세포에서 핵산의 기능은 무엇입니까? 핵산의 구조와 기능.
유전과 변이의 분자적 기초
1. 핵산, 그 구조, 기능 및 기원
2. 단백질 생합성의 주요 단계. 유전자 코드, 주요 속성
3. 유전자 발현 조절
핵산, 구조 및 기능
핵산모노머가 다음과 같은 선형 비분지형 헤테로폴리머입니다. 뉴클레오티드관련된 포스포디에스테르 결합.
뉴클레오티드- 분자가 인산 잔기와 질소 염기가 공유 결합된 오탄당 잔기(리보스 또는 데옥시리보스)로 구성된 유기 물질입니다. 뉴클레오티드의 질소 염기는 두 그룹으로 나뉩니다. 퓨린(아데닌 및 구아닌) 및 피리미딘(시토신, 티민 및 우라실). 데옥시리보뉴클레오티드그들의에 포함 디옥시리보스 아데닌(ㅏ), 구아닌(G), 티민(티), 시토신(씨). 리보뉴클레오티드그들의에 포함 리보스질소 염기 중 하나: 아데닌(ㅏ), 구아닌(G), 우라실(유) 시토신(씨).
많은 경우에 나열된 질소 염기의 다양한 파생물도 세포에서 발견됩니다. 마이너 뉴클레오티드의 일부인 마이너 염기입니다.
자유 뉴클레오티드 및 이와 유사한 물질은 신진대사에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, NAD(nicotinamide adenine dinucleotide) 및 NADP(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)는 전자 및 양성자 운반체 역할을 합니다.
자유 뉴클레오티드는 인 그룹을 1...2개 더 추가할 수 있습니다. 거시성 화합물. 세포의 보편적 인 에너지 원은 ATP - 아데닌, 리보스 및 3 개의 인산 (피로 인산) 잔기로 구성된 아데노신 삼인산입니다. 하나의 말단 파이로포스페이트 결합의 가수분해는 약 30.6kJ/mol(또는 8.4kcal/mol)의 자유 에너지를 방출하며, 이는 세포에서 사용할 수 있습니다. 이 파이로포스페이트 결합을 거시적(고 에너지).
ATP 외에도 뉴클레오타이드를 기반으로 한 다른 고 에너지 화합물이 있습니다. GTP (구아닌 함유, 단백질, 포도당의 생합성에 참여), UTP (우라실 함유, 다당류 합성에 참여).
뉴클레오티드가 형성될 수 있음 순환 형태예: cAMP, cCMP, cGMP. 순환 뉴클레오티드는 다양한 생리학적 과정의 조절자 역할을 합니다.
핵산
핵산에는 두 가지 유형이 있습니다: DNA( 데옥시리보핵산) 및 RNA( 리보핵산). 핵산은 유전(유전) 정보의 저장, 재생산 및 구현을 제공합니다. 이 정보는 뉴클레오티드 서열의 형태로 반영(부호화)됩니다. 특히, 뉴클레오티드 서열은 단백질의 1차 구조를 반영합니다(아래 참조). 아미노산과 이를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열 사이의 대응 관계를 이라고 합니다. 유전자 코드 . 단위 유전자 코드 DNA와 RNA는 세 쌍둥이- 3개의 뉴클레오티드 서열.
핵산은 화학적 활성 물질입니다. 그들은 단백질과 다양한 화합물을 형성합니다 - 핵 단백질, 또는 핵 단백질.
디옥시리보핵산(DNA)단량체가 데옥시리보뉴클레오티드인 핵산입니다. DNA는 유전 정보의 주요 매개체입니다. 이는 개별 세포 및 전체 유기체의 구조, 기능 및 발달에 대한 모든 정보가 DNA 뉴클레오티드 서열의 형태로 기록됨을 의미합니다.
핵산은 1868년 Miescher에 의해 발견되었습니다. 그러나 Fölgen은 1924년에야 DNA가 염색체의 필수 구성 요소임을 증명했습니다. 1944년에 Avery, McLeod 및 McCarthy는 DNA가 유전 정보의 저장, 전송 및 실행에 결정적인 역할을 한다는 사실을 확립했습니다.
