона - необхідний і найважливіший елемент внутрішньоклітинної життєдіяльності. Багато процесів першорядної значущості не обходяться без активної участі РНК. Механізми таких процесів тривалий час залишалися невідомими, але завдяки вивченню різних видів РНК та його функцій поступово проясняються багато деталей.

Не виключено, що РНК зіграла вирішальну роль у виникненні та становленні життя на зорі історії Землі. Результати недавніх досліджень свідчать на користь цієї гіпотези, свідчивши про надзвичайну давнину багатьох механізмів функціонування клітини з участю тих чи інших видів РНК. Наприклад, нещодавно відкриті рибоперемикачі у складі мРНК (система безбілкової регуляції активності генів на стадії транскрипції), на думку багатьох дослідників, є відлуннями епохи, коли примітивне життя будувалося на основі РНК, без участі ДНК та білків. Також дуже давнім компонентом системи регуляції вважаються мікроРНК. Особливості структури каталітично активної рРНК свідчать про її поступову еволюцію шляхом приєднання нових фрагментів до давньої проторибосоми.

Ретельне вивчення того, які види РНК і яким чином зайняті в тих чи інших процесах, важливе також для теоретичних і прикладних областей медицини.

Вулиця Київян, 16 0016 Вірменія, Єреван Сервіс +374 11 233 255

12 січня 2018

У запропонованій вашій увазі статті ми пропонуємо вивчити та побудувати порівняльну таблицю ДНК та РНК. Спочатку необхідно сказати, що є спеціальний розділ біології, який займається питаннями зберігання, реалізації та передачі спадкової інформації, його назва - молекулярна біологія. Саме цю область ми і торкнемося далі.

Йтиметься про полімери (високомолекулярні органічні сполуки), утворені з нуклеотидів, які і мають назву - нуклеїнові кислоти. Ці сполуки виконують дуже важливі функції, одна з яких – зберігання інформації про організм. Для того щоб порівняти ДНК і РНК (таблиця буде представлена ​​в самому кінці статті), необхідно знати, що виділяють два види нуклеїнових кислот, що беруть участь у біосинтезі білка:

• дезоксирибонуклеїнову, яку ми частіше зустрічаємо у вигляді абревіатури – ДНК;
• рибонуклеїнову (або скорочено, РНК)

Нуклеїнова кислота: що таке?

Щоб скласти таблицю порівняння ДНК і РНК, необхідно докладніше познайомитися з даними полінуклеотидами. Почнемо із загального питання. І ДНК, і РНК – це нуклеїнові кислоти. Як говорилося раніше, вони утворюються із залишків нуклеотидів.

Ці полімери можна виявити абсолютно в будь-якій клітині організму, оскільки саме на їхні плечі покладено великий обов'язок, а саме:

• зберігання;
• передача;
• реалізація спадковості.

Тепер дуже коротко висвітлимо основні їх хімічні властивості:

• добре розчиняються у воді;
• практично не піддаються розчиненню в органічних розчинниках;
• чутливі до змін температури;
• якщо молекулу ДНК виділити якимось можливим чином із природного джерела, то можна спостерігати фрагментацію при механічних діях;
• Фрагментування відбувається ферментами під назвою нуклеази.

Подібності та відмінності ДНК та РНК: пентози

У таблиці порівняння ДНК та РНК важливо відзначити одну дуже важливу подібність між ними – наявність у складі моносахаридів. Важливо зауважити, що кожна нуклеїнова кислота має окремі форми. Розподіл нуклеїнових кислот на ДНК і РНК відбувається в результаті того, що вони мають різні пентози.

Так, наприклад, у складі ДНК ми можемо виявити дезоксирибозу, а РНК - рибозу. Зверніть увагу на той факт, що при другому атомі вуглецю в дезоксирибозі немає кисню. Вчені зробили таке припущення - відсутність кисню має таке значення:

• воно вкорочує зв'язки З 2 і 3 ;
• додає міцності молекулі ДНК;
• створює умови для укладання потужної молекули в ядрі.

