Ir labi zināms, ka visu veidu dzīvajām vielām, sākot no vīrusiem līdz ļoti organizētiem dzīvniekiem (tostarp cilvēkiem), ir unikāls iedzimts aparāts. To attēlo divu veidu nukleīnskābju molekulas: dezoksiribonukleīnskābju un ribonukleīnskābju. Šajās organiskajās vielās tiek kodēta informācija, kas tiek pārraidīta no vecākiem indivīdiem uz pēcnācējiem reprodukcijas laikā. Šajā darbā mēs pētīsim gan DNS, gan RNS struktūru un funkcijas šūnā, kā arī aplūkosim mehānismus, kas ir pamatā dzīvās vielas iedzimto īpašību pārneses procesiem.
Kā izrādījās, nukleīnskābju īpašības, lai gan tām ir dažas kopīgas iezīmes, tomēr daudzējādā ziņā atšķiras. Tāpēc mēs salīdzināsim DNS un RNS funkcijas, ko šie biopolimēri veic dažādu organismu grupu šūnās. Darbā parādītā tabula palīdzēs saprast, kāda ir to būtiskā atšķirība.
Nukleīnskābes –kompleksie biopolimēri
20. gadsimta sākumā notikušie atklājumi molekulārās bioloģijas jomā, jo īpaši dezoksiribonukleīnskābes struktūras atšifrēšana, kalpoja par stimulu mūsdienu citoloģijas, ģenētikas, biotehnoloģijas un ģenētiskās zinātnes attīstībai. inženierzinātnes. No organiskās ķīmijas viedokļa DNS un RNS ir makromolekulāras vielas, kas sastāv no atkārtoti atkārtojošām vienībām - monomēriem, ko sauc arī par nukleotīdiem. Ir zināms, ka tie ir savstarpēji saistīti, veidojot ķēdes, kas spēj telpiski pašorganizēties.
Šādas DNS makromolekulas bieži saistās ar īpašiem proteīniem ar īpašām īpašībām, ko sauc par histoniem. Nukleoproteīnu kompleksi veido īpašas struktūras - nukleosomas, kas, savukārt, ir daļa no hromosomām. Nukleīnskābes var atrast gan šūnas kodolā, gan citoplazmā, dažās tās organellās, piemēram, mitohondrijās vai hloroplastos.
Iedzimtības vielas telpiskā struktūra
Lai izprastu DNS un RNS funkcijas, jums ir detalizēti jāizprot to struktūras iezīmes. Tāpat kā olb altumvielām, arī nukleīnskābēm ir vairāki makromolekulu organizācijas līmeņi. Primāro struktūru attēlo polinukleotīdu ķēdes, sekundārā un terciārā konfigurācija ir pašsarežģīta jaunās kovalentās saites veida dēļ. Īpaša loma molekulu telpiskās formas uzturēšanā ir ūdeņraža saitēm, kā arī van der Vāla mijiedarbības spēkiem. Rezultāts ir kompaktsDNS struktūra, ko sauc par superspirāli.
Nukleīnskābes monomēri
DNS, RNS, proteīnu un citu organisko polimēru struktūra un funkcijas ir atkarīgas gan no to makromolekulu kvalitatīvā, gan kvantitatīvā sastāva. Abu veidu nukleīnskābes sastāv no celtniecības blokiem, ko sauc par nukleotīdiem. Kā zināms no ķīmijas kursa, vielas struktūra noteikti ietekmē tās funkcijas. DNS un RNS nav izņēmums. Izrādās, ka pats skābes veids un tās loma šūnā ir atkarīga no nukleotīdu sastāva. Katrs monomērs satur trīs daļas: slāpekļa bāzi, ogļhidrātu un fosforskābes atlikumu. DNS ir četru veidu slāpekļa bāzes: adenīns, guanīns, timīns un citozīns. RNS molekulās tie būs attiecīgi adenīns, guanīns, citozīns un uracils. Ogļhidrātus attēlo dažāda veida pentoze. Ribonukleīnskābe satur ribozi, savukārt DNS satur tās deoksigenēto formu, ko sauc par dezoksiribozi.
Dezoksiribonukleīnskābes īpašības
Vispirms apskatīsim DNS struktūru un funkcijas. RNS, kurai ir vienkāršāka telpiskā konfigurācija, mēs pētīsim nākamajā sadaļā. Tātad divas polinukleotīdu virknes tiek turētas kopā, atkārtoti atkārtojot ūdeņraža saites, kas veidojas starp slāpekļa bāzēm. Pārī "adenīns - timīns" ir divas, bet pārī "guanīns - citozīns" ir trīs ūdeņraža saites.