DNA에는 A, B, Z, T형 등 여러 유형이 있습니다. 이 중 B형은 일반적으로 수소 결합으로 연결된 두 개의 실(또는 사슬)로 구성된 이중 오른 손잡이 나선인 세포에서 발견됩니다. 각 가닥은 데옥시리보스와 인산의 잔기가 번갈아 가며 나타나며, 질소 함유 염기가 데옥시리보스에 공유 결합되어 있습니다. 이 경우 두 DNA 가닥의 질소 염기는 서로를 향하고 수소 결합의 형성으로 인해 상보적인 쌍: A=T(수소 결합 2개) 및 G≡C(수소 결합 3개). 따라서 이들 사슬의 뉴클레오티드 서열은 서로 고유하게 일치합니다. 이중 나선 코일의 길이는 3.4nm이고 인접한 질소 염기 쌍 사이의 거리는 0.34nm이며 이중 나선의 직경은 1.8nm입니다.
진핵 세포에서 DNA는 히스톤 단백질을 포함하는 핵단백질 복합체의 형태로 존재합니다.
DNA의 길이는 뉴클레오타이드 쌍의 수로 측정됩니다. 월, 또는 비). 하나의 DNA 분자의 길이는 수천에서 월(약칭 - tbn, 또는 kb) 최대 수백만 월 (mpn, 또는 MB).
장V. 핵산
§ 13. 핵산:
기능 및 구성
핵산에 대한 일반적인 생각
핵산은 상대 분자량이 5·10 9 에 달하는 가장 중요한 생체 고분자입니다. 그들은 예외 없이 모든 살아있는 유기체에 포함되어 있으며 유전 정보의 관리인이자 출처일 뿐만 아니라 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다. 핵산은 단량체 단위가 뉴클레오티드.
핵산에는 두 가지 유형이 있습니다. 데옥시리보핵산(DNA) 및 리보핵산(RNA). DNA는 대부분의 유기체의 유전 물질입니다. 원핵 세포에서는 주요 염색체 DNA 외에도 염색체 외 DNA, 플라스미드가 종종 발견됩니다. 진핵 세포에서 DNA의 대부분은 염색체의 단백질과 연결되어 있는 세포 핵에 있습니다. 진핵 세포는 또한 미토콘드리아와 엽록체에 DNA를 포함합니다.
흥미로운 사실! DNA 분자는 가장 큰 분자입니다. DNA 분자이자형. 대장균약 4,000,000개의 염기쌍으로 구성되어 있으며 상대질량은 26000000000이고 길이는 1.4mm로서 세포크기의 700배이다. 진핵 DNA 분자는 더 큰 크기에 도달할 수 있고 길이는 몇 cm일 수 있으며 상대 질량은 10 10 -10 11 입니다. 인간 DNA의 뉴클레오티드 서열을 기록하려면 약 1,000,000페이지가 필요합니다.
RNA는 수행하는 기능에 따라 다음과 같이 구별됩니다.
1. 정보 RNA(mRNA) - 단백질의 기본 구조에 대한 정보를 포함합니다.
2. 리보솜 RNA(rRNA) - 리보솜의 일부입니다.
3. 수송 RNA(tRNA) - 단백질 합성 부위에 아미노산을 전달합니다.
유전 물질인 RNA는 여러 바이러스의 일부입니다. 예를 들어 다음을 유발하는 바이러스 위험한 질병, 독감 및 AIDS와 마찬가지로 RNA를 함유하고 있습니다.
핵산은 선형 및 원형(공유결합 폐쇄)일 수 있습니다. 하나 또는 두 개의 체인으로 구성될 수 있습니다. 아래는 다양한 유형의 핵산이 본질적으로 존재함을 보여주는 도표입니다.
핵산의 기능
핵산은 유전 정보의 저장, 전송 및 구현이라는 세 가지 중요한 기능을 가지고 있습니다. 이 외에도 그들은 다른 기능을 수행합니다. 예를 들어 일부 촉매 작용에 관여합니다. 화학 반응, 유전 정보 구현 조절, 구조 기능 수행 등 대부분의 유기체 (진핵 생물, 원핵 생물, 일부 바이러스)에서 유전 정보 관리인의 역할은 이중 가닥 DNA에 의해 수행됩니다. 일부 바이러스에서만 유전 정보의 관리인은 단일 가닥 DNA 또는 이중 가닥 RNA뿐만 아니라 단일 가닥입니다. 유전 정보는 다음에 저장됩니다. 유전자. 유전자는 본질적으로 핵산의 한 부분입니다. 그들은 단백질의 기본 구조를 암호화합니다. 유전자는 또한 tRNA 및 rRNA와 같은 특정 유형의 RNA 구조에 대한 정보를 전달할 수 있습니다.
