Funkcia informačnej RNA. Typy RNA v bunke. Funkcie rôznych RNA. Čo je ribonukleová kyselina

Úlohu sprostredkovateľa, ktorého funkciou je previesť dedičnú informáciu uloženú v DNA do pracovnej podoby, zohráva ribonukleové kyseliny – RNA.

Dvojvláknové a jednovláknové molekuly RNA sú známe. Dvojvláknová RNA slúži v niektorých vírusoch na uchovávanie a reprodukciu dedičnej informácie, t.j. plnia funkcie chromozómov. Jednovláknové RNA prenášajú informácie o sekvencii aminokyselín v proteínoch od chromozómu až po miesto ich syntézy a podieľajú sa na procesoch syntézy.

Na rozdiel od molekúl DNA sú ribonukleové kyseliny reprezentované jedným polynukleotidovým reťazcom, ktorý pozostáva zo štyroch typov nukleotidov obsahujúcich cukor, ribózu, fosfát a jednu zo štyroch dusíkatých báz – adenín, guanín, uracil alebo cytozín. RNA je syntetizovaná na molekulách DNA pomocou RNA polymerázových enzýmov v súlade s princípom komplementarity a antiparalelnosti a uracil je komplementárny k DNA adenínu v RNA. Celý rad RNA pôsobiacich v bunke možno rozdeliť do troch hlavných typov: mRNA, tRNA, rRNA.

Matrixová alebo informačná RNA (mRNA alebo mRNA). Prepis. Aby sa syntetizovali proteíny so špecifikovanými vlastnosťami, na miesto ich konštrukcie sa posielajú „inštrukcie“ o poradí zaradenia aminokyselín do peptidového reťazca. Táto inštrukcia je obsiahnutá v nukleotidovej sekvencii matica, alebo messenger RNA(mRNA, mRNA) syntetizované v zodpovedajúcich úsekoch DNA. Proces syntézy mRNA je tzv prepis.

Syntéza mRNA začína objavením špeciálnej oblasti v molekule DNA pomocou RNA polymerázy, ktorá označuje miesto, kde začína transkripcia - promótor Po naviazaní na promótor RNA polymeráza rozvinie susedný závit skrutkovice DNA. Dve vlákna DNA sa v tomto bode rozchádzajú a na jednom z nich enzým syntetizuje mRNA. Zostavenie ribonukleotidov do reťazca nastáva v súlade s ich komplementaritou k nukleotidom DNA a tiež antiparalelne vzhľadom na vlákno templátu DNA. Vzhľadom na skutočnosť, že RNA polymeráza je schopná zostaviť polynukleotid iba od 5" konca po 3" koniec, môže ako templát slúžiť iba jedno z dvoch reťazcov DNA, a to to, ktoré je privrátené k enzýmu svojim 3" koncom. pre transkripciu ( 3" → 5"). Tento reťazec sa nazýva kodogénne

tRNA- RNA, ktorej funkciou je transport aminokyselín do miesta syntézy bielkovín. tRNA sa tiež priamo zúčastňujú na predlžovaní polypeptidového reťazca tým, že sa spájajú - sú v komplexe s aminokyselinou - ku kodónu mRNA a poskytujú komplexnú konformáciu potrebnú na vytvorenie novej peptidovej väzby.

Každá aminokyselina má svoju vlastnú tRNA. tRNA je jednovláknová RNA, ale vo svojej funkčnej forme má konformáciu „ďatelinový“ alebo „ďatelinový“. Aminokyselina je kovalentne pripojená na 3" koniec molekuly pomocou enzýmu aminoacyl-tRNA syntetázy, špecifického pre každý typ tRNA. V mieste C sa nachádza antikodón zodpovedajúci aminokyseline.

(rRNA)- niekoľko molekúl RNA, ktoré tvoria základ ribozómu. Hlavnou funkciou rRNA je uskutočniť proces translácie – čítanie informácií z mRNA pomocou molekúl adaptérov tRNA a katalyzovanie tvorby peptidových väzieb medzi aminokyselinami pripojenými k tRNA.

tri hlavné typy RNA: informačný(mRNA), príp matice(mRNA), ribozomálne(rRNA) a dopravy(tRNA). Líšia sa veľkosťou molekúl a funkciou. Všetky typy RNA sú syntetizované na DNA za účasti enzýmov - RNA polymeráz. Messenger RNA tvorí 2-3% všetkej bunkovej RNA, ribozomálna RNA - 80-85, transportná RNA - asi 15%.

mRNA. číta dedičnú informáciu z úseku DNA a vo forme skopírovanej sekvencie dusíkatých báz ju prenáša do ribozómov, kde dochádza k syntéze špecifického proteínu. Každá z molekúl mRNA zodpovedá poradím nukleotidov a veľkosťou génu v DNA, z ktorej bola prepísaná. V priemere obsahuje mRNA 1500 nukleotidov (75-3000). Každý triplet (tri nukleotidy) na mRNA sa nazýva kodón. Kodón určuje, ktorá aminokyselina sa objaví na danom mieste pri syntéze bielkovín.

(tRNA) má relatívne nízku molekulovú hmotnosť rádovo 24-29 tisíc D a obsahuje od 75 do 90 nukleotidov v molekule. Až 10% všetkých nukleotidov tRNA sú minoritné bázy, čo ju zrejme chráni pred pôsobením hydrolytických enzýmov.Úlohou tRNA je prenos aminokyselín do ribozómov a účasť na procese syntézy bielkovín. Každá aminokyselina je pripojená k špecifickej tRNA. Množstvo aminokyselín má viac ako jednu tRNA. Doteraz bolo objavených viac ako 60 tRNA, ktoré sa navzájom líšia svojou primárnou štruktúrou (základnou sekvenciou). Sekundárna štruktúra všetkých tRNA je prezentovaná vo forme ďatelinového listu s dvojvláknovou stonkou a tromi jednovláknovými). Na konci jedného z reťazcov sa nachádza akceptorové miesto – triplet CCA, na ktorého adenín je naviazaná špecifická aminokyselina.

(rRNA). Obsahujú 120-3100 nukleotidov. Ribozomálna RNA sa hromadí v jadre, v jadierkach. Ribozomálne proteíny sú transportované do jadierok z cytoplazmy a tam dochádza k spontánnej tvorbe ribozomálnych podjednotiek spojením proteínov so zodpovedajúcou rRNA. Ribozomálne subčastice, spolu alebo oddelene, sú transportované cez póry jadrovej membrány do cytoplazmy. Ribozómy Sú to organely s veľkosťou 20-30 nm. Sú postavené z dvoch podčastíc rôznych veľkostí a tvarov. V určitých štádiách syntézy proteínov v bunke sú ribozómy rozdelené na subčastice. Ribozomálna RNA slúži ako kostra pre ribozómy a uľahčuje počiatočnú väzbu mRNA na ribozóm počas biosyntézy proteínov.

Genetický kód je metóda kódovania aminokyselinovej sekvencie proteínov pomocou sekvencie nukleotidov, charakteristických pre všetky živé organizmy.