Порівняння азотистих основ

Отже, всього виділяють п'ять азотистих основ:

• А (аденін);
• Г (гуанін);
• Ц (цитозин);
• Т (тимін);
• У (урацил).

Саме ці крихітні частинки є цеглинами наших молекул. Саме в них міститься вся генетична інформація, а якщо бути точнішими, то в їхній послідовності. У ДНК ми можемо зустріти: А, Р, Ц і Т, а РНК - А, Р, Ц і У.

Азотисті основи - це більшість нуклеїнових кислот. Крім п'яти перерахованих, трапляються й інші, але це буває вкрай рідко.

Принципи будови ДНК

Ще одна важлива особливість – наявність чотирьох рівнів організації (ви зможете побачити це на картинці). Як стало зрозуміло, первинна структура - це ланцюжок нуклеотидів, у своїй співвідношення азотистих підстав підпорядковується деяким законам.

Вторинна структура - подвійна спіраль, склад кожної ланцюга якої специфічний виду. Залишки фосфорної кислоти ми можемо виявити зовні спіралі, а азотисті основи розташовуються усередині.

Останнім рівнем виступає хромосома. Уявіть, що Ейфелева вежа поміщається в сірникову коробку, ось так укладено молекулу ДНК у хромосомі. Важливо помітити ще й те, що хромосома може складатися з однієї або двох хроматидів.

Поговоримо, як скласти таблицю порівняння ДНК і РНК, про структуру РНК.

Види та особливості будови РНК

Для порівняння подібності ДНК та РНК (таблицю ви зможете побачити в останньому параграфі статті), розберемо різновиди останніх:

1. Насамперед, тРНК (або транспортна) - одноланцюжкова молекула, яка виконує функції транспортування амінокислот та синтезу білка. Її вторинною структурою є "конюшинний лист", а третинна вивчена вкрай мало.
2. Інформаційна чи матрична (мРНК) – перенесення інформації від молекули ДНК до місця синтезу білка.
3. І остання – рРНК (рибосомна). Як стало зрозуміло з назви, міститься в рибосомах.

Які функції виконує ДНК?

Порівнюючи ДНК і РНК, неможливо упустити питання виконуваних функцій. У підсумковій таблиці ця інформація обов'язково буде відображена.

Отже, не сумніваючись ні секунди, ми можемо стверджувати, що у маленькій молекулі ДНК запрограмована вся генетична інформація, здатна контролювати кожен крок. Сюди відносяться:

• здоров'я;
• розвиток;
• тривалість життя;
• спадкові хвороби;
• серцево-судинні захворювання та ін.

Уявіть, що ми виділили всі молекули ДНК із однієї клітини людського організму та розклали їх у ряд. Як ви вважаєте, яка довжина ланцюжка вийде? Багато хто подумає, що міліметри, але це не так. Довжина цього ланцюга становитиме 7,5 сантиметрів. Неймовірно, але чому ми тоді не можемо розглянути клітину без потужного мікроскопа? Справа в тому, що молекули дуже сильно спресовані. Згадайте, ми у статті вже говорили про розміри Ейфелевої вежі.

А які ж функції виконують ДНК?

1. Є носіями генетичної інформації.
2. Відтворюють та передають інформацію.

Які функції виконує РНК?

Для більш точного порівняння ДНК та РНК пропонуємо розглянути функції, що виконуються іншими. Раніше вже говорилося, що виділяється три типи РНК:

• РРНК виконує функцію структурної основи рибосоми, крім цього, вони взаємодіють з іншими видами РНК у процесі синтезу білка і беруть участь при складанні поліпептидного ланцюга.
• Функція мРНК – матриця для біосинтезу білка.
• ТРНК пов'язують амінокислоти та переносять їх у рибосому для синтезу білка, кодують амінокислоти, розшифровують генетичний код.

Висновки та порівняльна таблиця

Нерідко школярам дають завдання з біології чи хімії – порівняти ДНК та РНК. Таблиця у разі буде необхідним помічником. Все, що було сказано раніше у статті, ви зможете побачити тут у стислій формі.

