АдукацыяНавука

РНК і ДНК. РНК - гэта што такое? РНК: будова, функцыі, віды

Час, у які мы жывем, адзначана узрушаючымі пераменамі, велізарным прагрэсам, калі людзі атрымліваюць адказы на ўсе новыя і новыя пытанні. Жыццё імкліва рухаецца наперад, і тое, што яшчэ не так даўно здавалася немагчымым, пачынае ператварацца ў жыццё. Цалкам магчыма, што ўяўляецца сёння сюжэтам з жанру фантастыкі, хутка таксама набудзе рысы рэальнасці.

Адным з найважнейшых адкрыццяў у другой палове дваццатага стагодзьдзя сталі нуклеінавыя кіслоты РНК і ДНК, дзякуючы якім чалавек наблізіўся да разгадкам таямніц прыроды.

нуклеінавыя кіслаты

Нуклеінавыя кіслоты - гэта арганічныя злучэнні, якія валодаюць высокамалекулярных ўласцівасцямі. У іх склад уваходзяць вадарод, вуглярод, азот і фосфар.

Яны былі адкрыты ў 1869 годзе Ф. Мишером, які даследаваў гной. Аднак тады яго адкрыцця не надалі асаблівага значэння. Толькі пазней, калі гэтыя кіслаты выявілі ва ўсіх жывёл і раслінных клетках, прыйшло разуменне велізарнай іх ролі.

Існуюць два выгляду нуклеінавых кіслот: РНК і ДНК (рібанукляінавай і дэзаксірыбануклеінавая кіслата). Сапраўдная артыкул прысвечана рібанукляінавай кіслаце, але для агульнага разумення разгледзім таксама, што сабой уяўляе ДНК.

Што такое дэзаксірыбануклеінавая кіслата?

ДНК - гэта нуклеінавых кіслата, якая складаецца з двух нітак, якія злучаныя па законе камплементарнай вадароднымі сувязямі азоцістых падстаў. Доўгія ланцугі закручаныя ў спіраль, адзін віток змяшчае амаль дзесяць нуклеатыдаў. Дыяметр двайны спіралі складае два міліметры, адлегласць паміж нуклеатыдаў - каля паловы нанаметра. Даўжыня адной малекулы часам дасягае некалькіх сантыметраў. Даўжыня ДНК ядра чалавечай клеткі складае амаль два метры.

У структуры ДНК змяшчаецца ўся генетычная інфармацыя. ДНК валодае рэплікацыяй, што азначае працэс, падчас якога з адной малекулы ўтвараюцца дзве цалкам аднолькавыя - даччыныя.

Як ужо было адзначана, ланцуг складаецца з нуклеатыдаў, якія знаходзяцца, у сваю чаргу, з азоцістых падстаў (аденина, Гуанінь, тимина і цитозина) і астатку кіслаты фосфару. Усе нуклеатыдаў адрозніваюцца азоцістымі падставамі. Вадародная сувязь узнікае не паміж усімі падставамі, аденин, да прыкладу, можа злучацца толькі з тимином або Гуанінь. Такім чынам, адениловых нуклеатыдаў ў арганізме столькі ж, колькі тимидиловых, а лік гуаниловых роўна цитидиловым (правіла Чаргаффа). Атрымліваецца, што паслядоўнасць аднаго ланцужка прадвызначае паслядоўнасць іншы, і ланцугі як бы люстрана адлюстроўваюць адзін аднаго. Такая заканамернасць, дзе нуклеатыдаў двух ланцугоў размяшчаюцца упорядоченно, а таксама злучаюцца выбарча, называецца прынцыпам камплементарнай. Акрамя вадародных злучэнняў, падвойная спіраль ўзаемадзейнічае і гідрафобныя.

Два ланцугі рознанакіраваныя, то ёсць размешчаны ў процілеглых кірунках. Таму насупраць трех'-канца адной знаходзіцца пяти'-канец іншы ланцуга.

