Die tyd waarin ons leef word gekenmerk deur wonderlike veranderinge, groot vordering, wanneer mense antwoorde op al hoe meer nuwe vrae kry. Die lewe beweeg vinnig vorentoe, en wat tot onlangs onmoontlik gelyk het, begin waar word. Dit is heel moontlik dat wat vandag na 'n intrige uit die wetenskapfiksie-genre lyk, binnekort ook die kenmerke van die werklikheid sal kry.
Een van die belangrikste ontdekkings in die tweede helfte van die twintigste eeu was die nukleïensure RNA en DNA, waardeur die mens nader gekom het om die geheimenisse van die natuur te ontrafel.
nukleïensure
Nukleinsure is organiese verbindings met makromolekulêre eienskappe. Hulle is saamgestel uit waterstof, koolstof, stikstof en fosfor.
Hulle is in 1869 ontdek deur F. Miescher, wat etter ondersoek het. Op daardie stadium is sy ontdekking egter nie veel belangrik geag nie. Eers later, toe hierdie sure in alle dier- en plantselle gevind is, het die begrip van hul enorme rol gekom.
Daar is twee tipes nukleïensure: RNA en DNA (ribonukleïen en deoksiribonukleinsure). Hierdie artikel handel oor ribonukleïensuur, maar vir 'n algemene begrip, kom ons kyk ook na wat DNA is.
Wat is deoksiribonukleïensuur?
DNA is 'n nukleïensuur wat bestaan uit twee stringe wat volgens die wet van komplementariteit verbind is deur waterstofbindings van stikstofbasisse. Lang kettings word in 'n spiraal gedraai, een draai bevat amper tien nukleotiede. Die deursnee van die dubbelheliks is twee millimeter, die afstand tussen nukleotiede is ongeveer 'n halwe nanometer. Die lengte van een molekule bereik soms 'n paar sentimeter. Die lengte van die DNA van die kern van 'n menslike sel is amper twee meter.
Die struktuur van DNS bevat alle genetiese inligting. DNA het replikasie, wat die proses beteken waartydens twee absoluut identiese dogtermolekules uit een molekule gevorm word.
Soos reeds opgemerk, bestaan die ketting uit nukleotiede, wat weer uit stikstofbasisse (adenien, guanien, timien en sitosien) en 'n fosforsuurresidu bestaan. Alle nukleotiede verskil in stikstofbasisse. Waterstofbinding vind nie tussen alle basisse plaas nie; adenien kan byvoorbeeld net met timien of guanien kombineer. Daar is dus net soveel adenielnukleotiede in die liggaam as timidielenukleotiede, en die aantal guanielnukleotiede is gelyk aan sitidielnukleotiede (Chargaff se reël). Dit blyk dat die volgorde van een ketting die volgorde van 'n ander vooraf bepaal, en dit lyk asof die kettings mekaar weerspieël. So 'n patroon, waar die nukleotiede van twee kettings op 'n ordelike wyse gerangskik is, en ook selektief verbind is, word genoemdie beginsel van komplementariteit. Benewens waterstofverbindings, werk die dubbelheliks ook hidrofobies in wisselwerking.
Twee kettings is in teenoorgestelde rigtings, dit wil sê, hulle is in teenoorgestelde rigtings geleë. Daarom, oorkant die drie'-punt van een is die vyf'-punt van die ander ketting.
Uiteerlik lyk die DNS-molekule soos 'n wenteltrap, waarvan die reling 'n suiker-fosfaat-ruggraat is, en die trappe is komplementêre stikstofbasisse.
Wat is ribonukleïensuur?
RNA is 'n nukleïensuur met monomere wat ribonukleotiede genoem word.
In chemiese eienskappe is dit baie soortgelyk aan DNA, aangesien albei polimere van nukleotiede is, wat 'n gefosforileerde N-glikosied is, wat gebou is op 'n pentose (vyfkoolstofsuiker)-residu, met 'n fosfaatgroep op die vyfde koolstofatoom en 'n stikstofbasis by die eerste koolstofatoom.
Dit is 'n enkele polinukleotiedketting (behalwe vir virusse), wat baie korter is as dié van DNA.