Порівняння ДНК та РНК (висновки)

Ознака	ДНК	РНК
Структура	Два ланцюги.	Один ланцюг.
Полінуклеотидний ланцюг	Ланцюги правозакручені щодо один одного.	Може мати різні форми, все залежить від типу. Наприклад візьмемо тРНК, що має форму кленового листа.
Локалізація	У 99% локалізація в ядрі, проте можна зустріти в хлоропластах та мітохондріях.	Ядерця, рибосоми, хлоропласти, мітохондрії, цитоплазма.
Мономір	Дезоксирибонуклеотиди.	Рибонуклеотиди.
Нуклеотиди	А, Т, Р, Ц.	А, Р, Ц, У.
Функції	Зберігання спадкової інформації.	МРНК переносить спадкову інформацію, рРНК виконує структурну функцію, мРНК, тРНК та рРНК беруть участь у синтезі білка.

Незважаючи на те, що наша порівняльна характеристика вийшла дуже короткою, ми змогли охопити всі аспекти будови та функцій цих сполук. Ця таблиця зможе послужити гарною шпаргалкою на іспиті або просто памяткою.

Вчені нарахували кілька класів РНК - всі вони несуть різне функціональне навантаження і є важливими структурами, що визначають розвиток життя організму.

Першим, хто дізнався, де міститься РНК, був Йоганн Мішер (1868 р). Вивчаючи будову ядра, він виявив, що міститься речовина, названа їм нуклеїном. Це були перші відомості про РНК, але попереду була майже вікова історія вивчення структури та функцій рибонуклеїної кислоти.

Швидка навігація за статтею

Матрична РНК

Вчених цікавила проблема передачі з ДНК в рибосоми (органели синтезують білок). Було визначено, що у ядрі клітини міститься матрична РНК, яка зчитує генну інформацію з певної ділянки ДНК. Потім вона переносить скопійовану форму (у вигляді певної послідовності, що повторюється азотистих утворень) в рибосоми.

Інформаційна РНК

В інформаційній РНК (іРНК), як правило, міститься до 1500 нуклеотидів. А її молекулярна маса може становити від 260 до 1000 тис. Атомних мас. Ці відомості було відкрито 1957 р.

Транспортна РНК

Приєднавшись до рибосоми, іРНК передає інформацію на транспортну РНК (тРНК) (яка міститься у цитоплазмі клітини). Транспортна РНК складається з приблизно 83 нуклеотидів. Вона переміщає характерну для цього виду структуру амінокислоти в область синтезу в рибосомі.

Рибосомні РНК

У рибосомі також міститься спеціалізований комплекс рибосомних РНК (рРНК), основною функцією яких є транспортування інформації з матричних РНК, де при цьому, використовуються адаптивні молекули тРНК, які виступають як каталізатор з'єднання амінокислот, що прикріпилися до рибосом.

Формування рРНК

У рРНК зазвичай міститься різна кількість пов'язаних нуклеотидів (воно може становити від 120 до 3100 одиниць). Формується рРНК у клітинному ядрі, практично завжди зустрічається у ядерцях, куди потрапляє з цитоплазми. Там же генеруються і рибосоми, шляхом об'єднання білків з аналогічними ознаками рРНК, та якщо з ядра, через пори мембрани, переходять у цитоплазму.

Транспортно-матричні РНК

У цитоплазмі міститься ще один клас РНК – транспортно-матрична. За будовою вона схожа на тРНК, але крім цього вона утворює пептидні зв'язки з рибосомами у випадках, коли відбувається затримка утворення амінокислот.

На клітинному рівні, де без потужного мікроскопа нічого не побачиш, міститься кілька видів РНК, але можливо, це не останні відкриття та вчені заглянути ще глибше, що допоможе людству керувати своєю природою.

Залежно від того, який моносахарид міститься у структурній ланці полінуклеотиду. рибозаабо 2-дезоксирибоза, розрізняють

• рибонуклеїнові кислоти(РНК) та
• дезоксирибонуклеїнові кислоти(ДНК).