Vlastnosti: 1) genetický kód trojčatá(každá aminokyselina je kódovaná tromi nukleotidmi); 2) neprekrývajúce sa(susedné triplety nemajú spoločné nukleotidy); 3) degenerovať(s výnimkou metionínu a tryptofánu majú všetky aminokyseliny viac ako jeden kodón); 4) univerzálny(v podstate rovnaké pre všetky živé organizmy); 5) v kodónoch pre jednu aminokyselinu sú prvé dva nukleotidy zvyčajne rovnaké, ale tretí sa mení; 6) má lineárne poradie čítania a vyznačuje sa kolinearita, t.j. zhoda poradia kodónov v mRNA s poradím aminokyselín v syntetizovanom polypeptidovom reťazci.

Dátum zverejnenia: 2014-12-08; Prečítané: 11305 | Porušenie autorských práv stránky

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,001 s)…

Ribonukleová kyselina (RNA) je jednou z troch hlavných makromolekúl (ďalšie dve sú DNA a proteíny), ktoré sa nachádzajú v bunkách všetkých živých organizmov.

Rovnako ako DNA (deoxyribonukleová kyselina), RNA pozostáva z dlhého reťazca, v ktorom sa každá väzba nazýva nukleotid. Každý nukleotid pozostáva z dusíkatej bázy, ribózového cukru a fosfátovej skupiny. Sekvencia nukleotidov umožňuje RNA kódovať genetickú informáciu. Všetky bunkové organizmy používajú RNA (mRNA) na programovanie syntézy bielkovín.

RNA

Bunková RNA sa tvorí počas procesu nazývaného transkripcia, teda syntéza RNA na templáte DNA, uskutočňovaná špeciálnymi enzýmami – RNA polymerázami. Messenger RNA (mRNA) sa potom zúčastňujú procesu nazývaného translácia.

Translácia je syntéza proteínu na matrici mRNA za účasti ribozómov. Ostatné RNA po transkripcii prechádzajú chemickými úpravami a po vytvorení sekundárnych a terciárnych štruktúr vykonávajú funkcie v závislosti od typu RNA.

Jednovláknová RNA sa vyznačuje rôznymi priestorovými štruktúrami, v ktorých sú niektoré nukleotidy toho istého reťazca navzájom spárované. Niektoré vysoko štruktúrované RNA sa zúčastňujú syntézy bunkových proteínov, napríklad transferové RNA slúžia na rozpoznávanie kodónov a dodávanie zodpovedajúcich aminokyselín na miesto syntézy proteínov a ribozomálne RNA slúžia ako štrukturálny a katalytický základ ribozómov.

Funkcie RNA v moderných bunkách sa však neobmedzujú len na ich úlohu pri translácii. Malé jadrové RNA sa teda zúčastňujú zostrihu eukaryotických messengerových RNA a iných procesov.

Okrem toho, že molekuly RNA sú súčasťou niektorých enzýmov (napríklad telomerázy), jednotlivé RNA majú svoju vlastnú enzymatickú aktivitu: schopnosť zaviesť zlomy v iných molekulách RNA alebo naopak „zlepiť“ dva fragmenty RNA. Takéto RNA sa nazývajú ribozýmy.

Genómy mnohých vírusov pozostávajú z RNA, to znamená, že v nich zohráva úlohu, ktorú hrá DNA vo vyšších organizmoch. Na základe rôznorodosti funkcií RNA v bunkách sa predpokladalo, že RNA bola prvou molekulou, ktorá bola schopná samoreplikácie v prebiologických systémoch.

Biologická úloha RNA je spojená s procesom realizácie dedičnej informácie z DNA počas syntézy proteínov. Messenger RNA je prostredníkom medzi informáciou o štruktúre proteínu na DNA jadra a miestom syntézy proteínových molekúl v cytoplazme na ribozómoch. RNA nemá dvojitú špirálu, je reprezentovaná jedným polynukleotidovým reťazcom (s výnimkou dvojvláknových RNA vírusov). Obsah RNA v bunke sa líši v závislosti od druhu. Existujú tri typy RNA: ribozomálna, messengerová a transportná. Všetky druhy sú syntetizované na molekule DNA v jadre transkripciou.

R-RNA - ribozomálna je súčasťou ribozómov (3000-5000 nukleotidov) (80% celkovej hmoty RNA bunky). Z neho je vybudovaný ribozómový rámec a podieľa sa na iniciácii, dokončení syntézy a separácii hotových proteínových molekúl od ribozómov.

I-RNA – informačná (matrix) nesie genetickú informáciu prepísanú z DNA o štruktúre polypeptidového reťazca vo forme kodónov (nukleotidových tripletov). Molekula obsahuje od 300 do 3000 nukleotidov a predstavuje 3-5%.

T-RNA - transport – zabezpečuje transport aktivovaných aminokyselín do ribozómov (ternárny komplex aminoacyl t-RNA syntetázy, aminokyseliny, ATP). Má sekundárnu štruktúru vo forme ďatelinového listu, na vrchole ktorého je antikodón.

Molekula DNA je rozdelená na časti obsahujúce informácie o štruktúre proteínu, nazývané gény, a neinformatívne úseky medzier, ktoré oddeľujú gény. Spacery majú rôzne dĺžky a regulujú transkripciu susedného génu. Prepísané spacery sa počas transkripcie skopírujú spolu s génom a ich komplementárne kópie sa objavia na pro-mRNA. Neprepísané spacery - nachádzajú sa medzi génmi proteínov histónovej DNA.

K syntéze mRNA dochádza z jedného vlákna dvojvláknovej molekuly DNA podľa princípu komplementarity. mRNA nie je kópiou celej molekuly DNA, ale len jej časti – jedného génu alebo skupiny génov jednej funkcie. Táto skupina génov je tzv operón. Operón je jednotka genetickej regulácie. Zahŕňa štrukturálne gény, ktoré nesú informácie o štruktúre proteínov, regulačné gény, ktoré riadia fungovanie štrukturálnych génov. Regulačné gény zahŕňajú: promótor, operátor, terminátor. Promótor je umiestnený na začiatku každého operónu. Toto je miesto pristátia pre RNA polymerázu (špecifický nosič nukleotidov DNA, ktorý enzým rozpoznáva vďaka chemickej afinite). Operátor riadi prepis. Terminátor zahŕňa stop kodóny, ktoré ukončujú syntézu mRNA.

V eukaryotoch sú štruktúrne gény rozdelené na exóny a intróny. Exóny sú oblasti, ktoré nesú informácie, a intróny sú oblasti, ktoré informácie nenesú.

Počas syntézy mRNA sa najskôr tvoria:

1) Primárny transkript je dlhý prekurzor i-RNA s kompletnou informáciou z molekuly DNA (pro-i-RNA).

2) Spracovanie - skrátenie primárneho prepisu vyrezaním neinformatívnych úsekov DNA (intrónov).

3) Splicing - spojenie informačných oblastí a vytvorenie zrelej mRNA.

Transkripcia začína od východiskového bodu molekuly DNA za účasti enzýmu RNA - polymerázy, pre eukaryoty - adenylnukleotidu. Syntéza mRNA prebieha v 4 fázach:

1) Väzba RNA polymerázy na promótor.

2) Iniciácia – začiatok syntézy (prvá diesterová väzba medzi ATP a GTP a druhý nukleotid mRNA.

3) Predlžovanie – rast reťazca mRNA.

4) Ukončenie - dokončenie syntézy mRNA.

RNA (ribonukleová kyselina), podobne ako DNA, je nukleová kyselina. Molekuly RNA polyméru sú oveľa menšie ako molekuly DNA. Avšak v závislosti od typu RNA sa počet nukleotidových monomérov v nich obsiahnutých líši.

