Jól ismert, hogy az élő anyag minden formájának, a vírusoktól a jól szervezett állatokig (beleértve az embert is) van egyedi örökletes apparátusa. Kétféle nukleinsav molekulái képviselik: dezoxiribonukleinsav és ribonukleinsav. Ezekben a szerves anyagokban olyan információ van kódolva, amely a szülő egyedektől az utódokhoz kerül a szaporodás során. Ebben a munkában a DNS és az RNS szerkezetét és funkcióit egyaránt tanulmányozzuk a sejtben, valamint megvizsgáljuk az élő anyag örökletes tulajdonságainak átviteli folyamatai mögött meghúzódó mechanizmusokat is.
Mint kiderült, a nukleinsavak tulajdonságai, bár vannak közös jellemzőik, sok tekintetben különböznek. Ezért összehasonlítjuk a DNS és az RNS funkcióit, amelyeket ezek a biopolimerek végeznek különböző szervezetcsoportok sejtjeiben. A munkában bemutatott táblázat segít megérteni, mi az alapvető különbségük.
Nukleinsavak –komplex biopolimerek
A molekuláris biológia területén a 20. század elején történt felfedezések, különös tekintettel a dezoxiribonukleinsav szerkezetének dekódolására, lendületet adtak a modern citológia, genetika, biotechnológia és genetika fejlődésének. mérnöki. A szerves kémia szempontjából a DNS és az RNS olyan makromolekuláris anyagok, amelyek ismétlődő egységekből - monomerekből, más néven nukleotidokból állnak. Köztudott, hogy összekapcsolódnak, és térbeli önszerveződésre képes láncokat alkotnak.
Az ilyen DNS-makromolekulák gyakran kötődnek speciális tulajdonságokkal rendelkező, hisztonoknak nevezett fehérjékhez. A nukleoprotein komplexek speciális struktúrákat képeznek - nukleoszómákat, amelyek viszont a kromoszómák részét képezik. A nukleinsavak mind a sejtmagban, mind a sejt citoplazmájában megtalálhatók, egyes sejtszervecskéiben, például mitokondriumokban vagy kloroplasztiszokban.
Az öröklődés anyagának térszerkezete
A DNS és az RNS funkcióinak megértéséhez részletesen meg kell értened szerkezetük jellemzőit. A fehérjékhez hasonlóan a nukleinsavak is többféle makromolekulával rendelkeznek. Az elsődleges szerkezetet polinukleotid láncok képviselik, a másodlagos és harmadlagos konfigurációk a kialakuló kovalens kötések miatt önbonyolítóak. A molekulák térbeli alakjának megőrzésében kiemelt szerepe van a hidrogénkötéseknek, valamint a van der Waals kölcsönhatási erőknek. Az eredmény egy kompakta DNS szerkezete, az úgynevezett szupertekercs.
Nukleinsav monomerek
A DNS, RNS, fehérjék és más szerves polimerek szerkezete és funkciója makromolekuláik minőségi és mennyiségi összetételétől is függ. Mindkét típusú nukleinsav építőelemekből, úgynevezett nukleotidokból áll. Mint a kémia tantárgyából ismeretes, egy anyag szerkezete szükségszerűen befolyásolja funkcióit. A DNS és az RNS sem kivétel. Kiderült, hogy maga a sav típusa és a sejtben betöltött szerepe a nukleotid-összetételtől függ. Mindegyik monomer három részből áll: egy nitrogéntartalmú bázisból, egy szénhidrátból és egy foszforsavmaradékból. A DNS számára négyféle nitrogénbázis létezik: adenin, guanin, timin és citozin. Az RNS-molekulákban ezek adenin, guanin, citozin és uracil lesznek. A szénhidrátot különböző típusú pentóz képviseli. A ribonukleinsav ribózt, míg a DNS oxigénmentesített formáját, az úgynevezett dezoxiribózt tartalmazza.
A dezoxiribonukleinsav jellemzői
Először is megvizsgáljuk a DNS szerkezetét és funkcióit. Az egyszerűbb térbeli konfigurációjú RNS-sel a következő részben foglalkozunk. Tehát két polinukleotid szálat a nitrogéntartalmú bázisok között létrejövő ismétlődő hidrogénkötések tartanak össze. Az "adenin - timin" párban kettő, a "guanin - citozin" párban három hidrogénkötés található.