До головного (сахарофосфатного) ланцюга РНК входять залишки рибози, а в ДНК 2-дезоксирибози.
Нуклеотидні ланки макромолекул ДНК можуть містити аденін, гуанін, цитозині тімін. Склад РНК відрізняється тим, що замість тимінаприсутній урацил.

Молекулярна маса ДНК досягає десятків мільйонів а. Це найдовші з найвідоміших макромолекул. Значно менша молекулярна маса РНК (від кількох сотень до десятків тисяч). ДНК містяться в основному в ядрах клітин, РНК в рибосомах і протоплазмі клітин.

При описі будови нуклеїнових кислот враховують різні рівні організації макромолекул: первиннуі вториннуструктуру.

• Первинна структурануклеїнових кислот - це нуклеотидний склад і певна послідовність нуклеотидних ланок у полімерному ланцюзі.

Наприклад:

У скороченому однолітерному позначенні ця структура записується як ...– А – Г – Ц –...

• Під вторинною структуроюНуклеїнові кислоти розуміють просторово впорядковані форми полінуклеотидних ланцюгів.

Вторинна структура ДНКє двома паралельними нерозгалуженими полінуклеотидними ланцюгами, закрученими навколо загальної осі в подвійну спіраль .

Така просторова структура утримується безліччю водневих зв'язків, що утворюються азотистими основами, спрямованими всередину спіралі. Водневі зв'язки виникають між пуриновою основою одного ланцюга та піримідиновою основою іншого ланцюга. Ці основи складають комплементарні пари (від лат. complementum- Доповнення). Утворення водневих зв'язків між комплементарними парами основ зумовлено їхньою просторовою відповідністю. Піримидинова основа комплементарно пуринової основи:

Водневі зв'язки між іншими парами основ не дозволяють їм розміститися у структурі подвійної спіралі. Таким чином,

• ТИМІН (Т) комплементарний АДЕНІНУ (А),
• ЦИТОЗИН (Ц) комплементарний ГУАНІНУ (Г).

Комплементарність основ визначає комплементарність ланцюгіву молекулах ДНК.

Комплементарність полінуклеотидних ланцюгів служить хімічною основою головної функції ДНК зберігання і передачі спадкових ознак.
Здатність ДНК як зберігати, а й використовувати генетичну інформацію визначається такими її свойствами:

молекули ДНК здатні до реплікації (подвоєння), тобто. можуть забезпечити можливість синтезу інших молекул ДНК, ідентичних вихідним, оскільки послідовність основ в одному з ланцюгів подвійної спіралі контролює їх розташування в іншому ланцюгу (див. рисунок або ).

молекули ДНК можуть спрямовувати абсолютно точним та певним чином синтез білків, специфічних для організмів даного виду.

Вторинна структура РНК. На відміну від ДНК, молекули РНК складаються з одного полінуклеотидного ланцюга і не мають чітко визначеної просторової форми (вторинна структура РНК залежить від їх біологічних функцій).
Основна роль РНК - безпосередня участь у біосинтезі білка. Відомі три види клітинних РНК, які відрізняються за місцем розташування в клітині, складі, розмірах і властивостях, що визначають їх специфічну роль в освіті білкових макромолекул:

• інформаційні (матричні) РНК передають закодовану в ДНК інформацію про структуру білка від ядра клітини до рибосом, де здійснюється синтез білка;
• транспортні РНК збирають амінокислоти в цитоплазмі клітини та переносять їх у рибосому; молекули РНК цього типу "дізнаються" по відповідних ділянках ланцюга інформаційної РНК, які амінокислоти повинні брати участь у синтезі білка;
• рибосомні РНК забезпечують синтез білка певної будови, зчитуючи інформацію з інформаційною (матричною) РНК.

Що таке ДНК та РНК? Які їхні функції та значення у нашому світі? З чого вони складаються та як працюють? Про це і не лише розповідається у статті.

Що таке ДНК та РНК

Біологічні науки, що вивчають принципи зберігання, реалізації та передачі генетичної інформації, структуру та функції нерегулярних біополімерів відносяться до молекулярної біології.