유전 정보는 부모에게서 자손에게 전달됩니다. 이 과정은 유전 정보의 관리자 역할을 하는 핵산(DNA 또는 RNA)의 배가와 후손에게 전달되는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어, 분열의 결과 딸 세포는 모체로부터 동일한 DNA 분자를 받아 동일한 유전 정보를 받습니다(그림 38). 번식하는 동안 바이러스는 딸 바이러스 입자에도 전달됩니다. 정확한 사본핵산. 유성 생식에서 자손은 양쪽 부모로부터 유전 정보를 받습니다. 이것이 자녀가 부모 모두로부터 특성을 물려받는 이유입니다.
쌀. 38. 세포 분열 중 DNA 분포
유전 정보의 구현 결과, 유전자 형태(또는 일부 바이러스의 경우 RNA)로 DNA에 인코딩된 단백질의 합성이 발생합니다. 이 과정에서 단백질의 기본 구조에 대한 정보는 DNA 분자에서 mRNA로 복사된 다음 tRNA의 참여로 리보솜에서 해독됩니다. 결과적으로 단백질이 형성됩니다.
DNA RNA 단백질.
핵산의 구성
핵산은 포스포디에스테르 결합에 의해 함께 연결된 뉴클레오티드로 만들어진 중합체입니다. 각 뉴클레오티드는 질소 염기, 오탄당 및 인산 잔기로 구성됩니다.
구별하다 피리미딘그리고 퓨린각각이라고도 불리는 근거 피리미딘그리고 퓨린. 피리미딘 염기는 피리미딘 유도체이다:
퓨린 염기 - 유도체 퓨린:
피리미딘에는 우라실, 티민 및 시토신이 포함되며 퓨린에는 아데닌 및 구아닌이 포함됩니다.
DNA에는 티민, 시토신, 아데닌 및 구아닌이 포함되어 있지만 RNA에는 동일한 염기가 포함되어 있으며 티민 대신 우라실만 포함되어 있습니다. 질소 염기 외에도 핵산에는 DNA-D-deoxyribose 및 RNA-D-ribose와 같은 오탄당이 포함되어 있습니다. 탄수화물은 푸라노스 형태의 b-아노머 형태입니다.
질소 염기는 글리코시드 하이드록실 대신 탄수화물에 결합합니다. 뉴클레오사이드가 형성됩니다. 도식적으로 뉴클레오사이드의 형성은 다음과 같이 묘사될 수 있습니다.
핵산의 구성에는 8개의 뉴클레오사이드, RNA 구성에 4개, DNA 구성에 4개가 포함됩니다(그림 39).
RNA를 구성하는 뉴클레오시드:
DNA를 구성하는 뉴클레오시드:
쌀. 39. 뉴클레오시드
인산 잔기에 결합된 뉴클레오사이드를 뉴클레오타이드라고 합니다.
이 경우 인산 잔기는 3'- 또는 5'- 탄소 원자와 연결될 수 있습니다.
아데노신 5'-모노포스페이트는 AMP로 약칭됩니다. 뉴클레오티드가 deoxoribose, adenine 및 1개의 인산 잔기에 의해 형성되면 deoxyadenosine monophosphate 또는 줄여서 dAMP라고 합니다. 표 5는 뉴클레오티드 명명법을 보여줍니다.
표 5
DNA와 RNA를 형성하는 뉴클레오티드의 명명법
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질소 함유 베이스 |
뉴클레오사이드 |
뉴클레오티드 |
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전체 제목 |
약어 |
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아데노신 데옥시아데노신 |
아데노신 모노포스페이트 데옥시아데노신 모노포스페이트 |
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구아노신 데옥시구아노신 |
구아노신 모노포스페이트 디옥시구아노신 모노포스페이트 |
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데옥시시티딘 |
시티딘 모노포스페이트 데옥시시티딘 모노포스페이트 |
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우리딘 일인산 |
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데옥시티미딘 |
데옥시티미딘 모노포스페이트 |
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NMP(Nucleoside monophosphates)와 dNMP(deoxynucleoside monophosphates)는 1개 또는 2개의 인산 잔기로 연결될 수 있습니다. 이것은 뉴클레오사이드 이인산(NDP), 데옥시뉴클레오사이드 이인산(dNDP) 또는 뉴클레오사이드 삼인산(NTP) 및 데옥시뉴클레오사이드 삼인산(dNTP)을 생성합니다.
