Svaki živi organizam u našem svijetu je drugačiji. Ne razlikuju se samo ljudi jedni od drugih. Životinje i biljke iste vrste također imaju razlike. Razlog tome nisu samo različiti životni uvjeti i životno iskustvo. U njemu je uz pomoć genetskog materijala položena individualnost svakog organizma.
Važna i zanimljiva pitanja o nukleinskim kiselinama
Čak i prije rođenja, svaki organizam ima svoj vlastiti skup gena, koji određuje apsolutno sve strukturne značajke. Nije riječ samo o boji dlake ili obliku lišća, na primjer. Važnije karakteristike su položene u genima. Uostalom, mačka se ne može roditi hrčak, a iz sjemena pšenice ne može izrasti baobab.
A nukleinske kiseline - RNA i DNK molekule - odgovorne su za svu ovu golemu količinu informacija. Njihovu važnost je vrlo teško precijeniti. Uostalom, oni ne samo da pohranjuju informacije tijekom života, već ih uz pomoć proteina pomažu realizirati, a osim toga, prenose ih sljedećoj generaciji. Kako to rade, koliko su složene strukture molekula DNA i RNA? Po čemu su slični, a u čemu su razlike? U svemu tome mia mi ćemo to shvatiti u sljedećim poglavljima članka.
Sve ćemo informacije analizirati dio po dio, počevši od samih osnova. Prvo ćemo naučiti što su nukleinske kiseline, kako su otkrivene, zatim ćemo govoriti o njihovoj strukturi i funkcijama. Na kraju članka čekamo usporednu tablicu RNA i DNK, koju možete pogledati u bilo kojem trenutku.
Što su nukleinske kiseline
Nukleinske kiseline su organski spojevi visoke molekularne težine, polimeri su. Godine 1869. prvi ih je opisao Friedrich Miescher, švicarski biokemičar. Iz gnojnih stanica izolirao je tvar, koja uključuje fosfor i dušik. Pod pretpostavkom da se nalazi samo u jezgrama, znanstvenik ga je nazvao nukleinom. Ali ono što je preostalo nakon odvajanja proteina zvalo se nukleinska kiselina.
Njegovi monomeri su nukleotidi. Njihov je broj u molekuli kiseline individualan za svaku vrstu. Nukleotidi su molekule sastavljene od tri dijela:
- monosaharid (pentoza), može biti dvije vrste - riboza i deoksiriboza;
- dušična baza (jedna od četiri);
- ostatak fosforne kiseline.
Sljedeće ćemo pogledati razlike i sličnosti između DNK i RNA, a sažetak će biti prikazana tablica na samom kraju članka.
Strukturne značajke: pentoze
Prva sličnost između DNK i RNA je da sadrže monosaharide. Ali za svaku kiselinu oni su različiti. Ovisno o tome koja se pentoza nalazi u molekuli, nukleinske kiseline se dijele na DNA i RNA. DNK sadrži deoksiribozu, dok RNA sadržiriboza. Obje pentoze se javljaju u kiselinama samo u β-oblici.
Deoksiriboza nema kisik na drugom atomu ugljika (označeno kao 2'). Znanstvenici sugeriraju da njegov nedostatak:
- skraćuje vezu između C2 i C3;
- čini molekulu DNK jačom;
- stvara uvjete za kompaktno pakiranje DNK u jezgri.
Usporedba zgrada: dušične baze
Usporedna karakterizacija DNK i RNA nije laka. Ali razlike su vidljive od samog početka. Dušične baze su najvažniji gradivni blokovi u našim molekulama. Oni nose genetske informacije. Točnije, ne same baze, već njihov poredak u lancu. Oni su purini i pirimidini.
Sastav DNA i RNA razlikuje se već na razini monomera: u deoksiribonukleinskoj kiselini nalazimo adenin, gvanin, citozin i timin. Ali RNA sadrži uracil umjesto timina.
Ovih pet baza su glavne (glavne), one čine većinu nukleinskih kiselina. No, osim njih, postoje i drugi. To se događa vrlo rijetko, takve se baze nazivaju manjim. Obje se nalaze u obje kiseline - ovo je još jedna sličnost između DNK i RNA.
Slijed ovih dušičnih baza (i, prema tome, nukleotida) u lancu DNA određuje koje proteine određena stanica može sintetizirati. Koje će molekule biti stvorene u datom trenutku ovisi o potrebama tijela.