Nukleotid RNA obsahuje ribózu ako cukor a adenit, guanín, uracil a cytozín ako dusíkaté bázy. Uracil je svojou štruktúrou a chemickými vlastnosťami blízky tymínu, ktorý je bežný v DNA. V zrelých molekulách RNA je modifikovaných veľa dusíkatých báz, takže v skutočnosti je v RNA oveľa viac druhov dusíkatých báz.

Ribóza, na rozdiel od deoxyribózy, má ďalšiu -OH skupinu (hydroxyl). Táto okolnosť umožňuje RNA ľahšie vstúpiť do chemických reakcií.

Hlavná funkcia RNA v bunkách živých organizmov sa dá nazvať implementáciou genetickej informácie. Práve vďaka rôznym typom ribonukleovej kyseliny sa načíta (prepíše) genetický kód z DNA, na základe čoho sa na jeho základe syntetizujú polypeptidy (dochádza k translácii). Ak je teda DNA zodpovedná hlavne za ukladanie a prenos genetickej informácie z generácie na generáciu (hlavným procesom je replikácia), potom RNA implementuje túto informáciu (procesy transkripcie a translácie). V tomto prípade dochádza k transkripcii na DNA, takže tento proces platí pre oba typy nukleových kyselín a potom z tohto pohľadu môžeme povedať, že DNA je zodpovedná aj za implementáciu genetickej informácie.

Pri bližšom skúmaní sú funkcie RNA oveľa rozmanitejšie. Množstvo molekúl RNA vykonáva štrukturálne, katalytické a iné funkcie.

Existuje takzvaná hypotéza RNA sveta, podľa ktorej na začiatku pôsobili v živej prírode ako nosiče genetickej informácie iba molekuly RNA, zatiaľ čo iné molekuly RNA katalyzovali rôzne reakcie. Táto hypotéza je potvrdená množstvom experimentov, ktoré ukazujú možný vývoj RNA. Nasvedčuje tomu aj fakt, že množstvo vírusov má molekulu RNA ako nukleovú kyselinu, ktorá uchováva genetickú informáciu.

Podľa hypotézy sveta RNA sa DNA objavila neskôr v procese prirodzeného výberu ako stabilnejšia molekula, ktorá je dôležitá pre uchovávanie genetickej informácie.

Existujú tri hlavné typy RNA (okrem nich existujú aj iné): templátová (známa aj ako messenger), ribozomálna a transportná. Označujú sa ako mRNA (alebo mRNA), rRNA a tRNA.

Messenger RNA (mRNA)

Takmer všetka RNA sa syntetizuje z DNA počas transkripcie. Transkripcia sa však často označuje ako syntéza messenger RNA (mRNA). Je to spôsobené tým, že nukleotidová sekvencia mRNA bude následne určovať aminokyselinovú sekvenciu proteínu syntetizovaného počas translácie.

Pred transkripciou sa vlákna DNA rozvinú a na jednom z nich sa pomocou komplexu proteín-enzýmov syntetizuje RNA podľa princípu komplementarity, rovnako ako pri replikácii DNA. Iba oproti DNA adenínu je k molekule RNA pripojený nukleotid obsahujúci uracil a nie tymín.

V skutočnosti to nie je hotová messenger RNA, ktorá sa syntetizuje na DNA, ale jej predchodkyňa, pre-mRNA. Prekurzor obsahuje úseky nukleotidovej sekvencie, ktoré nekódujú proteín a ktoré sú po syntéze pre-mRNA vyrezané za účasti malých jadrových a nukleárnych RNA („dodatočné“ typy RNA). Tieto ustupujúce oblasti sú tzv intróny. Zvyšné časti mRNA sú tzv exóny. Po odstránení intrónov sa exóny spoja. Proces odstraňovania intrónov a spájania exónov je tzv spájanie. Komplikujúcou vlastnosťou je, že intróny môžu byť vyrezané rôznymi spôsobmi, čo vedie k rôznym hotovým mRNA, ktoré budú slúžiť ako šablóny pre rôzne proteíny. Zdá sa teda, že jeden gén DNA môže hrať úlohu viacerých génov.

Treba poznamenať, že zostrih sa nevyskytuje v prokaryotických organizmoch. Typicky je ich mRNA pripravená na transláciu ihneď po syntéze na DNA. Stáva sa, že zatiaľ čo sa koniec molekuly mRNA ešte prepisuje, na jej začiatku už sedia ribozómy, ktoré syntetizujú proteín.

Akonáhle pre-mRNA dozrieva na messenger RNA a je mimo jadra, stáva sa templátom pre syntézu polypeptidu. Zároveň sú k nemu „pripojené“ ribozómy (nie okamžite, niektoré sa objavia ako prvé, iné - druhé atď.). Každý si syntetizuje svoju kópiu proteínu, t.j. na jednej molekule RNA sa môže naraz syntetizovať niekoľko rovnakých molekúl proteínu (je jasné, že každá bude vo svojom vlastnom štádiu syntézy).

Ribozóm, ktorý sa pohybuje od začiatku mRNA až po jej koniec, číta tri nukleotidy naraz (hoci môže pojať šesť, t.j.

dva kodóny) a pripojí zodpovedajúcu transferovú RNA (ktorá má antikodón zodpovedajúci kodónu), ku ktorej je pripojená zodpovedajúca aminokyselina. Potom sa pomocou aktívneho centra ribozómu predtým syntetizovaná časť polypeptidu, spojená s predchádzajúcou tRNA, akoby „transplantovala“ (vytvorí sa peptidová väzba) na aminokyselinu pripojenú k novo prichádzajúca tRNA. Molekula proteínu sa tak postupne zväčšuje.

Keď už molekula messenger RNA nie je potrebná, bunka ju zničí.

Transfer RNA (tRNA)

Transferová RNA je dosť malá (na polymérne štandardy) molekula (počet nukleotidov kolíše, v priemere okolo 80), v sekundárnej štruktúre má tvar ďatelinového listu, v terciárnej sa skladá do niečoho podobného písmenu G.

Funkciou tRNA je pripojiť k sebe aminokyselinu zodpovedajúcu jej antikodónu. Následne sa spojí s ribozómom umiestneným na kodóne mRNA zodpovedajúcom antikodónu a „prenesie“ túto aminokyselinu. Aby sme to zhrnuli, môžeme povedať, že transferová RNA nesie (preto je to transport) aminokyseliny do miesta syntézy bielkovín.

Živá príroda na Zemi využíva len asi 20 aminokyselín na syntézu rôznych molekúl bielkovín (v skutočnosti je aminokyselín oveľa viac). Ale keďže podľa genetického kódu existuje viac ako 60 kodónov, každá aminokyselina môže zodpovedať niekoľkým kodónom (v skutočnosti niektorým viac, iným menej). Existuje teda viac ako 20 typov tRNA, pričom rôzne transferové RNA nesú rovnaké aminokyseliny. (Ale ani tu nie je všetko také jednoduché.)

Ribozomálna RNA (rRNA)

Ribozomálna RNA sa často nazýva aj ribozomálna RNA. To je to isté.

Ribozomálna RNA tvorí asi 80 % celkovej RNA v bunke, keďže je súčasťou ribozómov, ktorých je v bunke pomerne veľa.

V ribozómoch tvorí rRNA komplexy s proteínmi a vykonáva štrukturálne a katalytické funkcie.

