Къде се образуват РНК? Рибонуклеинова киселина. ДНК е носител на наследствена информация

За поддържане на живота в живия организъм протичат много процеси. Можем да наблюдаваме някои от тях – дишане, хранене, освобождаване от отпадъчни продукти, получаване на информация от сетивата и забравяне на тази информация. Но повечето от химичните процеси са скрити от погледа.

Справка. Класификация

Научно, метаболизмът е метаболизъм.

Метаболизмът обикновено се разделя на два етапа:
по време на катаболизма сложните органични молекули се разпадат на по-прости, с производството на енергия; (загубена енергия)
в процесите на анаболизъм енергията се изразходва за синтеза на сложни биомолекули от прости молекули. (енергията се съхранява)

Биомолекулите, както се вижда по-горе, са разделени на малки молекули и големи.

малък:
Липиди (мазнини), фосфолипиди, гликолипиди, стероли, глицеролипиди,
витамини
Хормони, невротрансмитери
Метаболити
Голям:
Мономери, олигомери и полимери.

Мономери Олигомери Биополимери

Аминокиселини Олигопептиди Полипептиди, протеини
Монозахариди Олигозахариди Полизахариди (нишесте, целулоза)
Нуклеотиди Олигонуклеотиди Полинуклеотиди, (ДНК, РНК)

Колоната с биополимери съдържа полинуклеотиди. Именно тук се намира рибонуклеиновата киселина - обектът на статията.

рибонуклеинови киселини. Структура, предназначение.

Фигурата показва молекула РНК.
Нуклеиновите киселини ДНК и РНК присъстват в клетките на всички живи организми и изпълняват функциите за съхранение, предаване и внедряване на наследствена информация.

Прилики и разлики между РНК и ДНК

Както се вижда, има външна прилика с известната структура на молекулата на ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина).
Въпреки това, РНК може да бъде както двуверижна, така и едноверижна.
Нуклеотиди (пет- и шестоъгълници на фигурата)
В допълнение, РНК веригата се състои от четири нуклеотида (или азотни бази, което е едно и също нещо): аденин, урацил, гуанин и цитозин.
ДНК веригата се състои от различен набор от нуклеотиди: аденин, гуанин, тимин и цитозин.
Химическа структура на РНК полинуклеотида:

Както можете да видите, има характерни нуклеотиди урацил (за РНК) и тимин (за ДНК).
Всичките 5 нуклеотида на фигурата:


Шестоъгълниците на фигурите са бензолови пръстени, в които вместо въглерод са вградени други елементи, в този случай това е азот.

Бензол. За справка.

Химическата формула на бензола е C6H6. Тези. Всеки ъгъл на шестоъгълника съдържа въглероден атом. Трите допълнителни вътрешни линии в шестоъгълника показват наличието на двойни ковалентни връзки между тези въглероди. Въглеродът е елемент от 4-та група на периодичната таблица на Менделеев, следователно има 4 електрона, които могат да образуват ковалентна връзка. На фигурата - една връзка - с електрон на водорода, втората - с електрон на въглерода отляво и още 2 - с 2 електрона на въглерода отдясно. Физически обаче има един електронен облак, покриващ всичките 6 въглеродни атома на бензола.

Съединение на азотни основи

Комплементарните нуклеотиди са свързани (хибридизирани) един с друг с помощта на водородни връзки. Аденинът е комплементарен с урацил, а гуанинът е комплементарен с цитозина. Колкото по-дълги са комплементарните региони на дадена РНК, толкова по-силна е структурата, която образуват; обратно, късите участъци ще бъдат нестабилни. Това определя функцията на определена РНК.
Фигурата показва фрагмент от комплементарна РНК област. Азотни основи, оцветени в синьо

структура на РНК

Връзката на много групи нуклеотиди образуват РНК фиби (първична структура):


Много щифтове в лентата са свързани в двойна спирала. В разширена форма такава структура прилича на дърво (вторична структура):


Спиралите също взаимодействат помежду си (третична структура). Можете да видите как различните спирали са свързани една с друга:


Други РНК се сгъват по подобен начин. Напомня набор от панделки (кватернерна структура).

