Var bildas rna? Ribonukleinsyra. DNA är bärare av ärftlig information

För att upprätthålla liv i en levande organism sker många processer. Vi kan observera några av dem - att andas, äta, bli av med slaggprodukter, ta emot information med sinnena och glömma denna information. Men de flesta av de kemiska processerna är dolda.

Referens. Klassificering

Vetenskapligt är metabolism metabolism.

Metabolism delas vanligtvis in i två steg:
under katabolismen bryts komplexa organiska molekyler ner till enklare, med mottagande av energi; (slösad energi)
i anabolismprocesserna spenderas energi på syntesen av komplexa biomolekyler från enkla molekyler. (energi lagras)

Biomolekyler, som sett ovan, är uppdelade i små molekyler och stora.

Små:
Lipider (fetter), fosfolipider, glykolipider, steroler, glycerolipider,
Vitaminer
Hormoner, signalsubstanser
Metaboliter
Stor:
Monomerer, oligomerer och polymerer.

Monomerer Oligomerer Biopolymerer

Aminosyror Oligopeptider Polypeptider, proteiner
Monosackarider Oligosackarider Polysackarider (stärkelse, cellulosa)
Nukleotider Oligonukleotider Polynukleotider, (DNA, RNA)

Biopolymerkolonnen innehåller polynukleotider. Det är här ribonukleinsyra finns - föremålet för artikeln.

Ribonukleinsyror. Struktur, syfte.

Figuren visar en RNA-molekyl.
Nukleinsyror DNA och RNA finns i cellerna i alla levande organismer och utför funktionerna att lagra, överföra och realisera ärftlig information.

Likheter och skillnader mellan RNA och DNA

Som du kan se finns det en extern likhet med den kända strukturen hos DNA-molekylen (deoxiribonukleinsyra).
RNA kan dock vara både dubbelsträngat och enkelsträngat.
Nukleotider (femhörningar och hexagoner i figuren)
Dessutom är en RNA-sträng uppbyggd av fyra nukleotider (eller kvävehaltiga baser, som är desamma): adenin, uracil, guanin och cytosin.
DNA-strängen består av en annan uppsättning nukleotider: adenin, guanin, tymin och cytosin.
Kemisk struktur av RNA-polynukleotid:

Som du kan se finns det karakteristiska nukleotider uracil (för RNA) och tymin (för DNA).
Alla 5 nukleotider i figuren:


Hexagonerna i figurerna är bensenringar, i vilka, istället för kol, andra element är inbäddade, i det här fallet är det kväve.

Bensen. Som referens.

Den kemiska formeln för bensen är C6H6. De där. det finns en kolatom i varje hörn av hexagonen. 3 ytterligare inre linjer i hexagonen indikerar närvaron av dubbla kovalenta bindningar mellan dessa kolatomer. Kol är ett element i grupp 4 i Mendeleevs periodiska system, därför har det 4 elektroner som kan bilda en kovalent bindning. I figuren - en bindning - med en elektron av väte, den andra - med en kolelektron till vänster och 2 till - med 2 kolelektroner till höger. Men fysiskt finns det ett enda elektronmoln som täcker alla 6 kolatomer i bensen.

Förening av kvävehaltiga baser

Komplementära nukleotider är kopplade (hybridiserade) till varandra med hjälp av vätebindningar. Adenin är komplementärt till uracil och guanin är komplementärt till cytosin. Ju längre de komplementära regionerna på ett givet RNA är, desto starkare blir strukturen som bildas av dem; tvärtom kommer korta sektioner att vara instabila. Detta bestämmer funktionen hos ett visst RNA.
Figuren visar ett fragment av den komplementära RNA-regionen. Kvävebaser är skuggade blå

RNA struktur

Kopplingen av många grupper av nukleotider bildar RNA-hårnålar (primär struktur):


Flertalet stift i tejpen låses i en dubbelspiral. När den expanderas liknar en sådan struktur ett träd (sekundär struktur):


Spiralerna samverkar också med varandra (tertiär struktur). Du kan se hur de olika spiralerna är kopplade till varandra:


Andra RNA:n viker sig på liknande sätt. Påminner om en uppsättning band (kvartär struktur).