NTP와 dNTP는 각각 RNA와 DNA 합성의 기질 역할을 합니다.
핵산.
핵산- 살아있는 유기체에서 유전(유전) 정보의 저장 및 전송을 제공하는 천연 고분자 바이오폴리머.
10,000달톤에서 수백만에 이르는 분자량을 가진 핵산의 거대분자는 1869년 스위스 화학자 F. Miescher에 의해 고름을 구성하는 백혈구의 핵에서 발견되어 이름이 붙여졌습니다.
핵산은 단량체가 다음과 같은 중합체입니다. 뉴클레오티드 . 각 뉴클레오티드는 질소 염기, 오탄당 및 인산 잔기로 구성됩니다. 긴 분자는 뉴클레오티드로 만들어집니다. 폴리뉴클레오티드 .
질소 함유
베이스
사이의 연결
인산염과 설탕
쌀. 뉴클레오티드의 구조.
설탕, 뉴클레오티드의 일부인 5개의 탄소 원자를 포함합니다. 오탄당 . 뉴클레오티드에 존재하는 5탄당의 유형에 따라 두 가지 유형의 핵산, 즉 리보핵산(RNA)이 있습니다. 리보스 , 및 디옥시리보핵산(DNA) 함유 디옥시리보스 (C5H10O4).
재단, 두 유형의 핵산 모두 네 가지를 포함합니다. 다른 유형: 그 중 두 개는 클래스에 속합니다. 퓨린 그리고 둘 - 수업에 피리미딘 . 퓨린은 아데닌 (가) 및 구아닌 (D) 및 피리미딘의 수 - 시티신 (다)와 티민 (티) 또는 우라실 (Y) (각각 DNA 또는 RNA에서).
핵산은 다음을 포함하기 때문에 산입니다. 인산.
신체에서 뉴클레오티드의 역할은 핵산의 빌딩 블록 역할에 국한되지 않습니다. 일부 중요한 보효소는 올빼미 뉴클레오티드에도 존재합니다. 예를 들어, 이들은 아데노신 트리포스페이트(ATP), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD), 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 포스페이트(NADP) 및 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드(FAD)입니다.
핵산
DNARNA
핵 세포질 mRNA tRNA rRNA
현재 알려진 큰 숫자 DNA와 RNA의 변종은 구조와 대사에서의 중요성이 서로 다릅니다.
예: 대장균 세포의 박테리아는 약 1000개의 서로 다른 핵산을 포함하고 있으며 동물과 식물은 훨씬 더 많습니다.
각 유형의 유기체에는 고유한 특성, 이러한 산 세트가 포함되어 있습니다. DNA는 주로 세포핵의 염색체(전체 세포 DNA의 99%)와 미토콘드리아 및 엽록체에 국한되어 있습니다. RNA는 핵소체, 미토콘드리아의 리보솜, 색소체 및 세포질의 일부입니다.
DNA 분자는 세포에서 유전 정보의 보편적 운반체입니다. 이 분자의 구조와 기능 덕분에 부모에서 자손으로 표시가 상속됩니다. 살아있는 보편적 속성이 실현됩니다-유전. DNA 분자는 가장 큰 생체 고분자입니다.
DNA의 구조.
DNA 분자의 구조는 J. Watson과 F. Crick에 의해 1953년에 해독되었습니다. 그들은 이 발견으로 노벨상을 받았습니다.
에 따르면 Watson-Crick DNA 모델, DNA 분자는 동일한 주위에 오른쪽으로 꼬인 두 개의 폴리뉴클레오티드 사슬로 구성됩니다. 축 , 형성 이중 나선 . 체인은 역평행으로 배열됩니다. 서로를 향해. 두 개의 폴리뉴클레오타이드 사슬은 서로 다른 사슬의 뉴클레오타이드의 질소 염기 사이에서 발생하는 수소 결합을 사용하여 단일 DNA 분자로 결합됩니다. 폴리뉴클레오티드 사슬에서 인접한 뉴클레오티드는 하나의 DNA 분자(및 RNA의 리보스)에 있는 데옥시리보스와 다른 뉴클레오티드의 인산 잔기 사이에 형성되는 공유 결합에 의해 상호 연결됩니다.
이중 나선 체인 보완염기쌍이 엄격하게 일치하기 때문에 서로에게 아데닌은 티민과 결합하고 구아닌은 시토신과 결합합니다.
