Világunkban minden élő szervezet más. Nem csak az emberek különböznek egymástól. Az azonos fajhoz tartozó állatok és növények között is vannak különbségek. Ennek oka nemcsak az eltérő életkörülmények és élettapasztalat. Az egyes élőlények egyéniségét genetikai anyag segítségével rögzítik.
Fontos és érdekes kérdések a nukleinsavakkal kapcsolatban
Már a születés előtt minden szervezetnek megvan a maga génkészlete, amely meghatározza az összes szerkezeti jellemzőt. Ez nem csak a szőrzet színe vagy például a levelek formája. A fontosabb jellemzőket a gének rakják le. Hiszen hörcsög nem születhet macskának, és baobab nem nőhet ki búzamagból.
És a nukleinsavak – az RNS és a DNS molekulák – felelősek ezért a rengeteg információért. Fontosságukat nagyon nehéz túlbecsülni. Hiszen nemcsak tárolják az információkat az élet során, hanem fehérjék segítségével segítenek megvalósítani, és ezen kívül továbbadják a következő generációnak. Hogyan csinálják, mennyire bonyolult a DNS és az RNS molekulák szerkezete? Miben hasonlítanak és miben különböznek egymástól? Mindebben miés a cikk következő fejezeteiben kitaláljuk.
Az összes információt darabonként elemezzük, az alapoktól kezdve. Először is megtudjuk, mik azok a nukleinsavak, hogyan fedezték fel őket, majd beszélünk szerkezetükről és funkciójukról. A cikk végén egy RNS és DNS összehasonlító táblázatot várunk, amelyre bármikor hivatkozhat.
Mik azok a nukleinsavak
A nukleinsavak nagy molekulatömegű szerves vegyületek, polimerek. 1869-ben először Friedrich Miescher, egy svájci biokémikus írta le őket. A gennysejtekből izolált egy anyagot, amely foszfort és nitrogént tartalmaz. Feltételezve, hogy csak a magokban található, a tudós nukleinnek nevezte. De ami megmaradt a fehérjék szétválása után, azt nukleinsavnak nevezték.
Monomerei nukleotidok. Számuk egy savmolekulában fajonként egyedi. A nukleotidok három részből álló molekulák:
- monoszacharid (pentóz), kétféle lehet - ribóz és dezoxiribóz;
- nitrogénbázis (egy a négyből);
- foszforsavmaradék.
Ezután megvizsgáljuk a DNS és az RNS közötti különbségeket és hasonlóságokat, a cikk legvégén található táblázat összefoglalja.
Szerkezeti jellemzők: pentózok
A DNS és az RNS közötti legelső hasonlóság az, hogy monoszacharidokat tartalmaznak. De minden sav esetében más. Attól függően, hogy melyik pentóz található a molekulában, a nukleinsavakat DNS-re és RNS-re osztják. A DNS dezoxiribózt, míg az RNS tartalmazribóz. Mindkét pentóz a savakban csak β-formában fordul elő.
A dezoxiribózban nincs oxigén a második szénatomon (2'-ként jelölve). A tudósok szerint hiánya:
- lerövidíti a kapcsolatot C2 és C3;
- erősíti a DNS-molekulát;
- megteremti a feltételeket a kompakt DNS-pakolódáshoz a sejtmagban.
Épületek összehasonlítása: nitrogéntartalmú bázisok
A DNS és az RNS összehasonlító jellemzése nem könnyű. De a különbségek már az elején láthatóak. A nitrogéntartalmú bázisok molekuláink legfontosabb építőkövei. Ők hordozzák a genetikai információkat. Pontosabban nem magukat az alapokat, hanem azok sorrendjét a láncban. Ezek purin és pirimidin.
A DNS és az RNS összetétele már a monomerek szintjén is eltér: a dezoxiribonukleinsavban megtalálható adenin, guanin, citozin és timin. De az RNS uracilt tartalmaz timin helyett.
Ez az öt bázis a fő (fő), ezek alkotják a nukleinsavak nagy részét. De rajtuk kívül vannak még mások. Ez nagyon ritkán fordul elő, az ilyen alapokat kisebbnek nevezik. Mindkettő megtalálható mindkét savban – ez egy másik hasonlóság a DNS és az RNS között.
Ezen nitrogénbázisok (és ennek megfelelően a nukleotidok) sorrendje a DNS-láncban határozza meg, hogy egy adott sejt mely fehérjéket képes szintetizálni. Az, hogy egy adott pillanatban mely molekulák jönnek létre, a test szükségleteitől függ.
