Apa fungsi asam nukleat dalam sel? Struktur dan fungsi asam nukleat.

Basis molekuler hereditas dan variabilitas

1. Asam nukleat, struktur, fungsi dan asal usulnya

2. Tahapan utama biosintesis protein. Kode genetik, sifat utamanya

3. Regulasi ekspresi gen

Asam nukleat, struktur dan fungsinya

Asam nukleat adalah heteropolimer linier tidak bercabang yang monomernya adalah nukleotida terkait ikatan fosfodiester.

Nukleotida- Ini adalah zat organik yang molekulnya terdiri dari residu pentosa (ribosa atau deoksiribosa), yang terikat secara kovalen dengan residu asam fosfat dan basa nitrogen. Basa nitrogen dalam nukleotida dibagi menjadi dua kelompok: purin(adenin dan guanin) dan pirimidin(sitosin, timin, dan urasil). Deoksiribonukleotida termasuk dalam mereka deoksiribosa adenin(A), guanin(G), timin(T), sitosin(C). Ribonukleotida termasuk dalam mereka ribosa dan salah satu basa nitrogen: adenin(A), guanin(G), urasil(U) sitosin(C).

Dalam sejumlah kasus, berbagai turunan dari basa nitrogen yang terdaftar juga ditemukan dalam sel - basa minor yang merupakan bagian dari nukleotida minor.

Nukleotida bebas dan zat serupa memainkan peran penting dalam metabolisme. Misalnya, NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) dan NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate) berfungsi sebagai pembawa elektron dan proton.

Nukleotida bebas dapat menambahkan 1...2 gugus fosfor lagi, terbentuk senyawa makroergik. Sumber energi universal dalam sel adalah ATP - asam adenosin trifosfat, yang terdiri dari adenin, ribosa, dan tiga residu asam fosfat (pirofosfat). Hidrolisis satu ikatan pirofosfat terminal melepaskan sekitar 30,6 kJ/mol (atau 8,4 kkal/mol) energi bebas, yang dapat digunakan oleh sel. Ikatan pirofosfat ini disebut makroergik(energi tinggi).

Selain ATP, ada senyawa berenergi tinggi lainnya berdasarkan nukleotida: GTP (mengandung guanin; berpartisipasi dalam biosintesis protein, glukosa), UTP (mengandung urasil; berpartisipasi dalam sintesis polisakarida).

Nukleotida dapat terbentuk bentuk siklik misalnya cAMP, cCMP, cGMP. Nukleotida siklik bertindak sebagai pengatur berbagai proses fisiologis.

Asam nukleat

Ada dua jenis asam nukleat: DNA ( Asam deoksiribonukleat) dan ARN ( asam ribonukleat). Asam nukleat menyediakan penyimpanan, reproduksi, dan implementasi informasi genetik (turun-temurun). Informasi ini tercermin (dikodekan) dalam bentuk urutan nukleotida. Secara khusus, urutan nukleotida mencerminkan struktur utama protein (lihat di bawah). Korespondensi antara asam amino dan urutan nukleotida yang menyandikannya disebut kode genetik . satuan kode genetik DNA dan RNA adalah tiga serangkai- urutan tiga nukleotida.

Asam nukleat adalah zat kimia aktif. Mereka membentuk berbagai senyawa dengan protein - nukleoprotein, atau nukleoprotein.

Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang monomernya adalah deoksiribonukleotida. DNA adalah pembawa utama informasi herediter. Artinya, semua informasi tentang struktur, fungsi, dan perkembangan sel individu dan seluruh organisme dicatat dalam bentuk urutan nukleotida DNA.

Asam nukleat ditemukan oleh Miescher pada tahun 1868. Namun, baru pada tahun 1924 Fölgen membuktikan bahwa DNA merupakan komponen penting dari kromosom. Pada tahun 1944, Avery, McLeod, dan McCarthy menetapkan bahwa DNA memainkan peran yang menentukan dalam penyimpanan, transmisi, dan implementasi informasi herediter.