Idi narazine organizacije nukleinskih kiselina. Kako bi usporedne karakteristike DNA i RNA bile što potpunije i objektivnije, razmotrit ćemo strukturu svake od njih. DNK ih ima četiri, a broj razina organizacije u RNK ovisi o njenoj vrsti.
Otkriće strukture DNK, principi strukture
Svi organizmi se dijele na prokariote i eukariote. Ova se klasifikacija temelji na dizajnu jezgre. Oba imaju DNK u stanici u obliku kromosoma. To su posebne strukture u kojima su molekule deoksiribonukleinske kiseline povezane s proteinima. DNK ima četiri razine organizacije.
Primarnu strukturu predstavlja lanac nukleotida, čiji se slijed strogo promatra za svaki pojedini organizam i koji su međusobno povezani fosfodiesterskim vezama. Ogromne uspjehe u proučavanju strukture lanaca DNK postigli su Chargaff i njegovi suradnici. Utvrdili su da se omjeri dušičnih baza povinuju određenim zakonima.
Zvali su se Chargaffovim pravilima. Prvi od njih kaže da zbroj purinskih baza mora biti jednak zbroju pirimidina. To će postati jasno nakon upoznavanja sa sekundarnom strukturom DNK. Drugo pravilo proizlazi iz njegovih značajki: molarni omjeri A / T i G / C jednaki su jedan. Isto pravilo vrijedi i za drugu nukleinsku kiselinu – ovo je još jedna sličnost između DNK i RNA. Samo drugi posvuda ima uracil umjesto timina.
Također, mnogi znanstvenici počeli su klasificirati DNK različitih vrsta prema većem broju baza. Ako je zbroj "A+T"više od "G + C", takva se DNK naziva AT-tip. Ako je obrnuto, onda imamo posla s GC tipom DNK.
Model sekundarne strukture predložili su 1953. znanstvenici Watson i Crick, a on je i danas općeprihvaćen. Model je dvostruka spirala, koja se sastoji od dva antiparalelna lanca. Glavne karakteristike sekundarne strukture su:
- sastav svakog lanca DNK striktno je specifičan za vrstu;
- veza između lanaca je vodik, formiran prema principu komplementarnosti dušičnih baza;
- polinukleotidni lanci omotavaju se jedan oko drugog, tvoreći desnu spiralu zvanu "helix";
- ostaci fosforne kiseline nalaze se izvan spirale, a dušične baze su unutar.
Dalje, gušće, tvrđe
Tercijarna struktura DNK je superzamotana struktura. Odnosno, ne samo da se dva lanca međusobno uvijaju u molekuli, za veću kompaktnost DNK je namotana oko posebnih proteina - histona. Dijele se u pet klasa ovisno o sadržaju lizina i arginina u njima.
Posljednja razina DNK je kromosom. Da biste razumjeli koliko je u njemu čvrsto upakiran nositelj genetske informacije, zamislite sljedeće: ako bi Eiffelov toranj prošao sve faze zbijanja, poput DNK, mogao bi se staviti u kutiju šibica.
Kromosomi su jednostruki (sastoje se od jedne kromatide) i dvostruki (sastoje se od dvije kromatide). Omogućuju sigurnu pohranugenetske informacije, a po potrebi se mogu okrenuti i otvoriti pristup željenom području.
Vrste RNA, strukturne značajke
Pored činjenice da se bilo koja RNA razlikuje od DNK po svojoj primarnoj strukturi (nedostatak timina, prisutnost uracila), razlikuju se i sljedeće razine organizacije:
- Transfer RNA (tRNA) je jednolančana molekula. Kako bi ispunio svoju funkciju transporta aminokiselina do mjesta sinteze proteina, ima vrlo neobičnu sekundarnu strukturu. Zove se "djetelina". Svaka od njegovih petlji obavlja svoju funkciju, no najvažniji su akceptorska stabljika (za nju se prianja aminokiselina) i antikodon (koji se mora podudarati s kodonom na glasničkoj RNA). Tercijarna struktura tRNA je malo proučavana, jer je vrlo teško izolirati takvu molekulu bez narušavanja visoke razine organizacije. Ali znanstvenici imaju neke informacije. Na primjer, u kvascu, prijenosna RNA ima oblik slova L.