Een RNA-monomeer is die residue van die volgende stowwe:
- stikstofbasisse;
- vyfkoolstofmonosakkaried;
- fosforsure.
RNA's het pirimidien (urasil en sitosien) en purien (adenien, guanien) basisse. Ribose is die monosakkaried van die RNA-nukleotied.
Verskille tussen RNA en DNA
Nukleinsure verskil op die volgende maniere van mekaar:
- die hoeveelheid daarvan in 'n sel hang af van die fisiologiese toestand, ouderdom en orgaanverwantskap;
- DNA bevat koolhidratedeoksiribose, en RNA - ribose;
- Die stikstofbasis in DNA is timien, en in RNA is dit uracil;
- klasse verrig verskillende funksies, maar word op die DNA-matriks gesintetiseer;
- DNA is dubbelheliks, RNA is enkelstring;
- nie tipies vir haar DNA Chargaff-reëls nie;
- RNA het meer minderjarige basisse;
- kettings verskil aansienlik in lengte.
Studiegeskiedenis
Die RNA-sel is die eerste keer deur die Duitse biochemikus R. Altman ontdek terwyl hy gisselle bestudeer het. In die middel van die twintigste eeu is die rol van DNS in genetika bewys. Eers daarna is RNA tipes, funksies, ensovoorts beskryf. Tot 80-90% van die massa in die sel val op rRNA, wat saam met proteïene die ribosoom vorm en deelneem aan proteïenbiosintese.
In die sestigerjare van die vorige eeu is die eerste keer voorgestel dat daar 'n sekere spesie moet wees wat die genetiese inligting vir proteïensintese dra. Daarna is dit wetenskaplik vasgestel dat daar sulke inligtingsribonukleïensure is wat komplementêre kopieë van gene verteenwoordig. Hulle word ook boodskapper-RNA's genoem.
Die sogenaamde transportsure is betrokke by die dekodering van die inligting wat daarin opgeteken is.
Later het metodes begin ontwikkel om die volgorde van nukleotiede te identifiseer en die struktuur van RNA in die suurruimte vas te stel. Daar is dus gevind dat sommige van hulle, wat ribosime genoem is, poliribonukleotiedkettings kan klief. As gevolg hiervan het daar begin word aanvaar dat in die tyd toe lewe op die planeet ontstaan het,RNA het sonder DNA en proteïene gewerk. Boonop is al die transformasies met haar deelname gemaak.
Die struktuur van die ribonukleïensuurmolekule
Byna alle RNA's is enkelkettings van polinukleotiede, wat op hul beurt uit monoribonukleotiede bestaan - purien- en pirimidienbasisse.
Nukleotiede word met die beginletters van die basisse aangedui:
- adenine (A), A;
- guanine (G), G;
- sitosien (C), C;
- uracil (U), U.
Hulle word verbind deur drie- en vyf-fosfodiester-bindings.
Die mees uiteenlopende aantal nukleotiede (van 'n paar tiene tot tienduisende) is ingesluit in die struktuur van RNA. Hulle kan 'n sekondêre struktuur vorm wat hoofsaaklik bestaan uit kort dubbelstrengige stringe wat deur komplementêre basisse gevorm word.
Struktuur van 'n ribnukleïensuurmolekule
Soos reeds genoem, het die molekule 'n enkelstrengige struktuur. RNA ontvang sy sekondêre struktuur en vorm as gevolg van die interaksie van nukleotiede met mekaar. Dit is 'n polimeer waarvan die monomeer 'n nukleotied is wat bestaan uit 'n suiker, 'n fosforsuurresidu en 'n stikstofbasis. Uiterlik is die molekule soortgelyk aan een van die DNS-kettings. Nukleotiede adenien en guanien, wat deel is van RNA, is purien. Sitosien en uracil is pirimidienbasisse.
Sinteseproses
Vir 'n RNA-molekule om gesintetiseer te word, is die sjabloon 'n DNS-molekule. Die omgekeerde proses gebeur weliswaar ook wanneer nuwe molekules van deoksiribonukleïensuur op die ribonukleïensuurmatriks gevorm word. Sulkevind plaas tydens die replikasie van sekere soorte virusse.