Ribozóm obsahuje niekoľko rôznych molekúl rRNA, ktoré sa líšia dĺžkou reťazca, sekundárnou a terciárnou štruktúrou a funkciami. Ich celkovou funkciou je však realizácia procesu prekladu. V tomto prípade molekuly rRNA čítajú informácie z mRNA a katalyzujú tvorbu peptidových väzieb medzi aminokyselinami.

Typy RNA. Štruktúra a funkcie RNA

Typy RNA

Molekuly RNA sú na rozdiel od DNA jednovláknové štruktúry. Štruktúra RNA je podobná DNA: bázu tvorí cukrovo-fosfátová kostra, na ktorú sú naviazané dusíkaté bázy.

Ryža. 5.16. Štruktúra DNA a RNA

Rozdiely v chemickej štruktúre sú nasledovné: deoxyribóza prítomná v DNA je nahradená molekulou ribózy a tymín je reprezentovaný iným pyrimidínom - uracilom (obr. 5.16, 5.18).

V závislosti od funkcií, ktoré vykonávajú, sú molekuly RNA rozdelené do troch hlavných typov: informácie, alebo matrica (mRNA), transportná (tRNA) a ribozomálna (rRNA).

Jadro eukaryotických buniek obsahuje štvrtý typ RNA - heterogénna jadrová RNA (hnRNA),čo je presná kópia zodpovedajúcej DNA.

Funkcie RNA

- mRNA nesú informácie o štruktúre proteínu z DNA do ribozómov (t. j. sú matricou pre syntézu proteínov;

tRNA prenášajú aminokyseliny na ribozómy, pričom špecifickosť takéhoto prenosu je zabezpečená tým, že existuje 20 typov tRNA zodpovedajúcich 20 aminokyselinám (obr. 5.17);

rRNA tvorí komplex s proteínmi v ribozóme, v ktorom dochádza k syntéze proteínov;

hnRNA je presný transkript DNA, ktorý sa po špecifických zmenách premení (vyzrie) na zrelú mRNA.

Molekuly RNA sú oveľa menšie ako molekuly DNA. Najkratšia je tRNA, pozostávajúca zo 75 nukleotidov.

Ryža. 5.17. Štruktúra transferovej RNA

Ryža. 5.18. Porovnanie DNA a RNA

Moderné predstavy o štruktúre génu. Štruktúra intrón-exón v eukaryotoch

Základnou jednotkou dedičnosti je gén. Termín „gén“ navrhol v roku 1909 V. Johansen na označenie materiálnej jednotky dedičnosti, ktorú identifikoval G. Mendel.

Po práci amerických genetikov J. Beadlea a E. Tatuma sa genóm začal nazývať úsek molekuly DNA, ktorý kóduje syntézu jedného proteínu.

Podľa moderných koncepcií je gén považovaný za úsek molekuly DNA charakterizovaný špecifickou sekvenciou nukleotidov, ktoré určujú sekvenciu aminokyselín polypeptidového reťazca proteínu alebo nukleotidovú sekvenciu funkčnej molekuly RNA (tRNA, rRNA). .

Relatívne krátke kódujúce sekvencie báz (exóny) striedajú sa s dlhými nekódujúcimi sekvenciami – intróny, ktoré sú vystrihnuté ( spájanie) v procese dozrievania mRNA ( spracovanie) a nezúčastňujú sa procesu vysielania (obr. 5.19).

Veľkosť ľudských génov sa môže meniť od niekoľkých desiatok nukleotidových párov (bp) po mnoho tisíc a dokonca miliónov bp. Najmenší známy gén teda obsahuje len 21 bp a jeden z najväčších génov má veľkosť viac ako 2,6 milióna bp.

Ryža. 5.19. Štruktúra eukaryotickej DNA

Po ukončení transkripcie všetky druhy RNA prechádzajú dozrievaním RNA - spracovanie.Predstavuje sa spájanie je proces odstraňovania úsekov molekuly RNA zodpovedajúcich intrónovým sekvenciám DNA. Zrelá mRNA vstupuje do cytoplazmy a stáva sa matricou pre syntézu proteínov, t.j. prenáša informácie o štruktúre proteínov z DNA do ribozómov (obr. 5.19, 5.20).

Sekvencia nukleotidov v rRNA je podobná vo všetkých organizmoch. Všetka rRNA sa nachádza v cytoplazme, kde tvorí komplexný komplex s proteínmi tvoriacimi ribozóm.

Na ribozómoch sa prekladajú informácie zakódované v štruktúre mRNA ( vysielať) do sekvencie aminokyselín, t.j. dochádza k syntéze bielkovín.

Ryža. 5.20. Spájanie

5.6. Praktická úloha

Dokončite úlohu sami. Vyplňte tabuľku 5.1. Porovnajte štruktúru, vlastnosti a funkcie DNA a RNA

Tabuľka 5.1.

Porovnanie DNA a RNA

Testovacie otázky

1. Molekula RNA obsahuje dusíkaté zásady:

2. Molekula ATP obsahuje:

a) adenín, deoxyribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej

b) adenín, ribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej

c) adenozín, ribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej

d) adenozín, deoxyribóza a tri zvyšky kyseliny fosforečnej.

3. Molekuly DNA sú uložené v bunke, pretože obsahujú čo-di-rova-na-na-ma-formáciu o

a) so-sta-ve po-li-sa-ha-ri-dov

b) struk-tu-re mo-le-kul li-pi-dov

c) primárna štruktúra proteínu mo-le-kul

d) výstavba ami-no-kis-lotu

4. Pri re-a-li-za-cii zdedených informácií účasť mo-le-ku-ly nu-le-i-no -out kys.

a) syntéza uhlia

b) oxidácia bielkovín

c) oxidácia uhlíkov

d) syntéza bielkovín

5. Pomocou molekúl mRNA sa uskutočňuje prenos následných informácií

a) z jadra do mitochondrií

b) z jednej bunky do druhej

c) od jadra k ri-bo-so-me

d) od narodenia po potomstvo

6. DNA Mo-le-ku-ly

a) odovzdať informácie o štruktúre proteínu ri-bo-so-matkám

b) prenos informácií o štruktúre proteínu v cytoplazme

c) do-sta-la-yut do ri-bo-so-mam ami-no-kis-lo-you

d) obsahujú dedičnú informáciu o primárnej štruktúre proteínu

7. Ri-bo-well-cle-and-new kyseliny v bunkách participujú na

a) uchovávanie informácií o predkoch

b) re-gu-lácia výmeny tuku

c) ob-ra-zo-va-nii z uhlia-le-vo-dov

d) bio-syn-te-ze proteíny

8. Aký druh nukleovej kyseliny môže byť vo forme dvoch-tse-chech mo-le-ku-ly

9. Z mol-le-ku-ly DNA a proteínu co-sto-it

a) micro-true-barel

b) plaz-ma-ti-che-skaya mem-bra-na

c) jedovatá ryba

d) chro-mo-so-ma

10. For-mi-ro-va-nie znaky or-ga-niz-ma pre-vi-sit z mo-le-kul.

b) proteíny

11. Molekuly DNA na rozdiel od molekúl proteínov majú schopnosť

a) tvoria špirálu

b) vytvoriť terciárnu štruktúru

c) sebazdvojnásobenie

d) vytvorte štvornásobnú štruktúru

12. Má vlastnú DNA

a) komplex Gol-d-zhi

b) li-zo-so-ma

c) sieť en-do-plaz-ma-ti-che-skaya

d) mi-to-chondria

13. Dedičná informácia o znakoch or-ga-niz-ma z-prostredia v mo-le-ku-lah

c) proteíny

d) po-li-sa-ha-ri-dov

14. DNA mo-le-ku-ly predstavujú ma-te-ri-al-základ dedičnosti, keďže obsahujú di-ro-va-na informácie-for-ma-tion o štruktúre-tu-re mo-le -kul

