http://poradumo.pp.ua

Online Журнал-Світ порад.
Головна сторінка
» » РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Час, у яке ми живемо, відзначено приголомшливими змінами, величезним прогресом, коли люди отримують відповіді на всі нові і нові питання. Життя стрімко рухається вперед, і те, що ще зовсім недавно здавалося неможливим, починає втілюватися в життя. Цілком можливо, що представляється сьогодні сюжетом з жанру фантастики, скоро теж набуде рис реальності.

Одним з найважливіших відкриттів у другій половині двадцятого сторіччя стали нуклеїнові кислоти РНК і ДНК, завдяки яким людина наблизився до розгадок таємниць природи.

Нуклеїнові кислоти

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Нуклеїнові кислоти - це органічні сполуки, що володіють високомолекулярними властивостями. До їх складу входять водень, вуглець, азот і фосфор.

Вони були відкриті в 1869 році Ф. Мишером, який досліджував гній. Однак тоді його відкриття не надали особливого значення. Лише пізніше, коли ці кислоти виявили в усіх тваринних і рослинних клітинах, прийшло розуміння величезної ролі.






Існують два види нуклеїнових кислот: РНК і ДНК (рибонуклеїнових і дезоксирибонуклеїнові кислоти). Справжня стаття присвячена рибонуклеїнової кислоти, але для загального розуміння розглянемо, що собою являє ДНК.

Що таке дезоксирибонуклеїнова кислота?

ДНК — це нуклеїнова кислота, що складається з двох ниток, які з'єднані за законом комплементарності водневими зв'язками азотистих підстав. Довгі ланцюги закручені у спіраль, один виток містить майже десять нуклеотидів. Діаметр подвійної спіралі становить два міліметри, відстань між нуклеотидами - близько половини нанометра. Довжина однієї молекули часом досягає декількох сантиметрів. Довжина ДНК ядра людської клітини становить майже два метри.






В структурі ДНК міститься вся генетична інформація. ДНК має реплікацією, що означає процес, в ході якого з однієї молекули утворюються дві абсолютно однакові - дочірні.

Як вже було зазначено, ланцюг складається з нуклеотидів, що складаються, у свою чергу, з азотистих основ (аденіну, гуаніна, тиміну і цитозіна) і залишку кислоти фосфору. Всі нуклеотиди розрізняються азотистими підставами. Водневий зв'язок виникає не між всіма підставами, аденін, приміром, може з'єднуватися тільки з тиміном або гуаніном. Таким чином, аденілових нуклеотидів в організмі стільки ж, скільки тимидиловых, а число гуаниловых одно цитидиловым (правило Чаргаффа). Виходить, що послідовність одного ланцюжка зумовлює послідовність інший, і ланцюга як би дзеркально відбивають одне одного. Така закономірність, де нуклеотиди двох ланцюгів розташовуються впорядковано, а також вибірково з'єднуються, називається принципом комплементарності. Крім водневих з'єднань, подвійна спіраль взаємодіє та гідрофобно.

Два ланцюги різноспрямовані, тобто розташовані в протилежних напрямках. Тому навпроти трьох'-кінця однієї знаходиться п'яти'-кінець іншого ланцюга.

Зовні молекула ДНК нагадує кручені сходи, поручнями якої є сахарофосфатный остов, а сходинками — комплементарні підстави азоту.

Що таке рибонуклеїнова кислота?

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

РНК — це нуклеїнова кислота з мономерами, называющимися рибонуклеотидами.

По хімічним властивостям вона дуже схожа на ДНК, так як обидві є полімерами нуклеотидів, що представляють собою фосфолированный N-глікозид, який збудований на залишку пентозы (пятиуглеродного цукру), з фосфатною групою п'ятого вуглецевого атома і підстави азоту при першому вуглецевому атомі.




Вона являє собою одну полинуклеотидную ланцюжок (крім вірусів), яка набагато коротше, ніж у ДНК.

