Vsak živi organizem v našem svetu je drugačen. Ne samo ljudje se med seboj razlikujejo. Razlike imajo tudi živali in rastline iste vrste. Razlog za to niso le različne življenjske razmere in življenjske izkušnje. V njem je s pomočjo genskega materiala položena individualnost vsakega organizma.
Pomembna in zanimiva vprašanja o nukleinskih kislinah
Že pred rojstvom ima vsak organizem svoj nabor genov, ki določajo absolutno vse strukturne značilnosti. Ne gre na primer samo za barvo dlake ali obliko listov. Pomembnejše značilnosti so zapisane v genih. Navsezadnje se hrčka ne more roditi mačka in baobab ne more zrasti iz pšeničnih semen.
In nukleinske kisline – molekule RNA in DNK – so odgovorne za vso to ogromno informacij. Njihov pomen je zelo težko preceniti. Navsezadnje ne le shranjujejo informacije skozi vse življenje, ampak jih s pomočjo beljakovin pomagajo uresničiti, poleg tega pa jih posredujejo naslednji generaciji. Kako jim to uspe, kako zapletena je struktura molekul DNK in RNA? V čem so si podobni in v čem so razlike? Pri vsem tem smoin to bomo ugotovili v naslednjih poglavjih članka.
Vse informacije bomo analizirali po delih, začenši s samimi osnovami. Najprej bomo izvedeli, kaj so nukleinske kisline, kako so bile odkrite, nato pa bomo govorili o njihovi zgradbi in funkcijah. Na koncu članka čakamo na primerjalno tabelo RNA in DNK, ki si jo lahko kadarkoli ogledate.
Kaj so nukleinske kisline
Nukleinske kisline so organske spojine z visoko molekulsko maso, so polimeri. Leta 1869 jih je prvi opisal Friedrich Miescher, švicarski biokemik. Iz gnojnih celic je izoliral snov, ki vključuje fosfor in dušik. Ob predpostavki, da se nahaja le v jedrih, ga je znanstvenik imenoval nuklein. Toda tisto, kar je ostalo po ločitvi beljakovin, se je imenovalo nukleinska kislina.
Njegovi monomeri so nukleotidi. Njihovo število v molekuli kisline je za vsako vrsto individualno. Nukleotidi so molekule, sestavljene iz treh delov:
- monosaharid (pentoza), je lahko dveh vrst - riboza in deoksiriboza;
- dušikova baza (ena od štirih);
- ostanek fosforne kisline.
Naprej si bomo ogledali razlike in podobnosti med DNK in RNA, tabela na samem koncu članka bo povzela.
Strukturne značilnosti: pentoze
Prva podobnost med DNK in RNA je ta, da vsebujeta monosaharide. Toda za vsako kislino so različni. Glede na to, katera pentoza je v molekuli, se nukleinske kisline delijo na DNK in RNA. DNK vsebuje deoksiribozo, medtem ko RNA vsebujeriboza. Obe pentozi se pojavljata v kislinah samo v β-obliki.
Deoksiriboza nima kisika pri drugem atomu ogljika (označeno kot 2'). Znanstveniki predlagajo, da njegova odsotnost:
- skrajša povezavo med C2 in C3;
- naredi molekulo DNK močnejšo;
- ustvarja pogoje za kompaktno pakiranje DNK v jedru.
Primerjava zgradb: dušikove baze
Primerjalna karakterizacija DNK in RNA ni lahka. Toda razlike so vidne že od samega začetka. Dušikove baze so najpomembnejši gradniki v naših molekulah. Nosijo genetske informacije. Natančneje, ne same baze, ampak njihov red v verigi. So purin in pirimidin.
Sestava DNK in RNA se razlikuje že na ravni monomerov: v deoksiribonukleinski kislini najdemo adenin, gvanin, citozin in timin. Toda RNA vsebuje uracil namesto timina.
Teh pet baz je glavnih (glavnih), sestavljajo večino nukleinskih kislin. Toda poleg njih so še drugi. To se zgodi zelo redko, takšne baze se imenujejo manjše. Oboje najdemo v obeh kislinah - to je še ena podobnost med DNK in RNA.
Zaporedje teh dušikovih baz (in s tem nukleotidov) v verigi DNK določa, katere beljakovine lahko dana celica sintetizira. Katere molekule bodo nastale v danem trenutku, je odvisno od potreb telesa.