a) po-li-sa-ha-ri-dov

b) proteíny

c) li-pi-dov

d) ami-no-kis-lot

15. Polynukleotidové vlákna v DNA mo-le-ku-le sú držané blízko kvôli spojeniam medzi

a) com-ple-men-tar-ny-mi azo-ti-sty-mi os-no-va-ni-ya-mi

b) zvyšková kyselina fosforečná

c) ami-no-kis-lo-ta-mi

d) ug-le-vo-da-mi

16. Z jedného mo-le-ku-ly nu-le-i-no-vyl kyslé-lo-you v kombinácii s bielo-ka-mi so-to-to

a) chloroplast

b) chro-mo-so-ma

d) mi-to-chondria

17. Každý ami-no-kis-lo-ta v klietke ko-di-ru-et-sya

a) jeden trojdielny zväzok

b) niekoľko troch-ple-ta-mi

c) jeden alebo niekoľko troch-ple-ta-mi

d) jeden nuk-leo-ti-dom

18. Dobrá vec je, že molekuly DNA majú schopnosť reprodukovať svoje vlastné

a) forma-mi-ru-et-sha-schopnosť or-ga-niz-ma k životnému prostrediu

b) jedince druhu majú mo-di-fi-ka-tions

c) objavujú sa nové kombinácie génov

d) proces postupného prenosu informácií z bunky matky do bunky dcéry

19. Určte-de-len-noy po troch nu-leo-ti-d pre kód-ro-va-na v bunke každého mo-le- ku-la

a) ami-no-kis-lo-you

b) glukóza

c) crash-ma-la

d) gly-ce-ri-na

20. Kde v bunke sú obsiahnuté DNA mo-le-ku-lys?

a) V jadre mi-to-hon-dri-yah a pla-sti-dah

b) V ri-bo-so-mah a komplex-se Gol-d-zhi

c) V qi-to-plaz-ma-ti-che-skaya mem-bra-not

d) v li-zo-so-mah, ri-bo-so-mah, va-ku-o-lyakh

V bunkách rastlín tRNA

a) uchováva informácie o predkoch

b) rep-li-tsi-ru-et-sya na mRNA

c) zabezpečuje re-pli-ka-tion DNA

d) pe-re-no-sit ami-no-kis-lo-you na ri-bo-so-we

22. Molekula RNA obsahuje dusíkaté zásady:

a) adenín, guanín, uracil, cytozín

b) cytozín, guanín, adenín, tymín

c) tymín, uracil, adenín, guanín

d) adenín, uracil, tymín, cytozín.

23. Monoméry molekúl nukleových kyselín sú:

a) nukleozidy

b) nukleotidy

c) polynukleotidy

d) dusíkaté zásady.

24. Zloženie monomérov molekúl DNA a RNA sa navzájom líši obsahom:

a) cukor

b) dusíkaté zásady

c) cukry a dusíkaté zásady

d) cukor, dusíkaté zásady a zvyšky kyseliny fosforečnej.

25. Bunka obsahuje DNA v:

b) jadro a cytoplazma

c) jadro, cytoplazma a mitochondrie

d) jadro, mitochondrie a chloroplasty.

Rôzne typy DNA a RNA - nukleových kyselín - sú jedným z predmetov štúdia molekulárnej biológie. Jednou z najsľubnejších a najrýchlejšie sa rozvíjajúcich oblastí tejto vedy v posledných rokoch bolo štúdium RNA.

Stručne o štruktúre RNA

Takže RNA, ribonukleová kyselina, je biopolymér, ktorého molekula je reťazec tvorený štyrmi typmi nukleotidov. Každý nukleotid zase pozostáva z dusíkatej bázy (adenín A, guanín G, uracil U alebo cytozín C) kombinovanej s cukrovou ribózou a zvyškom kyseliny fosforečnej. Fosfátové zvyšky, ktoré sa spájajú s ribózou susedných nukleotidov, „zosieťujú“ základné bloky RNA do makromolekuly - polynukleotidu. Takto vzniká primárna štruktúra RNA.

Sekundárna štruktúra - tvorba dvojitého reťazca - sa vytvára v niektorých častiach molekuly v súlade s princípom komplementarity dusíkatých báz: adenín tvorí pár s uracilom cez dvojitú a guanín s cytozínom - trojitú vodíkovú väzbu.

Vo svojej pracovnej forme tvorí molekula RNA aj terciárnu štruktúru – špeciálnu priestorovú štruktúru, konformáciu.

Syntéza RNA

Všetky typy RNA sa syntetizujú pomocou enzýmu RNA polymerázy. Môže byť závislý od DNA a RNA, to znamená, že môže katalyzovať syntézu na templátoch DNA aj RNA.

Syntéza je založená na komplementarite báz a antiparalelnom smere čítania genetického kódu a prebieha v niekoľkých etapách.

Najprv sa rozpozná RNA polymeráza a naviaže sa na špeciálnu sekvenciu nukleotidov na DNA - promótor, po čom sa dvojitá špirála DNA rozvinie na malej ploche a nad jedným z reťazcov, nazývaným templát ( druhý reťazec DNA sa nazýva kódovanie - je to jeho kópia, ktorá je syntetizovaná RNA). Asymetria promótora určuje, ktoré vlákno DNA bude slúžiť ako templát, a tým umožňuje RNA polymeráze iniciovať syntézu správnym smerom.

Ďalšia fáza sa nazýva predĺženie. Transkripčný komplex vrátane RNA polymerázy a neskrútenej oblasti s hybridom DNA-RNA sa začína pohybovať. Ako tento pohyb pokračuje, rastúci reťazec RNA sa postupne oddeľuje a dvojzávitnica DNA sa odvíja pred komplexom a za ním sa obnovuje.

Konečná fáza syntézy nastáva, keď RNA polymeráza dosiahne špeciálnu oblasť templátu nazývanú terminátor. Ukončenie (ukončenie) procesu je možné dosiahnuť rôznymi spôsobmi.

Hlavné typy RNA a ich funkcie v bunkách

Sú nasledovné:

• Matica alebo informácia (mRNA). Prostredníctvom nej sa uskutočňuje transkripcia - prenos genetickej informácie z DNA.
• Ribozomálny (rRNA), ktorý zabezpečuje proces translácie – syntézy proteínov na matrici mRNA.
• Transport (tRNA). Rozpoznáva a transportuje aminokyseliny do ribozómu, kde dochádza k syntéze bielkovín a tiež sa podieľa na translácii.
• Malé RNA sú veľkou triedou malých molekúl, ktoré vykonávajú rôzne funkcie počas procesov transkripcie, dozrievania RNA a translácie.
• RNA genómy sú kódujúce sekvencie, ktoré obsahujú genetickú informáciu v niektorých vírusoch a viroidoch.