Die basis vir biosintese kan ook dien as ander molekules van ribonukleïensuur. Die transkripsie daarvan, wat in die selkern voorkom, behels baie ensieme, maar die belangrikste daarvan is RNA-polimerase.
Views
Afhangende van die tipe RNA, verskil sy funksies ook. Daar is verskeie tipes:
- inligting-i-RNA;
- ribosomale rRNA;
- vervoer t-RNA;
- minor;
- ribozymes;
- viraal.
Inligtingsribonukleïensuur
Sulke molekules word ook matriks genoem. Hulle maak ongeveer twee persent van die totaal in die sel uit. In eukariotiese selle word hulle gesintetiseer in die kerne op DNA-sjablone, wat dan in die sitoplasma beweeg en aan ribosome bind. Verder word hulle sjablone vir proteïensintese: hulle word verbind deur oordrag-RNA's wat aminosure dra. Dit is hoe die proses van inligtingstransformasie plaasvind, wat in die unieke struktuur van die proteïen gerealiseer word. In sommige virale RNA's is dit ook 'n chromosoom.
Jacob en Mano is die ontdekkers van hierdie spesie. Die ketting het nie 'n rigiede struktuur nie en vorm geboë lusse. Werk nie, i-RNA vergader in voue en vou in 'n bal, en ontvou in werkende toestand.
i-RNA dra inligting oor die volgorde van aminosure in die proteïen wat gesintetiseer word. Elke aminosuur word op 'n spesifieke plek geënkodeer deur genetiese kodes te gebruik wat is:
- tripletity - uit vier mononukleotiede is dit moontlik om vier-en-sestig kodons (genetiese kode) te bou;
- nie-kruisend - inligting beweeg in een rigting;
- kontinuïteit - die beginsel van werking is dat een mRNA een proteïen is;
- universaliteit - een of ander tipe aminosuur word op dieselfde manier in alle lewende organismes gekodeer;
- degenerasie - twintig aminosure is bekend, en een-en-sestig kodons, dit wil sê, hulle word deur verskeie genetiese kodes gekodeer.
Ribosomale ribonukleïensuur
Sulke molekules maak die oorgrote meerderheid van sellulêre RNA uit, naamlik tagtig tot negentig persent van die totaal. Hulle kombineer met proteïene en vorm ribosome - dit is organelle wat proteïensintese uitvoer.
Ribosome is vyf-en-sestig persent rRNA en vyf-en-dertig persent proteïen. Hierdie polinukleotiedketting vou maklik saam met die proteïen.
Die ribosoom bestaan uit aminosuur- en peptiedstreke. Hulle is op die kontakoppervlaktes geleë.
Ribosome beweeg vrylik in die sel en sintetiseer proteïene op die regte plekke. Hulle is nie baie spesifiek nie en kan nie net inligting van mRNA lees nie, maar ook 'n matriks met hulle vorm.
Vervoer ribonukleïensuur
t-RNA is die meeste bestudeer. Hulle maak tien persent van sellulêre ribonukleïensuur uit. Hierdie tipe RNA bind aan aminosure danksy 'n spesiale ensiem en word aan ribosome afgelewer. Terselfdertyd word aminosure deur vervoer vervoermolekules. Dit gebeur egter dat verskillende kodons vir 'n aminosuur kodeer. Dan sal verskeie vervoer-RNA's hulle dra.
Dit krul in 'n bal as dit onaktief is, maar funksioneer soos 'n klawerblaar.
Die volgende afdelings word daarin onderskei:
- akseptorstam met die nukleotiedvolgorde van ACC;
- werf vir hegting aan die ribosoom;
- 'n antikodon wat kodeer vir die aminosuur wat aan hierdie tRNA geheg is.
Klein spesies ribonukleïensuur
Onlangs is RNA-spesies aangevul met 'n nuwe klas, die sogenaamde klein RNA. Hulle is heel waarskynlik universele reguleerders wat gene aan- of afskakel in embrioniese ontwikkeling, sowel as beheerprosesse binne selle.
Ribosieme is ook onlangs geïdentifiseer, hulle is aktief betrokke wanneer RNA-suur gefermenteer word en dien as 'n katalisator.
