Unde se formează ARN-urile? Acid ribonucleic. ADN-ul este purtătorul de informații ereditare

Pentru a menține viața într-un organism viu, au loc multe procese. Pe unele dintre ele le putem observa - respirația, mâncatul, scăparea de deșeuri, primirea de informații de către simțuri și uitarea acestor informații. Dar majoritatea proceselor chimice sunt ascunse vederii.

Referinţă. Clasificare

Din punct de vedere științific, metabolismul este metabolism.

Metabolismul este de obicei împărțit în două etape:
în timpul catabolismului, moleculele organice complexe se descompun în altele mai simple, cu producerea de energie; (energie risipită)
în procesele de anabolism, energia este cheltuită pentru sinteza de biomolecule complexe din molecule simple. (energia este stocată)

Biomoleculele, așa cum s-a văzut mai sus, sunt împărțite în molecule mici și molecule mari.

Mic:
Lipide (grăsimi), fosfolipide, glicolipide, steroli, glicerolipide,
vitamine
Hormoni, neurotransmitatori
Metaboliți
Mare:
Monomeri, oligomeri și polimeri.

Monomeri Oligomeri Biopolimeri

Aminoacizi Oligopeptide Polipeptide, proteine
Monozaharide Oligozaharide Polizaharide (amidon, celuloză)
Nucleotide Oligonucleotide Polinucleotide, (ADN, ARN)

Coloana de biopolimeri conține polinucleotide. Aici se află acidul ribonucleic - obiectul articolului.

acizi ribonucleici. Structură, scop.

Figura prezintă o moleculă de ARN.
Acizii nucleici ADN și ARN sunt prezenți în celulele tuturor organismelor vii și îndeplinesc funcțiile de stocare, transmitere și implementare a informațiilor ereditare.

Asemănări și diferențe între ARN și ADN

După cum se poate observa, există o asemănare exterioară cu structura cunoscută a moleculei de ADN (acid dezoxiribonucleic).
Cu toate acestea, ARN-ul poate fi atât dublu catenar, cât și monocatenar.
Nucleotide (cinci și hexagoane în figură)
În plus, o catenă de ARN constă din patru nucleotide (sau baze azotate, care este același lucru): adenină, uracil, guanină și citozină.
Catena de ADN este formata dintr-un set diferit de nucleotide: adenina, guanina, timina si citozina.
Structura chimică a polinucleotidei ARN:

După cum puteți vedea, există nucleotide caracteristice uracil (pentru ARN) și timină (pentru ADN).
Toate cele 5 nucleotide din figură:


Hexagoanele din figuri sunt inele benzenice, în care, în loc de carbon, sunt încorporate alte elemente, în acest caz, este vorba de azot.

Benzen. Pentru trimitere.

Formula chimică a benzenului este C6H6. Acestea. Fiecare colț al hexagonului conține un atom de carbon. Cele 3 linii interne suplimentare din hexagon indică prezența legăturilor duble covalente între acești atomi de carbon. Carbonul este un element din grupa a 4-a din tabelul periodic al lui Mendeleev, prin urmare, are 4 electroni care pot forma o legătură covalentă. În figură - o legătură - cu un electron de hidrogen, a doua - cu un electron de carbon în stânga și încă 2 - cu 2 electroni de carbon în dreapta. Cu toate acestea, fizic există un singur nor de electroni care acoperă toți cei 6 atomi de carbon ai benzenului.

Compus din baze azotate

Nucleotidele complementare sunt legate (hibridizate) unele cu altele folosind legături de hidrogen. Adenina este complementară uracilului, iar guanina este complementară citozinei. Cu cât regiunile complementare ale unui ARN dat sunt mai lungi, cu atât structura pe care o formează este mai puternică; invers, secțiunile scurte vor fi instabile. Aceasta determină funcția unui anumit ARN.
Figura prezintă un fragment dintr-o regiune complementară de ARN. Baze azotate umbrite în albastru

Structura ARN

Legătura mai multor grupuri de nucleotide formează ac de păr ARN (structură primară):


Mulți știfturi din bandă sunt interconectați într-o dublă spirală. În formă extinsă, o astfel de structură seamănă cu un arbore (structură secundară):


Spiralele interacționează, de asemenea, între ele (structură terțiară). Puteți vedea cum diferitele spirale sunt conectate între ele:


Alți ARN-uri se pliază în mod similar. Amintește de un set de panglici (structură cuaternară).