Slutsats

För att beräkna konformationerna som RNA kommer att acceptera, enligt deras primära sekvens, finns det

Vad är DNA och RNA? Vilka är deras funktioner och betydelse i vår värld? Vad är de gjorda av och hur fungerar de? Detta och inte bara diskuteras i artikeln.

Vad är DNA och RNA

De biologiska vetenskaperna som studerar principerna för lagring, implementering och överföring av genetisk information, strukturen och funktionen hos oregelbundna biopolymerer är relaterade till molekylärbiologi.

Biopolymerer, högmolekylära organiska föreningar som bildas av nukleotidrester, är nukleinsyror. De lagrar information om en levande organism, bestämmer dess utveckling, tillväxt, ärftlighet. Dessa syror är involverade i proteinbiosyntesen.

Det finns två typer av naturligt förekommande nukleinsyror:

• DNA - deoxiribonukleinsyra;
• RNA är ribonuklein.

Vad DNA är, fick världen veta 1868, när det upptäcktes i cellkärnorna hos laxleukocyter och spermier. Senare hittades de i alla djur- och växtceller, samt i bakterier, virus och svampar. 1953 byggde J. Watson och F. Crick, som ett resultat av röntgenstrukturanalys, en modell bestående av två polymerkedjor, som vrids i en spiral runt varandra. 1962 tilldelades dessa forskare Nobelpriset för sin upptäckt.

Deoxiribonukleinsyra

Vad är DNA? Det är en nukleinsyra som innehåller genotypen av en individ och överför information genom nedärvning, självreproducerande. Eftersom dessa molekyler är mycket stora, finns det ett stort antal möjliga nukleotidsekvenser. Därför är antalet olika molekyler praktiskt taget oändligt.

DNA-struktur

Dessa är de största biologiska molekylerna. Deras storlek sträcker sig från en fjärdedel i bakterier till fyrtio millimeter i mänskligt DNA, vilket är mycket större än den maximala storleken på ett protein. De består av fyra monomerer, de strukturella komponenterna i nukleinsyror - nukleotider, som inkluderar en kvävebas, en fosforsyrarest och deoxiribos.

Kvävehaltiga baser har en dubbelring av kol och kväve - puriner och en ring - pyrimidiner.

Puriner är adenin och guanin, och pyrimidiner är tymin och cytosin. De betecknas med stora latinska bokstäver: A, G, T, C; och i rysk litteratur - i det kyrilliska alfabetet: A, G, T, C. Med hjälp av en kemisk vätebindning kombineras de med varandra, vilket resulterar i uppkomsten av nukleinsyror.

I universum är det spiralen som är den vanligaste formen. Så DNA-molekylens struktur har det också. Polynukleotidkedjan är vriden som en spiraltrappa.

Kedjorna i en molekyl är riktade motsatta varandra. Det visar sig att om i en kedja från 3 "-end till 5", så i den andra kedjan kommer orienteringen att vara tvärtom från 5 "-end till 3".

Komplementaritetsprincipen

Två strängar är kopplade till en molekyl av kvävehaltiga baser på ett sådant sätt att adenin har en bindning med tymin och guanin endast med cytosin. Konsekutiva nukleotider i en kedja definierar den andra. Denna korrespondens, som ligger till grund för uppkomsten av nya molekyler som ett resultat av replikering eller duplicering, har kommit att kallas komplementaritet.

Det visar sig att antalet adenylnukleotider är lika med antalet tymidylnukleotider och guanylnukleotider är lika med antalet cytidylnukleotider. Denna korrespondens kom att kallas "Chargaffs regel".

Replikering

Processen för självreproduktion, under kontroll av enzymer, är DNA:s huvudegenskap.

Det hela börjar med avvecklingen av helixen tack vare enzymet DNA-polymeras. Efter vätebindningarnas brott syntetiseras en dotterkedja i en och en annan sträng, vars material är de fria nukleotiderna som finns i kärnan.

Varje DNA-sträng är en mall för en ny sträng. Som ett resultat erhålls två absolut identiska modermolekyler från en. I det här fallet syntetiseras en tråd som en kontinuerlig, och den andra är först fragmentarisk, först sedan sammanfogad.

