Svaki živi organizam u našem svijetu je drugačiji. Ne razlikuju se samo ljudi jedni od drugih. Životinje i biljke iste vrste također imaju razlike. Razlog tome nisu samo različiti uslovi života i životno iskustvo. U njemu je uz pomoć genetskog materijala položena individualnost svakog organizma.
Važna i zanimljiva pitanja o nukleinskim kiselinama
Čak i prije rođenja, svaki organizam ima svoj skup gena, koji određuje apsolutno sve strukturne karakteristike. Ne radi se samo o boji dlake ili obliku lišća, na primjer. Važnije karakteristike su položene u genima. Uostalom, mačka se ne može roditi hrčak, a iz sjemena pšenice ne može izrasti baobab.
A nukleinske kiseline - RNA i DNK molekuli - odgovorne su za svu ovu ogromnu količinu informacija. Njihov značaj je veoma teško precijeniti. Na kraju krajeva, oni ne samo da pohranjuju informacije kroz život, već pomažu u realizaciji uz pomoć proteina, a osim toga, prenose ih na sljedeću generaciju. Kako to rade, koliko su složene strukture molekula DNK i RNK? Po čemu su oni slični, a u čemu su razlike? U svemu ovome mia mi ćemo to shvatiti u sljedećim poglavljima članka.
Sve ćemo informacije analizirati dio po dio, počevši od samih osnova. Prvo ćemo naučiti šta su nukleinske kiseline, kako su otkrivene, zatim ćemo govoriti o njihovoj strukturi i funkcijama. Na kraju članka, čekamo uporednu tabelu RNA i DNK, na koju se možete obratiti u bilo koje vrijeme.
Šta su nukleinske kiseline
Nukleinske kiseline su organska jedinjenja visoke molekularne težine, polimeri. Godine 1869. prvi ih je opisao Friedrich Miescher, švicarski biohemičar. On je izolovao supstancu, koja uključuje fosfor i dušik, iz gnojnih ćelija. Pod pretpostavkom da se nalazi samo u jezgrima, naučnik ga je nazvao nukleinom. Ali ono što je preostalo nakon razdvajanja proteina zvalo se nukleinska kiselina.
Njegovi monomeri su nukleotidi. Njihov broj u molekulu kiseline je individualan za svaku vrstu. Nukleotidi su molekuli sastavljeni od tri dijela:
- monosaharid (pentoza), može biti od dvije vrste - riboza i deoksiriboza;
- azotna baza (jedna od četiri);
- ostatak fosforne kiseline.
Dalje ćemo pogledati razlike i sličnosti između DNK i RNK, a tabela na samom kraju članka će rezimirati.
Strukturne karakteristike: pentoze
Prva sličnost između DNK i RNK je da sadrže monosaharide. Ali za svaku kiselinu su različite. Ovisno o tome koja se pentoza nalazi u molekulu, nukleinske kiseline se dijele na DNK i RNK. DNK sadrži deoksiribozu, dok RNK sadržiriboza. Obje pentoze se javljaju u kiselinama samo u β-obliku.
Deoksiriboza nema kiseonik na drugom atomu ugljenika (označeno kao 2'). Naučnici sugeriraju da njegovo odsustvo:
- skraćuje vezu između C2 i C3;
- čini molekul DNK jačim;
- stvara uslove za kompaktno pakovanje DNK u jezgru.
Poređenje zgrada: azotne baze
Uporedna karakterizacija DNK i RNK nije laka. Ali razlike su vidljive od samog početka. Dušične baze su najvažniji građevinski blokovi u našim molekulima. Oni nose genetske informacije. Tačnije, ne same baze, već njihov red u lancu. Oni su purini i pirimidini.
Sastav DNK i RNK se razlikuje već na nivou monomera: u deoksiribonukleinskoj kiselini nalazimo adenin, gvanin, citozin i timin. Ali RNK sadrži uracil umjesto timina.
Ovih pet baza su glavne (glavne), one čine većinu nukleinskih kiselina. Ali osim njih, postoje i drugi. To se događa vrlo rijetko, takve baze se nazivaju manjim. Obje se nalaze u obje kiseline - ovo je još jedna sličnost između DNK i RNK.
Slijed ovih azotnih baza (i, shodno tome, nukleotida) u lancu DNK određuje koje proteine data ćelija može sintetizirati. Koji će se molekuli stvoriti u datom trenutku zavisi od potreba organizma.