Concluzie

Pentru a calcula conformațiile pe care ARN-ul le va accepta, în funcție de secvența lor primară, există

Ce este ADN-ul și ARN-ul? Care sunt funcțiile și semnificația lor în lumea noastră? Din ce sunt făcute și cum funcționează? Acest lucru și multe altele sunt tratate în articol.

Ce este ADN și ARN

Științele biologice care studiază principiile stocării, implementării și transmiterii informațiilor genetice, structura și funcțiile biopolimerilor neregulați aparțin biologiei moleculare.

Biopolimerii, compuși organici cu greutate moleculară mare care se formează din reziduuri de nucleotide, sunt acizi nucleici. Ele stochează informații despre un organism viu, determină dezvoltarea, creșterea, ereditatea acestuia. Acești acizi sunt implicați în sinteza proteinelor.

Există două tipuri de acizi nucleici care se găsesc în natură:

• ADN - dezoxiribonucleic;
• ARN-ul este ribonucleic.

Despre ce este ADN-ul, s-a spus lumii în 1868, când a fost descoperit în nucleele celulare ale leucocitelor și spermatozoizilor de somon. Mai târziu au fost găsite în toate celulele animale și vegetale, precum și în bacterii, viruși și ciuperci. În 1953, J. Watson și F. Crick, ca rezultat al analizei de difracție cu raze X, au construit un model format din două lanțuri de polimeri care sunt răsucite în spirală unul în jurul celuilalt. În 1962, acești oameni de știință au primit Premiul Nobel pentru descoperirea lor.

Acidul dezoxiribonucleic

Ce este ADN-ul? Acesta este un acid nucleic care conține genotipul unui individ și transmite informații prin moștenire, autoreproducându-se. Deoarece aceste molecule sunt foarte mari, există un număr mare de secvențe posibile de nucleotide. Prin urmare, numărul de molecule diferite este practic infinit.

Structura ADN-ului

Acestea sunt cele mai mari molecule biologice. Dimensiunea lor variază de la un sfert în bacterii până la patruzeci de milimetri în ADN-ul uman, ceea ce este mult mai mare decât dimensiunea maximă a unei proteine. Ele constau din patru monomeri, componentele structurale ale acizilor nucleici - nucleotide, care includ o bază azotată, un reziduu de acid fosforic și dezoxiriboză.

Bazele azotate au un inel dublu de carbon și azot - purine și un inel - pirimidine.

Purinele sunt adenina și guanina, iar pirimidinele sunt timină și citozină. Sunt indicate prin litere mari latine: A, G, T, C; iar în literatura rusă - în chirilic: A, G, T, C. Cu ajutorul unei legături chimice de hidrogen, acestea sunt conectate între ele, în urma cărora apar acizi nucleici.

În univers, spirala este cea mai comună formă. Deci o are și structura ADN-ului moleculei. Lanțul de polinucleotide este răsucit ca o scară în spirală.

Lanțurile dintr-o moleculă sunt direcționate opus unul față de celălalt. Se dovedește că dacă într-un lanț de la 3 „capăt la 5”, atunci în celălalt lanț orientarea va fi invers de la 5 „capăt la 3”.

Principiul complementarității

Două fire sunt conectate într-o moleculă prin baze azotate în așa fel încât adenina să aibă o legătură cu timina, iar guanina - doar cu citozina. Nucleotidele succesive dintr-o catenă o determină pe cealaltă. Această corespondență, care stă la baza apariției de noi molecule ca urmare a replicării sau duplicării, a ajuns să fie numită complementaritate.

Se pare că numărul de nucleotide adenil este egal cu numărul de timidil, iar nucleotidele guanil sunt egale cu numărul de citidil. Această corespondență a devenit cunoscută sub numele de „regula Chargaff”.

replicare

Procesul de auto-reproducere, care se desfășoară sub controlul enzimelor, este principala proprietate a ADN-ului.

Totul începe cu desfășurarea helixului datorită enzimei ADN polimerază. După ruperea legăturilor de hidrogen, se sintetizează o catenă fiică în una și cealaltă catene, materialul pentru care sunt nucleotidele libere prezente în nucleu.

Fiecare catenă de ADN este șablonul pentru o nouă catenă. Ca rezultat, dintr-una se obțin două molecule părinte absolut identice. În acest caz, un fir este sintetizat solid, iar celălalt este mai întâi fragmentar, abia apoi conectat.

genele ADN

Molecula poartă toate informațiile importante despre nucleotide, determină localizarea aminoacizilor în proteine. ADN-ul unei persoane și al tuturor celorlalte organisme stochează informații despre proprietățile sale, transmițându-le descendenților.

