РНК и ДНК. Какво представлява РНК? РНК: структура, функции, видове

Времето, в което живеем, се характеризира с огромни промени, огромен напредък, когато хората получават отговори на все повече нови въпроси. Животът бързо се движи напред и това, което напоследък изглеждаше невъзможно, започва да се реализира. Възможно е това да изглежда като заговор от фентъзи жанра днес и скоро ще придобие и характеристиките на реалността.

Един от най-важните открития през втората половина на ХХ век се превръща в нуклеинови киселини, РНК и ДНК, които правят хората по-близо до разнищване на тайните на природата.

Нуклеинови киселини

Нуклеинови киселини - те са органични съединения с високи молекулни свойства. Те включват водород, въглерод, азот и фосфор.

Те са открити през 1869 г. от Ф. Мишер, който изследва гной. Въпреки това, неговото откритие не се оказа много важно. Едва по-късно, когато тези киселини бяха открити във всички животински и растителни клетки, дойде разбирането за тяхната огромна роля.

Има два вида нуклеинови киселини: РНК и ДНК (рибонуклеинови и дезоксирибонуклеинови киселини). Тази статия е посветена на рибонуклеиновата киселина, но за общо разбиране ще разгледаме и самата ДНК.

Какво представлява дезоксирибонуклеиновата киселина?

ДНК е нуклеинова киселина, състояща се от две нишки, които са свързани съгласно закона за взаимно допълване с водородни връзки на азотни бази. Дългите вериги са усукани в спирала, един завой съдържа почти десет нуклеотида. Диаметърът на двойната спирала е два милиметра, разстоянието между нуклеотидите е около половин нанометър. Дължината на една молекула понякога достига няколко сантиметра. ДНК дължината на ядрото на човешката клетка е почти два метра.

Структурата на ДНК съдържа всичко генетична информация. ДНК има репликация, което означава процес, при който две еднакви деца се формират от една молекула.

Както вече бе отбелязано, веригата се състои от нуклеотидите, съставени от своя страна на азотни основи (аденин, гуанин, тимин, цитозин и) и остатък фосфорна киселина. Всички нуклеотиди се различават в азотните бази. Водородна връзка не възниква между всички бази, например, аденинът може да се комбинира само с тимин или гуанин. Така, аденил нуклеотидите в тялото са толкова, колкото и тимидиловите нуклеотиди, а броят на гуанилите е равен на цитидил (Правило Chargaff). Оказва се, че последователността на една верига предопределя последователността на другата и веригите изглежда се отразяват взаимно. Този модел, при който нуклеотидите на две вериги са подредени по подреден начин и също са селективно свързани, се нарича принцип на взаимно допълване. В допълнение към водородните съединения двойната спирала взаимодейства и е хидрофобна.

Двете вериги са многопосочни, т.е. те се намират в противоположни посоки. Следователно, срещу трите края на единия е петият край на другата верига.

външно ДНК молекула наподобява спирално стълбище с парапет от гръбнак захар-фосфат, а стъпките са допълващи азотни бази.

Какво представлява рибонуклеиновата киселина?

РНК е нуклеинова киселина с мономери, наречени рибонуклеотиди.

Чрез химични свойства е много подобна на ДНК, тъй като двете полимери са нуклеотиди представляващи fosfolirovanny N-гликозид радикал, който е изграден на пентоза (пет-въглерод захар), фосфатна група пета въглероден атом и база на азот в първия въглероден атом.

Това е единична полинуклеотидна верига (различна от вируси), която е много по-къса от ДНК.

Един RNA мономер е остатъците от следните вещества:

• азотни бази;
• пет въглероден монозахарид;
• кисел фосфор.

РНК имат пиримидин (урацил и цитозин) и пурин (аденин, гуанин) бази. Рибозата е монозахарид на нуклеотидната РНК.

Разлики между РНК и ДНК

Нуклеиновите киселини се различават помежду си със следните свойства:

• количеството му в клетката зависи от физиологичното състояние, възраст и орган;
• ДНК съдържа въглехидратна дезоксирибоза и РНК - рибоза;
• азотна основа в ДНК - тимин и в РНК - урацил;
• класовете изпълняват различни функции, но се синтезират върху матрица на ДНК;
• ДНК се състои от двойна спирала и РНК - от една верига;
• За нея правилата на Чаргаф, действащи върху ДНК, са нехарактерни;
• в РНК повече малки основи;
• веригите се различават значително по дължина.

Проучване история

РНК клетката е открита за пръв път от биохимика от Германия Р. Altman в изследването на дрождени клетки. В средата на двадесети век беше доказана ролята на ДНК в генетиката. Едва тогава описаха видовете РНК, функции и т.н. До 80-90% от масата в клетката се отчита от r-РНК, образувайки заедно с рибозомните протеини и участващи в биосинтеза на протеини.