Purīna un pirimidīna bāzu konservatīvā atbilstība bijaatklāja E. Šargafs un to sauca par komplementaritātes principu. Vienā ķēdē nukleotīdi ir savienoti kopā ar fosfodiestera saitēm, kas veidojas starp pentozi un blakus esošo nukleotīdu ortofosforskābes atlikumu. Abu ķēžu spirālveida formu uztur ūdeņraža saites, kas rodas starp ūdeņraža un skābekļa atomiem, kas ir daļa no nukleotīdiem. Augstākā - terciārā struktūra (superspira) - ir raksturīga eikariotu šūnu kodola DNS. Šajā formā tas ir hromatīnā. Tomēr baktērijām un DNS saturošiem vīrusiem ir dezoksiribonukleīnskābe, kas nav saistīta ar olb altumvielām. To attēlo gredzenveida forma, un to sauc par plazmīdu.
Mitohondriju un hloroplastu, augu un dzīvnieku šūnu organellu, DNS izskats ir vienāds. Tālāk mēs noskaidrosim, kā DNS un RNS funkcijas atšķiras viena no otras. Tālāk esošajā tabulā ir parādītas šīs atšķirības nukleīnskābju struktūrā un īpašībās.
Ribonukleīnskābe
RNS molekula sastāv no vienas polinukleotīda virknes (izņēmums ir dažu vīrusu divpavedienu struktūras), kas var atrasties gan kodolā, gan šūnas citoplazmā. Ir vairāki ribonukleīnskābju veidi, kas atšķiras pēc struktūras un īpašībām. Tādējādi Messenger RNS ir visaugstākā molekulmasa. Tas tiek sintezēts šūnas kodolā vienā no gēniem. MRNS uzdevums ir pārsūtīt informāciju par proteīna sastāvu no kodola uz citoplazmu. Nukleīnskābes transporta forma piesaista olb altumvielu monomērus– aminoskābes – un nogādā tās uz biosintēzes vietu.
Beidzot ribosomu RNS veidojas kodolā un ir iesaistīta proteīnu sintēzē. Kā redzat, DNS un RNS funkcijas šūnu metabolismā ir daudzveidīgas un ļoti svarīgas. Tie, pirmkārt, būs atkarīgi no tā, kuru organismu šūnām ir iedzimtības vielas molekulas. Tātad vīrusos ribonukleīnskābe var darboties kā iedzimtas informācijas nesēja, savukārt eikariotu organismu šūnās šāda spēja piemīt tikai dezoksiribonukleīnskābei.
DNS un RNS funkcijas organismā
Atbilstoši savai nozīmei nukleīnskābes kopā ar olb altumvielām ir vissvarīgākie organiskie savienojumi. Viņi saglabā un nodod iedzimtas īpašības un iezīmes no vecākiem uz pēcnācējiem. Definēsim atšķirību starp DNS un RNS funkcijām. Tālāk esošajā tabulā šīs atšķirības tiks parādītas sīkāk.
| Skatīt | Ievietot būrī | Konfigurācija | Funkcija |
| DNS | core | superspirāle | iedzimtās informācijas saglabāšana un nodošana |
| DNS |
mitohondriji hloroplasti |
apļveida (plazmīda) | iedzimtās informācijas lokāla pārraide |
| iRNA | citoplazma | lineārs | informācijas noņemšana no gēna |
| tRNA | citoplazma | sekundārais | aminoskābju transportēšana |
| rRNA | kodolu uncitoplazma | lineārs | ribosomu veidošanās |
Kādas ir vīrusu iedzimtības vielas īpašības?
Vīrusu nukleīnskābes var būt gan vienpavedienu, gan divpavedienu spirāļu vai gredzenu formā. Saskaņā ar D. B altimoras klasifikāciju šajos mikrokosmosa objektos ir DNS molekulas, kas sastāv no vienas vai divām ķēdēm. Pirmajā grupā ietilpst herpes patogēni un adenovīrusi, bet otrajā, piemēram, parvovīrusi.
DNS un RNS vīrusu funkcijas ir iekļūt šūnā ar savu iedzimto informāciju, veikt vīrusu nukleīnskābju molekulu replikācijas reakcijas un salikt proteīna daļiņas saimniekšūnas ribosomās. Rezultātā visa šūnu vielmaiņa ir pilnībā pakārtota parazītiem, kuri, strauji vairojoties, noved šūnu līdz nāvei.
RNS vīrusi
Virusoloģijā ir pieņemts šos organismus iedalīt vairākās grupās. Tātad, pirmajā ietilpst sugas, kuras sauc par vienpavedienu (+) RNS. Viņu nukleīnskābe veic tādas pašas funkcijas kā eikariotu šūnu RNS kurjers. Citā grupā ietilpst vienpavedienu (-) RNS. Pirmkārt, transkripcija notiek ar to molekulām, izraisot (+) RNS molekulu parādīšanos, un tās savukārt kalpo par veidni vīrusu proteīnu salikšanai.
Pamatojoties uz iepriekš minēto, visiem organismiem, tostarp vīrusiem, DNS un RNS funkcijas īsumā raksturo šādi: organisma iedzimto īpašību un īpašību saglabāšana un tālāka nodošana pēcnācējiem.