O parte din ea este o genă - un grup de nucleotide care codifică informații despre o proteină. Totalitatea genelor unei celule formează genotipul sau genomul acesteia.

Genele sunt localizate pe o anumită secțiune a ADN-ului. Ele constau dintr-un anumit număr de nucleotide care sunt aranjate într-o combinație secvențială. Aceasta înseamnă că gena nu își poate schimba locul în moleculă și are un număr foarte specific de nucleotide. Secvența lor este unică. De exemplu, o comandă este folosită pentru adrenalină și alta comandă pentru insulină.

Pe lângă gene, secvențele necodificatoare sunt localizate în ADN. Acestea reglează genele, ajută cromozomii și marchează începutul și sfârșitul unei gene. Dar astăzi rolul majorității lor rămâne necunoscut.

Acid ribonucleic

Această moleculă este în multe privințe similară cu acidul dezoxiribonucleic. Cu toate acestea, nu este la fel de mare ca ADN-ul. Și ARN-ul constă, de asemenea, din patru tipuri de nucleotide polimerice. Trei dintre ele sunt similare cu ADN-ul, dar în loc de timină, include uracil (U sau Y). În plus, ARN-ul este format dintr-un carbohidrat numit riboză. Principala diferență este că helixul acestei molecule este unic, spre deosebire de helixul dublu din ADN.

Funcțiile ARN

Funcțiile acidului ribonucleic se bazează pe trei tipuri diferite de ARN.

Informația transmite informații genetice de la ADN către citoplasma nucleului. Se mai numește și matrice. Acesta este un lanț deschis sintetizat în nucleu de enzima ARN polimeraza. În ciuda faptului că procentul său în moleculă este extrem de scăzut (de la trei la cinci la sută din celulă), are cea mai importantă funcție - de a fi o matrice pentru sinteza proteinelor, informând despre structura acestora din moleculele de ADN. O proteină este codificată de un ADN specific, astfel încât valoarea lor numerică este egală.

Ribozomul este format în principal din granule citoplasmatice – ribozomi. ARNr-urile sunt sintetizate în nucleu. Ele reprezintă aproximativ optzeci la sută din întreaga celulă. Această specie are o structură complexă, formând bucle pe părți complementare, ceea ce duce la auto-organizarea moleculară într-un corp complex. Printre acestea, există trei tipuri la procariote și patru la eucariote.

Transportul acționează ca un „adaptor”, aliniind aminoacizii lanțului polipeptidic în ordinea corespunzătoare. În medie, este format din optzeci de nucleotide. Celula lor conține, de regulă, aproape cincisprezece procente. Este conceput pentru a transporta aminoacizii acolo unde sunt sintetizate proteinele. Există douăzeci până la șaizeci de tipuri de ARN de transfer într-o celulă. Toți au o organizare similară în spațiu. Ei dobândesc o structură numită frunză de trifoi.

Semnificația ARN și ADN-ului

Când s-a descoperit ce este ADN-ul, rolul său nu a fost atât de evident. Chiar și astăzi, în ciuda faptului că au fost dezvăluite mult mai multe informații, unele întrebări rămân fără răspuns. Și unele, poate, nici măcar nu au fost formulate încă.

Semnificația biologică binecunoscută a ADN-ului și ARN-ului este că ADN-ul transmite informații ereditare, iar ARN-ul este implicat în sinteza proteinelor și codifică structura proteinei.

Cu toate acestea, există versiuni conform cărora această moleculă este conectată cu viața noastră spirituală. Ce este ADN-ul uman în acest sens? Conține toate informațiile despre el, viața și ereditatea lui. Metafizicii cred că experiența vieților anterioare, funcțiile restauratoare ale ADN-ului și chiar energia Sinelui Superior - Creatorul, Dumnezeu este conținută în ea.

În opinia lor, lanțurile conțin coduri referitoare la toate aspectele vieții, inclusiv partea spirituală. Dar unele informații, de exemplu, despre refacerea corpului cuiva, se află în structura cristalului spațiului multidimensional care se află în jurul ADN-ului. Este un dodecaedru și este memoria tuturor forțelor vitale.

Datorită faptului că o persoană nu se împovărează cu cunoștințe spirituale, schimbul de informații în ADN cu o înveliș cristalin este foarte lent. Pentru o persoană obișnuită, este doar cincisprezece procente.