DNA-gener

Molekylen bär all viktig information om nukleotider, bestämmer placeringen av aminosyror i proteiner. En persons och alla andra organismers DNA lagrar information om dess egenskaper och skickar dem vidare till ättlingar.

En del av det är en gen - en grupp nukleotider som kodar för information om ett protein. Uppsättningen av gener i en cell bildar dess genotyp eller genom.

Gener finns på en specifik DNA-sträcka. De består av ett visst antal nukleotider, som är belägna i en sekventiell kombination. Det betyder att en gen inte kan ändra sin plats i en molekyl, och den har ett mycket specifikt antal nukleotider. Deras sekvens är unik. Till exempel används en order för att få adrenalin, och en annan order används för insulin.

Förutom gener innehåller DNA icke-kodande sekvenser. De reglerar hur gener fungerar, hjälper kromosomerna och markerar början och slutet av en gen. Men idag är rollen för de flesta av dem fortfarande okänd.

Ribonukleinsyra

Denna molekyl är mycket lik deoxiribonukleinsyra. Det är dock inte så stort som DNA. Och RNA är också sammansatt av fyra typer av polymera nukleotider. Tre av dem liknar DNA, men istället för tymin innehåller det uracil (U eller Y). Dessutom består RNA av en kolhydrat - ribos. Den största skillnaden är att helixen för denna molekyl är enkel, i motsats till dubbelt DNA.

RNA-funktioner

Ribonukleinsyrans funktioner är baserade på tre olika typer av RNA.

Informationsdata överför genetisk information från DNA till cytoplasman i kärnan. Det kallas också matris. Det är en öppen kedja som syntetiseras i kärnan av enzymet RNA-polymeras. Trots det faktum att dess andel i en molekyl är extremt låg (från tre till fem procent av en cell), har den den viktigaste funktionen - att vara en matris för syntes av proteiner, informera om deras struktur från DNA-molekyler. Ett protein kodas av ett specifikt DNA, därför är deras numeriska värde lika.

Ribosomal består huvudsakligen av cytoplasmatiska granuler - ribosomer. R-RNA syntetiseras i kärnan. De står för ungefär åttio procent av hela cellen. Denna art har en komplex struktur som bildar slingor på kompletterande delar, vilket leder till molekylär självorganisering till en komplex kropp. Bland dem finns det tre typer i prokaryoter och fyra i eukaryoter.

Transporten fungerar som en "adapter", som arrangerar aminosyrorna i polypeptidkedjan i lämplig ordning. I genomsnitt är den åttio nukleotider lång. Som regel innehåller en cell nästan femton procent av dem. Det är designat för att transportera aminosyror till där proteinet syntetiseras. I en cell finns det från tjugo till sextio typer av transport-RNA. De har alla en liknande organisation i rymden. De antar en struktur som kallas klöverblad.

Betydelsen av RNA och DNA

När det upptäcktes vad DNA var, var dess roll inte så uppenbar. Även i dag, även om mycket mer information avslöjas, är vissa frågor obesvarade. Och några har kanske inte ens formulerats ännu.

Den välkända biologiska betydelsen av DNA och RNA ligger i det faktum att DNA överför ärftlig information, och RNA är involverat i proteinsyntes och kodar för proteinstruktur.

Det finns dock versioner om att denna molekyl är förknippad med vårt andliga liv. Vad är mänskligt DNA i denna mening? Den innehåller all information om honom, hans liv och ärftlighet. Metafysiker tror att upplevelsen av tidigare liv, DNA:s återställande funktioner och till och med energin från det Högre "Jag" - Skaparen, Gud finns i den.

Enligt deras åsikt innehåller kedjorna koder som rör alla aspekter av livet, inklusive den andliga delen. Men viss information, till exempel om återställandet av din kropp, finns i strukturen av kristallen i det flerdimensionella utrymmet runt DNA:t. Den representerar en dodekaeder och är ett minne av all livskraft.

På grund av det faktum att en person inte belastar sig själv med andlig kunskap, är utbytet av information i DNA med ett kristallint skal mycket långsamt. För genomsnittspersonen är det bara femton procent.

