Jaké funkce v buňce jsou nukleové kyseliny? Struktura a funkce nukleových kyselin

Nukleové kyseliny hrají důležitou roli v buňce, zajišťují její životně důležitou činnost a reprodukci. Tyto vlastnosti jim umožňují nazvat druhými nejdůležitějšími biologickými molekulami po proteinech. Mnozí výzkumníci dokonce na první místo berou DNA a RNA, což naznačuje jejich hlavní význam pro rozvoj života. Jsou však určeny k tomu, aby po bílkovinách získali druhé místo, protože základem života je pouze polypeptidová molekula.

Nukleové kyseliny jsou další úrovní života, mnohem složitější a zajímavější, protože každý druh molekuly pro ni vykonává určitou práci. To je třeba chápat podrobněji.

Koncepce nukleových kyselin

Všechny nukleové kyseliny (DNA a RNA) jsou biologické heterogenní polymery, které se liší v počtu řetězců. DNA je dvojvláknová polymerní molekula, která obsahuje genetickou informaci o eukaryotických organismech. Molekuly prstencové DNA mohou obsahovat dědičné informace o některých virech. Jedná se o HIV a adenoviry. Také existují 2 speciální typy DNA: mitochondriální a plastid (nacházející se v chloroplastu).

RNA má také mnoho dalších druhů, což je způsobeno různými funkcemi nukleové kyseliny. Existuje jaderná RNA, která obsahuje dědičné informace o bakteriích a většině virů, matrici (nebo informační RNA), ribosomální a transportní. Všichni se účastní buď skladování dědičné informace, nebo v expresi genů. Nicméně, to, co funguje v buňce, jsou prováděny nukleovými kyselinami, je třeba je podrobněji porozumět.

Dvojvláknová molekula DNA

Tento typ DNA je dokonalým systémem pro ukládání dědičných informací. Dvojvláknová molekula DNA je jedinou molekulou sestávající z heterogenních monomerů. Jejich úkolem je vytváření vodíkových vazeb mezi nukleotidy jiného řetězce. Samotný DNA monomer sestává z dusíkaté báze, ortofosfátového zbytku a pěti-uhlíkového deoxyribózového monosacharidu. V závislosti na druhu dusíkaté báze leží na bázi konkrétního monomeru DNA, má název. Typy DNA monomerů:

• deoxyribosu s ortofosfátovým zbytkem a adenylovou dusíkovou bází;
• thymidinové dusíkové báze s deoxyribózou a ortofosfátovým zbytkem;
• cytosinová dusíkatá báze, desoxyribóza a ortofosfátový zbytek;
• ortofosfátu s deoxyribózou a zbytkem guaninového dusíku.

Na dopise zjednodušení schématu struktura DNA adenylová zbytek uváděný jako "A", guanin - "G", thymidin - "T" a cytosin - "C". Je důležité, že se genetická informace se přenáší z dvouvláknové DNA do RNA. Rozdíly v její malý: i zde je sacharidová skupina není deoxyribóza a ribóza, a místo toho thymidilovou dusíkaté báze uracil se vyskytuje v RNA.

Struktura a funkce DNA

DNA je založena na principu biologického polymeru, ve kterém je jeden řetězec vytvořen předem podle daného vzoru v závislosti na genetické informaci mateřské buňky. Nukleoidy DNA jsou zde spojeny kovalentními vazbami. Pak, po princip komplementarity, Jiné nukleotidy jsou připojeny k nukleotidům monovláknové molekuly. Pokud je v jednovláknové molekule počátek reprezentován nukleotidovým adeninem, pak ve druhém (komplementárním) řetězci bude odpovídat thyminu. Guanin je komplementární k cytosinu. Tak je konstruována molekula DNA s dvojitým řetězcem. Je v jádře a uchovává dědičnou informaci, která je zakódována kodony - triplety nukleotidů. Funkce dvojvláknové DNA:

• Uchování zděděných informací získaných z mateřské buňky;
• genová exprese;
• překážkou mutačních změn.

Význam proteinů a nukleových kyselin

Předpokládá se, že funkce proteinů a nukleových kyselin jsou běžné, a to: podílejí se na expresi genů. Samotná nukleová kyselina je jejich místo ukládání a protein je konečným výsledkem čtení informací z genu. Samotný gen je místem jedné kompletní DNA molekuly zabalené v chromozómu, ve kterém jsou informace o struktuře specifického proteinu zaznamenány nukleotidy. Jeden gen kóduje aminokyselinovou sekvenci pouze jednoho proteinu. To je bílkovina, která bude dělat dědičné informace.

Klasifikace druhů RNA

Funkce nukleových kyselin v buňce je velmi různorodá. A jsou nejčastější v případě RNA. Nicméně, tato polyfunkčnost je stále relativní, protože jeden typ RNA je zodpovědný za jednu z funkcí. Existují následující typy RNA:

• nukleární RNA viry a bakterie;
• matice (informace) RNA;
• ribosomální RNA;
• matricová RNA plazmidů (chloroplasty);
• ribosomální RNA chloroplastů;
• mitochondriální ribosomální RNA;
• mitochondriální matricová RNA;
• transportní RNA.