Pojdi naravni organizacije nukleinskih kislin. Da bi bile primerjalne značilnosti DNK in RNA čim bolj popolne in objektivne, bomo upoštevali strukturo vsakega. DNK jih ima štiri, število ravni organizacije v RNA pa je odvisno od njene vrste.
Odkritje strukture DNK, načela strukture
Vsi organizmi so razdeljeni na prokariote in evkarionte. Ta razvrstitev temelji na zasnovi jedra. Oba imata v celici DNK v obliki kromosomov. To so posebne strukture, v katerih so molekule deoksiribonukleinske kisline povezane z beljakovinami. DNK ima štiri ravni organizacije.
Primarno strukturo predstavlja veriga nukleotidov, katerih zaporedje je strogo upoštevano za vsak posamezen organizem in so med seboj povezani s fosfodiesterskimi vezmi. Ogromne uspehe pri preučevanju strukture verig DNK so dosegli Chargaff in njegovi sodelavci. Ugotovili so, da so razmerja dušikovih baz v skladu z določenimi zakoni.
Imenovali so jih Chargaffova pravila. Prvi od teh navaja, da mora biti vsota purinskih baz enaka vsoti pirimidinov. To bo postalo jasno po seznanitvi s sekundarno strukturo DNK. Drugo pravilo izhaja iz njegovih značilnosti: molska razmerja A / T in G / C sta enaka eni. Enako pravilo velja za drugo nukleinsko kislino – to je še ena podobnost med DNK in RNA. Samo drugi ima povsod uracil namesto timina.
Prav tako so številni znanstveniki začeli razvrščati DNK različnih vrst glede na večje število baz. Če je vsota "A+T"več kot "G + C", se takšna DNK imenuje AT-tip. Če je obratno, imamo opravka z GC tipom DNK.
Model sekundarne strukture sta leta 1953 predlagala znanstvenika Watson in Crick in je še danes splošno sprejet. Model je dvojna vijačnica, ki je sestavljena iz dveh antiparalelnih verig. Glavne značilnosti sekundarne strukture so:
- sestava vsake verige DNK je strogo specifična za vrsto;
- vez med verigami je vodik, ki nastane po principu komplementarnosti dušikovih baz;
- polinukleotidne verige se ovijajo ena okoli druge in tvorijo desno vijačnico, imenovano "helix";
- ostanki fosforne kisline se nahajajo zunaj vijačnice, dušikove baze so znotraj.
Dalje, gostejše, težje
Terciarna struktura DNK je superzvita struktura. To pomeni, da se dve verigi ne zvijata le med seboj v molekuli, za večjo kompaktnost je DNK ovita okoli posebnih beljakovin - histonov. Razdeljeni so v pet razredov glede na vsebnost lizina in arginina v njih.
Zadnja raven DNK je kromosom. Da bi razumeli, kako tesno je v njem zapakiran nosilec genetskih informacij, si predstavljajte naslednje: če bi Eifflov stolp šel skozi vse stopnje zbijanja, kot je DNK, bi ga lahko dali v škatlo vžigalic.
Kromosomi so enojni (sestavljeni iz ene kromatide) in dvojni (sestavljeni iz dveh kromatid). Zagotavljajo varno shranjevanjegenetske informacije, po potrebi pa se lahko obrnejo in odprejo dostop do želenega območja.
Vrste RNA, strukturne značilnosti
Poleg dejstva, da se vsaka RNA razlikuje od DNK po svoji primarni strukturi (pomanjkanje timina, prisotnost uracila), se razlikujejo tudi naslednje ravni organizacije:
- Transfer RNA (tRNA) je enoverižna molekula. Da bi izpolnil svojo funkcijo transporta aminokislin do mesta sinteze beljakovin, ima zelo nenavadno sekundarno strukturo. Imenuje se "deteljica". Vsaka njena zanka opravlja svojo funkcijo, najpomembnejša pa sta akceptorsko steblo (nanj se oprime aminokislina) in antikodon (ki se mora ujemati s kodonom na nosilni RNA). Terciarna struktura tRNA je malo raziskana, saj je tako molekulo zelo težko izolirati, ne da bi pri tem motili visoko stopnjo organizacije. Toda znanstveniki imajo nekaj informacij. Na primer, pri kvasu je prenosna RNA oblikovana kot črka L.