결과적으로 모든 유기체에서 Fig. 뉴클레오티드의 페어링.
숫자 아데닐뉴클레오티드는 숫자와 같습니다 티미딜, 그리고 숫자 구아닐- 숫자 시티딜.이 패턴을 "Chargaff의 규칙"이라고 합니다.
한 쌍의 역평행 DNA 가닥에 위치한 뉴클레오타이드의 엄격한 일치를 이라고 합니다. 상보성. 이 속성은 원래 분자를 기반으로 하는 새로운 DNA 분자 형성의 기초가 됩니다.
따라서 이중나선은 수많은 수소 성질(A와 T 사이에 2개가 형성되고 G와 C 사이에 3개가 형성됨)과 소수성 상호작용에 의해 안정화된다.
분자의 축을 따라 인접한 염기쌍은 서로 0.34nm의 거리에 있습니다. 나선의 전체 회전은 3.4 nm, 즉 10 염기 쌍(1 회전)에 해당합니다. 나선 직경은 2nm입니다. 두 쌍의 뉴클레오티드의 탄수화물 성분 사이의 거리는 1.1nm입니다. 핵산 분자의 길이는 수십만 나노미터에 이릅니다. 이것은 펼쳐졌을 때 길이가 100-200nm를 넘지 않는 가장 큰 단백질 거대분자보다 훨씬 큽니다. DNA 분자의 질량은 6 * 10 -12g입니다.
DNA 분자를 복제하는 과정을 복제
. 복제는 다음과 같이 발생합니다. 특수 효소(헬리카제)의 작용으로 두 사슬의 뉴클레오티드 사이의 수소 결합이 끊어집니다. 나선이 풀립니다. 상보성의 원리에 따라 해당 DNA 뉴클레오티드는 효소 DNA 폴리머라아제의 존재 하에 분리된 결합에 부착됩니다. 이 축적은 5" → 3" 방향으로만 일어날 수 있습니다. 이것은 DNA의 한 가닥만 복제할 수 있는 지속적인 가능성을 의미합니다(그림 상단). 이 프로세스는 연속 복제. 다른 체인 복사는 매번 다시 시작해야 하므로 체인에 중단이 나타납니다. 이를 제거하려면 DNA 리가아제라는 효소가 필요합니다. 이 복제는 간헐적 인.
Watson과 Crick이 제안한 이 DNA 복제 방법은 다음과 같이 알려져 있습니다. 반보존적 복제 .
따라서 "오래된" DNA 가닥의 뉴클레오티드 순서는 "새로운" DNA 가닥의 뉴클레오티드 순서를 결정합니다. "오래된" DNA 사슬은 말하자면 "새로운" DNA 사슬의 합성을 위한 매트릭스입니다. 이와 같은 반응을 반응 매트릭스 합성 ; 그것들은 살아있는 것들의 특징입니다.
복제(reduplication)를 통해 DNA 구조의 불변성을 유지할 수 있습니다. 합성된 DNA 분자는 뉴클레오티드 서열이 원본과 완전히 동일합니다. DNA 분자의 복제 과정에서 다양한 요인의 영향으로 뉴클레오티드의 수와 순서가 변경되면 돌연변이가 발생합니다. 새로운 변화를 수정하고 원본을 복원하는 DNA 분자의 능력을 배상금 .
DNA 기능:
1) 유전 정보의 저장.
DNA는 일련의 뉴클레오티드 형태로 정보를 저장합니다.
2) 유전 정보의 재생산 및 전송.
정보를 딸 세포로 전달하는 능력은 DNA 분자의 후속 복제와 함께 염색체가 염색분체로 분리되는 능력에 의해 제공됩니다. 그것은 단백질 분자의 아미노산 서열에 대한 유전 정보를 암호화합니다. 하나의 폴리펩타이드 사슬에 대한 정보를 전달하는 DNA 부분을 유전자라고 합니다.
3) 구조적.
DNA는 염색체에 다음과 같이 존재합니다. 구조적 구성 요소, 즉. 염색체 유전 물질(유전자)의 화학적 기초입니다.
4) DNA는 RNA 분자를 생성하기 위한 주형입니다.