A purin és pirimidin bázisok konzervatív megfeleltetése az voltE. Chargaff fedezte fel, és a komplementaritás elvének nevezték. Egyetlen láncban a nukleotidok a pentóz és a szomszédos nukleotidok ortofoszforsav-maradéka között képződő foszfodiészter kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Mindkét lánc spirális formáját hidrogénkötések tartják fenn, amelyek a nukleotidok részét képező hidrogén- és oxigénatomok között fordulnak elő. A magasabb - harmadlagos szerkezet (supercoil) - az eukarióta sejtek mag DNS-ére jellemző. Ebben a formában a kromatinban van jelen. A baktériumok és DNS-tartalmú vírusok azonban dezoxiribonukleinsavval rendelkeznek, amely nem kapcsolódik a fehérjékhez. Gyűrű alakú formája képviseli, és plazmidnak nevezik.
A mitokondriumok és a kloroplasztiszok DNS-e, a növényi és állati sejtek organellumai ugyanolyan kinézetűek. Ezután megtudjuk, miben tér el egymástól a DNS és az RNS funkciója. Az alábbi táblázat bemutatja a nukleinsavak szerkezetében és tulajdonságaiban mutatkozó különbségeket.
Ribonukleinsav
Az RNS-molekula egy polinukleotid szálból áll (egyes vírusok kettős szálú szerkezete kivétel), amely a sejtmagban és a sejt citoplazmájában egyaránt megtalálható. A ribonukleinsavak többféle típusa létezik, amelyek szerkezetükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól. Így a hírvivő RNS-nek van a legnagyobb molekulatömege. A sejtmagban szintetizálódik az egyik génen. Az mRNS feladata a fehérje összetételére vonatkozó információk átvitele a sejtmagból a citoplazmába. A nukleinsav transzport formája fehérje monomereket köt hozzá– aminosavak – és eljuttatja azokat a bioszintézis helyére.
Végül a riboszómális RNS képződik a sejtmagban, és részt vesz a fehérjeszintézisben. Mint látható, a DNS és az RNS funkciói a sejtanyagcserében sokrétűek és nagyon fontosak. Elsősorban attól függnek majd, hogy mely organizmusok sejtjei tartalmazzák az öröklődési anyag molekuláit. Tehát a vírusokban a ribonukleinsav az örökletes információ hordozójaként működhet, míg az eukarióta szervezetek sejtjeiben csak a dezoxiribonukleinsav rendelkezik ezzel a képességgel.
DNS és RNS funkciói a szervezetben
A nukleinsavak – fontosságuk szerint – a fehérjék mellett a legfontosabb szerves vegyületek. Megőrzik és továbbadják az örökletes tulajdonságokat és tulajdonságokat a szülőről az utódra. Határozzuk meg a különbséget a DNS és az RNS funkciói között. Az alábbi táblázat részletesebben bemutatja ezeket a különbségeket.
| Megtekintés | Kitrecbe helyezés | Konfiguráció | Funkció |
| DNS | core | szuperspirál | örökletes információk megőrzése és továbbítása |
| DNS |
mitokondrium kloroplasztiszok |
kör alakú (plazmid) | örökletes információk helyi továbbítása |
| iRNA | citoplazma | lineáris | információ eltávolítása a génből |
| tRNA | citoplazma | másodlagos | aminosavak szállítása |
| rRNA | mag éscitoplazma | lineáris | riboszómák képződése |
Milyen jellemzői vannak a vírusok öröklődésének anyagának?
A vírusok nukleinsavai lehetnek egyszálú és kétszálú hélixek vagy gyűrűk formájában is. D. B altimore osztályozása szerint a mikrokozmosz ezen objektumai egy vagy két láncból álló DNS-molekulákat tartalmaznak. Az első csoportba tartoznak a herpeszkórokozók és adenovírusok, a másodikba pedig például a parvovírusok.
A DNS- és RNS-vírusok funkciója saját örökletes információik bejutása a sejtbe, vírusnukleinsav-molekulák replikációs reakcióinak végrehajtása és fehérjerészecskék összeállítása a gazdasejt riboszómáiban. Ennek eredményeként a teljes sejtanyagcsere teljes mértékben alá van rendelve a parazitáknak, amelyek gyorsan szaporodva a sejtet a halálba vezetik.
RNS-vírusok
A virológiában szokás ezeket a szervezeteket több csoportra osztani. Tehát az első olyan fajokat tartalmaz, amelyeket egyszálú (+) RNS-nek neveznek. Nukleinsavuk ugyanazokat a funkciókat látja el, mint az eukarióta sejtek hírvivő RNS-e. Egy másik csoportba tartoznak az egyszálú (-) RNS-ek. Először is, a transzkripció a molekuláikkal történik, ami (+) RNS-molekulák megjelenéséhez vezet, és ezek pedig sablonként szolgálnak a vírusfehérjék összeállításához.
A fentiek alapján minden élőlény esetében, beleértve a vírusokat is, a DNS és az RNS funkcióit röviden a következőképpen jellemezzük: a szervezet örökletes jellemzőinek és tulajdonságainak tárolása és továbbadása utódokra.