V osemdesiatych rokoch minulého storočia bola objavená katalytická aktivita RNA. Molekuly s touto vlastnosťou sa nazývajú ribozýmy. Zatiaľ nie je známych veľa prírodných ribozýmov, ich katalytická schopnosť je nižšia ako u proteínov, ale v bunke plnia mimoriadne dôležité funkcie. V súčasnosti sa úspešne pracuje na syntéze ribozýmov, ktoré majú aj praktický význam.

Pozrime sa bližšie na rôzne typy molekúl RNA.

Messenger (messenger) RNA

Táto molekula sa syntetizuje na neskrútenej časti DNA, čím kopíruje gén kódujúci konkrétny proteín.

RNA eukaryotických buniek, skôr ako sa stane matricou pre syntézu proteínov, musí dozrieť, to znamená prejsť komplexom rôznych modifikácií - spracovaním.

Predovšetkým, dokonca aj v štádiu transkripcie, je molekula uzavretá: na jej koniec je pripojená špeciálna štruktúra jedného alebo viacerých modifikovaných nukleotidov – cap. Hrá dôležitú úlohu v mnohých následných procesoch a zvyšuje stabilitu mRNA. Takzvaný poly(A) chvost, sekvencia adenínových nukleotidov, je pripojený k druhému koncu primárneho transkriptu.

Pre-mRNA potom podlieha zostrihu. Ide o odstránenie z molekuly nekódujúcich oblastí – intrónov, ktorých je v eukaryotickej DNA veľa. Ďalej nastáva procedúra úpravy mRNA, počas ktorej sa chemicky upravuje jej zloženie, ako aj metylácia, po ktorej zrelá mRNA opúšťa bunkové jadro.

Ribozomálna RNA

Základ ribozómu, komplex, ktorý zabezpečuje syntézu bielkovín, tvoria dve dlhé rRNA, ktoré tvoria ribozomálne subčastice. Syntetizujú sa spolu vo forme jednej pre-rRNA, ktorá sa potom pri spracovaní oddelí. Veľká subčastica tiež zahŕňa rRNA s nízkou molekulovou hmotnosťou, syntetizovanú zo samostatného génu. Ribozomálne RNA majú tesne zbalenú terciárnu štruktúru, ktorá slúži ako skelet pre proteíny prítomné v ribozóme, ktoré vykonávajú pomocné funkcie.

Vo fáze nečinnosti sú ribozomálne podjednotky oddelené; Keď sa spustí proces translácie, rRNA malej subčastice sa spojí s messengerovou RNA, po čom sa prvky ribozómu úplne spoja. Keď RNA malej podjednotky interaguje s mRNA, tá sa ťahá cez ribozóm (čo je ekvivalentné pohybu ribozómu pozdĺž mRNA). Ribozomálna RNA veľkej podjednotky je ribozým, to znamená, že má enzymatické vlastnosti. Katalyzuje tvorbu peptidových väzieb medzi aminokyselinami počas syntézy bielkovín.

Je potrebné poznamenať, že najväčšia časť všetkej RNA v bunke je ribozomálna - 70-80%. DNA má veľké množstvo génov kódujúcich rRNA, čo zabezpečuje veľmi intenzívnu transkripciu.

Preneste RNA

Táto molekula je rozpoznávaná špecifickou aminokyselinou pomocou špeciálneho enzýmu a v spojení s ňou transportuje aminokyselinu do ribozómu, kde slúži ako sprostredkovateľ v procese translácie - syntézy bielkovín. K prenosu dochádza difúziou v cytoplazme bunky.

Novo syntetizované molekuly tRNA, podobne ako iné typy RNA, podliehajú spracovaniu. Zrelá tRNA vo svojej aktívnej forme má konformáciu podobnú ďatelinovému listu. Na „stopku“ listu – akceptorovom mieste – sa nachádza CCA sekvencia s hydroxylovou skupinou, ktorá sa viaže na aminokyselinu. Na opačnom konci „listu“ je antikodónová slučka, ktorá sa viaže na komplementárny kodón na mRNA. D-slučka slúži na naviazanie transferovej RNA na enzým pri interakcii s aminokyselinou a T-slučka slúži na naviazanie na veľkú podjednotku ribozómu.

Malé RNA

Tieto typy RNA hrajú dôležitú úlohu v bunkových procesoch a teraz sa aktívne študujú.

Napríklad malé jadrové RNA v eukaryotických bunkách sa podieľajú na zostrihu mRNA a pravdepodobne majú katalytické vlastnosti spolu so spliceozomálnymi proteínmi. Malé nukleárne RNA sa podieľajú na spracovaní ribozomálnej a transferovej RNA.

Malé interferujúce a mikroRNA sú najdôležitejšími prvkami systému regulácie génovej expresie, ktorý je potrebný na to, aby bunka kontrolovala svoju vlastnú štruktúru a životné funkcie. Tento systém je dôležitou súčasťou imunitnej antivírusovej odpovede bunky.

Existuje aj trieda malých RNA, ktoré fungujú v komplexe s proteínmi Piwi. Tieto komplexy zohrávajú obrovskú úlohu vo vývoji zárodočných buniek, spermatogenéze a potláčaní mobilných genetických prvkov.

RNA genóm

Molekula RNA môže byť použitá ako genóm väčšinou vírusov. Vírusové genómy sú rôzne – jedno- a dvojvláknové, kruhové alebo lineárne. Genómy RNA vírusov sú tiež často segmentované a vo všeobecnosti kratšie ako genómy DNA.

Existuje rodina vírusov, ktorých genetická informácia, zakódovaná v RNA, sa po infikovaní bunky reverzne prepíše do DNA, ktorá sa potom vloží do genómu bunky obete. Ide o takzvané retrovírusy. Medzi ne patrí najmä vírus ľudskej imunodeficiencie.

Význam výskumu RNA v modernej vede

Ak predtým prevládal názor, že RNA zohrávala podradnú úlohu, dnes je jasné, že ide o nevyhnutný a podstatný prvok vnútrobunkového života. Mnohé procesy primárneho významu nemôžu nastať bez aktívnej účasti RNA. Mechanizmy takýchto procesov zostali dlho neznáme, no vďaka štúdiu rôznych typov RNA a ich funkcií sa postupne vyjasňujú mnohé detaily.

Je možné, že RNA zohrala rozhodujúcu úlohu pri vzniku a rozvoji života na úsvite dejín Zeme. Výsledky nedávnych štúdií podporujú túto hypotézu, čo naznačuje mimoriadnu starobylosť mnohých mechanizmov fungovania buniek zahŕňajúcich určité typy RNA. Napríklad nedávno objavené riboswitche v mRNA (systém bezproteínovej regulácie génovej aktivity v štádiu transkripcie) sú podľa mnohých výskumníkov ozvenou éry, keď bol primitívny život vybudovaný na báze RNA, bez účasti. DNA a proteínov. MikroRNA sa tiež považujú za veľmi starú zložku regulačného systému. Štrukturálne znaky katalyticky aktívnej rRNA naznačujú jej postupný vývoj prostredníctvom pridávania nových fragmentov do starého protoribozómu.

Dôkladné štúdium toho, ktoré typy RNA a ako sa podieľajú na určitých procesoch, je tiež mimoriadne dôležité pre teoretické a aplikované oblasti medicíny.