- Messenger RNA (imenovana tudi informacijska) opravlja funkcijo prenosa informacij iz DNK na mesto sinteze beljakovin. Pove, kakšna beljakovina se bo na koncu izkazala, ribosomi se po njej premikajo v procesu sinteze. Njegova primarna struktura je enoverižna molekula. Sekundarna struktura je zelo zapletena, potrebna za pravilno določitev začetka sinteze beljakovin. mRNA je zložena v obliki lasnic, na koncih katerih so mesta za začetek in konec predelave beljakovin.
- Ribosomska RNA se nahaja v ribosomih. Ti organeli so sestavljeni iz dveh poddelcev, od katerih je vsakgosti lastno rRNA. Ta nukleinska kislina določa postavitev vseh ribosomskih beljakovin in funkcionalnih centrov te organele. Primarno strukturo rRNA predstavlja zaporedje nukleotidov, kot v prejšnjih sortah kisline. Znano je, da je končna faza zlaganja rRNA združevanje končnih delov ene verige. Oblikovanje takšnih pecljev dodatno prispeva k zbijanju celotne strukture.
funkcije DNK
Deoksiribonukleinska kislina deluje kot skladišče genetskih informacij. V zaporedju njegovih nukleotidov so »skriti« vsi proteini našega telesa. V DNK niso le shranjeni, ampak tudi dobro zaščiteni. In tudi če med kopiranjem pride do napake, bo popravljena. Tako se bo ves genski material ohranil in bo prišel do potomcev.
Da bi posredovala informacije potomcem, ima DNK sposobnost podvajanja. Ta proces se imenuje replikacija. Primerjalna tabela RNA in DNK nam bo pokazala, da druga nukleinska kislina tega ne zmore. Ima pa veliko drugih funkcij.
funkcije RNA
Vsaka vrsta RNA ima svojo funkcijo:
- Transport ribonukleinska kislina dovaja aminokisline v ribosome, kjer jih pretvorijo v beljakovine. tRNA ne prinaša le gradbenega materiala, sodeluje tudi pri prepoznavanju kodonov. In kako pravilno bo protein zgrajen, je odvisno od njegovega dela.
- Message RNA bere informacije izDNK in jo prenaša na mesto sinteze beljakovin. Tam se veže na ribosom in narekuje vrstni red aminokislin v beljakovini.
- Ribosomska RNA zagotavlja celovitost strukture organele, uravnava delo vseh funkcionalnih centrov.
Tu je še ena podobnost med DNK in RNA: oba skrbita za genetske informacije, ki jih celica nosi.
Primerjava DNK in RNA
Če želite organizirati vse zgornje informacije, zapišite vse v tabelo.
| DNK | RNA | |
| Lokacija kletke | Jedro, kloroplasti, mitohondriji | Jedro, kloroplasti, mitohondriji, ribosomi, citoplazma |
| Monomer | Deoksiribonukleotidi | ribonukleotidi |
| Struktura | dvoverižna vijačnica | Enojna veriga |
| nukleotidi | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funkcije | Stabilen, sposoben replikacije | Labilno, ni mogoče podvojiti |
| Funkcije | Shranjevanje in prenos genetskih informacij | Prenos dednih informacij (mRNA), strukturna funkcija (rRNA, mitohondrijska RNA), sodelovanje pri sintezi beljakovin (mRNA, tRNA, rRNA) |
Tako smo na kratko spregovorili o podobnosti med DNK in RNA. Miza bo nepogrešljiv pomočnik pri izpitu ali preprost opomnik.
Poleg tega, kar smo se že prej naučili, se je v tabeli pojavilo več dejstev. Na primer, sposobnost DNKpodvajanje je potrebno za celično delitev, tako da obe celici v celoti prejmeta ustrezen genetski material. Medtem ko za RNA podvajanje nima smisla. Če celica potrebuje drugo molekulo, jo sintetizira iz DNK predloge.
Lastnosti DNK in RNA so se izkazale za kratke, vendar smo zajeli vse značilnosti strukture in funkcij. Zelo zanimiv je proces prevajanja – sinteza beljakovin. Po seznanitvi z njim postane jasno, kako veliko vlogo ima RNA v življenju celice. In proces podvajanja DNK je zelo razburljiv. Kaj je vredno prekiniti dvojno vijačnico in prebrati vsak nukleotid!
Vsak dan se naučite nekaj novega. Še posebej, če se ta nova stvar zgodi v vsaki celici vašega telesa.