Заключение

За да се изчислят конформациите, които РНК ще приеме, според тяхната първична последователност, има

Какво е ДНК и РНК? Какви са техните функции и значение в нашия свят? От какво са направени и как работят? Това и много други са разгледани в статията.

Какво е ДНК и РНК

Биологичните науки, които изучават принципите на съхранение, внедряване и предаване на генетична информация, структурата и функциите на неправилните биополимери принадлежат към молекулярната биология.

Биополимерите, органични съединения с високо молекулно тегло, които се образуват от нуклеотидни остатъци, са нуклеинови киселини. Те съхраняват информация за жив организъм, определят неговото развитие, растеж, наследственост. Тези киселини участват в синтеза на протеини.

В природата има два вида нуклеинови киселини:

• ДНК - дезоксирибонуклеинова;
• РНК е рибонуклеинова.

За това какво е ДНК, светът е разказан през 1868 г., когато е открито в клетъчните ядра на левкоцитите на сьомгата и сперматозоидите. По-късно те са открити във всички животински и растителни клетки, както и в бактерии, вируси и гъбички. През 1953 г. Дж. Уотсън и Ф. Крик, в резултат на рентгенов дифракционен анализ, изграждат модел, състоящ се от две полимерни вериги, които са усукани в спирала една около друга. През 1962 г. тези учени са удостоени с Нобелова награда за своето откритие.

Дезоксирибонуклеинова киселина

Какво е ДНК? Това е нуклеинова киселина, която съдържа генотипа на индивида и предава информация по наследство, като се самовъзпроизвежда. Тъй като тези молекули са много големи, има огромен брой възможни последователности от нуклеотиди. Следователно броят на различните молекули е практически безкраен.

структура на ДНК

Това са най-големите биологични молекули. Размерът им варира от една четвърт в бактериите до четиридесет милиметра в човешката ДНК, което е много по-голямо от максималния размер на протеин. Те се състоят от четири мономера, структурните компоненти на нуклеиновите киселини - нуклеотиди, които включват азотна основа, остатък от фосфорна киселина и дезоксирибоза.

Азотните основи имат двоен пръстен от въглерод и азот - пурини, и един пръстен - пиримидини.

Пурините са аденин и гуанин, а пиримидините са тимин и цитозин. Те са обозначени с главни латински букви: A, G, T, C; а в руската литература - на кирилица: A, G, T, C. С помощта на химическа водородна връзка те се свързват помежду си, в резултат на което се появяват нуклеинови киселини.

Във Вселената най-често срещаната форма е спиралата. Така че структурата на ДНК на молекулата също го има. Полинуклеотидната верига е усукана като вита стълба.

Веригите в една молекула са насочени противоположно една от друга. Оказва се, че ако в една верига от 3 "край до 5", то в другата верига ориентацията ще бъде обратно от 5 "край до 3".

Принципът на допълване

Две нишки са свързани в молекула чрез азотни основи по такъв начин, че аденинът има връзка с тимин, а гуанинът - само с цитозин. Последователните нуклеотиди в една верига определят другата. Това съответствие, което е в основата на появата на нови молекули в резултат на репликация или дублиране, започва да се нарича комплементарност.

Оказва се, че броят на адениловите нуклеотиди е равен на броя на тимидил, а гуанил нуклеотидите са равни на броя на цитидил. Тази кореспонденция стана известна като "правилото на Чаргаф".

репликация

Процесът на самовъзпроизвеждане, протичащ под контрола на ензими, е основното свойство на ДНК.

Всичко започва с развиването на спиралата благодарение на ензима ДНК полимераза. След прекъсване на водородните връзки се синтезира дъщерна верига в едната и другата вериги, материалът за които са свободните нуклеотиди, присъстващи в ядрото.

Всяка верига от ДНК е шаблон за нова верига. В резултат на това от една се получават две абсолютно идентични родителски молекули. В този случай една нишка се синтезира твърда, а другата е първо фрагментарна, едва след това се свързва.