Ada beberapa jenis DNA: A, B, Z, T-bentuk. Dari jumlah tersebut, bentuk-B biasanya ditemukan dalam sel - heliks tangan kanan ganda, yang terdiri dari dua utas (atau rantai) yang saling berhubungan oleh ikatan hidrogen. Setiap helai diwakili oleh residu deoksiribosa dan asam fosfat yang berganti-ganti, terlebih lagi, basa nitrogen terikat secara kovalen dengan deoksiribosa. Dalam hal ini, basa nitrogen dari dua untai DNA diarahkan satu sama lain dan, karena pembentukan ikatan hidrogen, terbentuk pasangan yang saling melengkapi: A=T (dua ikatan hidrogen) dan G≡C (tiga ikatan hidrogen). Oleh karena itu, urutan nukleotida dari rantai ini secara unik berhubungan satu sama lain. Panjang kumparan heliks ganda adalah 3,4 nm, jarak antara pasangan basa nitrogen yang berdekatan adalah 0,34 nm, dan diameter heliks ganda adalah 1,8 nm.

Dalam sel eukariotik, DNA ada dalam bentuk kompleks nukleoprotein, yang meliputi protein histon.

Panjang DNA diukur dengan jumlah pasangan nukleotida (disingkat - Sen, atau B). Panjang satu molekul DNA berkisar dari beberapa ribu Sen(disingkat - tbn, atau kb) sampai beberapa juta Sen (mpn, atau Mb).

BabV. ASAM NUKLEAT

§ 13. ASAM NUKLEAT:

FUNGSI DAN KOMPOSISI

Gagasan umum tentang asam nukleat

Asam nukleat merupakan biopolimer terpenting dengan berat molekul relatif mencapai 5·10 9 . Mereka terkandung di semua organisme hidup tanpa kecuali dan tidak hanya sebagai pemelihara dan sumber informasi genetik, tetapi juga melakukan sejumlah fungsi vital lainnya. Asam nukleat adalah polimer yang unit monomernya nukleotida.

Ada dua jenis asam nukleat − asam deoksiribonukleat(DNA) dan asam ribonukleat(RNA). DNA adalah materi genetik sebagian besar organisme. Dalam sel prokariotik, selain DNA kromosom utama, DNA ekstrakromosom sering ditemukan, plasmid. Dalam sel eukariotik, sebagian besar DNA terletak di inti sel, di mana ia dikaitkan dengan protein dalam kromosom. Sel eukariotik juga mengandung DNA dalam mitokondria dan kloroplas.

Menarik untuk diketahui! Molekul DNA adalah molekul terbesar. molekul DNAe. coliterdiri dari sekitar 4.000.000 pasangan basa, massa relatifnya 26000000000, dan panjangnya 1,4 mm, yang merupakan 700 kali ukuran selnya. Molekul DNA eukariotik dapat mencapai ukuran yang lebih besar, panjangnya bisa beberapa cm, dan massa relatifnya adalah 10 10 -10 11 . Dibutuhkan sekitar 1.000.000 halaman untuk menuliskan urutan nukleotida DNA manusia.

Adapun RNA, menurut fungsinya, mereka membedakan:

1. informasi RNA (mRNA) - mengandung informasi tentang struktur utama protein;

2. RNA ribosom (rRNA) - adalah bagian dari ribosom;

3. transportasi RNA (tRNA) - menyediakan pengiriman asam amino ke tempat sintesis protein.

Sebagai bahan genetik, RNA merupakan bagian dari sejumlah virus. Misalnya virus yang menyebabkan penyakit berbahaya, seperti flu dan AIDS, mengandung RNA.

Asam nukleat dapat berbentuk linier dan sirkular (tertutup secara kovalen). Mereka mungkin terdiri dari satu atau dua rantai. Di bawah ini adalah diagram yang menunjukkan keberadaan berbagai jenis asam nukleat di alam:

Fungsi Asam Nukleat

Asam nukleat memiliki tiga fungsi penting: penyimpanan, transmisi, dan implementasi informasi genetik. Selain itu, mereka melakukan fungsi lain, misalnya, mereka terlibat dalam beberapa katalisis reaksi kimia, mengatur implementasi informasi genetik, melakukan fungsi struktural, dll. Peran pemelihara informasi genetik di sebagian besar organisme (eukariota, prokariota, beberapa virus) dilakukan oleh DNA beruntai ganda. Hanya pada beberapa virus, penjaga informasi genetik adalah DNA beruntai tunggal atau beruntai tunggal, serta RNA beruntai ganda. Informasi genetik disimpan di gen. Gen, pada dasarnya, adalah bagian dari asam nukleat. Mereka mengkodekan struktur utama protein. Gen juga dapat membawa informasi tentang struktur jenis RNA tertentu, seperti tRNA dan rRNA.

