RNA a DNA. Co je to RNA? RNA: struktura, funkce, typy

Čas, ve kterém žijeme, je poznamenán obrovskými změnami, obrovským pokrokem, kdy lidé dostávají odpovědi na stále více nových otázek. Život se rychle pohybuje vpřed a to, co se nedávno zdálo nemožné, začíná být realizováno. Je možné, že se zdá, že je to spiknutí z fantazie žánru dnes, a brzy to také získá rysy reality.

Jedním z nejdůležitějších objevů v druhé polovině dvacátého století se stal nukleové kyseliny, RNA a DNA, která si lidé blíže k rozpletení tajemství přírody.

Nucleic Acids

Nucleic Acids - jsou organickými sloučeninami s vysokými molekulárními vlastnostmi. Zahrnují vodík, uhlík, dusík a fosfor.

Byli objeveni v roce 1869 F. Micherem, který zkoumal hnis. Jeho objev však nebyl příliš důležitý. Teprve později, když se tyto kyseliny nacházely ve všech živočišných a rostlinných buňkách, došlo k porozumění jejich nesmírné roli.

Existují dva druhy nukleových kyselin: RNA a DNA (ribonukleové a deoxyribonukleové kyseliny). Tento článek je věnován ribonukleové kyselině, ale pro obecné porozumění budeme také zvažovat, jaká DNA je sama o sobě.

Co je deoxyribonukleová kyselina?

DNA je nukleová kyselina složená ze dvou řetězců, které jsou v souladu s právem komplementarity spojeny vodíkovými vazbami dusíkatých bází. Dlouhé řetězy jsou zkroucené do spirály, jedna řada obsahuje téměř deset nukleotidů. Průměr dvojité šroubovice je dva milimetry, vzdálenost mezi nukleotidy je asi půl nanometru. Délka jedné molekuly někdy dosahuje několika centimetrů. DNA délka jádra lidské buňky je téměř dva metry.

Struktura DNA obsahuje všechny genetické informace. DNA má replikaci, což znamená proces, ve kterém jsou z jedné molekuly tvořeny dvě přesně identická děti.

Jak již bylo uvedeno, že obvod se skládá z nukleotidů obsažených v pořadí dusíkatých bází (adenin, guanin, thymin a cytosin) a zbytkem kyseliny fosforité. Všechny nukleotidy se liší v dusíkatých bázích. Vodíková vazba nevzniká mezi všemi základnami, například adenin může být kombinován pouze s thyminem nebo guaninem. Takže adenylové nukleotidy v těle jsou stejně jako tymidylové nukleotidy a počet guanylu je roven cytidyl (Pravidlo Chargaff). Ukazuje se, že posloupnost jednoho řetězce předurčuje posloupnost druhého a řetězy se navzájem zrcadlí. Tento vzorec, kde jsou nukleotidy dvou řetězců uspořádány řádným způsobem a také selektivně spojeny, se nazývá princip komplementarity. Vedle vodíkových sloučenin interaguje dvojitá šroubovice a je hydrofobní.

Tyto dva řetězce jsou vícesměrné, to znamená, že jsou umístěny v opačných směrech. Proto je proti třetímu konci jednoho z pěti konců druhého řetězce.

Venku DNA molekula připomíná točité schodiště se zábradlím kostry cukru a fosfátu a kroky jsou doplňkové dusíkové základny.

Co je ribonukleová kyselina?

RNA je nukleová kyselina s monomery nazývanými ribonukleotidy.

Podle chemických vlastností je velmi podobná DNA, protože oba polymery jsou nukleotidy představující fosfolirovanny N-glykosidu zbytek, který je postaven na pentózy (pět-uhlík cukru), což je fosfátová skupina atomu pátý uhlíku a obsahem dusíku v prvním atomu uhlíku.

Je to jediný polynukleotidový řetězec (jiný než viry), který je mnohem kratší než DNA.