Idi nanivoi organizacije nukleinskih kiselina. Kako bi komparativne karakteristike DNK i RNK bile što potpunije i objektivnije, razmotrićemo strukturu svake od njih. DNK ih ima četiri, a broj nivoa organizacije u RNK zavisi od njenog tipa.
Otkriće strukture DNK, principi strukture
Svi organizmi se dijele na prokariote i eukariote. Ova klasifikacija se zasniva na dizajnu jezgra. Oba imaju DNK u ćeliji u obliku hromozoma. To su posebne strukture u kojima su molekule deoksiribonukleinske kiseline povezane s proteinima. DNK ima četiri nivoa organizacije.
Primarnu strukturu predstavlja lanac nukleotida, čiji se redosled striktno poštuje za svaki pojedinačni organizam i koji su međusobno povezani fosfodiesterskim vezama. Ogromne uspjehe u proučavanju strukture lanca DNK postigli su Chargaff i njegovi saradnici. Utvrdili su da se odnosi azotnih baza povinuju određenim zakonima.
Zvali su se Chargaffovim pravilima. Prvi od njih kaže da zbir purinskih baza mora biti jednak zbiru pirimidina. To će postati jasno nakon upoznavanja sa sekundarnom strukturom DNK. Drugo pravilo proizlazi iz njegovih karakteristika: molarni omjeri A/T i G/C jednaki su jedan. Isto pravilo vrijedi i za drugu nukleinsku kiselinu - ovo je još jedna sličnost između DNK i RNK. Samo drugi posvuda ima uracil umjesto timina.
Takođe, mnogi naučnici su počeli da klasifikuju DNK različitih vrsta prema većem broju baza. Ako je zbir "A+T"više od "G + C", takva DNK se naziva AT-tip. Ako je obrnuto, onda imamo posla sa GC tipom DNK.
Model sekundarne strukture su 1953. godine predložili naučnici Watson i Crick, a on je i danas općenito prihvaćen. Model je dvostruka spirala, koja se sastoji od dva antiparalelna lanca. Glavne karakteristike sekundarne strukture su:
- sastav svakog lanca DNK je striktno specifičan za vrstu;
- veza između lanaca je vodonik, formiran prema principu komplementarnosti azotnih baza;
- polinukleotidni lanci se omotavaju jedan oko drugog, formirajući desnu spiralu zvanu "helix";
- ostaci fosforne kiseline se nalaze izvan spirale, azotne baze su unutra.
Dalje, gušće, tvrđe
Tercijarna struktura DNK je superzamotana struktura. Odnosno, ne samo da se dva lanca uvijaju jedan s drugim u molekulu, za veću kompaktnost DNK je namotana oko posebnih proteina - histona. Podijeljeni su u pet klasa u zavisnosti od sadržaja lizina i arginina u njima.
Posljednji nivo DNK je hromozom. Da biste shvatili koliko je u njemu čvrsto upakovan nosilac genetske informacije, zamislite sledeće: ako bi Ajfelov toranj prošao sve faze sažimanja, poput DNK, mogao bi se staviti u kutiju šibica.
Hromozomi su jednostruki (sastoje se od jedne hromatide) i dvostruki (sastoje se od dvije hromatide). Pružaju sigurno skladištenjegenetske informacije, a po potrebi se mogu okrenuti i otvoriti pristup željenom području.
Vrste RNK, strukturne karakteristike
Pored činjenice da se bilo koja RNK razlikuje od DNK po svojoj primarnoj strukturi (nedostatak timina, prisustvo uracila), razlikuju se i sljedeći nivoi organizacije:
- Transfer RNA (tRNA) je jednolančani molekul. Da bi ispunio svoju funkciju transporta aminokiselina do mjesta sinteze proteina, ima vrlo neobičnu sekundarnu strukturu. Zove se "list djeteline". Svaka od njegovih petlji obavlja svoju vlastitu funkciju, ali najvažniji su akceptorska stabljika (za nju se drži aminokiselina) i antikodon (koji mora odgovarati kodonu na glasničkoj RNK). Tercijarna struktura tRNA je malo proučavana, jer je vrlo teško izolovati takav molekul bez narušavanja visokog nivoa organizacije. Ali naučnici imaju neke informacije. Na primjer, u kvascu, prijenosna RNK ima oblik slova L.