Біополімери, високомолекулярні органічні сполуки, що утворилися із залишків нуклеотидів, є нуклеїновими кислотами. Вони зберігають інформацію про живий організм, визначають його розвиток, зростання, спадковість. Ці кислоти беруть участь у біосинтезі білка.

Розрізняють два види нуклеїнових кислот, що містяться в природі:

• ДНК - дезоксирибонуклеїнова;
• РНК - рибонуклеїнова.

Про те, що таке ДНК, світові було повідано 1868 року, коли її відкрили у клітинних ядрах лейкоцитів та сперматозоїдів лосося. Пізніше вони були виявлені у всіх тварин та рослинних клітинах, а також у бактеріях, вірусах та грибах. У 1953 році Дж. Вотсон та Ф. Крик в результаті рентгено-структурного аналізу вибудували модель, що складається з двох полімерних ланцюгів, які закручені спіраллю одна навколо іншої. В 1962 ці вчені були удостоєні Нобелівської премії за своє відкриття.

Дезоксирибонуклеїнова кислота

Що таке ДНК? Це нуклеїнова кислота, яка містить генотип індивіда та передає інформацію у спадок, самовідтворюючись. Оскільки ці молекули дуже великі, є величезна кількість можливих послідовностей з нуклеотидів. Тому кількість різних молекул є практично нескінченним.

Структура ДНК

Це найбільші біологічні молекули. Їх розмір становить від однієї чверті у бактерій до сорока міліметрів у ДНК людини, що набагато більше за максимальний розмір білка. Вони складаються з чотирьох мономерів, структурних компонентів нуклеїнових кислот — нуклеотидів, до яких входить азотна основа, залишок фосфорної кислоти та дезоксирибозу.

Азотисті основи мають подвійне кільце з вуглецю та азоту-пурини, і одне кільце - піримідини.

Пуринами є аденін та гуанін, а піримідинами – тимін та цитозин. Вони позначаються великими латинськими літерами: A, G, T, C; а в російській літературі - на кирилиці: А, Г, Т, Ц. За допомогою хімічного водневого зв'язку вони з'єднуються один з одним, у результаті з'являються нуклеїнові кислоти.

У Всесвіті саме спіраль є найпоширенішою формою. Так і структура ДНК молекули також має її. Полінуклеотидний ланцюжок закручений на зразок гвинтових сходів.

Ланцюги в молекулі спрямовані протилежно один від одного. Виходить, якщо в одному ланцюгу від 3"-кінця до 5", то в іншому ланцюгу орієнтація буде навпаки від 5"-кінця до 3".

Принцип комплементарності

Дві нитки з'єднуються в молекулу азотистими основами таким чином, що аденін має зв'язок із тиміном, а гуанін – лише з цитозином. Послідовно розташовані нуклеотиди одного ланцюга визначають іншу. Ця відповідність, що лежить в основі появи нових молекул у результаті реплікації чи подвоєння, стала називатися комплементарністю.

Виходить, що число аденілових нуклеотидів дорівнює числу тимідилових, а гуанілові дорівнюють кількості цитидилових. Ця відповідність почала називатися «правилом Чаргаффа».

Реплікація

Процес самовідтворення, що протікає під контролем ферментів, є основною властивістю ДНК.

Все починається з розкручування спіралі завдяки ферменту ДНК-полімерази. Після розриву водневих зв'язків, в одній та іншій нитках синтезується дочірній ланцюг, матеріалом для якого виступають вільні нуклеотиди, що є в ядрі.

Кожен ланцюг ДНК є матрицею нового ланцюга. В результаті з однієї виходять дві абсолютно ідентичні материнські молекули. При цьому одна нитка синтезується суцільною, а інша спочатку фрагментарно, потім з'єднуючись.

Гени ДНК

Молекула несе всю важливу інформацію про нуклеотиди, визначає розташування амінокислот в білках. ДНК людини та всіх інших організмів зберігає відомості про її властивості, передаючи їх нащадкам.

Частиною її є ген – група нуклеотидів, яка кодує інформацію про білок. Сукупність генів клітини утворює її генотип чи геном.