Ugrás idea nukleinsavak szerveződési szintjei. Annak érdekében, hogy a DNS és az RNS összehasonlító jellemzői a lehető legteljesebbek és objektívebbek legyenek, megvizsgáljuk mindegyik szerkezetét. A DNS-ben négy van, és az RNS-ben a szerveződési szintek száma a típusától függ.
A DNS szerkezetének felfedezése, szerkezeti alapelvek
Minden szervezet prokariótákra és eukariótákra oszlik. Ez az osztályozás a mag kialakításán alapul. Mindkettőnek DNS-e van a sejtben kromoszómák formájában. Ezek olyan speciális struktúrák, amelyekben a dezoxiribonukleinsav molekulák a fehérjékhez kapcsolódnak. A DNS-nek négy szervezettségi szintje van.
Az elsődleges szerkezetet nukleotidok lánca képviseli, amelyek sorrendjét minden egyes szervezet esetében szigorúan betartják, és amelyeket foszfodiészter kötések kapcsolnak össze. A DNS-szál szerkezetének tanulmányozásában óriási sikereket értek el Chargaff és munkatársai. Megállapították, hogy a nitrogéntartalmú bázisok aránya bizonyos törvényeknek megfelel.
Chargaff-szabályoknak hívták őket. Ezek közül az első kimondja, hogy a purinbázisok összegének egyenlőnek kell lennie a pirimidinek összegével. Ez a DNS másodlagos szerkezetének megismerése után derül ki. A második szabály a jellemzőiből következik: az A / T és a G / C mólarány eggyel egyenlő. Ugyanez a szabály igaz a második nukleinsavra is – ez egy másik hasonlóság a DNS és az RNS között. Csak a másodikban van uracil timin helyett mindenhol.
Sok tudós is elkezdte a különböző fajok DNS-ét nagyobb számú bázis alapján osztályozni. Ha az összeg "A+T"több mint "G + C", az ilyen DNS-t AT-típusnak nevezik. Ha fordítva, akkor a GC típusú DNS-sel van dolgunk.
A másodlagos szerkezeti modellt 1953-ban Watson és Crick tudósok javasolták, és ma is általánosan elfogadott. A modell egy kettős hélix, amely két antiparallel láncból áll. A másodlagos szerkezet fő jellemzői:
- az egyes DNS-szálak összetétele szigorúan a fajra jellemző;
- a láncok közötti kötés hidrogénatom, amely a nitrogéntartalmú bázisok komplementaritásának elve szerint jön létre;
- a polinukleotid láncok egymás köré fonódnak, és egy "hélixnek" nevezett jobb oldali hélixet alkotnak;
- a foszforsavmaradékok a hélixen kívül, a nitrogéntartalmú bázisok belül vannak.
Tovább, sűrűbb, keményebb
A DNS harmadlagos szerkezete egy szupertekervényes szerkezet. Vagyis nem csak két lánc csavarodik egymással egy molekulában, a nagyobb tömörség érdekében a DNS-t speciális fehérjék - hisztonok - köré tekerik. A bennük lévő lizin- és arginintartalomtól függően öt osztályba sorolhatók.
A DNS utolsó szintje a kromoszóma. Ahhoz, hogy megértsük, milyen szorosan van benne a genetikai információ hordozója, képzeljük el a következőket: ha az Eiffel-torony a tömörítés minden szakaszán átmenne, mint a DNS, akkor egy gyufásdobozba kerülhetne.
A kromoszómák egyszeresek (egy kromatidból állnak) és kettősek (két kromatidból állnak). Biztonságos tárolást biztosítanakgenetikai információkat, és ha szükséges, megfordulhatnak, és megnyithatják a hozzáférést a kívánt területhez.
RNS-típusok, szerkezeti jellemzők
Amellett, hogy bármely RNS elsődleges szerkezetében különbözik a DNS-től (timin hiánya, uracil jelenléte), a következő szerveződési szintek is különböznek:
- A transzfer RNS (tRNS) egyszálú molekula. Annak érdekében, hogy betöltse az aminosavakat a fehérjeszintézis helyére szállító funkcióját, nagyon szokatlan másodlagos szerkezettel rendelkezik. "lóherelevél"-nek hívják. Mindegyik hurka ellátja a saját funkcióját, de a legfontosabbak az akceptor szár (egy aminosav tapad hozzá) és az antikodon (amelynek meg kell egyeznie a messenger RNS kodonjával). A tRNS harmadlagos szerkezetét kevéssé tanulmányozták, mert nagyon nehéz ilyen molekulát izolálni anélkül, hogy a szervezettség magas szintjét megzavarná. De a tudósoknak van néhány információjuk. Például az élesztőben a transzfer RNS L betű alakú.