Вонкава малекула ДНК нагадвае шрубавую лесвіцу, парэнчаў якой з'яўляецца сахарофосфатный драбы, а прыступкамі - камплементарныя падставы азоту.

Што такое рібанукляінавай кіслата?

РНК - гэта нуклеінавых кіслата з мономера, званыя рибонуклеотидами.

Па хімічных уласцівасцях яна вельмі падобная на ДНК, бо абедзве з'яўляюцца палімерамі нуклеатыдаў, якія ўяўляюць сабой фосфолированный N-глікозід, які пабудаваны на рэштках пентозы (пятиуглеродного цукру), з фасфатнага групай пятага вугляроднага атама і падставы азоту пры першым вугляродным атаме.

Яна ўяўляе сабой адну полинуклеотидную ланцужок (акрамя вірусаў), якая нашмат карацей, чым у ДНК.

Адзін манамер РНК - гэта рэшткі наступных рэчываў:

  • падставы азоту;
  • пятиуглеродного моносахарида;
  • кіслаты фосфару.

РНК маюць пиримидиновые (урацил і цитозин) і пурынавых (аденин, Гуанінь) падставы. Рыбоза з'яўляецца моносахаридом нуклеатыдаў РНК.

Адрозненні РНК і ДНК

Нуклеінавыя кіслоты адрозніваюцца адзін ад аднаго наступнымі ўласцівасцямі:

  • колькасць яе ў клетцы залежыць ад фізіялагічнага стану, ўзросту і арганнай прыналежнасці;
  • ДНК ўтрымлівае вуглявод дезоксирибозу, а РНК - рыбоза;
  • азоцістых падстаў у ДНК - тимин, а ў РНК - урацил;
  • класы выконваюць розныя функцыі, але сінтэзуюцца на матрыцы ДНК;
  • ДНК складаецца з двайны спіралі, а РНК - з адзінарнай ланцугу;
  • для яе нехарактэрныя правілы Чаргаффа, якія дзейнічаюць у ДНК;
  • у РНК больш мінорных падстаў;
  • ланцуга істотна адрозніваюцца па даўжыні.

Гісторыя вывучэння

Клетка РНК ўпершыню была адкрыта біяхімік з Германіі Р. Альтману пры даследаванні дражджавых клетак. У сярэдзіне дваццатага стагоддзя была даказаная ролю ДНК у генетыцы. Толькі тады апісалі і тыпы РНК, функцыі і гэтак далей. Да 80-90% масы ў клетцы прыпадае на р-РНК, якія ўтвараюць сумесна з вавёркамі рыбасом і якія ўдзельнічаюць у біясінтэзе бялку.

У шасцідзесятых гадах мінулага стагоддзя ўпершыню выказалі здагадку, што павінен існаваць нейкі выгляд, які нясе ў сабе генетычную інфармацыю для сінтэзу бялку. Пасля гэтага навукова ўсталявалі, што ёсць такія інфармацыйныя рібанукляінавай кіслаты, якія прадстаўляюць камплементарныя копіі генаў. Іх яшчэ называюць матрычнай РНК.

У дэкадаваньня запісанай у іх інфармацыі ўдзельнічаюць так званыя транспартныя кіслаты.

Пазней сталі распрацоўвацца спосабы выяўлення паслядоўнасці нуклеатыдаў і ўсталёўвацца структура РНК ў прасторы кіслаты. Так было выяўлена, што некаторыя з іх, якія назвалі рибозимами, могуць расшчапляць полирибонуклеотидные ланцуга. З прычыны гэтага сталі меркаваць, што ў той час, калі зараджалася жыццё на планеце, РНК дзейнічала і без ДНК і бялкоў. Пры гэтым усе ператварэння вырабляліся з яе ўдзелам.

Будова малекулы рібанукляінавай кіслаты

Амаль усе РНК - гэта адзінкавыя ланцуга полинуклеотидов, якія, у сваю чаргу, складаюцца з монорибонуклеотидов - пурынавых і пиримидиновых падстаў.