RNA funkce

Tato klasifikace obsahuje několik typů RNA, které jsou odděleny podle místa. Z hlediska funkčnosti by však měly být rozděleny do čtyř typů: jaderné, informace, ribozomální a doprava. Funkce ribozomální RNA je syntéza proteinů založená na nukleotidové sekvenci informační RNA. V tomto případě jsou aminokyseliny "zavedeny" do ribosomální RNA, "navlečené" na informační RNA transportní ribonukleovou kyselinou. Takže syntéza probíhá v jakémkoli organismu, který má ribozomy. Struktura a funkce nukleových kyselin poskytují jak konzervaci genetického materiálu, tak vytváření procesů syntézy bílkovin.

Mitochondriální nukleové kyseliny

Pokud je to, co funkce v buňce provedení nukleové kyseliny se nachází v jádru a cytoplazmě prakticky všechny známé, mitochondriální a plastidu DNA informací, existuje jen málo. Dále bylo zjištěno specifické ribozomální a messenger RNA. Nukleové kyseliny DNA a RNA jsou přítomny zde i ty autotrofní organismy.

Snad se nukleová kyselina dostala do buňky pomocí symbiogeneze. Tuto cestu považují vědci za nejpravděpodobnější z důvodu nedostatku alternativních vysvětlení. Tento proces je zpracován následovně: symbiotická autorotrofní bakterie vstoupila do buňky během určité doby. Výsledkem je to denuclearizované buňky žije uvnitř buňky a dodává energii, ale postupně se zhoršuje.

V počátečních stádiích evolučního vývoje je pravděpodobné, že symbiotická, nejaderná bakterie posunula mutační procesy do jádra hostitelské buňky. To umožnilo geny odpovědné za zachování informací o struktuře mitochondriálních proteinů proniknout do nukleové kyseliny hostitelské buňky. Dosud však není mnoho informací o tom, jaké funkce v buňce jsou prováděny nukleovými kyselinami mitochondriálního původu.

Pravděpodobně jsou některé proteiny syntetizovány v mitochondriích, jejichž struktura ještě není kódována jadernou DNA nebo hostitelskou RNA. Je také pravděpodobné, že správné mechanismus syntézy proteinů je nutné pouze proto, že buňky, které mnoho proteinů syntetizovány v cytoplasmě, nemůže dostat přes dvojité membrány mitochondrií. Datové organely výrobě energie, a proto v případě, že určitý kanál nebo transportní protein pro jeho dost pro molekulární pohybu a proti koncentračnímu gradientu.

Plazmidová DNA a RNA

V plastidy (chloroplasty) má také svůj vlastní DNA, který je pravděpodobně zodpovědný za provádění podobné funkce jako v případě mitochondriálních nukleových kyselin. K dispozici je také a jeho ribozomální, matice a přenos RNA. A plastidy, soudě podle počtu membrán, spíše než počet biochemických reakcí, je těžké najít. Stává se, že mnoho plastidy s 4 membránové vrstvy, jež je popsaná učenci různými způsoby.

Jedna věc je jasná: funkce nukleových kyselin v buňce ještě nebyla plně studována. Není známo, jaký význam má mitochondriální protein pro syntetický systém a jeho analogický chloroplast. To je také není jasné, proč buňky potřebují mitochondriální nukleové kyseliny, pokud proteiny (samozřejmě ne všechny) jsou již zakódovány v jaderné DNA (nebo RNA, v závislosti na organismu). I když některé skutečnosti jsou nuceni přijmout, že protein syntézu mitochondriální a chloroplastový systém je zodpovědný za stejné funkce jako DNA jádru a cytoplazmě RNA. Zachovávají dědičná informace, reprodukují je a předávají je do dceřiných buněk.

Souhrn

Je důležité pochopit, jaké funkce v buňce jsou prováděny nukleovými kyselinami jaderného, ​​plastidového a mitochondriálního původu. Tím se otevírají mnohé vyhlídky na vědu, protože dnes je možné reprodukovat symbiontový mechanismus, podle něhož se objevily mnohé autotrofní organismy. Získá se nový typ buňky, možná i člověk. Přestože je ještě příliš brzy, mluvit o možnostech zavádění mnoho-membránových plastidových organel do buněk.

Je mnohem důležitější pochopit, že v buňce jsou nukleové kyseliny odpovědné za prakticky všechny procesy. To je biosyntéza proteinů, a zachování informací o struktuře buňky. Kromě toho je mnohem důležitější, že nukleové kyseliny plní funkci přenosu dědičných materiálů z mateřských buněk do dceřiných buněk. To zaručuje další vývoj evolučních procesů.