Het is algemeen bekend dat alle vormen van levende materie, van virussen tot goed georganiseerde dieren (inclusief mensen), een uniek erfelijk apparaat hebben. Het wordt weergegeven door moleculen van twee soorten nucleïnezuren: deoxyribonucleïnezuur en ribonucleïnezuur. In deze organische stoffen wordt informatie gecodeerd die tijdens de voortplanting van de ouderdieren op de nakomelingen wordt overgedragen. In dit werk zullen we zowel de structuur als de functies van DNA en RNA in de cel bestuderen, en ook de mechanismen beschouwen die ten grondslag liggen aan de processen van overdracht van de erfelijke eigenschappen van levende materie.
Het bleek dat de eigenschappen van nucleïnezuren, hoewel ze enkele gemeenschappelijke kenmerken hebben, toch op veel manieren verschillen. Daarom zullen we de functies van DNA en RNA vergelijken die door deze biopolymeren worden uitgevoerd in cellen van verschillende groepen organismen. De tabel die in het werk wordt gepresenteerd, zal helpen begrijpen wat hun fundamentele verschil is.
Nucleïnezuren –complexe biopolymeren
Ontdekkingen op het gebied van moleculaire biologie die plaatsvonden aan het begin van de 20e eeuw, in het bijzonder de decodering van de structuur van deoxyribonucleïnezuur, dienden als een stimulans voor de ontwikkeling van moderne cytologie, genetica, biotechnologie en genetische engineering. Vanuit het oogpunt van organische chemie zijn DNA en RNA macromoleculaire stoffen die bestaan uit herhaaldelijk herhalende eenheden - monomeren, ook wel nucleotiden genoemd. Het is bekend dat ze met elkaar verbonden zijn en ketens vormen die in staat zijn tot ruimtelijke zelforganisatie.
Dergelijke DNA-macromoleculen binden zich vaak aan speciale eiwitten met speciale eigenschappen die histonen worden genoemd. Nucleoproteïnecomplexen vormen speciale structuren - nucleosomen, die op hun beurt deel uitmaken van chromosomen. Nucleïnezuren kunnen zowel in de kern als in het cytoplasma van de cel worden gevonden, aanwezig in sommige van zijn organellen, zoals mitochondriën of chloroplasten.
Ruimtelijke structuur van de substantie van erfelijkheid
Om de functies van DNA en RNA te begrijpen, moet je de kenmerken van hun structuur in detail begrijpen. Net als eiwitten hebben nucleïnezuren verschillende niveaus van organisatie van macromoleculen. De primaire structuur wordt weergegeven door polynucleotideketens, de secundaire en tertiaire configuraties zijn zelfgecompliceerd vanwege het opkomende covalente type binding. Een speciale rol bij het handhaven van de ruimtelijke vorm van moleculen behoort tot waterstofbruggen, evenals van der Waals-interactiekrachten. Het resultaat is een compactede structuur van DNA, de superspoel genoemd.
Nucleïnezuurmonomeren
De structuur en functies van DNA, RNA, eiwitten en andere organische polymeren hangen af van zowel de kwalitatieve als kwantitatieve samenstelling van hun macromoleculen. Beide soorten nucleïnezuren zijn opgebouwd uit bouwstenen die nucleotiden worden genoemd. Zoals uit de scheikunde bekend is, beïnvloedt de structuur van een stof noodzakelijkerwijs de functies ervan. DNA en RNA zijn geen uitzondering. Het blijkt dat het type zuur zelf en zijn rol in de cel afhangen van de nucleotidesamenstelling. Elk monomeer bevat drie delen: een stikstofbase, een koolhydraat en een fosforzuurresidu. Er zijn vier soorten stikstofbasen voor DNA: adenine, guanine, thymine en cytosine. In RNA-moleculen zullen dit respectievelijk adenine, guanine, cytosine en uracil zijn. Koolhydraten worden weergegeven door verschillende soorten pentose. Ribonucleïnezuur bevat ribose, terwijl DNA zijn gedeoxygeneerde vorm bevat, deoxyribose genaamd.
Kenmerken van deoxyribonucleïnezuur
Eerst zullen we kijken naar de structuur en functies van DNA. RNA, dat een eenvoudiger ruimtelijke configuratie heeft, zal in de volgende sectie door ons worden bestudeerd. Dus twee polynucleotide-strengen worden bij elkaar gehouden door herhaaldelijk waterstofbruggen te herhalen die zijn gevormd tussen stikstofbasen. In het paar "adenine - thymine" zijn er twee, en in het paar "guanine - cytosine" zijn er drie waterstofbruggen.