Jeden monomer RNA je zbytky následujících látek:

• dusíkaté báze;
• pětkarbonový monosacharid;
• kyselý fosfor.

RNA obsahují pyrimidinové (uracilové a cytosinové) a purinové (adeninové, guaninové) báze. Ribóza je monosacharid nukleotidové RNA.

Rozdíly mezi RNA a DNA

Nukleové kyseliny se navzájem liší v následujících vlastnostech:

• jeho množství v buňce závisí na fyziologickém stavu, věku a orgánu;
• DNA obsahuje karbohydrát deoxyribózu a RNA - ribózu;
• dusíkatá báze v DNA - thyminu a v RNA - uracil;
• třídy plní různé funkce, ale jsou syntetizovány na matrici DNA;
• DNA se skládá z dvojité šroubovice a RNA - z jednoho řetězce;
• Pro ni jsou pravidla Chargaffů, které působí na DNA, neobvyklá;
• v RNA více drobných bází;
• řetězce se značně liší délkou.

Historie studia

RNA buňka poprvé objevil biochemik z Německa R. Altman ve studii kvasinkových buněk. V polovině dvacátého století byla prokázána úloha DNA v genetice. Teprve pak popsali typy RNA, funkce a tak dále. 80-90% hmotnostních v buňce připadá na p-RNA, vytvářející spolu s proteinem a ribosom účastní biosyntézy proteinů.

V šedesátých letech minulého století bylo nejprve navrženo, že by měl existovat nějaký druh, který nese genetickou informaci o syntéze bílkovin. Poté bylo vědecky prokázáno, že takové informace obsahují ribonukleové kyseliny, které představují doplňkové kopie genů. Jsou také nazývány matricí RNA.

Dekódování informací zaznamenaných v nich zahrnuje takzvané transportní kyseliny.

Později byly vyvinuty metody detekce sekvence nukleotidů a stanovení struktury RNA v prostoru kyseliny. Takže bylo zjištěno, že některé z nich, které se nazývají ribozymy, mohou rozdělit polyribonukleotidové řetězce. Proto se předpokládalo, že v době, kdy se narodil život na planetě, působila RNA bez DNA a bílkovin. V tomto případě byly provedeny všechny transformace s její účastí.

Struktura molekuly ribonukleové kyseliny

Téměř všechny RNA - jediný řetězec polynukleotidů, které jsou, v pořadí, sestávají z monoribonukleotidov - purinových a pyrimidinových bází.

Nukleotidy jsou označeny počátečními písmeny základen:

• adenin (A), A;
• guanin (G), G;
• cytosin (C), C;
• uracil (U), U.

Jsou propojeny třemi a pěti fosfodiesterovými vazbami.

Nejvíce odlišný počet nukleotidů (od několika desítek do deseti tisíc) je zahrnut do struktury RNA. Mohou tvořit sekundární strukturu, skládající se převážně z krátkých dvouvláknových pramenů, které jsou tvořeny komplementárními základnami.

Struktura molekuly ribonukleové kyseliny

Jak již bylo zmíněno, molekula má jednovláknovou strukturu. RNA získává sekundární strukturu a tvar jako výsledek interakce nukleotidů navzájem. Jedná se o polymer, jehož monomem je nukleotid sestávající z cukru, zbytku kyseliny fosforové a dusíkové báze. Externě je molekula podobná jedné z řetězců DNA. Nukleotidy adenin a guanin, které jsou součástí RNA, jsou purin. Cytosin a uracil jsou pyrimidinové báze.

Způsob syntézy

Pro molekulu RNA, která má být syntetizována, je matrice molekulou DNA. Stává se to však i opačný proces, kdy se na ribonukleové matrici vytvářejí nové molekuly deoxyribonukleové kyseliny. K tomu dochází při replikaci některých typů virů.

Základy pro biosyntézu mohou sloužit i dalším molekulám kyseliny ribonukleové. Při transkripci, která se vyskytuje v jádře buňky, se účastní mnoho enzymů, ale nejvýznamnější z nich je RNA polymeráza.