Гени розташовані певному ділянці ДНК. Вони складаються з певного числа нуклеотидів, які розташовані у послідовній комбінації. Мається на увазі те, що ген не може змінити своє місце в молекулі, і він має конкретну кількість нуклеотидів. Їхня послідовність унікальна. Наприклад, отримання адреналіну використовується один порядок, а інсуліну — інший.

Крім генів, в ДНК розташовуються послідовності, що не кодують. Вони регулюють роботу генів, допомагають хромосомам та відзначають початок та кінець гена. Але сьогодні залишається невідомою роль більшості з них.

Рибонуклеїнова кислота

Ця молекула багато в чому схожа на дезоксирибонуклеїнову кислоту. Однак вона не така велика, як ДНК. І РНК також складається з полімерних нуклеотидів чотирьох типів. Три з них подібні до ДНК, але замість тиміну до неї входить урацил (U або У). Крім того, РНК складається з вуглеводу — рибози. Головною відмінністю є те, що спіраль цієї молекули є одинарною, на відміну від подвійної ДНК.

Функції РНК

В основі функцій рибонуклеїнової кислоти лежать три різні види РНК.

Інформаційна передає генетичну інформацію від ДНК до цитоплазми ядра. Її ще називають матричною. Це незамкнутий ланцюг, який синтезується в ядрі за допомогою ферменту РНК-полімерази. Незважаючи на те, що в молекулі її процентний вміст надзвичайно низький (від трьох до п'яти відсотків клітини), на ній лежить найважливіша функція - бути матрицею для синтезу білків, інформуючи про їхню структуру з молекул ДНК. Один білок кодується однією специфічною ДНК, тому їх числове значення дорівнює.

Рибосомна переважно складається з цитоплазматичних гранул — рибосом. Р-РНК синтезуються у ядрі. На їхню частку припадає приблизно вісімдесят відсотків усієї клітини. Цей вид має складну структуру, утворюючи петлі на комплементарних частинах, що веде до молекулярної самоорганізації у складне тіло. Серед них є три типи у прокаріотів, і чотири - у еукаріотів.

Транспортна діє як «адаптера», вибудовуючи у порядку амінокислоти полипептидной ланцюга. У середньому вона складається з вісімдесяти нуклеотидів. У клітині їх міститься, як правило, майже п'ятнадцять відсотків. Вона призначена переносити амінокислоти туди, де синтезується білок. У клітині налічується від двадцяти до шістдесяти типів транспортної РНК. Вони всіх — подібна організація у просторі. Вони набувають структури, яку називають конюшинним листом.

Значення РНК та ДНК

Коли було відкрито, що таке ДНК, її роль була такою очевидною. Навіть сьогодні, незважаючи на те, що розкрито набагато більше інформації, залишаються без відповідей деякі питання. А якісь, можливо, ще навіть не сформульовані.

Загальновідоме біологічне значення ДНК та РНК полягають у тому, що ДНК передає спадкову інформацію, а РНК бере участь у синтезі білка та кодує білкову структуру.

Однак є версії, що ця молекула пов'язана з нашим духовним життям. Що таке ДНК людини у цьому сенсі? Вона містить всю інформацію про нього, його життєдіяльність та спадковість. Метафізики вважають, що досвід минулих життів, відновлювальні функції ДНК і навіть енергія Вищого "Я" - Творця, Бога міститься в ній.

На їхню думку, ланцюжки містять коди, що стосуються всіх аспектів життя, включаючи духовну частину. Але деяка інформація, наприклад, відновлення свого тіла, розташована в структурі кристала багатовимірного простору, що знаходиться навколо ДНК. Вона є дванадцятигранником і є пам'яттю всієї життєвої сили.

Зважаючи на те, що людина не обтяжує себе духовними знаннями, обмін інформації в ДНК із кристалічною оболонкою відбувається дуже повільно. У середньої людини він становить всього п'ятнадцять відсотків.

Передбачається, що це було зроблено спеціально для скорочення життя людини та падіння на рівень дуальності. Таким чином, у людини росте кармічний обов'язок, а на планеті підтримується необхідний для деяких сутностей рівень вібрації.