- Messenger RNA (također se naziva informativna) obavlja funkciju prijenosa informacija od DNK do mjesta sinteze proteina. Ona govori kakav će protein na kraju ispasti, ribozomi se kreću duž njega u procesu sinteze. Njegova primarna struktura je jednolančani molekul. Sekundarna struktura je vrlo složena, neophodna za pravilno određivanje početka sinteze proteina. mRNA je presavijena u obliku ukosnica, na čijim krajevima se nalaze mjesta za početak i kraj obrade proteina.
- Ribozomalna RNK se nalazi u ribosomima. Ove organele se sastoje od dvije podčestice, od kojih svakaugošćuje vlastitu rRNA. Ova nukleinska kiselina određuje smještaj svih ribosomskih proteina i funkcionalnih centara ove organele. Primarna struktura rRNA predstavljena je nizom nukleotida, kao u prethodnim varijantama kiselina. Poznato je da je konačna faza savijanja rRNA uparivanje terminalnih dijelova jednog lanca. Formiranje ovakvih peteljki dodatno doprinosi zbijanju cijele strukture.
DNK funkcije
Deoksiribonukleinska kiselina djeluje kao skladište genetskih informacija. U redoslijedu njegovih nukleotida su „skriveni“svi proteini našeg tijela. U DNK, oni nisu samo pohranjeni, već i dobro zaštićeni. Čak i ako dođe do greške tokom kopiranja, ona će biti ispravljena. Tako će sav genetski materijal biti sačuvan i doći će do potomstva.
Da bi prenijela informacije potomcima, DNK ima sposobnost udvostručavanja. Ovaj proces se naziva replikacija. Uporedna tabela RNK i DNK će nam pokazati da druga nukleinska kiselina to ne može učiniti. Ali ima mnogo drugih funkcija.
RNA funkcije
Svaka vrsta RNK ima svoju funkciju:
- Transport ribonukleinske kiseline isporučuje aminokiseline do ribozoma, gdje se pretvaraju u proteine. tRNA ne samo da donosi građevinski materijal, već je također uključena u prepoznavanje kodona. A koliko će protein pravilno biti izgrađen zavisi od njegovog rada.
- Poruka RNA čita informacije izDNK i nosi je do mjesta sinteze proteina. Tamo se veže za ribozom i diktira redoslijed aminokiselina u proteinu.
- Ribozomalna RNA osigurava integritet strukture organele, reguliše rad svih funkcionalnih centara.
Evo još jedne sličnosti između DNK i RNA: oboje se brinu o genetskim informacijama koje ćelija nosi.
Poređenje DNK i RNA
Da organiziramo sve gore navedene informacije, zapišimo sve u tabelu.
| DNA | RNA | |
| Lokacija kaveza | Nukleus, hloroplasti, mitohondrije | Nukleus, hloroplasti, mitohondrije, ribozomi, citoplazma |
| Monomer | Deoksiribonukleotidi | Ribonukleotidi |
| Struktura | dvolančani heliks | Pojedinačni lanac |
| Nukleotidi | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Karakteristike | Stabilan, sposoban za replikaciju | Labilno, ne može udvostručiti |
| Funkcije | Skladištenje i prijenos genetskih informacija | Transfer nasljednih informacija (mRNA), strukturna funkcija (rRNA, mitohondrijska RNA), učešće u sintezi proteina (mRNA, tRNA, rRNA) |
Tako smo ukratko razgovarali o sličnostima između DNK i RNK. Stol će biti nezamjenjiv pomoćnik na ispitu ili jednostavan podsjetnik.
Pored onoga što smo već ranije saznali, u tabeli se pojavilo nekoliko činjenica. Na primjer, sposobnost DNKumnožavanje je neophodno za diobu ćelije kako bi obje stanice u potpunosti dobile ispravan genetski materijal. Dok za RNK, udvostručavanje nema smisla. Ako ćeliji treba još jedan molekul, ona ga sintetizira iz DNK šablona.
Karakteristike DNK i RNK su se pokazale kratkim, ali smo pokrili sve karakteristike strukture i funkcija. Proces translacije – sinteza proteina – vrlo je zanimljiv. Nakon upoznavanja s njom, postaje jasno koliku ulogu RNK igra u životu ćelije. A proces umnožavanja DNK je veoma uzbudljiv. Šta vrijedi razbiti dvostruku spiralu i čitati svaki nukleotid!
Naučite nešto novo svaki dan. Pogotovo ako se ova nova stvar dogodi u svakoj ćeliji vašeg tijela.