ДНК гени

Молекулата носи цялата важна информация за нуклеотидите, определя местоположението на аминокиселините в протеините. ДНК на човек и всички други организми съхранява информация за неговите свойства, предавайки ги на потомци.

Част от него е ген – група нуклеотиди, която кодира информация за протеин. Съвкупността от гени на клетката формира нейния генотип или геном.

Гените са разположени в определен участък от ДНК. Те се състоят от определен брой нуклеотиди, които са подредени в последователна комбинация. Това означава, че генът не може да промени мястото си в молекулата и има много специфичен брой нуклеотиди. Последователността им е уникална. Например, една поръчка се използва за адреналин, а друга поръчка за инсулин.

В допълнение към гените, некодиращите последователности се намират в ДНК. Те регулират гените, помагат на хромозомите и отбелязват началото и края на ген. Но днес ролята на повечето от тях остава неизвестна.

Рибонуклеинова киселина

Тази молекула в много отношения е подобна на дезоксирибонуклеиновата киселина. Тя обаче не е толкова голяма, колкото ДНК. И РНК също се състои от четири вида полимерни нуклеотиди. Три от тях са подобни на ДНК, но вместо тимин включва урацил (U или Y). В допълнение, РНК се състои от въглехидрат, наречен рибоза. Основната разлика е, че спиралата на тази молекула е единична, за разлика от двойната спирала в ДНК.

РНК функции

Функциите на рибонуклеиновата киселина се основават на три различни вида РНК.

Информацията предава генетична информация от ДНК към цитоплазмата на ядрото. Нарича се още матрица. Това е отворена верига, синтезирана в ядрото от ензима РНК полимераза. Въпреки факта, че процентът му в молекулата е изключително нисък (от три до пет процента от клетката), той има най-важната функция – да бъде матрица за протеинов синтез, информираща за структурата им от молекулите на ДНК. Един протеин е кодиран от една специфична ДНК, така че тяхната числена стойност е еднаква.

Рибозомата се състои основно от цитоплазмени гранули – рибозоми. rRNAs се синтезират в ядрото. Те представляват приблизително осемдесет процента от цялата клетка. Този вид има сложна структура, образувайки бримки върху допълващи се части, което води до молекулярна самоорганизация в сложно тяло. Сред тях има три вида при прокариотите и четири при еукариотите.

Транспортът действа като "адаптер", подреждайки аминокиселините на полипептидната верига в подходящия ред. Средно се състои от осемдесет нуклеотида. Тяхната клетка съдържа като правило почти петнадесет процента. Той е предназначен да пренася аминокиселини до мястото, където се синтезира протеин. Има двадесет до шестдесет типа трансферна РНК в клетката. Всички те имат подобна организация в космоса. Те придобиват структура, която се нарича детелина.

Значение на РНК и ДНК

Когато беше открито какво е ДНК, ролята му не беше толкова очевидна. Дори и днес, въпреки факта, че е разкрита много повече информация, някои въпроси остават без отговор. А някои може би дори още не са формулирани.

Добре известното биологично значение на ДНК и РНК е, че ДНК предава наследствена информация, докато РНК участва в протеиновия синтез и кодира протеиновата структура.

Има обаче версии, че тази молекула е свързана с нашия духовен живот. Какво е човешката ДНК в този смисъл? Той съдържа цялата информация за него, неговия живот и наследство. Метафизиците вярват, че в него се съдържа опитът от минали животи, възстановителните функции на ДНК и дори енергията на Висшия Аз – Създателя, Бог.

Според тях веригите съдържат кодове, отнасящи се до всички аспекти на живота, включително духовната част. Но някаква информация, например, за възстановяването на тялото, се намира в структурата на кристала на многоизмерното пространство, което е около ДНК. Той е додекаедър и е паметта на цялата жизнена сила.

Поради факта, че човек не се натоварва с духовни знания, обменът на информация в ДНК с кристална обвивка е много бавен. За обикновения човек това е само петнадесет процента.