Один мономер РНК — це залишки наступних речовин:

  • підстави азоту;
  • пятиуглеродного моносахариду;
  • кислоти фосфору.

РНК мають пиримидиновые (урацил і цитозин) і пуринові (аденін, гуанін) підстави. Рибоза є моносахаридом нуклеотиду РНК.

Відмінності РНК і ДНК

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Нуклеїнові кислоти відрізняються один від одного наступними властивостями:

  • кількість її в клітині залежить від фізіологічного стану, віку та органної приналежності;
  • ДНК містить вуглевод дезоксирибозу, а РНК — рибозу;
  • азотисту основу у ДНК — тимін, а в РНК — урацил;
  • класи виконують різні функції, але синтезуються на матриці ДНК;
  • ДНК складається з подвійної спіралі, а РНК — з одинарною ланцюга;
  • для неї характерні правила Чаргаффа, що діють у ДНК;
  • в РНК більше мінорних підстав;
  • ланцюги істотно відрізняються по довжині.

Історія вивчення

Клітка РНК вперше була відкрита біохіміком з Німеччини Р. Альтманом при дослідженні дріжджових клітин. У середині двадцятого століття була доведена роль ДНК в генетиці. Лише тоді описали і типи РНК, функції і так далі. До 80-90% маси в клітці припадає на р-РНК, що утворюють спільно з білками рибосому і беруть участь в біосинтезі білка.

У шістдесятих роках минулого століття вперше припустили, що повинен існувати якийсь вид, який несе в собі генетичну інформацію для синтезу білка. Після цього науково встановили, що є такі інформаційні рибонуклеїнових кислоти, що представляють комплементарні копії генів. Їх ще називають матричними РНК.

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

У декодуванні записаної на них інформації беруть участь так звані транспортні кислоти.

Пізніше стали розроблятися спобличчя виявлення послідовності нуклеотидів і встановлюватися структура РНК в просторі кислоти. Так було виявлено, що деякі з них, які назвали рибозимами, можуть розщеплювати полирибонуклеотидные ланцюга. Внаслідок цього стали припускати, що в той час, коли зароджувалося життя на планеті, РНК діяла і без ДНК і білків. При цьому всі перетворення проводилися з її участю.




Будова молекули рибонуклеїнової кислоти

Майже всі РНК - це поодинокі ланцюга полінуклеотидів, які, в свою чергу, складаються з монорибонуклеотидов — пуринових і піримідинових основ.

Нуклеотиди позначають початковими літерами підстав:

  • аденіну (А), А;
  • гуаніна (G), М;
  • цитозина (З), Ц;
  • урацилу (U), У.

Вони пов'язані між собою трьох - і пятифосфодиэфирными зв'язками.

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Саме різне кількість нуклеотидів (від декількох десятків до десятків тисяч) входить в будову РНК. Вони можуть формувати вторинну структуру, що складається в основному з коротких двуцепочных тяжів, які утворилися комплементарними підставами.

Структура молекули рибнуклеиновой кислоти

Як вже було сказано, у молекули є однонитевое будова. РНК отримує вторинну структуру і форму в результаті взаємодії нуклеотидів між собою. Це полімер, мономером якого є нуклеотид, який складається з цукру, залишку кислоти фосфору і підстави азоту. Зовні молекула схожа на одну з ланцюгів ДНК. Нуклеотиди аденін і гуанін, що входять до складу РНК, відносяться до пуринових. Цитозин і урацил є пиримидиновыми підставами.

Процес синтезу

Щоб молекула РНК синтезировалась, матрицею є молекула ДНК. Буває, правда, і зворотний процес, коли нові молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти утворюються на матриці рибонуклеїнової. Таке зустрічається при реплікації деяких видів вірусів.

Основою для біосинтезу можуть служити також інші молекули рибонуклеїнової кислоти. В її транскрипції, яка відбувається в ядрі клітини, беруть участь багато ферментів, але найбільш значущим з них є РНК-полімераза.