Typy

V závislosti na typu RNA se její funkce liší. Existuje několik typů:

• informace a RNA;
• ribosomální p-RNA;
• transportní t-RNA;
• minor;
• ribozymy;
• virus.

Informace o ribonukleové kyselině

Takové molekuly se také nazývají matricové molekuly. Oni tvoří zhruba dvě procenta z celku v buňce. V eukaryotických buňkách, ale jsou syntetizovány v jádru pro DNA čipů, a pak přechází do cytoplazmy a vazbu na ribozomy. Dále se stávají matricemi pro syntézu bílkovin: spojují se s transportními RNA, které nesou aminokyseliny. Jedná se o proces transformace informací, který je realizován v jedinečné proteinové struktuře. U některých virových RNA je to také chromozom.

Jákob a Mano jsou objeviteli tohoto druhu. Nemá tuhou konstrukci, její řetězec tvoří zakřivené smyčky. Bez práce se i-RNA shromažďuje do záhybů a záhybů do spleti a v provozním stavu se rozkládá.

a-RNA nese informace o sekvenci aminokyselin v proteinu, který je syntetizován. Každá aminokyselina je zakódována na určitém místě pomocí genetických kódů, které jsou charakteristické pro:

• triplet - ze čtyř mononukleotidů je možné vytvořit šedesát čtyři kodonů (genetický kód);
• nepřekrývají se - informace se pohybují jedním směrem;
• kontinuita - princip činnosti je redukován na skutečnost, že jedna i-RNA je jediný protein;
• univerzálnost - tento nebo onen druh aminokyseliny je zakódován ve všech živých organismech stejným způsobem;
• degenerace - dvacet aminokyselin je známo a kodony jsou šedesát jedna, to znamená, že jsou zakódovány několika genetickými kódy.

Ribosomální ribonukleová kyselina

Takové molekuly tvoří převážnou většinu buněčné RNA, konkrétně osmdesát až devadesát procent z celkové molekuly. Kombinují se s bílkovinami a tvoří ribozomy - to jsou organoidy, které provádějí syntézu proteinů.

Ribosomy sestávají z šedesát pět procent r-RNA a třicet pět procent bílkovin. Tento polynukleotidový řetězec je snadno ohnut spolu s proteinem.

Ribozom se skládá z aminokyselinových a peptidových míst. Jsou umístěny na kontaktních plochách.

Ribosomy se pohybují volně v buňce, syntetizující bílkoviny v na správných místech. Nejsou příliš specifické a mohou nejen číst informace z i-RNA, ale také vytvářet matici s nimi.

Transportní ribonukleová kyselina

t-RNA jsou nejvíce studovány. Tvoří deset procent buněčné ribonukleové kyseliny. Tyto typy RNA se váží na aminokyseliny díky speciálním enzymům a jsou dodávány do ribosomů. V tomto případě jsou aminokyseliny transportovány transportními molekulami. Stává se však, že aminokyselina je kódována různými kodony. Pak budou přepravovány několika dopravními RNA.

Složí se do glomerulu, když je neaktivní, ale funguje, vypadá jako list ďateliny.

Rozlišuje tyto oblasti:

• Akceptorový kmen, který má nukleotidovou sekvenci ATSTS;
• místo sloužící k připojení k ribozómu;
• antikodon kódující aminokyselinu, která je připojena k této tRNA.

Menší typ ribonukleové kyseliny

V poslední době se druhy RNA doplňovaly novou třídou, tzv. Malými RNA. Jsou to nejpravděpodobnější univerzální regulátory, které dělají nebo vypínají geny v embryonálním vývoji a také řídí procesy uvnitř buněk.

Ribozymy jsou také nově objeveny, aktivně se podílejí na fermentaci kyseliny RNA, která je katalyzátorem.