Предполага се, че това е направено специално, за да се съкрати живота на човек и да попадне в нивото на дуалност. Така кармичният дълг на човек расте и нивото на вибрация, необходимо за някои същества, се поддържа на планетата.

Молекулата е не по-малко важен компонент на всеки организъм, присъства и в прокариотните клетки, и в клетките, и в някои (РНК-съдържащи вируси).

Разгледахме общата структура и състав на молекулата в лекцията "", тук ще разгледаме следните въпроси:

• Образуване на РНК и комплементарност
• транскрипция
• излъчване (синтез)

РНК молекулите са по-малки от ДНК молекулите. Молекулното тегло на tRNA е 20-30 хиляди c.u., rRNA е до 1,5 милиона c.u.

структура на РНК

И така, структурата на РНК молекулата е едноверижна молекула и съдържа 4 вида азотни бази:

НО, В, ° СИ г

Нуклеотидите в РНК са свързани в полинуклеотидна верига поради взаимодействието на пентозната захар на един нуклеотид и остатъка от фосфорна киселина на друг.

има 3 вид РНК:

Транскрипция и излъчване

РНК транскрипция

Така че, както знаем, всеки организъм е уникален.

Транскрипция- процесът на синтез на РНК с помощта на ДНК като шаблон, протичащ във всички живи клетки. С други думи, това е трансфер на генетична информация от ДНК към РНК.

Съответно, РНК на всеки организъм също е уникална. Получената m- (матрична или информационна) РНК е комплементарна на една верига от ДНК. Както при ДНК, "помага" за транскрипцията РНК полимераза ензим.Както в , процесът започва с инициация(=начало), след това отива удължаване(= удължаване, продължение) и завършва прекратяване на договора(= прекъсване, край).

В края на процеса тРНК се освобождава от цитоплазмата.

Излъчване

Като цяло преводът е много сложен процес и е подобен на добре установена автоматична хирургична операция. Ще разгледаме "опростена версия" - само за да разберем основните процеси на този механизъм, чиято основна цел е да осигури на организма протеин.

• Молекулата на иРНК излиза от ядрото в цитоплазмата и се свързва с рибозомата.
• В този момент аминокиселините на цитоплазмата се активират, но има едно „но“ - директно иРНК и аминокиселините не могат да взаимодействат. Имат нужда от адаптер
• Такъв адаптер става t- (трансферна) РНК. Всяка аминокиселина има своя собствена tRNA. tRNA има специално трио нуклеотиди (антикодон), който е комплементарен към специфичен регион на иРНК и той „прикрепя“ аминокиселина към този специфичен регион.
• , от своя страна, с помощта на специални ензими, образува връзка между тях - рибозомата се движи по протежение на иРНК като плъзгач по цип. Полипептидната верига расте, докато рибозомата достигне кодона (3 аминокиселини), който съответства на STOP сигнала. Тогава веригата се прекъсва, протеинът напуска рибозомата.

Генетичен код

Генетичен код- метод, присъщ на всички живи организми, за кодиране на аминокиселинната последователност на протеините, използвайки последователност от нуклеотиди.

Как да използвате таблицата:

• Намерете първата азотна основа в лявата колона;
• Намерете втората основа отгоре;
• Определете третата основа в дясната колона.

Пресечната точка на трите е аминокиселината на получения протеин, от който се нуждаете.

Свойства на генетичния код

1. Тройност- значителна единица на кода е комбинация от три нуклеотида (триплет или кодон).
2. Приемственост- между тризнаците няма препинателни знаци, тоест информацията се чете непрекъснато.
3. не препокриващи се- един и същ нуклеотид не може да бъде едновременно част от две или повече триплети.
4. Недвусмисленост (специфичност)Определен кодон съответства само на една аминокиселина.
5. Дегенерация (излишне)Няколко кодона могат да съответстват на една и съща аминокиселина.
6. Универсалност- генетичният код работи по същия начин в организми с различни нива на сложност - от вируси до хора

Няма нужда да запомняте тези свойства. Важно е да се разбере, че генетичният код е универсален за всички живи организми! Защо? Да, защото се основава на

Молекулярната биология е един от най-важните клонове на биологичните науки и включва подробно изследване на клетките на живите организми и техните компоненти. Обхватът на нейните изследвания включва много жизненоважни процеси, като раждане, дишане, растеж, смърт.