De conservatieve overeenkomst van purine- en pyrimidinebasen wasontdekt door E. Chargaff en werd het principe van complementariteit genoemd. In een enkele keten zijn de nucleotiden aan elkaar gekoppeld door fosfodiesterbindingen die worden gevormd tussen het pentose en het orthofosforzuurresidu van aangrenzende nucleotiden. De helixvorm van beide ketens wordt in stand gehouden door waterstofbruggen die optreden tussen de waterstof- en zuurstofatomen die deel uitmaken van de nucleotiden. De hogere - tertiaire structuur (supercoil) - is kenmerkend voor het nucleaire DNA van eukaryote cellen. In deze vorm is het aanwezig in chromatine. Bacteriën en DNA-bevattende virussen hebben echter deoxyribonucleïnezuur dat niet is geassocieerd met eiwitten. Het wordt weergegeven door een ringvormige vorm en wordt een plasmide genoemd.
Het DNA van mitochondriën en chloroplasten, organellen van plantaardige en dierlijke cellen, ziet er hetzelfde uit. Vervolgens zullen we ontdekken hoe de functies van DNA en RNA van elkaar verschillen. De onderstaande tabel laat ons deze verschillen in de structuur en eigenschappen van nucleïnezuren zien.
Ribonucleïnezuur
Het RNA-molecuul bestaat uit één polynucleotidestreng (de uitzondering zijn de dubbelstrengs structuren van sommige virussen), die zich zowel in de kern als in het celcytoplasma kan bevinden. Er zijn verschillende soorten ribonucleïnezuren, die verschillen in structuur en eigenschappen. Messenger-RNA heeft dus het hoogste molecuulgewicht. Het wordt gesynthetiseerd in de celkern op een van de genen. De taak van mRNA is om informatie over de samenstelling van het eiwit over te brengen van de kern naar het cytoplasma. Transportvorm van nucleïnezuur hecht eiwitmonomeren– aminozuren - en levert ze af op de plaats van biosynthese.
Ten slotte wordt ribosomaal RNA gevormd in de nucleolus en is het betrokken bij de eiwitsynthese. Zoals je kunt zien, zijn de functies van DNA en RNA in het cellulaire metabolisme divers en erg belangrijk. Ze zullen in de eerste plaats afhangen van de cellen waarvan organismen de moleculen van de erfelijke stof bevatten. In virussen kan ribonucleïnezuur dus fungeren als een drager van erfelijke informatie, terwijl in de cellen van eukaryote organismen alleen deoxyribonucleïnezuur dit vermogen heeft.
Functies van DNA en RNA in het lichaam
Volgens hun belang zijn nucleïnezuren, samen met eiwitten, de belangrijkste organische verbindingen. Ze behouden en geven erfelijke eigenschappen en eigenschappen door van ouder naar nageslacht. Laten we het verschil definiëren tussen de functies van DNA en RNA. De onderstaande tabel toont deze verschillen in meer detail.
| Bekijken | Plaats in een kooi | Configuratie | Functie |
| DNA | core | superspiraal | behoud en overdracht van erfelijke informatie |
| DNA |
mitochondriën chloroplasten |
circulair (plasmide) | lokale overdracht van erfelijke informatie |
| iRNA | cytoplasma | lineair | verwijdering van informatie uit het gen |
| tRNA | cytoplasma | secundair | transport van aminozuren |
| rRNA | kern encytoplasma | lineair | vorming van ribosomen |
Wat zijn de kenmerken van de stof van de erfelijkheid van virussen?
Nucleïnezuren van virussen kunnen de vorm hebben van zowel enkelstrengs als dubbelstrengs helices of ringen. Volgens de classificatie van D. B altimore bevatten deze objecten van de microkosmos DNA-moleculen die uit een of twee ketens bestaan. De eerste groep omvat herpespathogenen en adenovirussen, en de tweede omvat bijvoorbeeld parvovirussen.
De functies van DNA- en RNA-virussen zijn om hun eigen erfelijke informatie de cel binnen te dringen, replicatiereacties van virale nucleïnezuurmoleculen uit te voeren en eiwitdeeltjes samen te stellen in de ribosomen van de gastheercel. Als gevolg hiervan is het hele cellulaire metabolisme volledig ondergeschikt aan parasieten, die zich snel vermenigvuldigen en de cel tot de dood leiden.
RNA-virussen
In de virologie is het gebruikelijk om deze organismen in verschillende groepen te verdelen. De eerste omvat dus soorten die enkelstrengs (+) RNA worden genoemd. Hun nucleïnezuur vervult dezelfde functies als het boodschapper-RNA van eukaryote cellen. Een andere groep omvat enkelstrengs (-) RNA's. Ten eerste vindt transcriptie plaats met hun moleculen, wat leidt tot het verschijnen van (+) RNA-moleculen, en die dienen op hun beurt als een sjabloon voor het samenstellen van virale eiwitten.
Op basis van het voorgaande worden voor alle organismen, inclusief virussen, de functies van DNA en RNA in het kort als volgt gekarakteriseerd: opslag van erfelijke eigenschappen en eigenschappen van het organisme en hun verdere overdracht naar nakomelingen.