Informasi genetik diturunkan dari orang tua kepada keturunannya. Proses ini dikaitkan dengan penggandaan asam nukleat (DNA atau RNA), yang bertindak sebagai penjaga informasi genetik, dan transfer selanjutnya ke keturunan. Misalnya, sebagai hasil pembelahan, sel anak menerima molekul DNA yang identik dari ibu, dan karenanya informasi genetik yang identik (Gbr. 38). Selama reproduksi, virus juga berpindah ke partikel virus anak perempuannya. salinan persis asam nukleat. Dalam reproduksi seksual, keturunan menerima informasi genetik dari kedua orang tuanya. Inilah sebabnya mengapa anak mewarisi sifat dari kedua orang tuanya.

Beras. 38. Distribusi DNA selama pembelahan sel

Sebagai hasil dari penerapan informasi genetik, sintesis protein yang dikodekan dalam DNA dalam bentuk gen (atau, untuk beberapa virus, dalam RNA) terjadi. Dalam proses ini, informasi tentang struktur primer protein disalin dari molekul DNA ke mRNA dan kemudian diterjemahkan ke ribosom dengan partisipasi tRNA. Akibatnya, protein terbentuk:

protein ADN-RNA.

Komposisi asam nukleat

Asam nukleat adalah polimer yang dibangun dari nukleotida yang dihubungkan bersama oleh ikatan fosfodiester. Setiap nukleotida terdiri dari basa nitrogen, pentosa, dan residu asam fosfat.

Membedakan pirimidin Dan purin alasan, juga disebut masing-masing pirimidin Dan purin. Basa pirimidin adalah turunan pirimidin:

basa purin - turunannya purin:

Pirimidin termasuk urasil, timin, dan sitosin; purin termasuk adenin dan guanin:

DNA mengandung timin, sitosin, adenin, dan guanin, sedangkan RNA mengandung basa yang sama, hanya urasil yang dimasukkan sebagai pengganti timin. Selain basa nitrogen, asam nukleat mengandung pentosa: DNA - D-deoksiribosa, dan RNA - D-ribosa. Karbohidrat dalam bentuk b-anomer dari bentuk furanose:

Basa nitrogen mengikat karbohidrat dengan mengorbankan hidroksil glikosidik. Sebuah nukleosida terbentuk. Secara skematis, pembentukan nukleosida dapat digambarkan sebagai berikut:

Komposisi asam nukleat meliputi 8 nukleosida, 4 - dalam komposisi RNA dan 4 - dalam komposisi DNA (Gbr. 39).

Nukleosida penyusun RNA:

Nukleosida penyusun DNA:

Beras. 39. Nukleosida

Nukleosida yang terikat pada residu asam fosfat disebut nukleotida:

Dalam hal ini, residu asam fosfat dapat dikaitkan dengan atom karbon 3'- atau 5'-:

Adenosine 5'-monophosphate disingkat AMP. Jika nukleotida dibentuk oleh deoxoribose, adenin, dan satu residu asam fosfat, maka itu akan disebut deoxyadenosine monophosphate, atau disingkat dAMP. Tabel 5 menunjukkan nomenklatur nukleotida.

Tabel 5

Nomenklatur nukleotida yang membentuk DNA dan RNA

nitrogen basis	Nukleosida	Nukleotida
		judul lengkap	singkatan
	adenosin Deoxyadenosine	Adenosin monofosfat Deoxyadenosine monophosphate
	Guanosin Deoksiguanosin	Guanosin monofosfat Deoksiguanosin monofosfat
	Deoxycytidine	Cytidine monophosphate Deoxycytidine monophosphate
		Uridin monofosfat
	Deoksitimidin	Deoksitimidin monofosfat

Nukleosida monofosfat (NMP) dan deoksinukleosida monofosfat (dNMP) dapat digabungkan dengan 1 atau 2 residu asam fosfat lainnya. Ini menghasilkan nukleosida difosfat (NDP), deoksinukleosida difosfat (dNDP), atau nukleosida trifosfat (NTP) dan deoksinukleosida trifosfat (dNTP).