Види

В залежності від виду РНК, функції її також відрізняються. Існують кілька видів:

  • інформаційна і-РНК;
  • рибосомальная р-РНК;
  • транспортна т-РНК;
  • мінорна;
  • рібозіми;
  • вірусні.

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Інформаційна рибонуклеїнова кислота

Такі молекули ще називають матричними. Вони складають в клітці приблизно два відсотки від усієї кількості. У клітинах еукаріотів вони синтезуються в ядрах на ДНК-матриці, переходячи потім у цитоплазму і зв'язуючись з рибосомами. Далі, вони стають матрицями для синтезу білка: до них приєднуються транспортні РНК, які несуть амінокислоти. Так відбувається процес перетворення інформації, яка реалізується в унікальній структурі білка. У деяких вірусних РНК вона до того ж є хромосомою.

Жакоб і Мано є засновниками цього виду. Не маючи жорсткої структури, її ланцюг утворює вигнуті петлі. Не працюючи, і-РНК збирається в складки і згортається в клубок, а в робочому стані розгортається.

і-РНК несе в собі інформацію про послідовність амінокислот у білку, який синтезується. Кожна амінокислота закодована в певному місці за допомогою генетичних кодів, яким властиві:

  • триплетність — з чотирьох мононуклеотидов можливо вибудувати шістдесят чотири кодона (генетичного коду);
  • неперекрещиваемость — інформація рухається в одному напрямку;
  • безперервність — принцип роботи зводиться до того, що одна і-РНК — один білок;
  • універсальність — той чи інший вид амінокислоти кодується у всіх живих організмів однаково;
  • вырожденность — відомими є двадцять амінокислот, а кодонов — шістдесят один, тобто вони кодуються кількома генетичними кодами.

Рибосомальная рибонуклеїнова кислота

Такі молекули складають переважну більшість клітинних РНК, а саме від вісімдесяти до дев'яноста відсотків від загальної кількості. Вони з'єднуються з білками і формують рибосоми — це всіх органел, які виконують синтез білків.

Рибосоми складаються на шістдесят п'ять відсотків з р-РНК і на тридцять п'ять відсотків білка. Ця полинуклеотидная ланцюг легко згинається разом з білком.

Рибосома складається з амінокислотного і пептидного ділянок. Вони розташовані на контактуючих поверхнях.

Рибосоми вільно пересуваються в клітці, синтезуючи білки в потрібних місцях. Вони не дуже специфічні і можуть не тільки зчитувати інформацію з і-РНК, але і утворювати з ними матрицю.

Транспортна рибонуклеїнова кислота

т-РНК найбільш вивчені. Вони становлять десять відсотків клітинної рибонуклеїнової кислоти. Ці види РНК зв'язуються з амінокислотами завдяки спеціальному ферменту і доставляються на рибосоми. При цьому переносяться амінокислоти транспортними молекулами. Однак буває, що кодують амінокислоту різні кодони. Тоді переносити їх будуть кілька транспортних РНК.

Вона згортається в клубочок, коли неактивна, а функціонуючи, має вигляд листа конюшини.

У ній розрізняються наступні ділянки:

  • акцепторний стебло, має послідовність нуклеотидів АЦЦ;
  • ділянка, службовець для приєднання до рибосомі;
  • антикодон, що кодує амінокислоту, яка приєднана до цієї т-РНК.

Мінорний вид рибонуклеїнової кислоти

Нещодавно види РНК поповнилися новим класом, так званими малими РНК. Вони, швидше за все, є універсальними регуляторами, які включають або вимикають гени в ембріональному розвитку, а також контролюють процеси всередині клітин.

Рібозіми також нещодавно виявлені, вони активно беруть участь, коли кислота РНК ферментується, будучи при цьому каталізатором.