Безценното откритие на молекулярната биология е дешифрирането на генетичния код на висшите същества и определянето на способността на клетката да съхранява и предава генетична информация. Основната роля в тези процеси принадлежи на нуклеиновите киселини, които се разграничават в природата с два вида - ДНК и РНК. Какви са тези макромолекули? От какво са направени и какви биологични функции изпълняват?

Какво е ДНК?

ДНК означава дезоксирибонуклеинова киселина. Тя е една от трите макромолекули на клетката (другите две са протеини и рибонуклеинова киселина), която осигурява запазването и предаването на генетичния код на развитието и дейността на организмите. Просто казано, ДНК е носител на генетична информация. Той съдържа генотипа на индивид, който има способността да се възпроизвежда и предава информация по наследство.

Като химично вещество киселината е изолирана от клетките още през 1860-те години, но до средата на 20-ти век никой не предполага, че е способна да съхранява и предава информация.


Дълго време се смяташе, че тези функции се изпълняват от протеини, но през 1953 г. група биолози успява значително да разшири разбирането за същността на молекулата и да докаже основната роля на ДНК в запазването и предаването на генотипа. . Откритието беше откритието на века и учените получиха Нобелова награда за работата си.

От какво е направена ДНК?

ДНК е най-голямата от биологичните молекули и се състои от четири нуклеотида, състоящи се от остатък на фосфорна киселина. Структурно киселината е доста сложна. Неговите нуклеотиди са свързани помежду си с дълги вериги, които се комбинират по двойки във вторични структури - двойни спирали.

ДНК има тенденция да се уврежда от радиация или различни окислителни вещества, поради което в молекулата възниква процес на мутация. Функционирането на една киселина пряко зависи от нейното взаимодействие с друга молекула - протеини. Взаимодействайки с тях в клетката, той образува веществото хроматин, в рамките на което се реализира информацията.

Какво е РНК?

РНК е рибонуклеинова киселина, съдържаща азотни основи и остатъци от фосфорна киселина.


Има хипотеза, че това е първата молекула, придобила способността да се възпроизвежда в ерата на формирането на нашата планета – в предбиологичните системи. РНК все още е включена в геномите на отделните вируси, изпълнявайки в тях ролята, която ДНК играе във висшите същества.

Рибонуклеиновата киселина се състои от 4 нуклеотида, но вместо двойна спирала, както е в ДНК, нейните вериги са свързани с единична крива. Нуклеотидите съдържат рибоза, която участва активно в метаболизма. В зависимост от способността да кодира протеин, РНК се разделя на матрична и некодираща.

Първият действа като своеобразен посредник при трансфера на кодирана информация към рибозомите. Последните не могат да кодират протеини, но имат други възможности – транслация и лигиране на молекули.

Как се различава ДНК от РНК?

По своя химичен състав киселините са много сходни една с друга. И двата са линейни полимери и са N-гликозид, създаден от петвъглеродни захарни остатъци. Разликата между тях е, че захарният остатък на РНК е рибоза, монозахарид от пентозната група, който е лесно разтворим във вода. Захарният остатък на ДНК е дезоксирибоза или производно на рибозата, която има малко по-различна структура.


За разлика от рибозата, която образува пръстен от 4 въглеродни атома и 1 кислороден атом, при дезоксирибоза вторият въглероден атом е заменен с водород. Друга разлика между ДНК и РНК е техният размер – по-голям. Освен това, сред четирите нуклеотида, които изграждат ДНК, единият е азотна основа, наречена тимин, докато в РНК вместо тимин присъства неговият вариант, урацил.