NTP dan dNTP masing-masing berfungsi sebagai substrat untuk sintesis RNA dan DNA.

Asam nukleat.

Asam nukleat- biopolimer molekul tinggi alami yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup.

Makromolekul asam nukleat, dengan berat molekul dari 10.000 Dalton hingga beberapa juta, ditemukan pada tahun 1869 oleh ahli kimia Swiss F. Miescher di dalam inti leukosit yang membentuk nanah, oleh karena itu dinamai (nukleus - nukleus).

Asam nukleat adalah polimer yang monomernya nukleotida . Setiap nukleotida terdiri dari basa nitrogen, gula pentosa, dan residu asam fosfat. Molekul panjang dibangun dari nukleotida. polinukleotida .

Fosfat

nitrogen

basis

Hubungan antara

fosfat dan gula

Beras. Struktur nukleotida.

Gula, yang merupakan bagian dari nukleotida, mengandung lima atom karbon, yaitu pentosa . Bergantung pada jenis pentosa yang ada dalam nukleotida, ada dua jenis asam nukleat - asam ribonukleat (RNA), yang mengandung ribosa , dan mengandung asam deoksiribonukleat (DNA). deoksiribosa (C 5 H 10 O 4).

Yayasan, kedua jenis asam nukleat mengandung empat jenis yang berbeda: dua dari mereka milik kelas purin dan dua - ke kelas pirimidin . Purin adalah adenin (A) dan guanin (D), dan dengan jumlah pirimidin - cytisine (C) dan timin (T) atau urasil (Y) (masing-masing dalam DNA atau RNA).

Asam nukleat adalah asam karena mengandung asam fosfat.

Peran nukleotida dalam tubuh tidak terbatas hanya sebagai penyusun asam nukleat; beberapa koenzim penting juga terdapat dalam nukleotida burung hantu. Ini adalah, misalnya, adenosine triphosphate (ATP), nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP), dan flavin adenine dinucleotide (FAD).

Asam nukleat

DNARNA

mRNA sitoplasma nuklir tRNA rRNA

Saat ini dikenal nomor besar varietas DNA dan RNA, berbeda satu sama lain dalam struktur dan pentingnya dalam metabolisme.

Contoh: bakteri dalam sel Escherichia coli mengandung sekitar 1000 asam nukleat yang berbeda, sedangkan hewan dan tumbuhan memiliki lebih banyak lagi.

Setiap jenis organisme mengandung kumpulan asam-asam ini sendiri, karakteristiknya hanya untuknya. DNA terlokalisasi terutama di kromosom inti sel (99% dari total DNA sel), serta di mitokondria dan kloroplas. RNA adalah bagian dari nukleolus, ribosom mitokondria, plastida dan sitoplasma.

Molekul DNA adalah pembawa universal informasi genetik dalam sel. Berkat struktur dan fungsi molekul inilah tanda-tanda diwariskan - dari orang tua ke keturunan, yaitu. sifat universal dari yang hidup diwujudkan - faktor keturunan. Molekul DNA adalah biopolimer terbesar.

Struktur DNA.

Struktur molekul DNA diuraikan pada tahun 1953 oleh J. Watson dan F. Crick. Mereka menerima Hadiah Nobel untuk penemuan ini.

Berdasarkan Model DNA Watson-Crick, molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida yang dipelintir ke kanan kapak , membentuk heliks ganda . Rantai disusun secara antiparalel, yaitu terhadap satu sama lain. Dua rantai polinukleotida digabungkan menjadi satu molekul DNA menggunakan ikatan hidrogen yang terjadi antara basa nitrogen nukleotida dari rantai yang berbeda. Dalam rantai polinukleotida, nukleotida yang berdekatan dihubungkan oleh ikatan kovalen yang terbentuk antara deoksiribosa, dalam molekul DNA (dan ribosa dalam RNA), dari satu dan residu asam fosfat dari nukleotida lain.