RNA는 모든 살아있는 세포에서 단일 가닥 분자로 발견됩니다. 5탄당으로 포함되어 있다는 점에서 DNA와 다릅니다. 리보스 (데옥시리보스 대신), 그리고 피리미딘 염기 중 하나로서 - 우라실 (티민 대신). RNA에는 세 가지 유형이 있습니다. 이들은 매트릭스 또는 정보 RNA(mRNA, mRNA), 전달 RNA(tRNA) 및 리보솜 RNA(rRNA)입니다. 세 가지 모두 DNA에서 직접 합성되며 각 세포의 RNA 양은 해당 세포에서 생산되는 단백질의 양에 따라 다릅니다.
RNA 사슬에서 뉴클레오티드는 한 뉴클레오티드의 리보스와 다른 뉴클레오티드의 인산 잔기 사이의 공유 결합(포스포디에스테르 결합)의 형성에 의해 연결됩니다.
DNA와 달리 RNA 분자는 뉴클레오티드로 구성된 단일 가닥 선형 생체 고분자입니다.
이중 가닥 RNA는 일부 바이러스에서 유전 정보를 저장하고 재생산하는 역할을 합니다. 그들은 염색체-바이러스 RNA의 기능을 수행합니다.
한 RNA 분자의 뉴클레오티드는 RNA 분자의 2차 및 3차 구조 형성의 결과로 동일한 사슬의 다른 뉴클레오티드와 상보적인 관계를 맺을 수 있습니다.
쌀. 전달 RNA의 구조.
리비솜 RNA(rRNA)는 세포의 총 RNA의 85%를 구성하며 리보솜, 미토콘드리아(미토콘드리아 RNA) 및 색소체(plastid RNA)의 일부인 단백질과 함께 핵소체에서 합성됩니다. 3~5,000개의 뉴클레오티드를 포함합니다. 단백질 합성은 리보솜에서 일어난다.
기능: rRNA는 구조적 기능(리보솜의 일부)을 수행하며 단백질 생합성 과정에서 아미노산 분자 사이에 펩티드 결합이 형성되는 리보솜의 활성 중심 형성에 참여합니다.
메신저 RNA(mRNA)는 세포에 있는 모든 RNA의 5%를 구성합니다. 전사 과정에서 합성됩니다. 특정 지역 DNA 분자 - 유전자. 구조 측면에서 mRNA는 특정 단백질의 합성에 대한 정보를 전달하는 DNA 분자의 한 부분을 보완합니다. mRNA의 길이는 정보를 읽은 DNA 섹션의 길이에 따라 다릅니다(300-30000개의 뉴클레오티드로 구성될 수 있음).
기능: mRNA는 핵에서 세포질로 단백질 합성에 관한 정보를 리보솜으로 전달하고 단백질 분자 합성을 위한 기질이 됩니다.
RNA 전달(tRNA)는 전체 RNA의 약 10%를 차지하며, 핵소체에서 합성되고 짧은 뉴클레오티드 사슬을 가지며 세포질에 위치합니다. 트레포일 기능이 있습니다. 각 아미노산에는 자체 tRNA 분자 계열이 있습니다. 그들은 세포질에 포함된 아미노산을 리보솜으로 전달합니다.
기능: 한쪽 끝에는 특정 아미노산을 암호화하는 뉴클레오티드 삼중체(안티코돈)가 있습니다. 다른 쪽 끝에는 아미노산이 부착된 뉴클레오티드 삼중체가 있습니다. 각 아미노산에는 자체 tRNA가 있습니다.
단백질과 마찬가지로 핵산은 생체고분자이며 그 기능은 살아있는 유기체에서 유전(유전) 정보를 저장, 구현 및 전달하는 것입니다.
핵산에는 디옥시리보핵(DNA)과 리보핵(RNA)의 두 가지 유형이 있습니다. 핵산의 모노머는 뉴클레오티드입니다. 각각은 질소 염기, 5탄당(DNA의 디옥시리보스, RNA의 리보스) 및 인산 잔기를 포함합니다.
DNA에는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)의 구성에서 질소 염기가 다른 네 가지 유형의 뉴클레오티드가 포함되어 있습니다. RNA 분자는 또한 아데닌, 구아닌, 시토신 및 우라실(U)과 같은 질소 염기 중 하나를 가진 4가지 유형의 뉴클레오티드를 가지고 있습니다. 따라서 DNA와 RNA는 뉴클레오티드와 질소 염기 중 하나의 당 함량이 다릅니다(표 1).
1 번 테이블
DNA 및 RNA 뉴클레오티드의 구성 요소
DNA와 RNA 분자는 구조와 기능이 크게 다릅니다.