През шейсетте години на миналия век първо се предполага, че трябва да има някакъв вид, който носи генетична информация за протеиновия синтез. След това научно е установено, че има такава информация, че рибонуклеиновите киселини представляват допълнителни копия на гени. Те се наричат ​​също матрични РНК.

Декодирането на записаната в тях информация включва така наречените транспортни киселини.

По-късно бяха разработени методи за откриване на последователността от нуклеотиди и установяване на структурата на РНК в пространството на киселината. Така че беше открито, че някои от тях, които се наричат ​​рибозими, могат да разделят полирибонуклеотидните вериги. Поради това се приемаше, че по времето, когато се е родил животът на планетата, РНК действа без ДНК и протеини. В този случай всички трансформации се правят с нейното участие.

Структурата на молекулата на рибонуклеиновата киселина

Почти всички РНК - едноверижен на полинуклеотиди, които са от своя страна се състоят от monoribonukleotidov - пурин и пиримидинови бази.

Нуклеотидите се обозначават с началните букви на базите:

• аденин (А), А;
• гуанин (G), G;
• цитозин (С), С;
• урацил (U), U.

Те са свързани помежду си чрез три- и пет-фосфодиестерни връзки.

Най-различен брой нуклеотиди (от няколко десетки до десетки хиляди) е включен в структурата на РНК. Те могат да образуват вторична структура, състояща се предимно от къси двойни спирали, които се образуват от допълващи се основи.

Структура на молекула рибонуклеинова киселина

Както вече беше споменато, молекулата има едно-верижна структура. РНК получава вторична структура и форма в резултат на взаимодействието на нуклеотидите един с друг. Това е полимер, чийто мономер е нуклеотид, състоящ се от захар, остатък на фосфорна киселина и азотна база. Външно, молекулата е подобна на една от нишките на ДНК. Нуклеотидите аденин и гуанин, които са част от РНК, са пурин. Цитозин и урацил са пиримидинови бази.

Процес на синтез

За молекулата РНК, която трябва да бъде синтезирана, матрицата е ДНК молекула. Това се случва, обаче, и обратният процес, когато се формират нови молекули на дезоксирибонуклеинова киселина върху рибонуклеиновата матрица. Това се случва при репликиране на някои типове вируси.

Базата за биосинтезата може да служи и на други молекули на рибонуклеиновата киселина. При транскрипцията, която се среща в ядрото на клетката, участват много ензими, но най-значимата от тях е РНК полимераза.

видове

В зависимост от вида РНК, неговите функции също се различават. Има няколко типа:

• информация и РНК;
• рибозомна р-РНК;
• транспортна t-РНК;
• непълнолетен;
• рибозоми
• вирусна.

Информационна рибонуклеинова киселина

Такива молекули се наричат ​​също матрични молекули. Те съставляват около два процента от общия брой в клетката. В еукариотните клетки те се синтезират в ядра върху ДНК матрици, след това преминават в цитоплазмата и се свързват към рибозомите. Освен това те стават матрици за протеинов синтез: те се свързват чрез транспортни РНК, които носят аминокиселини. Това е процесът на трансформиране на информацията, която се реализира в уникална протеинова структура. В някои вирусни РНК, тя също е хромозома.

Джейкъб и Мано са откривателите на този вид. Като не разполага с твърда структура, нейната верига образува извити контури. Без работа, i-РНК се събира в гънки и гънки в заплетена и се разгръща в работна посока.

и-РНК носи информация за последователността на аминокиселините в протеина, който се синтезира. Всяка аминокиселина се кодира на определено място с помощта на генетични кодове, които са характерни за:

• триплет - от четири мононуклеотиди е възможно да се изградят шейсет и четири кодона (генетичен код);
• неприпокриване - информацията се движи в една посока;
• приемственост - принципът на действие се свежда до факта, че една i-РНК е единичен протеин;
• универсалност - този или онзи вид аминокиселина е кодиран във всички живи организми по същия начин;
• дегенерация - двадесет аминокиселини са известни, а кодоните са шестдесет и едно, т.е. те са кодирани от няколко генетични кода.

Рибозомна рибонуклеинова киселина

Такива молекули съставляват по-голямата част от клетъчната РНК, а именно от осемдесет до деветдесет процента от общия брой. Те се комбинират с протеини и образуват рибозоми - това са органоиди, които извършват протеинов синтез.

Рибозомите се състоят от шестдесет и пет процента от r-РНК и тридесет и пет процента от протеина. Тази полинуклеотидна верига лесно се огъва заедно с протеина.

Рибозомът се състои от аминокиселинните и пептидните места. Те се намират върху контактни повърхности.

Рибозомите се движат свободно в клетката, синтезирайки протеини в на правилните места. Те не са много специфични и могат не само да четат информация от i-РНК, но и да образуват матрица с тях.