Нуклеатыдаў пазначаюць пачатковымі літарамі падстаў:

  • аденина (А), А;
  • Гуанінь (G), Г;
  • цитозина (С), Ц;
  • урацила (U), У.

Яны звязаныя паміж сабой трох-і пятифосфодиэфирными сувязямі.

Самае рознае колькасць нуклеатыдаў (ад некалькіх дзесяткаў да дзясяткаў тысяч) уваходзіць у будынак РНК. Яны могуць фармаваць другасную структуру, якая складаецца галоўным чынам з кароткіх двуцепочных атос, якія ўтварыліся Камплементарнай падставамі.

Структура малекулы рибнуклеиновой кіслаты

Як ужо было сказана, у малекулы маецца однонитевое будынак. РНК атрымлівае другасную структуру і форму ў выніку ўзаемадзеяння нуклеатыдаў паміж сабой. Гэта палімер, мономером якога з'яўляецца нуклеатыд, які складаецца з цукру, астатку кіслаты фосфару і падставы азоту. Вонкава малекула падобная на адну з ланцугоў ДНК. Нуклеатыдаў аденин і Гуанінь, якія ўваходзяць у склад РНК, ставяцца да пурынавых. Цитозин і урацил з'яўляюцца пиримидиновыми падставамі.

працэс сінтэзу

Каб малекула РНК сінтэзаваць, матрыцай з'яўляецца малекула ДНК. Бывае, праўда, і зваротны працэс, калі новыя малекулы дэзаксірыбануклеінавай кіслаты ўтвараюцца на матрыцы рібанукляінавай. Такое сустракаецца пры рэплікацыі некаторых відаў вірусаў.

Асновай для біясінтэзу могуць служыць таксама іншыя малекулы рібанукляінавай кіслаты. У яе транскрыпцыі, якая адбываецца ў ядры клеткі, удзельнічаюць шмат ферментаў, але самым значным з іх з'яўляецца РНК-полимераза.

віды

У залежнасці ад выгляду РНК, функцыі яе таксама адрозніваюцца. Існуюць некалькі відаў:

  • інфармацыйная і-РНК;
  • рибосомальная р-РНК;
  • транспартная т-РНК;
  • мінорная;
  • рибозимы;
  • вірусныя.

Інфармацыйная рібанукляінавай кіслата

Такія малекулы яшчэ называюць матрычных. Яны складаюць у клетцы прыкладна два працэнты ад усёй колькасці. У клетках эукарыёт.Асноўныя яны сінтэзуюцца ў ядрах на ДНК-матрыцах, пераходзячы затым у цытаплазму і звязваючыся з Рыбасомы. Далей, яны становяцца матрыцамі для сінтэзу бялку: да іх далучаюцца транспартныя РНК, якія нясуць амінакіслоты. Так адбываецца працэс пераўтварэння інфармацыі, якая рэалізуецца ў унікальнай структуры бялку. У некаторых вірусных РНК яна да таго ж з'яўляецца храмасомай.

Жакоб і Мано з'яўляюцца адкрывальнікаў гэтага выгляду. Не маючы жорсткай структуры, яе ланцуг ўтварае выгнутыя завесы. Ня працуючы, і-РНК збіраецца ў складкі і згортваецца ў клубок, а ў працоўным стане разгортваецца.

і-РНК нясе ў сабе інфармацыю аб паслядоўнасці амінакіслот ў бялку, які сінтэзуецца. Кожная амінакіслата закадавана ў пэўным месцы пры дапамозе генетычных кодаў, якім уласцівы:

  • триплетность - з чатырох мононуклеотидов магчыма выбудаваць шэсцьдзесят чатыры кодона (генетычнага кода);
  • неперекрещиваемость - інфармацыя рухаецца ў адным кірунку;
  • бесперапыннасць - прынцып працы зводзіцца да таго, што адна і-РНК - адзін бялок;
  • ўніверсальнасць - той ці іншы выгляд амінакіслоты кадуецца ва ўсіх жывых арганізмаў аднолькава;
  • выраджаных - вядомымі з'яўляюцца дваццаць амінакіслот, а кодонов - шэсцьдзесят адзін, гэта значыць яны кадуюцца некалькімі генетычнымі кодамі.