Вірусні види кислот

Вірус здатний містити рибонуклеиновую кислоту, або дезоксирибонуклеиновую. Тому з відповідними молекулами вони називаються РНК-містять. При влученні в клітину такого вірусу відбувається зворотна транскрипція — на базі рибонуклеїнової кислоти з'являються нові ДНК, які вбудовуються в клітини, забезпечуючи існування і розмноження вірусу. В іншому випадку відбувається утворення компліментарною надійшла на РНК. Віруси білків, життєдіяльність і розмноження йде без ДНК, а лише на основі інформації, що міститься в РНК вірусу.

Реплікація

В цілях поліпшення загального розуміння необхідно розглянути процес реплікації, в результаті якого з'являються дві ідентичні молекули нуклеїнової кислоти. Так починається поділ клітини.

У ній беруть участь ДНК-полімерази, ДНК-залежні, РНК-полімерази і ДНК-лігази.

Процес реплікації складається з наступних етапів:

  • деспирализация — відбувається послідовне розкручування материнської ДНК, захоплюючою всю молекулу;
  • розрив водневих зв'язків, при якому ланцюги розходяться, і з'являється репликативная вилка;
  • підстроювання дНТФ до звільнилися підстав материнських ланцюгів;
  • відщеплення пирофосфатов від дНТФ молекул і утворення фосфорнодиэфирных зв'язків за рахунок виділяється енергії;
  • респирализация.

Після утворення дочірньої молекули ділиться ядро, цитоплазма та інше. Таким чином, утворюються дві дочірні клітини, повністю отримали всю генетичну інформацію.

Крім цього, кодується первинна структура білків, які в клітині синтезуються. ДНК в цьому процесі бере непряму участь, а не пряме, полягає в тому, що саме на ДНК відбувається синтез, що беруть участь в утворенні білків, РНК. Цей процес отримав назву транскрипції.

Транскрипція

Синтез всіх молекул відбувається під час транскрипції, тобто переписування генетичної інформації з певного оперона ДНК. Процес в деяких моментах схожий на реплікацію, а в інших суттєво відрізняється від неї.

Подібностями є наступні частини:

  • початок йде з деспіралізаціі ДНК;
  • відбувається розрив водневих зв'язків між основами ланцюгів;
  • до них комплементарно підлаштовуються НТФ;
  • відбувається утворення водневих зв'язків.

Відмінності від реплікації:

  • при транскрипції расплетается лише ділянка ДНК, відповідний транскриптону, в той час як при реплікації расплетению піддається вся молекула;
  • при транскрипції підлаштовуються НТФ містять рибозу, і замість тиміну урацил;
  • інформація списується лише з певної ділянки;
  • після утворення молекули водневі зв'язки і синтезована ланцюг розриваються, а ланцюг зісковзує з ДНК.

Для нормального функціонування первинна структура РНК повинна складатися тільки з списаних з екзонів ДНК-ділянок.

У тільки що утворених РНК починається процес дозрівання. Мовчазні ділянки вирізаються, а інформативні зшиваються, утворюючи полинуклеотидную ланцюг. Далі, кожен вид має притаманні тільки йому перетворення.

В і-РНК відбувається приєднання до початкового кінця. До кінцевому ділянці приєднується полиаденилат.

В т-РНК модифікуються основи, утворюючи мінорні види.

У р-РНК також метилируются окремі підстави.

Захищають від руйнування і поліпшують транспортування в цитоплазму білки. РНК в зрілому стані з ними з'єднуються.

Значення дезоксирибонуклеиновых і рибонуклеїнових кислот

РНК і ДНК. РНК - це що таке? РНК: будова, функції, види

Нуклеїнові кислоти мають величезне значення в життєдіяльності організмів. В них зберігається, переноситься в цитоплазму і передається у спадок дочірнім клітинам інформація про білках, синтезуються в кожній клітці. Вони присутні у всіх живих організмах, стабільність цих кислот відіграє найважливішу роль для нормального функціонування як клітин, так і всього організму. Будь-які зміни в їх будові призведуть до клітинних змін.

of your page -->

Популярні поради

загрузка...