Se presupune că acest lucru a fost făcut special pentru a scurta viața unei persoane și a cădea în nivelul dualității. Astfel, datoria karmică a unei persoane crește, iar nivelul de vibrație necesar unor entități este menținut pe planetă.

Molecula nu este o componentă mai puțin importantă a oricărui organism, este prezentă în celulele procariote, și în celule și în unele (virusuri care conțin ARN).

Am examinat structura generală și compoziția moleculei în prelegerea „”, aici vom lua în considerare următoarele aspecte:

• Formarea și complementaritatea ARN
• transcriere
• difuzare (sinteză)

Moleculele de ARN sunt mai mici decât moleculele de ADN. Greutatea moleculară a ARNt este de 20-30 mii c.u., ARNr este de până la 1,5 milioane uc.

Structura ARN

Deci, structura moleculei de ARN este o moleculă monocatenară și conține 4 tipuri de baze azotate:

DAR, La, Cși G

Nucleotidele din ARN sunt conectate într-un lanț polinucleotidic datorită interacțiunii zahărului pentoză al unei nucleotide și reziduului de acid fosforic al alteia.

Sunt 3 tip de ARN:

Transcriere și difuzare

transcrierea ARN

Deci, după cum știm, fiecare organism este unic.

Transcriere- procesul de sinteză a ARN folosind ca matriță ADN-ul, care are loc în toate celulele vii. Cu alte cuvinte, este transferul de informații genetice de la ADN la ARN.

În consecință, ARN-ul fiecărui organism este, de asemenea, unic. ARN-ul m- (matrice sau informațional) rezultat este complementar unei catene de ADN. Ca și în cazul ADN-ului, „ajută” transcripția Enzima ARN polimerază. Ca și în , procesul începe cu iniţiere(=început), apoi merge prelungire(= prelungire, continuare) si se termina rezilierea(= pauză, sfârșit).

La sfârșitul procesului, ARNm este eliberat din citoplasmă.

Difuzare

În general, traducerea este un proces foarte complex și este similar cu o operație chirurgicală automată bine stabilită. Vom lua în considerare o „versiune simplificată” - doar pentru a înțelege procesele de bază ale acestui mecanism, al cărui scop principal este de a oferi organismului proteine.

• Molecula de ARNm iese din nucleu în citoplasmă și se leagă de ribozom.
• În acest moment, aminoacizii citoplasmei sunt activați, dar există un „dar” - direct ARNm și aminoacizii nu pot interacționa. Au nevoie de un adaptor
• Un astfel de adaptor devine t- (de transfer) ARN. Fiecare aminoacid are propriul său ARNt. ARNt are un trio special de nucleotide (anticodon), care este complementar unei regiuni specifice a ARNm și „atașează” un aminoacid la această regiune specifică.
• , la rândul său, cu ajutorul unor enzime speciale, formează o legătură între acestea - ribozomul se mișcă de-a lungul ARNm ca un glisor de-a lungul unui fermoar. Lanțul polipeptidic crește până când ribozomul ajunge la codonul (3 aminoacizi) care corespunde semnalului STOP. Apoi lanțul se rupe, proteina părăsește ribozomul.

Cod genetic

Cod genetic- o metodă inerentă tuturor organismelor vii pentru a codifica secvența de aminoacizi a proteinelor folosind o secvență de nucleotide.

Cum se folosește masa:

• Găsiți prima bază azotată în coloana din stânga;
• Găsiți a doua bază de sus;
• Determinați a treia bază în coloana din dreapta.

Intersecția tuturor celor trei este aminoacidul proteinei rezultate de care aveți nevoie.

Proprietățile codului genetic

1. Tripletate- o unitate semnificativă a codului este o combinație de trei nucleotide (triplet sau codon).
2. Continuitate- nu exista semne de punctuatie intre triplete, adica informatia se citeste continuu.
3. nesuprapunere- aceeași nucleotidă nu poate face parte simultan din două sau mai multe triplete.
4. Neambiguitate (specificitate) Un anumit codon corespunde doar unui aminoacid.
5. Degenerare (redundanță) Mai mulți codoni pot corespunde aceluiași aminoacid.
6. Versatilitate- codul genetic funcționează în același mod în organisme cu diferite niveluri de complexitate - de la viruși la oameni

Nu este nevoie să memorați aceste proprietăți. Este important să înțelegem că codul genetic este universal pentru toate organismele vii! De ce? Da, pentru că se bazează pe

Biologia moleculară este una dintre cele mai importante ramuri ale științelor biologice și implică un studiu detaliat al celulelor organismelor vii și al componentelor acestora. Scopul cercetării sale include multe procese vitale, cum ar fi nașterea, respirația, creșterea, moartea.