- Messenger RNA (također se naziva informacijska) obavlja funkciju prijenosa informacija od DNK do mjesta sinteze proteina. Ona govori kakav će protein na kraju ispasti, ribosomi se kreću duž njega u procesu sinteze. Njegova primarna struktura je jednolančana molekula. Sekundarna struktura je vrlo složena, neophodna za ispravno određivanje početka sinteze proteina. mRNA je presavijena u obliku ukosnica, na čijim se krajevima nalaze mjesta za početak i kraj obrade proteina.
- Ribosomalna RNA nalazi se u ribosomima. Ove organele sastoje se od dvije podčestice, od kojih svakaugošćuje vlastitu rRNA. Ova nukleinska kiselina određuje smještaj svih ribosomskih proteina i funkcionalnih centara ove organele. Primarna struktura rRNA predstavljena je nizom nukleotida, kao u prethodnim varijantama kiselina. Poznato je da je konačna faza savijanja rRNA uparivanje završnih dijelova jednog lanca. Formiranje takvih peteljki dodatno doprinosi zbijanju cijele strukture.
DNK funkcije
Deoksiribonukleinska kiselina djeluje kao skladište genetskih informacija. U slijedu njegovih nukleotida su "skriveni" svi proteini našeg tijela. U DNK nisu samo pohranjeni, već i dobro zaštićeni. Čak i ako dođe do pogreške tijekom kopiranja, ona će biti ispravljena. Tako će sav genetski materijal biti sačuvan i doći će do potomstva.
Kako bi prenijela informacije potomcima, DNK ima sposobnost udvostručavanja. Taj se proces naziva replikacija. Usporedna tablica RNA i DNK će nam pokazati da druga nukleinska kiselina to ne može učiniti. Ali ima mnogo drugih funkcija.
RNA funkcije
Svaka vrsta RNA ima svoju funkciju:
- Transport ribonukleinske kiseline dostavlja aminokiseline ribosomima, gdje se pretvaraju u proteine. tRNA ne samo da donosi građevinski materijal, već je također uključena u prepoznavanje kodona. A koliko će se protein pravilno izgraditi ovisi o njegovom radu.
- Poruka RNA čita informacije izDNK i nosi je do mjesta sinteze proteina. Tamo se veže na ribosom i diktira redoslijed aminokiselina u proteinu.
- Ribosomalna RNA osigurava integritet strukture organele, regulira rad svih funkcionalnih centara.
Evo još jedne sličnosti između DNK i RNA: oboje se brinu o genetskim informacijama koje stanica nosi.
Usporedba DNK i RNA
Da organiziramo sve gore navedene informacije, zapišimo sve u tablicu.
| DNA | RNA | |
| Lokacija kaveza | Jezgra, kloroplasti, mitohondriji | Jezgra, kloroplasti, mitohondriji, ribosomi, citoplazma |
| Monomer | Deoksiribonukleotidi | ribonukleotidi |
| Struktura | dvolančana spirala | Jednostruki lanac |
| Nukleotidi | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Značajke | Stabilan, sposoban za replikaciju | Labilno, ne može se udvostručiti |
| Funkcije | Pohrana i prijenos genetskih informacija | Prijenos nasljednih informacija (mRNA), strukturna funkcija (rRNA, mitohondrijska RNA), sudjelovanje u sintezi proteina (mRNA, tRNA, rRNA) |
Tako smo ukratko razgovarali o sličnostima između DNK i RNA. Stol će biti nezamjenjiv pomoćnik na ispitu ili jednostavan podsjetnik.
Pored onoga što smo već ranije naučili, u tablici se pojavilo nekoliko činjenica. Na primjer, sposobnost DNKumnožavanje je neophodno za diobu stanice kako bi obje stanice u cijelosti dobile ispravan genetski materijal. Dok za RNA, udvostručenje nema smisla. Ako stanica treba drugu molekulu, ona je sintetizira iz DNK predloška.
Obilježja DNK i RNA su se pokazala kratkima, ali smo pokrili sve značajke strukture i funkcija. Proces translacije – sinteza proteina – vrlo je zanimljiv. Nakon upoznavanja s njom, postaje jasno koliko veliku ulogu igra RNA u životu stanice. A proces umnožavanja DNK je vrlo uzbudljiv. Što vrijedi razbiti dvostruku spiralu i čitati svaki nukleotid!
Naučite nešto novo svaki dan. Pogotovo ako se ova nova stvar dogodi u svakoj stanici vašeg tijela.