Zostavenie molekuly RNA z nukleotidov vzniká pôsobením RNA polymerázy. Tento enzým je veľký proteín, ktorý má množstvo vlastností potrebných v rôznych štádiách syntézy molekuly RNA.
1. Na reťazci DNA Na samom začiatku každého génu leží nukleotidová sekvencia nazývaná promótor. Enzým RNA polymeráza nesie rozpoznávacie a komplementárne väzbové miesta na promótor. Väzba tohto enzýmu na toto miesto je nevyhnutná na začatie zostavovania molekuly RNA.

2. Po prepojení s promótor RNA polymerázy odvíja špirálu DNA v časti zaberajúcej približne dve otáčky, čo vedie k divergencii reťazcov DNA v tejto časti.

3. RNA polymeráza sa začne pohybovať pozdĺž reťazca DNA, čo spôsobí dočasné uvoľnenie a divergenciu jeho dvoch reťazcov. Ako tento pohyb postupuje, v každom štádiu sa na koniec rastúceho reťazca RNA pridáva nový aktivovaný nukleotid. Proces prebieha takto:
a) najprv sa vytvorí vodíková väzba medzi dusíkatou bázou koncového DNA nukleotidu a dusíkatou bázou RNA nukleotidu pochádzajúceho z karyoplazmy;
b) potom RNA polymeráza postupne odštiepi dva fosfáty z každého nukleotidu RNA, pričom pri rozbití vysokoenergetických fosfátových väzieb uvoľní veľké množstvo energie, čo okamžite vedie k vytvoreniu kovalentnej väzby medzi zvyšným fosfátom nukleotidu RNA a terminálnou ribózou rastúceho reťazca RNA;

c) keď RNA polymeráza dosiahne koniec génu pozdĺž reťazca DNA, interaguje so sekvenciou nukleotidov, ktorá sa nazýva terminačná sekvencia; V dôsledku tejto interakcie sa RNA polymeráza a novo syntetizovaná molekula RNA oddelia od reťazca DNA. Potom môže byť RNA polymeráza opäť použitá na syntézu nových molekúl RNA;
d) slabé vodíkové väzby medzi novo syntetizovanou molekulou RNA a templátom DNA sa prerušia a spojenie medzi komplementárnymi vláknami DNA sa obnoví, pretože afinita medzi nimi je vyššia ako medzi DNA a RNA. Reťazec RNA je teda oddelený od DNA a zostáva v karyoplazme.

Takže genetický kód, " zaznamenané"na DNA, je komplementárne prenesená do vlákna RNA. V tomto prípade môžu ribonukleotidy tvoriť iba nasledujúce kombinácie s deoxyribonukleotidmi.

Typy a typy RNA buniek

Existujú tri typy RNA, z ktorých každý hrá špecifickú úlohu v syntéze bielkovín.
1. Messenger RNA prenáša genetický kód z jadra do cytoplazmy, čím určuje syntézu rôznych proteínov.
2. Transferová RNA prenáša aktivované aminokyseliny do ribozómov na syntézu polypeptidových molekúl.
3. Ribozomálna RNA v kombinácii s približne 75 rôznymi proteínmi vytvára ribozómy – bunkové organely, na ktorých sú zostavené molekuly polypeptidov.

Je to dlhá jednoreťazcová molekula prítomná v cytoplazme. Táto molekula RNA obsahuje niekoľko stoviek až niekoľko tisíc nukleotidov RNA, ktoré tvoria kodóny striktne komplementárne k tripletom DNA.

Ďalší typ RNA, ktorá hrá rozhodujúcu úlohu pri syntéze proteínov, sa nazýva transportná RNA, pretože transportuje aminokyseliny do budovanej proteínovej molekuly. Každá transferová RNA sa špecificky viaže len na jednu z 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteínové molekuly. Transferové RNA pôsobia ako nosiče špecifických aminokyselín a dodávajú ich do ribozómov, na ktorých sú zostavené polypeptidové molekuly.

Každá špecifická transferová RNA rozpozná „svoj“ kodón mediátorovej RNA pripojenej k ribozómu a doručí zodpovedajúcu aminokyselinu do vhodnej polohy v syntetizovanom polypeptidovom reťazci.

Preneste vlákno RNA oveľa kratšia ako messenger RNA, obsahuje len asi 80 nukleotidov a je zabalená do tvaru ďateliny. Na jednom konci transferovej RNA je vždy adenozínmonofosfát (AMP), ku ktorému je transportovaná aminokyselina pripojená cez hydroxylovú skupinu ribózy.

Preneste RNA slúžia na pripojenie špecifických aminokyselín k konštruovanej polypeptidovej molekule, preto je potrebné, aby každá transferová RNA mala špecifickosť pre zodpovedajúce kodóny mediátorovej RNA. Kód, ktorým transferová RNA rozpoznáva zodpovedajúci kodón na messengerovej RNA, je tiež triplet a nazýva sa antikodón. Antikodón sa nachádza približne v strede molekuly transferovej RNA.

Pri syntéze bielkovín dusíkaté bázy antikodónu transferové RNA sú pripojené pomocou vodíkových väzieb k dusíkatým bázam kodónu messenger RNA. Na mediátorovej RNA sú teda rôzne aminokyseliny usporiadané v určitom poradí jedna po druhej, čím sa vytvorí zodpovedajúca sekvencia aminokyselín syntetizovaného proteínu.

Čo sú DNA a RNA? Aké sú ich funkcie a význam v našom svete? Z čoho sú vyrobené a ako fungujú? Toto a ďalšie je diskutované v článku.

Čo sú DNA a RNA

Biologické vedy, ktoré študujú princípy uchovávania, implementácie a prenosu genetickej informácie, štruktúru a funkcie nepravidelných biopolymérov patria do molekulárnej biológie.

Biopolyméry, vysokomolekulárne organické zlúčeniny, ktoré sa tvoria z nukleotidových zvyškov, sú nukleové kyseliny. Uchovávajú informácie o živom organizme, určujú jeho vývoj, rast a dedičnosť. Tieto kyseliny sa podieľajú na biosyntéze bielkovín.

V prírode sa vyskytujú dva typy nukleových kyselín:

• DNA - deoxyribonukleová;
• RNA je ribonukleová.

Svetu bolo povedané, čo je DNA v roku 1868, keď bola objavená v bunkových jadrách leukocytov a spermií lososa. Neskôr sa našli vo všetkých živočíšnych a rastlinných bunkách, ako aj v baktériách, vírusoch a hubách. V roku 1953 J. Watson a F. Crick ako výsledok röntgenovej štrukturálnej analýzy postavili model pozostávajúci z dvoch polymérnych reťazcov, ktoré sú okolo seba stočené do špirály. V roku 1962 dostali títo vedci za svoj objav Nobelovu cenu.

Deoxyribonukleová kyselina

Čo je DNA? Ide o nukleovú kyselinu, ktorá obsahuje genotyp jedinca a prenáša informácie dedením, pričom sa sama reprodukuje. Pretože tieto molekuly sú také veľké, existuje obrovské množstvo možných nukleotidových sekvencií. Preto je počet rôznych molekúl prakticky nekonečný.

štruktúra DNA

Sú to najväčšie biologické molekuly. Ich veľkosť sa pohybuje od jednej štvrtiny v baktériách po štyridsať milimetrov v ľudskej DNA, čo je oveľa viac ako maximálna veľkosť proteínu. Pozostávajú zo štyroch monomérov, štruktúrnych zložiek nukleových kyselín – nukleotidov, ktoré zahŕňajú dusíkatú bázu, zvyšok kyseliny fosforečnej a deoxyribózu.