Rantai heliks ganda yang saling melengkapi satu sama lain, karena pasangan basa terjadi dengan sangat ketat: adenin bergabung dengan timin, dan guanin dengan sitosin.

Akibatnya, di setiap organisme Gambar. Pasangan nukleotida.

nomor adenil nukleotida sama dengan jumlahnya timidil, dan nomor guanial- nomor cytidyl. Pola ini disebut "aturan Chargaff".

Korespondensi ketat nukleotida yang terletak di untaian DNA antiparalel berpasangan disebut komplementaritas. Properti ini mendasari pembentukan molekul DNA baru berdasarkan molekul aslinya.

Jadi, heliks ganda distabilkan oleh banyak sifat hidrogen (dua terbentuk antara A dan T, dan tiga terbentuk antara G dan C) dan interaksi hidrofobik.

Sepanjang sumbu molekul, pasangan basa yang berdekatan terletak pada jarak 0,34 nm dari satu sama lain. Putaran penuh heliks jatuh pada 3,4 nm, yaitu 10 pasangan basa (satu putaran). Diameter heliks adalah 2 nm. Jarak antara komponen karbohidrat dari dua pasangan nukleotida adalah 1,1 nm. Panjang molekul asam nukleat mencapai ratusan ribu nanometer. Ini jauh lebih besar dari makromolekul protein terbesar, yang ketika dibuka, mencapai panjang tidak lebih dari 100-200 nm. Massa molekul DNA adalah 6 * 10 -12 g.

Proses penggandaan molekul DNA disebut replikasi . Replikasi terjadi sebagai berikut. Di bawah aksi enzim khusus (helicase), ikatan hidrogen antara nukleotida dari dua rantai putus. Spiral terlepas. Menurut prinsip saling melengkapi, nukleotida DNA yang sesuai melekat pada ikatan yang dilepaskan dengan adanya enzim DNA polimerase. Penumpukan ini hanya dapat terjadi pada arah 5" → 3". Ini berarti kemungkinan terus menerus untuk menyalin hanya satu untai DNA (atas pada gambar). Proses ini disebut replikasi terus menerus. Menyalin rantai lain harus dimulai lagi setiap kali, akibatnya, rantai muncul putus. Untuk menghilangkannya, diperlukan enzim - DNA ligase. Replikasi ini disebut berselang.

Metode replikasi DNA ini, yang diusulkan oleh Watson dan Crick, dikenal sebagai replikasi semikonservatif .

Oleh karena itu, urutan nukleotida pada untai DNA "lama" menentukan urutan nukleotida pada untai "baru", yaitu. Rantai DNA "lama", seolah-olah, adalah matriks untuk sintesis rantai "baru". Reaksi seperti itu disebut reaksi sintesis matriks ; mereka hanya karakteristik dari makhluk hidup.

Replikasi (reduplikasi) memungkinkan Anda mempertahankan keteguhan struktur DNA. Molekul DNA yang disintesis benar-benar identik dengan aslinya dalam urutan nukleotida. Jika di bawah pengaruh berbagai faktor dalam proses replikasi dalam molekul DNA terjadi perubahan jumlah dan urutan nukleotida, maka terjadi mutasi. Kemampuan molekul DNA untuk memperbaiki perubahan yang muncul dan mengembalikan aslinya disebut reparasi .

fungsi DNA:

1) Penyimpanan informasi keturunan.

DNA menyimpan informasi dalam bentuk urutan nukleotida.

2) Reproduksi dan transmisi informasi genetik.

Kemampuan untuk mentransfer informasi ke sel anak disediakan oleh kemampuan kromosom untuk berpisah menjadi kromatid dengan reduplikasi berikutnya dari molekul DNA. Ini mengkodekan informasi genetik tentang urutan asam amino dalam molekul protein. Bagian DNA yang membawa informasi tentang satu rantai polipeptida disebut gen.

3) Struktural.

DNA hadir pada kromosom sebagai komponen struktural, yaitu adalah dasar kimia dari materi genetik kromosom (gen).

4) DNA adalah cetakan untuk membuat molekul RNA.