DNA 분자는 수천에서 수억에 이르는 엄청난 수의 뉴클레오티드를 포함할 수 있습니다(진정으로 거대한 DNA 분자는 전자 현미경으로 "볼" 수 있습니다). 구조적으로 이중 나선 구조 폴리뉴클레오티드 사슬(그림 1) 뉴클레오타이드의 질소 함유 염기 사이에 수소 결합으로 연결됨. 이로 인해 폴리뉴클레오타이드 사슬은 서로 옆에 단단히 고정되어 있습니다.
다양한 DNA(서로 다른 유형의 유기체에서) 연구에서 한 사슬의 아데닌은 티민에만 결합할 수 있고 구아닌은 다른 사슬의 시토신에만 결합할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 한 가닥의 뉴클레오티드 순서는 다른 가닥의 배열 순서와 엄격하게 일치합니다. 이 현상의 이름은 상보성(즉, 추가), 반대 폴리뉴클레오티드 사슬은 보완.이것이 모든 무기 및 유기물 DNA의 속성 재생산 능력또는 배가(그림 2). 이 경우 처음에는 DNA 분자의 상보 사슬이 갈라집니다 (특수 효소의 영향으로 두 사슬의 상보 뉴클레오티드 사이의 결합이 파괴됨). 그런 다음 각 사슬에서 항상 세포에 대량으로 존재하는 자유 뉴클레오티드로 인해 새로운("누락된") 상보 사슬의 합성이 시작됩니다. 그 결과, 하나의("부모") DNA 분자 대신에 두 개의("딸") 새로운 분자가 형성되며, 구조와 구성이 서로 동일하고 원래 DNA 분자와 동일합니다. 이 과정은 항상 세포 분열에 선행하며 모세포에서 딸과 모든 후속 세대로의 유전 정보 전달을 보장합니다.
쌀. 1. DNA의 이중 나선. 두 개의 체인이 서로 감겨 있습니다. 각 사슬(리본으로 표시됨)은 당과 인산기가 교대로 구성되어 있습니다. 질소 함유 염기(A, T, G 및 C) 사이의 수소 결합은 두 사슬을 함께 유지합니다.
쌀. 2.DNA 복제. 이중 나선은 다음에 의해 "고정 해제"됩니다.상보적인 약한 수소 결합 두 사슬의 기초. 각각의 이전 체인은 매트릭스 역할을 합니다.새로운 것의 형성을 위해: 상보적인 뉴클레오티드 베이스는 이전 체인에 대해 정렬하고 연결합니다.함께
RNA 분자는 일반적으로 DNA와 달리 단일 가닥이며 훨씬 적은 수의 뉴클레오티드를 포함합니다. RNA에는 정보(mRNA), 리보솜(rRNA) 및 수송(tRNA)과 같이 분자의 크기와 수행되는 기능이 다른 세 가지 유형의 RNA(표 2)가 있습니다.
표 2
삼친절한RNA
메신저 RNA(i-RNA)는 세포의 핵과 세포질에 위치하며 RNA 중 가장 긴 폴리뉴클레오티드 사슬을 가지고 있으며 핵에서 세포의 세포질로 유전 정보를 전달하는 기능을 수행합니다.
전이 RNA(t-RNA)는 세포의 핵과 세포질에서도 발견되며, 그 사슬은 가장 복잡한 구조를 가지고 있으며 가장 짧습니다(75개 뉴클레오티드). T-RNA는 번역(단백질 생합성) 동안 리보솜에 아미노산을 전달합니다.
리보솜 RNA(r-RNA)는 세포의 핵소체와 리보솜에서 발견되며 중간 길이의 사슬을 가지고 있습니다. 모든 유형의 RNA는 해당 DNA 유전자의 전사 중에 형성됩니다.
기억하다!
핵산이 헤테로폴리머로 분류되는 이유는 무엇입니까?
그들은 서로 다른 단량체 - 뉴클레오티드로 구성되지만 뉴클레오티드 자체는 일부 구조가 다릅니다.
핵산 모노머란?
뉴클레오티드
핵산의 어떤 기능을 알고 있습니까?