Dusíkaté bázy majú dvojitý kruh uhlíka a dusíka - puríny a jeden kruh - pyrimidíny.

Puríny sú adenín a guanín a pyrimidíny sú tymín a cytozín. Označujú sa veľkými latinskými písmenami: A, G, T, C; a v ruskej literatúre - v azbuke: A, G, T, Ts. Pomocou chemickej vodíkovej väzby sa navzájom spájajú, čo vedie k vzniku nukleových kyselín.

Vo vesmíre je špirála najbežnejším tvarom. Má to teda aj štruktúra molekuly DNA. Polynukleotidový reťazec je skrútený ako točité schodisko.

Reťazce v molekule sú nasmerované navzájom opačne. Ukazuje sa, že ak v jednom reťazci je orientácia od 3" konca po 5", potom v druhom reťazci bude orientácia opačná - od 5" konca po 3".

Princíp komplementarity

Tieto dve vlákna sú spojené do molekuly dusíkatými zásadami tak, že adenín má väzbu s tymínom a guanín má väzbu iba s cytozínom. Po sebe idúce nukleotidy v jednom reťazci určujú druhý. Táto zhoda, ktorá je základom objavenia sa nových molekúl v dôsledku replikácie alebo duplikácie, sa začala nazývať komplementarita.

Ukazuje sa, že počet adenylových nukleotidov sa rovná počtu tymidylových nukleotidov a guanylové nukleotidy sa rovnajú počtu cytidylových nukleotidov. Táto korešpondencia sa stala známou ako Chargaffovo pravidlo.

Replikácia

Proces samoreprodukcie, ktorý prebieha pod kontrolou enzýmov, je hlavnou vlastnosťou DNA.

Všetko to začína odvíjaním špirály vďaka enzýmu DNA polymeráza. Po pretrhnutí vodíkových väzieb sa v jednom a druhom vlákne syntetizuje dcérsky reťazec, ktorého materiálom sú voľné nukleotidy prítomné v jadre.

Každý reťazec DNA je šablónou pre nový reťazec. Výsledkom je, že z jednej sa získajú dve absolútne identické rodičovské molekuly. V tomto prípade je jedno vlákno syntetizované ako súvislé vlákno a druhé je najprv fragmentárne a až potom sa spája.

DNA gény

Molekula nesie všetky dôležité informácie o nukleotidoch a určuje umiestnenie aminokyselín v proteínoch. DNA ľudí a všetkých ostatných organizmov uchováva informácie o svojich vlastnostiach a odovzdáva ich potomkom.

Jeho súčasťou je gén – skupina nukleotidov, ktorá kóduje informáciu o bielkovine. Všetky gény bunky tvoria jej genotyp alebo genóm.

Gény sa nachádzajú na špecifickej časti DNA. Pozostávajú z určitého počtu nukleotidov, ktoré sú usporiadané v sekvenčnej kombinácii. To znamená, že gén nemôže zmeniť svoje miesto v molekule a má veľmi špecifický počet nukleotidov. Ich postupnosť je jedinečná. Napríklad jedna objednávka sa používa na produkciu adrenalínu a druhá na inzulín.

Okrem génov obsahuje DNA aj nekódujúce sekvencie. Regulujú funkciu génu, pomáhajú chromozómom a označujú začiatok a koniec génu. Ale dnes zostáva úloha väčšiny z nich neznáma.

Ribonukleová kyselina

Táto molekula je v mnohých ohľadoch podobná deoxyribonukleovej kyseline. Nie je však taká veľká ako DNA. A RNA tiež pozostáva zo štyroch typov polymérnych nukleotidov. Tri z nich sú podobné DNA, ale namiesto tymínu obsahuje uracil (U alebo U). Okrem toho sa RNA skladá zo sacharidu – ribózy. Hlavný rozdiel je v tom, že špirála tejto molekuly je jednoduchá, na rozdiel od dvojitej špirály v DNA.

Funkcie RNA

Funkcie ribonukleovej kyseliny sú založené na troch rôznych typoch RNA.

Informácie prenášajú genetickú informáciu z DNA do cytoplazmy jadra. Nazýva sa aj matrica. Ide o otvorený reťazec syntetizovaný v jadre pomocou enzýmu RNA polymerázy. Napriek tomu, že jeho percentuálny podiel v molekule je extrémne nízky (od troch do piatich percent bunky), má najdôležitejšiu funkciu – pôsobiť ako matrica pre syntézu bielkovín, informovať o ich štruktúre z molekúl DNA. Jeden proteín je kódovaný jednou špecifickou DNA, takže ich číselná hodnota je rovnaká.

Ribozomálny systém pozostáva hlavne z cytoplazmatických granúl – ribozómov. R-RNA sa syntetizujú v jadre. Tvoria približne osemdesiat percent celej bunky. Tento druh má zložitú štruktúru, tvorí slučky na komplementárnych častiach, čo vedie k molekulárnej samoorganizácii do komplexného tela. Medzi nimi sú tri typy v prokaryotoch a štyri v eukaryotoch.

Transport funguje ako „adaptér“ a usporadúva aminokyseliny polypeptidového reťazca v príslušnom poradí. V priemere pozostáva z osemdesiatich nukleotidov. Bunka obsahuje spravidla takmer pätnásť percent. Je určený na transport aminokyselín tam, kde sa syntetizuje proteín. V bunke existuje dvadsať až šesťdesiat typov transferovej RNA. Všetky majú podobnú organizáciu vo vesmíre. Získavajú štruktúru nazývanú ďatelina.

Význam RNA a DNA

Keď bola objavená DNA, jej úloha nebola taká zrejmá. Aj dnes, aj keď bolo odhalených oveľa viac informácií, niektoré otázky zostávajú nezodpovedané. A niektoré možno ešte ani nie sú sformulované.

Známy biologický význam DNA a RNA spočíva v tom, že DNA prenáša dedičnú informáciu a RNA sa podieľa na syntéze bielkovín a kóduje štruktúru bielkovín.

Existujú však verzie, že táto molekula je spojená s naším duchovným životom. Čo je v tomto zmysle ľudská DNA? Obsahuje všetky informácie o ňom, jeho životnej činnosti a dedičnosti. Metafyzici veria, že je v ňom obsiahnutá skúsenosť z minulých životov, obnovovacie funkcie DNA a dokonca aj energia Vyššieho Ja – Stvoriteľa, Boha.

Podľa ich názoru reťazce obsahujú kódy týkajúce sa všetkých aspektov života, vrátane duchovnej časti. Ale niektoré informácie, napríklad o obnove vlastného tela, sa nachádzajú v štruktúre kryštálu multidimenzionálneho priestoru umiestneného okolo DNA. Predstavuje dvanásťsten a je spomienkou na všetku životnú silu.

Vďaka tomu, že sa človek nezaťažuje duchovným poznaním, výmena informácií v DNA s kryštalickou schránkou prebieha veľmi pomaly. Pre priemerného človeka je to len pätnásť percent.

Predpokladá sa, že to bolo urobené špeciálne pre skrátenie ľudského života a pokles na úroveň duality. Karmický dlh človeka sa teda zvyšuje a úroveň vibrácií potrebná pre niektoré entity sa na planéte udržiava.