RNA ditemukan di semua sel hidup sebagai molekul beruntai tunggal. Ini berbeda dari DNA karena mengandung pentosa ribosa (bukan deoksiribosa), dan sebagai salah satu basa pirimidin - urasil (pengganti timin). Ada tiga jenis RNA. Ini adalah matriks, atau informasi, RNA (mRNA, mRNA), RNA transfer (tRNA) dan RNA ribosom (rRNA). Ketiganya disintesis langsung dari DNA, dan jumlah RNA di setiap sel bergantung pada jumlah protein yang diproduksi oleh sel tersebut.

Dalam rantai RNA, nukleotida dihubungkan oleh pembentukan ikatan kovalen (ikatan fosfodiester) antara ribosa dari satu nukleotida dan residu asam fosfat dari nukleotida lainnya.

Tidak seperti DNA, molekul RNA adalah biopolimer linier beruntai tunggal yang terdiri dari nukleotida.

RNA beruntai ganda berfungsi untuk menyimpan dan mereproduksi informasi herediter pada beberapa virus, yaitu mereka melakukan fungsi kromosom - RNA virus.

Nukleotida dari satu molekul RNA dapat masuk ke dalam hubungan komplementer dengan nukleotida lain dari rantai yang sama, sebagai akibat dari pembentukan struktur molekul RNA sekunder dan tersier.

Beras. Struktur RNA transfer.

RNA ribosom(rRNA) membentuk 85% dari total RNA sel, itu disintesis dalam nukleolus, dalam kombinasi dengan protein itu adalah bagian dari ribosom, mitokondria (RNA mitokondria) dan plastida (RNA plastid). Berisi dari 3 hingga 5 ribu nukleotida. Sintesis protein terjadi pada ribosom.

Fungsi: rRNA melakukan fungsi struktural (bagian dari ribosom) dan berpartisipasi dalam pembentukan pusat aktif ribosom, di mana ikatan peptida terbentuk antara molekul asam amino selama biosintesis protein.

Utusan RNA(mRNA) membentuk 5% dari semua RNA dalam sel. Ini disintesis selama transkripsi area tertentu Molekul DNA - gen. Dalam hal struktur, mRNA melengkapi bagian molekul DNA yang membawa informasi tentang sintesis protein tertentu. Panjang mRNA tergantung pada panjang bagian DNA dari mana informasi dibaca (dapat terdiri dari 300-30000 nukleotida)

Fungsi: mRNA mentransfer informasi tentang sintesis protein dari nukleus ke sitoplasma ke ribosom dan menjadi matriks untuk sintesis molekul protein.

Mentransfer RNA(tRNA) membentuk sekitar 10% dari semua RNA, disintesis dalam nukleolus, memiliki rantai pendek nukleotida dan terletak di sitoplasma. Ini memiliki fungsi trefoil. Setiap asam amino memiliki keluarga molekul tRNA sendiri. Mereka mengirimkan asam amino yang terkandung dalam sitoplasma ke ribosom.

Fungsi: di salah satu ujungnya terdapat triplet nukleotida (antikodon) yang mengkode asam amino tertentu. Di ujung lainnya adalah triplet nukleotida yang dilekatkan dengan asam amino. Setiap asam amino memiliki tRNA sendiri.

Seperti protein, asam nukleat adalah biopolimer, dan fungsinya adalah untuk menyimpan, mengimplementasikan, dan mentransfer informasi genetik (keturunan) dalam organisme hidup.

Ada dua jenis asam nukleat - deoksiribonukleat (DNA) dan ribonukleat (RNA). Monomer dalam asam nukleat adalah nukleotida. Masing-masing mengandung basa nitrogen, gula lima karbon (deoksiribosa dalam DNA, ribosa dalam RNA) dan residu asam fosfat.

DNA mengandung empat jenis nukleotida yang berbeda dalam basa nitrogen dalam komposisinya - adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T). Molekul RNA juga memiliki 4 jenis nukleotida dengan salah satu basa nitrogen - adenin, guanin, sitosin, dan urasil (U). Jadi, DNA dan RNA berbeda dalam kandungan gula dalam nukleotida dan dalam salah satu basa nitrogen (Tabel 1).

Tabel 1

Komponen nukleotida DNA dan RNA

Molekul DNA dan RNA berbeda secara signifikan dalam struktur dan fungsinya.