유전 정보의 저장 및 전송. DNA에는 신체에 필요한 모든 단백질의 기본 구조에 대한 정보가 들어 있습니다. 이 정보는 뉴클레오타이드의 선형 시퀀스로 기록됩니다. 단백질은 신체의 구조, 발달 및 신진대사에 참여하는 등 신체의 생명에 중요한 역할을 하기 때문에 DNA가 신체에 대한 정보를 저장한다고 주장할 수 있습니다. RNA에서 각 유형은 구조에 따라 기능을 수행합니다. mRNA는 단백질 분자의 구조와 기능을 결정하는 아미노산 잔기의 수, 구성 및 순서에 대한 정보를 포함하는 DNA 섹션의 사본입니다. 이 RNA에는 폴리펩타이드 분자를 구성하기 위한 계획이 들어 있습니다. tRNA - 그 역할은 아미노산 분자를 부착하여 단백질 합성 부위로 운반하는 것입니다. rRNA - 단백질과 결합하여 살아있는 유기체의 세포에서 단백질 분자가 조립되는 특수 소기관 - 리보솜을 형성합니다.
생물의 어떤 특성이 핵산의 구조와 기능에 의해 직접적으로 결정됩니까?
유전, 변이, 번식
질문 및 과제 검토
1. 핵산이란 무엇입니까? 왜 그런 이름을 얻었습니까?
핵산은 단량체가 뉴클레오티드인 바이오폴리머입니다. 위도에서. "핵" - 핵, 이러한 산은 핵 또는 원핵 생물에 위치하거나 합성되기 때문에 핵 정보의 기능은 핵양체 (DNA 또는 RNA)에 의해 수행됩니다.
2. 어떤 유형의 핵산을 알고 있습니까?
DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.
4. DNA의 기능을 말하십시오. DNA의 구조와 기능은 어떤 관련이 있습니까?
유전 정보의 저장 및 전송 - DNA는 엄격하게 핵에 있습니다.
DNA 분자는 배가를 통해 자기 복제가 가능합니다. 효소의 작용으로 DNA의 이중 나선이 풀리고 질소 염기 사이의 결합이 끊어집니다.
DNA에는 신체에 필요한 모든 단백질의 기본 구조에 대한 정보가 들어 있습니다. 이 정보는 뉴클레오타이드의 선형 시퀀스로 기록됩니다.
단백질은 신체의 구조, 발달 및 신진대사에 참여하는 등 신체의 생명에 중요한 역할을 하기 때문에 DNA가 신체에 대한 정보를 저장한다고 주장할 수 있습니다.
5. 세포에는 어떤 유형의 RNA가 존재하며 어디에서 합성됩니까? 기능을 나열하십시오.
i-RNA, t-RNA, r-RNA.
i-RNA - DNA 템플릿의 핵에서 합성되며 단백질 합성의 기초입니다.
tRNA는 아미노산을 단백질 합성 부위인 리보솜으로 수송하는 것입니다.
rRNA - 핵의 nucleoli에서 합성되며 세포의 리보솜 자체를 형성합니다.
모든 유형의 RNA는 DNA 템플릿에서 합성됩니다.
6. 어떤 종류의 핵산에 대해 이야기하고 있는지 이해하기 위해 어떤 단당류가 뉴클레오티드의 일부인지 아는 것으로 충분합니까?
예, RNA에는 리보스가 포함되어 있습니다.
DNA에는 디옥시리보스가 포함되어 있습니다.
하나의 단당류로는 RNA의 종류를 인식할 수 없습니다.
7. 한 DNA 사슬의 단편은 다음과 같은 구성을 갖는다: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. 상보성의 원리를 사용하여 두 번째 가닥을 완성합니다.
A-G-C-G-C-C-C-T-A
T-C-G-C-G-G-G-A-T
생각하다! 기억하다!
1. 세포에는 세 가지 유형의 RNA 분자가 있지만 DNA는 한 가지 유형만 있는 이유는 무엇입니까?
DNA는 가장 큰 분자이며 핵을 떠날 수 없으며 기공이 너무 작습니다. RNA는 작은 분자로 각각 자체 기능을 수행하며 작동하면서 세포에서 다양한 기능을 제공합니다. DNA 매트릭스에서는 여러 종류의 RNA가 동시에 합성될 수 있으며, 모두 각자의 기능을 수행하기 위해 이동합니다.
3. 모든 유기체에서 동일한 RNA 유형은 무엇입니까? 어떤 유형의 RNA가 가장 높은 변동성을 가지고 있습니까? 당신의 관점을 설명하십시오.
단백질 생합성은 단일 메커니즘을 따르고 t-RNA는 동일한 20개의 아미노산을 운반하기 때문에 i-RNA와 t-RNA는 모든 유기체에서 동일합니다. rRNA는 다를 수 있습니다.