Транспортна рибонуклеинова киселина

Т-РНК са най-проучените. Те съставляват десет процента клетъчна рибонуклеинова киселина. Тези видове РНК се свързват с аминокиселини благодарение на специален ензим и се доставят на рибозомите. В този случай аминокиселините се транспортират чрез транспортни молекули. Обаче, това се случва, че аминокиселината е кодирана от различни кодони. След това те ще бъдат транспортирани от няколко транспортни РНК.

Той се сгъва в гломерул, когато е неактивен, но функционира, изглежда като детелина.

Той отличава следните области:

• Амитиращият ствол, който има нуклеотидната последователност на ATSTS;
• сайт, който служи за присъединяване към рибозомата;
• антикодон, кодиращ аминокиселина, която е прикрепена към тази tPHK.

Незначителен тип рибонуклеинова киселина

Напоследък видовете РНК са попълнени с нов клас, т.нар. Малки РНК. Те са най-вероятните универсални регулатори, които превръщат или изключват гени в ембрионалното развитие, а също и контролират процесите вътре в клетките.

Рибозимите също са ново открити, те активно участват, когато РНК киселината се ферментира, като катализатор.

Вирусни видове киселини

Вирусът може да съдържа или рибонуклеинова киселина, или дезоксирибонуклеинова киселина. Следователно със съответните молекули те се наричат ​​съдържащи РНК. Когато един вирус навлезе в тази клетка, възниква обратна транскрипция - нова ДНК се създава въз основа на рибонуклеиновата киселина, която се вгражда в клетките, като се гарантира съществуването и размножаването на вируса. В другия случай възниква образуването на допълнителна РНК. Протеиновите вируси, жизнената активност и възпроизводството преминават без ДНК, но само въз основа на информацията, съдържаща се в РНК на вируса.

копиране

За да се подобри общото разбиране, е необходимо да се разгледа процесът на репликация, който води до появата на две еднакви молекули на нуклеинови киселини. Така започва разцепването на клетките.

Това включва ДНК полимерази, ДНК-зависими РНК полимерази и ДНК лигази.

Процесът на репликация се състои от следните стъпки:

• депиризация - има постепенно развиване на майчината ДНК, която улавя цялата молекула;
• скъсването на водородните връзки, при което веригите се разминават и се появява репликативна вилка;
• настройка на dNTPs към освободените бази на математическите схеми;
• отстраняването на пирофосфатите от dNTP молекули и образуването на фосфорни и динетерни връзки в резултат на освободената енергия;
• respiralizatsiya.

След образуването на дъщерната молекула ядрото, цитоплазмата и останалите се разделят. По този начин се формират две дъщерни клетки, които напълно получават цялата генетична информация.

В допълнение, първичната структура на протеините се кодира, които се синтезират в клетката. ДНК в този процес поема непряка част, а не директна, че ДНК е включена в синтеза на протеини и РНК. Този процес се нарича транскрипция.

транскрипция

Синтез на всички молекули настъпва по време на транскрипцията, т.е. пренаписване на генетична информация от специфичен ДНК оперон. Процесът в някои точки е подобен на репликацията, но в други се различава значително от него.

Приликите са следните:

• началото идва с депиризация на ДНК;
• има скъсване на водородните връзки между основите на веригите;
• допълващи се с тях са NTF;
• има образуване на водородни връзки.

Разлики от репликацията:

• по време на транскрипцията, само частта от ДНК, съответстваща на транскринтата, се разпада, докато по време на репликацията цялата молекула претърпява тъкане;
• когато се транскрибират, регулиращите NTP съдържат рибоза и вместо тимин, урацил;
• информацията се отписва само от определен сайт;
• след образуването на молекулата, водородните връзки и синтезираната верига се счупват и веригата се плъзга от ДНК.

За нормално функциониране, първичната структура на РНК трябва да се състои само от изведена от експлоатация ДНК от местата на екзоните.

Новообразуваната РНК започва процеса на зреене. Тихите секции са изрязани и информационни кръстосани връзки, образуващи полинуклеотидна верига. Освен това, всеки вид има свои собствени трансформации.

В i-РНК настъпва прикачването към началния край. Полиаденилатът се добавя към крайното място.

В tRNA базите се модифицират, за да образуват незначителни видове.

В r-РНК, отделни бази също са метилирани.

Защитете от унищожаване и подобрете транспортирането до цитоплазмата на протеините. РНК в зряло състояние се комбинира с тях.

Стойността на дезоксирибонуклеиновите и рибонуклеиновите киселини

Нуклеиновите киселини са от голямо значение в живота на организмите. В тях се съхранява, прехвърля се в цитоплазмата и се предава чрез наследяване на дъщерни клетки информация за протеини, синтезирани във всяка клетка. Те са налични във всички живи организми, стабилността на тези киселини играе ключова роля за нормалното функциониране както на клетките, така и на целия организъм. Всички промени в структурата им ще доведат до клетъчни промени.