Virale tipes sure
Die virus kan óf ribonukleïensuur óf deoksiribonukleïensuur bevat. Daarom word hulle met die ooreenstemmende molekules RNA-bevattend genoem. Wanneer so 'n virus 'n sel binnedring, vind omgekeerde transkripsie plaas - nuwe DNA verskyn op grond van ribonukleïensuur, wat in selle geïntegreer is, wat die bestaan en voortplanting van die virus verseker. In 'n ander geval vind die vorming van komplementêre RNA op die inkomende RNA plaas. Virusse is proteïene, lewensbelangrike aktiwiteit en voortplanting gaan sonder DNA voort, maar slegs op grond van die inligting vervat in die RNA van die virus.
Replisering
Om algemene begrip te verbeter, is dit nodigBeskou die proses van replikasie wat twee identiese nukleïensuurmolekules produseer. Dit is hoe seldeling begin.
Dit behels DNA-polimerases, DNA-afhanklike, RNA-polimerases en DNA-ligases.
Die replikasieproses bestaan uit die volgende stappe:
- despiralisering - daar is 'n opeenvolgende afwikkeling van die moederlike DNA, wat die hele molekule vasvang;
- breek van waterstofbindings, waarin die kettings divergeer, en 'n replikasievurk verskyn;
- aanpassing van dNTP's aan die vrygestelde basisse van die ouerkettings;
- splyting van pirofosfate van dNTP-molekules en vorming van fosforodiesterbindings as gevolg van vrygestelde energie;
- respiralisering.
Na die vorming van die dogtermolekule word die kern, sitoplasma en die res verdeel. So word twee dogterselle gevorm wat al die genetiese inligting volledig ontvang het.
Daarbenewens word die primêre struktuur van proteïene wat in die sel gesintetiseer word, geënkodeer. DNS neem 'n indirekte deel aan hierdie proses, en nie direk nie, wat bestaan uit die feit dat dit op DNS is dat die sintese van proteïene, RNA wat by die vorming betrokke is, plaasvind. Hierdie proses word transkripsie genoem.
Transkripsie
Die sintese van alle molekules vind plaas tydens transkripsie, dit wil sê die herskryf van genetiese inligting vanaf 'n spesifieke DNS-operon. Die proses is soortgelyk aan replikasie in sommige opsigte, en baie anders in ander.
Die ooreenkomste is die volgende dele:
- begin met DNA-despiralisering;
- waterstofbreuk vind plaasverbindings tussen die basisse van die kettings;
- NTF's aanvullend tot hulle;
- waterstofbindings word gevorm.
Verskille van replikasie:
- tydens transkripsie word slegs die gedeelte van DNS wat met die transkripsie ooreenstem, ongedraai, terwyl die hele molekule tydens replikasie ongedraai is;
- wanneer getranskribeer, bevat verstelbare NTF's ribose en uracil in plaas van timien;
- inligting word slegs van 'n sekere area afgeskryf;
- na die vorming van die molekule word die waterstofbindings en die gesintetiseerde ketting gebreek, en die ketting gly van die DNA af.
Vir normale funksionering moet die primêre struktuur van RNA slegs bestaan uit DNS-afdelings wat vanaf eksons gekopieer is.
Die rypwordingsproses begin in die nuutgevormde RNA. Stil streke word uitgesny, en insiggewende streke word saamgesmelt om 'n polinukleotiedketting te vorm. Verder het elke spesie sy eie transformasies.
In i-RNA vind aanhegting aan die aanvanklike einde plaas. Poliadenilaat is aan die finale werf geheg.
TRNA-basisse word aangepas om minderjarige spesies te vorm.
In rRNA word individuele basisse ook gemetileer.
Beskerm proteïene teen vernietiging en verbeter vervoer na die sitoplasma. Volwasse RNA bind aan hulle.
Die belangrikheid van deoksiribonukleïensure en ribonukleïensure
Nukleinsure is van groot belang in die lewe van organismes. Dit word daarin gestoor, na die sitoplasma oorgedra en deur dogterselle geërfinligting oor die proteïene wat in elke sel gesintetiseer word. Hulle is teenwoordig in alle lewende organismes, die stabiliteit van hierdie sure speel 'n belangrike rol vir die normale funksionering van beide selle en die hele organisme. Enige veranderinge in hul struktuur sal tot sellulêre veranderinge lei.