Descoperirea neprețuită a biologiei moleculare a fost descifrarea codului genetic al ființelor superioare și determinarea capacității celulei de a stoca și transmite informații genetice. Rolul principal în aceste procese revine acizilor nucleici, care se disting în natură prin două tipuri - ADN și ARN. Care sunt aceste macromolecule? Din ce sunt alcătuite și ce funcții biologice îndeplinesc?

Ce este ADN-ul?

ADN înseamnă acid dezoxiribonucleic. Este una dintre cele trei macromolecule ale celulei (celelalte două sunt proteine ​​și acid ribonucleic), care asigură păstrarea și transmiterea codului genetic pentru dezvoltarea și activitatea organismelor. Mai simplu spus, ADN-ul este purtătorul de informații genetice. Conține genotipul unui individ, care are capacitatea de a se reproduce și transmite informații prin moștenire.

Ca substanță chimică, acidul a fost izolat din celule încă din anii 1860, dar până la mijlocul secolului al XX-lea nimeni nu a presupus că este capabil să stocheze și să transmită informații.


Multă vreme s-a crezut că aceste funcții sunt îndeplinite de proteine, dar în 1953 un grup de biologi a reușit să extindă semnificativ înțelegerea esenței moleculei și să demonstreze rolul principal al ADN-ului în conservarea și transmiterea genotipului. Descoperirea a fost descoperirea secolului, iar oamenii de știință au primit Premiul Nobel pentru munca lor.

Din ce este format ADN-ul?

ADN-ul este cea mai mare dintre moleculele biologice și este format din patru nucleotide, constând dintr-un rest de acid fosforic. Din punct de vedere structural, acidul este destul de complex. Nucleotidele sale sunt interconectate prin lanțuri lungi, care sunt combinate în perechi în structuri secundare - helix duble.

ADN-ul tinde să fie deteriorat de radiații sau diferite substanțe oxidante, din cauza cărora are loc un proces de mutație în moleculă. Funcționarea unui acid depinde direct de interacțiunea acestuia cu o altă moleculă - proteinele. Interacționând cu ele în celulă, formează substanța cromatina, în cadrul căreia se realizează informația.

Ce este ARN-ul?

ARN este un acid ribonucleic care conține baze azotate și reziduuri de acid fosforic.


Există o ipoteză că este prima moleculă care a dobândit capacitatea de a se autoreproduce încă din epoca formării planetei noastre - în sistemele prebiologice. ARN-ul este încă inclus în genomul virusurilor individuale, îndeplinind în ele rolul pe care ADN-ul îl joacă la ființele superioare.

Acidul ribonucleic este format din 4 nucleotide, dar în loc de o dublă helix, ca în ADN, lanțurile sale sunt legate printr-o singură curbă. Nucleotidele conțin riboză, care este implicată activ în metabolism. În funcție de capacitatea de a codifica o proteină, ARN-ul este împărțit în matrice și necodant.

Primul acționează ca un fel de intermediar în transferul informațiilor codificate către ribozomi. Acestea din urmă nu pot codifica proteinele, dar au alte capacități - traducerea și legarea moleculelor.

Cum este ADN-ul diferit de ARN?

În compoziția lor chimică, acizii sunt foarte asemănători între ei. Ambii sunt polimeri liniari și sunt o N-glicozidă creată din reziduuri de zahăr cu cinci atomi de carbon. Diferența dintre ele este că reziduul de zahăr al ARN este riboza, o monozaharidă din grupa pentozei, care este ușor solubilă în apă. Reziduul de zahăr al ADN-ului este deoxiriboza, sau un derivat al ribozei, care are o structură ușor diferită.


Spre deosebire de riboză, care formează un inel de 4 atomi de carbon și 1 atom de oxigen, în dezoxiriboză al doilea atom de carbon este înlocuit cu hidrogen. O altă diferență între ADN și ARN este dimensiunea lor - mai mare. În plus, dintre cele patru nucleotide care alcătuiesc ADN-ul, una este o bază azotată numită timină, în timp ce în ARN, în loc de timină, este prezentă varianta acesteia, uracil.