Molekul DNA dapat mencakup sejumlah besar nukleotida - dari beberapa ribu hingga ratusan juta (molekul DNA yang benar-benar raksasa dapat "dilihat" dengan mikroskop elektron). Secara struktural, ini adalah heliks ganda rantai polinukleotida(Gbr. 1) dihubungkan oleh ikatan hidrogen antara basa nitrogen nukleotida. Karena itu, rantai polinukleotida dipegang erat satu sama lain.

Dalam studi berbagai DNA (dalam berbagai jenis organisme), ditemukan bahwa adenin dari satu rantai hanya dapat berikatan dengan timin, dan guanin hanya dapat berikatan dengan sitosin di rantai lainnya. Oleh karena itu, urutan nukleotida dalam satu untai sangat sesuai dengan urutan susunannya di untaian lainnya. Fenomena ini dinamai komplementaritas(yaitu penambahan), dan rantai polinukleotida yang berlawanan disebut yang saling melengkapi. Ini adalah alasan unik di antara semua anorganik dan bahan organik milik DNA kemampuan untuk bereproduksi atau penggandaan(Gbr. 2). Dalam hal ini, pada awalnya, rantai komplementer molekul DNA berbeda (di bawah pengaruh enzim khusus, ikatan antara nukleotida komplementer dari dua rantai dihancurkan). Kemudian, pada setiap rantai, sintesis rantai komplementer baru ("hilang") dimulai karena nukleotida bebas, yang selalu ada dalam jumlah besar di dalam sel. Akibatnya, alih-alih satu molekul DNA ("induk"), dua ("anak perempuan") yang baru terbentuk, identik dalam struktur dan komposisi satu sama lain, serta dengan molekul DNA asli. Proses ini selalu mendahului pembelahan sel dan memastikan transfer informasi herediter dari sel induk ke anak perempuan dan semua generasi berikutnya.

Beras. 1. Heliks ganda DNA. Dua rantai dililitkan satu sama lain. Setiap rantai (digambarkan sebagai pita) terdiri dari gugus gula dan fosfat yang berselang-seling. Ikatan hidrogen antara basa nitrogen (A, T, G dan C) menyatukan kedua rantai

Beras. 2.replikasi DNA. Heliks ganda "dibuka" olehikatan hidrogen lemah yang menghubungkan komplementer dasar dari dua rantai. Setiap rantai lama berfungsi sebagai matriksuntuk pembentukan yang baru: nukleotida dengan komplementer pangkalan berbaris melawan rantai lama dan terhubungbersama

Molekul RNA biasanya beruntai tunggal (tidak seperti DNA) dan mengandung jumlah nukleotida yang jauh lebih kecil. Ada tiga jenis RNA (Tabel 2), yang berbeda dalam ukuran molekul dan fungsi yang dilakukan - informasional (mRNA), ribosomal (rRNA) dan transportasi (tRNA).

Meja 2

TigabaikRNA

Messenger RNA (i-RNA) terletak di inti dan sitoplasma sel, memiliki rantai polinukleotida terpanjang di antara RNA dan melakukan fungsi mentransfer informasi herediter dari inti ke sitoplasma sel.

Transfer RNA (t-RNA) juga ditemukan di nukleus dan sitoplasma sel, rantainya memiliki struktur paling kompleks, dan juga terpendek (75 nukleotida). T-RNA mengantarkan asam amino ke ribosom selama translasi - biosintesis protein.

RNA ribosom (r-RNA) ditemukan di nukleolus dan ribosom sel, memiliki rantai dengan panjang sedang. Semua jenis RNA terbentuk selama transkripsi gen DNA yang sesuai.

Ingat!

Mengapa asam nukleat diklasifikasikan sebagai heteropolimer?

Mereka terdiri dari monomer yang berbeda - nukleotida, tetapi nukleotida itu sendiri berbeda dalam beberapa struktur.

Apa itu monomer asam nukleat?

Nukleotida

Apa fungsi asam nukleat yang Anda ketahui?