- A Messenger RNS (más néven információs) a DNS-ből a fehérjeszintézis helyére történő információátvitel funkcióját látja el. Elmondja, hogy végül milyen fehérje válik ki, a szintézis során riboszómák mozognak rajta. Elsődleges szerkezete egyszálú molekula. A másodlagos szerkezet nagyon összetett, szükséges a fehérjeszintézis kezdetének helyes meghatározásához. Az mRNS hajtűk formájában van hajtogatva, amelyek végén a fehérjefeldolgozás kezdetének és végének helyei vannak.
- A riboszómális RNS a riboszómákban található. Ezek az organellumok két részrészecskéből állnak, amelyek mindegyikesaját rRNS-ét tartalmazza. Ez a nukleinsav határozza meg az összes riboszómális fehérje elhelyezkedését és ennek az organellumnak a funkcionális központját. Az rRNS elsődleges szerkezetét egy nukleotidszekvencia képviseli, mint a korábbi savfajtákban. Ismeretes, hogy az rRNS feltekeredésének végső szakasza az egyik szál terminális szakaszainak párosítása. Az ilyen levélnyélek kialakulása további hozzájárulást jelent a teljes szerkezet tömörítéséhez.
DNS-funkciók
A dezoxiribonukleinsav a genetikai információ tárházaként működik. Nukleotidjainak sorrendjében testünk összes fehérjéje „rejtve” van. A DNS-ben nem csak tárolódnak, hanem jól védettek is. És még ha hiba történik is a másolás során, azt kijavítják. Így minden genetikai anyag megmarad, és eljut az utódokhoz.
Annak érdekében, hogy információt továbbítson a leszármazottaknak, a DNS képes megkétszereződni. Ezt a folyamatot replikációnak nevezik. Az RNS és a DNS összehasonlító táblázata megmutatja, hogy egy másik nukleinsav nem képes erre. De sok más funkciója is van.
RNA-funkciók
Minden RNS-típusnak megvan a maga funkciója:
- A ribonukleinsav szállítása a riboszómákba szállítja az aminosavakat, ahol fehérjékké alakulnak. A tRNS nemcsak építőanyagot hoz, hanem a kodonfelismerésben is részt vesz. És hogy a fehérje milyen helyesen épül fel, az a munkájától függ.
- Üzenet RNS beolvassa az információkatDNS-t, és a fehérjeszintézis helyére viszi. Ott kötődik a riboszómához, és meghatározza az aminosavak sorrendjét a fehérjében.
- A riboszómális RNS biztosítja az organellum szerkezetének integritását, szabályozza az összes funkcionális központ munkáját.
Íme egy másik hasonlóság a DNS és az RNS között: mindkettő gondoskodik a sejt által hordozott genetikai információról.
DNS és RNS összehasonlítása
A fenti információk rendszerezéséhez írjuk le az összeset egy táblázatba.
| DNS | RNA | |
| A ketrec helye | Atommag, kloroplasztiszok, mitokondriumok | Mag, kloroplasztiszok, mitokondriumok, riboszómák, citoplazma |
| Monomer | Dezoxiribonukleotidok | Ribonukleotidok |
| Struktúra | Kettős szálú hélix | Egyláncú |
| Nukleotidok | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Jellemzők | Stabil, replikálható | Labil, nem duplázható |
| Funkciók | Genetikai információ tárolása és továbbítása | Örökletes információ (mRNS), szerkezeti funkció (rRNS, mitokondriális RNS), fehérjeszintézisben való részvétel (mRNS, tRNS, rRNS) átadása |
Így röviden beszéltünk a DNS és az RNS közötti hasonlóságokról. A táblázat nélkülözhetetlen segédeszköz lesz a vizsgán, vagy egyszerű emlékeztető.
A már korábban megtudottakon kívül több tény is megjelent a táblázatban. Például a DNS képességeduplikáció szükséges a sejtosztódáshoz, hogy mindkét sejt teljes mértékben megkapja a megfelelő genetikai anyagot. Míg az RNS esetében a megkettőzésnek nincs értelme. Ha egy sejtnek másik molekulára van szüksége, akkor azt a DNS-sablonból szintetizálja.
A DNS és az RNS jellemzői rövidnek bizonyultak, de kitértünk a szerkezet és a funkció összes jellemzőjére. A transzláció folyamata - a fehérjeszintézis - nagyon érdekes. A vele való ismerkedés után kiderül, mekkora szerepet játszik egy sejt életében az RNS. A DNS megkettőződésének folyamata pedig nagyon izgalmas. Mit érdemes megtörni a kettős hélixet és leolvasni az egyes nukleotidokat!
Minden nap tanulj valami újat. Főleg, ha ez az új dolog a tested minden sejtjében megtörténik.