Virové typy kyselin

Virus může obsahovat buď kyselinu ribonukleovou nebo deoxyribonukleovou. Proto s odpovídajícími molekulami se nazývají RNA obsahující. Když virus vnikne do této buňky, dojde k reverzní transkripci - nová DNA je vytvořena na bázi ribonukleové kyseliny, která jsou vložena do buněk a zajišťuje existenci a množení viru. V druhém případě dochází k tvorbě komplementární RNA. Proteinové viry, životně důležitá aktivita a reprodukce jsou bez DNA, ale pouze na základě informací obsažených v RNA viru.

Replikace

Za účelem zlepšení obecné porozumění že je třeba zvážit procesu replikace, ve kterém jsou dva identické molekuly nukleové kyseliny. Tak začíná dělení buněk.

Zahrnuje DNA polymerázy, DNA-dependentní, RNA polymerázy a DNA ligázy.

Proces replikace se skládá z následujících kroků:

• despiralizace - dochází k postupnému odvíjení mateřské DNA, která zachycuje celou molekulu;
• rozbití vodíkových vazeb, u nichž se řetězce rozcházejí a objeví se replikační vidlice;
• úprava dNTP k uvolněným základům mateřských obvodů;
• odstranění pyrofosforečnanů z molekul dNTP a tvorbu fosforečných a dinetherických vazeb v důsledku uvolněné energie;
• dýchání.

Po vytvoření dceřinné molekuly se jádro, cytoplasma a zbytek dělí. Tak se tvoří dva dceřiné buňky, které plně obdržely všechny genetické informace.

Kromě toho je zakódována primární struktura proteinů, které jsou syntetizovány v buňce. DNA v tomto procesu má nepřímou a nepřímou část, že se jedná o DNA, která se podílí na syntéze proteinů a RNA. Tento proces se nazývá přepis.

Přepis

Syntéza všech molekul dochází během transkripce, tj. Přepsání genetické informace ze specifického operonu DNA. Proces v některých bodech je podobný procesu replikace, ale v jiných se od něj výrazně liší.

Podobnosti jsou následující části:

• začátek přichází s DNA despiralizací;
• dochází k přerušení vodíkových vazeb mezi základnami řetězců;
• doplňují je NTF;
• existuje vznik vodíkových vazeb.

Rozdíly od replikace:

• během transkripce je rozpuštěna pouze část DNA odpovídající transkriptu, zatímco během replikace celá molekula prochází tkáním;
• když jsou transkribovány, upravující NTP obsahují ribózu a namísto thyminu uracil;
• informace jsou odepsány pouze z určitého místa;
• po vytvoření molekuly se vodíkové vazby a syntetizovaný řetězec rozbijí a řetězec se sklouzne z DNA.

Pro normální fungování by měla primární struktura RNA obsahovat pouze vyřazenou DNA z exonových míst.

Nově vytvořená RNA zahajuje proces dozrávání. Tiché části jsou vyříznuty a informační křížové vazby vytvářejí polynukleotidový řetězec. Dále každý druh má své vlastní transformace.

V i-RNA dochází k připojení k počátečnímu konci. Polyadenylát se přidává do konečného místa.

V tRNA jsou báze upraveny tak, aby tvořily menší druhy.

V r-RNA se oddělují také oddělené báze.

Chraňte před ničením a zlepšíte transport proteinů do cytoplazmy. RNA ve vyspělém stavu se s nimi kombinuje.

Hodnota deoxyribonukleových a ribonukleových kyselin

Nukleové kyseliny mají velký význam v životě organismů. V nich jsou uloženy, přeneseny do cytoplazmy a přeneseny dědičností do dceřiných buněk informace o bílkovinách syntetizovaných v každé buňce. Jsou přítomny ve všech živých organismech, stabilita těchto kyselin hraje zásadní roli při normálním fungování obou buněk a celého organismu. Jakékoli změny v jejich struktuře povedou k buněčným změnám.