Penyimpanan dan transmisi informasi herediter. DNA berisi informasi tentang struktur primer dari semua protein yang dibutuhkan oleh tubuh. Informasi ini dicatat dalam urutan linier nukleotida. Karena protein memainkan peran utama dalam kehidupan tubuh, berpartisipasi dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, dapat dikatakan bahwa DNA menyimpan informasi tentang tubuh. Dalam RNA, masing-masing jenis menjalankan fungsinya tergantung pada strukturnya. mRNA adalah salinan bagian DNA yang berisi informasi tentang jumlah, komposisi, dan urutan residu asam amino yang menentukan struktur dan fungsi molekul protein. RNA ini berisi rencana untuk membangun molekul polipeptida. tRNA - perannya adalah untuk melampirkan molekul asam amino dan mengangkutnya ke tempat sintesis protein. rRNA - bergabung dengan protein dan membentuk organel khusus - ribosom, tempat molekul protein dirakit dalam sel organisme hidup mana pun.

Apa sifat makhluk hidup yang ditentukan secara langsung oleh struktur dan fungsi asam nukleat?

Keturunan, variabilitas, reproduksi

Tinjau pertanyaan dan tugas

1. Apa itu asam nukleat? Mengapa mereka mendapatkan nama seperti itu?

Asam nukleat adalah biopolimer yang monomernya adalah nukleotida. Dari lat. "nukleo" - nukleus, karena asam ini terletak atau disintesis di dalam nukleus, atau di prokariota, fungsi informasi nuklir dilakukan oleh nukleoid (DNA atau RNA).

2. Jenis asam nukleat apa yang Anda ketahui?

DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.

4. Sebutkan fungsi DNA. Bagaimana struktur dan fungsi DNA terkait?

Penyimpanan dan transmisi informasi herediter - DNA terletak tepat di dalam nukleus.

Molekul DNA mampu mereplikasi diri dengan menggandakan. Di bawah aksi enzim, heliks ganda DNA terlepas, ikatan antara basa nitrogen putus.

DNA berisi informasi tentang struktur primer dari semua protein yang dibutuhkan oleh tubuh. Informasi ini dicatat dalam urutan linier nukleotida.

Karena protein memainkan peran utama dalam kehidupan tubuh, berpartisipasi dalam struktur, perkembangan, dan metabolisme, dapat dikatakan bahwa DNA menyimpan informasi tentang tubuh.

5. Jenis RNA apa yang ada di dalam sel, di mana mereka disintesis? Buat daftar fungsinya.

i-RNA, t-RNA, r-RNA.

i-RNA - disintesis dalam nukleus pada templat DNA, merupakan dasar sintesis protein.

tRNA adalah pengangkutan asam amino ke tempat sintesis protein - ke ribosom.

rRNA - disintesis dalam nukleolus nukleus, dan membentuk ribosom sendiri dari sel.

Semua jenis RNA disintesis pada templat DNA.

6. Apakah cukup mengetahui monosakarida mana yang merupakan bagian dari nukleotida untuk memahami jenis asam nukleat yang sedang kita bicarakan?

Ya, RNA mengandung ribosa.

DNA mengandung deoksiribosa.

Jenis RNA tidak akan mungkin dikenali oleh satu monosakarida.

7. Fragmen dari satu rantai DNA memiliki komposisi sebagai berikut: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Dengan menggunakan prinsip saling melengkapi, lengkapi untaian kedua.

A-G-C-G-C-C-C-T-A

T-C-G-C-G-G-G-A-T

Memikirkan! Ingat!

1. Mengapa ada tiga jenis molekul RNA di dalam sel, tetapi hanya ada satu jenis DNA?

DNA adalah molekul terbesar, tidak dapat meninggalkan nukleus, pori-porinya terlalu kecil. RNA adalah molekul kecil, masing-masing menjalankan fungsinya sendiri, menyediakan berbagai fungsi di dalam sel, saat bekerja. Pada matriks DNA, banyak jenis RNA dapat disintesis secara bersamaan, dan semuanya menjalankan fungsinya.

3. Jenis RNA apakah yang akan sama pada semua organisme? Jenis RNA mana yang memiliki variabilitas tertinggi? Jelaskan sudut pandang Anda.

i-RNA dan t-RNA akan sama untuk semua organisme, karena biosintesis protein mengikuti mekanisme tunggal, dan t-RNA membawa 20 asam amino yang sama. rRNA mungkin berbeda.