Рибосомальная рібанукляінавай кіслата

Такія малекулы складаюць пераважная большасць клеткавых РНК, а менавіта ад васьмідзесяці да дзевяноста адсоткаў ад агульнай колькасці. Яны злучаюцца з вавёркамі і фармуюць Рыбасомы - гэта арганоіды, якія выконваюць сінтэз бялкоў.

Рыбасомы складаюцца на шэсцьдзесят пяць адсоткаў з р-РНК і на трыццаць пяць працэнтаў з бялку. Гэтая полинуклеотидная ланцуг без працы выгінаецца разам з бялком.

Рыбасома складаецца з амінакіслотнага і Пептыдная участкаў. Яны размешчаны на кантактуюць паверхнях.

Рыбасомы вольна перасоўваюцца ў клетцы, сінтэзуючы вавёркі ў патрэбных месцах. Яны не вельмі спецыфічныя і могуць не толькі счытваць інфармацыю з і-РНК, але і ўтвараць з імі матрыцу.

Транспартная рібанукляінавай кіслата

т-РНК найбольш вывучаны. Яны складаюць дзесяць адсоткаў клеткавай рібанукляінавай кіслаты. Гэтыя віды РНК звязваюцца з амінакіслотамі дзякуючы адмысловым ферментам і дастаўляюцца на Рыбасомы. Пры гэтым амінакіслоты пераносяцца транспартнымі малекуламі. Аднак бывае, што амінакіслату кадуюць розныя кодоном. Тады пераносіць іх будуць некалькі транспартных РНК.

Яна згортваецца ў клубок, калі неактыўная, а функцыянуючы, мае выгляд клеверных ліста.

У ёй адрозніваюцца наступныя ўчасткі:

  • акцэптарных сцябло, які мае паслядоўнасць нуклеатыдаў АЦЦ;
  • ўчастак, службовец для далучэння да Рыбасомы;
  • антикодон, кадавальныя амінакіслату, якая далучана да гэтай т-РНК.

Мінорны выгляд рібанукляінавай кіслаты

Нядаўна віды РНК папоўніліся новым класам, так званымі малымі РНК. Яны, хутчэй за ўсё, з'яўляюцца універсальнымі рэгулятарамі, якія ўключаюць або выключаюць гены ў эмбрыянальным развіцці, а таксама кантралююць працэсы ўнутры клетак.

Рибозимы таксама нядаўна выяўлены, яны актыўна прымаюць удзел, калі кіслата РНК ферментуюцца, з'яўляючыся пры гэтым каталізатарам.

Вірусныя віды кіслот

Вірус здольны ўтрымліваць альбо рібанукляінавай кіслату, альбо дэзаксірыбануклеінавай. Таму з адпаведнымі малекуламі яны называюцца РНК-якія змяшчаюць. Пры трапленні ў клетку такога віруса адбываецца зваротная транскрыпцыя - на базе рібанукляінавай кіслаты з'яўляюцца новыя ДНК, якія ўбудоўваюцца ў клеткі, забяспечваючы існаванне і размнажэнне віруса. У іншым выпадку адбываецца адукацыя кампліментарнай на якая паступіла РНК. Вірусы бялкоў, жыццядзейнасць і размнажэнне ідзе без ДНК, а толькі на аснове інфармацыі, якая змяшчаецца ў РНК віруса.

рэплікацыя

У мэтах паляпшэння агульнага разумення неабходна разгледзець працэс рэплікацыі, у выніку якога зьяўляюцца дзве ідэнтычныя малекулы нуклеінавых кіслаты. Так пачынаецца дзяленне клеткі.

У ёй удзельнічаюць ДНК-полимеразы, ДНК-залежныя, РНК-полимеразы і ДНК-лигазы.