Det antas att detta gjordes specifikt för att förkorta en persons liv och falla till nivån av dualitet. Således växer en persons karmiska skuld, och den vibrationsnivå som är nödvändig för vissa enheter bibehålls på planeten.

Molekylen är en lika viktig komponent i vilken organism som helst, den finns i prokaryota celler, i celler och i vissa (RNA-innehållande virus).

Vi undersökte den allmänna strukturen och sammansättningen av molekylen i föreläsningen "", här kommer vi att överväga följande frågor:

• RNA-bildning och komplementaritet
• transkription
• sändning (syntes)

RNA-molekyler är mindre än DNA-molekyler. Molekylvikten för tRNA - 20-30 tusen cu, rRNA - upp till 1,5 miljoner cu.

RNA struktur

Så strukturen av RNA-molekylen är en enkelsträngad molekyl och innehåller 4 typer av kvävehaltiga baser:

A, Ha, C och G

Nukleotider i RNA är kopplade till en polynukleotidkedja på grund av interaktionen mellan pentossockret i en nukleotid och fosforsyraresten i en annan.

Det finns 3 typ av RNA:

Transkription och sändning

RNA-transkription

Så som vi vet är varje organism unik.

Transkription- processen för RNA-syntes med DNA som en matris, som förekommer i alla levande celler. Det är med andra ord överföringen av genetisk information från DNA till RNA.

Följaktligen är varje organisms RNA också unikt. Det resulterande m- (mall eller informations-) RNA är komplementärt till en DNA-sträng. Precis som i fallet med DNA, "hjälper det" transkriptionen RNA-enzym - polymeras. Precis som i, processen börjar med initiering(=start) så kommer förlängning(= förlängning, fortsättning) och slutar uppsägning(= bryta, sluta).

I slutet av processen lämnar m-RNA cytoplasman.

Utsända

I allmänhet är översättning en mycket komplex process och liknar en väletablerad automatisk kirurgi. Vi kommer att överväga en "förenklad version" - bara för att förstå de grundläggande processerna för denna mekanism, vars huvudsakliga syfte är att förse kroppen med protein.

• mRNA-molekylen lämnar kärnan in i cytoplasman och kombineras med ribosomen.
• I detta ögonblick aktiveras aminosyran i cytoplasman, men det finns ett "men" - mRNA och aminosyror kan inte interagera direkt. De behöver en "adapter"
• Denna adapter blir t- (transport) RNA... Varje aminosyra har sitt eget t-RNA. T-RNA har en speciell triplett av nukleotider (antikodon), som är komplementär till en specifik region av mRNA, och den "fäster" en aminosyra till den specifika regionen.
• , bildar i sin tur med hjälp av speciella enzymer en koppling mellan dessa - ribosomen rör sig längs m-RNA:t som en glidare längs en orm. Polypeptidkedjan växer tills ribosomen når kodonet (3 aminosyror) som motsvarar STOP-signalen. Sedan går kedjan av, proteinet lämnar ribosomen.

Genetisk kod

Genetisk kod- inneboende i alla levande organismer, en metod för att koda för aminosyrasekvensen av proteiner med hjälp av en sekvens av nukleotider.

Hur man använder bordet:

• Hitta den första kvävebasen i den vänstra kolumnen;
• Hitta den andra basen från toppen;
• Definiera den tredje basen i den högra kolumnen.

Skärningspunkten mellan alla tre är aminosyran du behöver i det resulterande proteinet.

Egenskaper för den genetiska koden

1. Trippelhet- den signifikanta enheten i koden är en kombination av tre nukleotider (triplett eller kodon).
2. Kontinuitet- det finns inga skiljetecken mellan trillingar, det vill säga information läses kontinuerligt.
3. Icke-överlappning- samma nukleotid kan inte inkluderas samtidigt i två eller flera tripletter.
4. Entydighet (specificitet)- ett visst kodon motsvarar endast en aminosyra.
5. Degeneration (redundans)- flera kodon kan motsvara samma aminosyra.
6. Mångsidighet- den genetiska koden fungerar likadant i organismer med olika komplexitetsnivåer - från virus till människor

Det finns inget behov av att memorera dessa egenskaper. Det är viktigt att förstå att den genetiska koden är universell för alla levande organismer! Varför? För det bygger på

Molekylärbiologi är en av de viktigaste grenarna inom biologisk vetenskap och innebär en detaljerad studie av cellerna i levande organismer och deras komponenter. Omfattningen av hennes forskning omfattar många vitala processer, såsom födelse, andning, tillväxt, död.