Працэс рэплікацыі складаецца з наступных этапаў:

  • деспирализация - адбываецца паслядоўнае раскручванне мацярынскай ДНК, захапляльнай ўсю малекулу;
  • разрыў вадародных сувязяў, пры якім ланцугу разыходзяцца, і з'яўляецца репликативная відэлец;
  • падладка дНТФ да вызваліліся падставах матчыных ланцугоў;
  • адшчапленнем пірофосфат ад дНТФ малекул і адукацыя фосфорнодиэфирных сувязяў за кошт якая вылучаецца энергіі;
  • респирализация.

Пасля ўтварэння даччынай малекулы дзеліцца ядро, цытаплазма і астатняе. Такім чынам, утвараюцца дзве даччыныя клеткі, цалкам якія атрымалі ўсю генетычную інфармацыю.

Акрамя гэтага, кадуецца першасная структура бялкоў, якія ў клетцы сінтэзуюцца. ДНК у гэтым працэсе прымае ўскоснае ўдзел, а не прамы, якое складаецца ў тым, што менавіта на ДНК адбываецца сінтэз, якія ўдзельнічаюць у адукацыі бялкоў, РНК. Гэты працэс атрымаў назву транскрыпцыі.

транскрыпцыя

Сінтэз усіх малекул адбываецца падчас транскрыпцыі, то ёсць перапісванні генетычнай інфармацыі з пэўнага оперона ДНК. Працэс у некаторых момантах падобны на рэплікацыю, а ў іншых істотна адрозніваецца ад яе.

Падабенства з'яўляюцца наступныя часткі:

  • пачатак ідзе з деспирализации ДНК;
  • адбываецца разрыў вадародных сувязяў паміж падставамі ланцугоў;
  • да іх Камплементарнай падладжваюцца НТФ;
  • адбываецца адукацыя вадародных сувязяў.

Адрозненні ад рэплікацыі:

  • пры транскрыпцыі распляталіся толькі ўчастак ДНК, адпаведны транскриптону, у той час як пры рэплікацыі расплеценая падвяргаецца ўся малекула;
  • пры транскрыпцыі падладжвацца НТФ ўтрымліваюць рыбоза, і замест тимина урацил;
  • інфармацыя спісваецца толькі з пэўнага ўчастка;
  • пасля адукацыі малекулы вадародныя сувязі і сінтэзаваць ланцуг разрываюцца, а ланцуг саслізгвае з ДНК.

Для нармальнага функцыянавання першасная структура РНК павінна складацца толькі з спісаных з Экзон ДНК-участкаў.

У толькі што адукаваных РНК пачынаецца працэс паспявання. Якія маўчаць ўчасткі выразаюцца, а інфарматыўныя сшываюцца, утвараючы полинуклеотидную ланцуг. Далей, кожны выгляд мае уласцівыя толькі яму ператварэння.

У і-РНК адбываецца далучэнне да пачатковага канца. Да канчатковага участку далучаецца полиаденилат.

У т-РНК мадыфікуюцца падставы, утвараючы мінорных віды.

У р-РНК таксама метилируются асобныя падставы.

Абараняюць ад разбурэння і паляпшаюць транспарціроўку ў цытаплазму вавёркі. РНК ў сталым стане з імі злучаюцца.

Значэнне дэзаксірыбануклеінавай і рібанукляінавай кіслот

Нуклеінавыя кіслоты маюць вялікае значэнне ў жыццядзейнасці арганізмаў. У іх захоўваецца, пераносіцца ў цытаплазму і перадаецца па спадчыне даччыным клеткам інфармацыя пра вавёрак, сінтэзуюцца ў кожнай клетцы. Яны прысутнічаюць ва ўсіх жывых арганізмах, стабільнасць гэтых кіслот гуляе найважную ролю для нармальнага функцыянавання як клетак, так і ўсяго арганізма. Любыя змены ў іх будынку прывядуць да клеткавым зменаў.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.birmiss.com. Theme powered by WordPress.