En ovärderlig upptäckt av molekylärbiologin var dechiffreringen av den genetiska koden för högre varelser och bestämningen av cellens förmåga att lagra och överföra genetisk information. Huvudrollen i dessa processer tillhör nukleinsyror, av vilka det i naturen finns två typer - DNA och RNA. Vad är dessa makromolekyler? Vad är de gjorda av och vilka biologiska funktioner har de?

Vad är DNA?

DNA står för deoxiribonukleinsyra. Det är en av tre cellmakromolekyler (de andra två är proteiner och ribonukleinsyra), som säkerställer bevarande och överföring av den genetiska koden för utveckling och aktivitet hos organismer. Med enkla ord är DNA en bärare av genetisk information. Den innehåller genotypen av individen, som har förmågan att reproducera sig själv och överför information genom arv.

Som kemikalie isolerades syra från celler på 1860-talet, men fram till mitten av 1900-talet var det ingen som föreställde sig att den kunde lagra och överföra information.


Under lång tid trodde man att dessa funktioner utförs av proteiner, men 1953 lyckades en grupp biologer avsevärt utöka förståelsen av molekylens väsen och bevisa DNA:s primära roll i bevarandet och överföringen av genotypen. Fyndet var århundradets upptäckt och forskare fick Nobelpriset för sitt arbete.

Vad består DNA av?

DNA är den största av biologiska molekyler och består av fyra nukleotider, bestående av en fosforsyrarest. Strukturellt är syran ganska komplex. Dess nukleotider är sammankopplade av långa kedjor, som kombineras i par till sekundära strukturer - dubbla helixar.

DNA tenderar att skadas av strålning eller olika oxiderande ämnen, vilket gör att en mutationsprocess sker i molekylen. En syras funktion beror direkt på dess interaktion med en annan molekyl - proteiner. Genom att gå in i en sammankoppling med dem i cellen, bildar det ämnet kromatin, inom vilket förverkligandet av information utförs.

Vad är RNA?

RNA är en ribonukleinsyra som innehåller kvävehaltiga baser och fosforsyrarester.


Det finns en hypotes om att det är den första molekylen som förvärvar förmågan att självreproducera sig tillbaka i eran av bildandet av vår planet - i prebiologiska system. RNA går även i dag in i arvsmassan hos enskilda virus och utför i dem den roll som DNA spelar i högre varelser.

Ribonukleinsyra består av 4 nukleotider, men istället för en dubbelhelix, som i DNA, är dess kedjor sammankopplade med en enda kurva. Nukleotiderna innehåller ribos, som är aktivt involverad i ämnesomsättningen. Beroende på förmågan att koda för ett protein delas RNA in i budbärare och icke-kodande.

Den första fungerar som en slags mediator vid överföringen av kodad information till ribosomer. De senare kan inte koda för proteiner, men de har andra möjligheter - translation och ligering av molekyler.

Hur skiljer sig DNA från RNA?

När det gäller deras kemiska sammansättning är syror väldigt lika varandra. Båda är linjära polymerer och är en N-glykosid skapad av sockerrester med fem kolatomer. Skillnaden mellan dem är att sockerresten av RNA är ribos, en monosackarid från pentosgruppen som lätt löser sig i vatten. Sockerresten i DNA är deoxiribos, eller ett ribosderivat, med en något annorlunda struktur.


Till skillnad från ribos, som bildar en ring med 4 kolatomer och 1 syreatom, är den andra kolatomen i deoxiribos ersatt med väte. En annan skillnad mellan DNA och RNA är deras storlek - den större. Dessutom, bland de fyra nukleotiderna som ingår i DNA, är en en kvävebas som kallas tymin, medan i RNA, istället för tymin, finns dess variation - uracil.