Nükleik asitlerin hücredeki görevleri nelerdir? Nükleik asitlerin yapısı ve görevleri.
Kalıtım ve değişkenliğin moleküler temeli
1. Nükleik asitler, yapıları, işlevleri ve oluşumları
2. Protein biyosentezinin ana aşamaları. Genetik kod, ana özellikleri
3. Gen ifadesinin düzenlenmesi
Nükleik asitler, yapıları ve işlevleri
Nükleik asitler monomerleri olan doğrusal dallanmamış heteropolimerlerdir nükleotitler ilgili fosfodiester bağları.
nükleotitler- Bunlar, molekülleri bir fosforik asit kalıntısı ve bir azotlu bazın kovalent olarak bağlandığı bir pentoz kalıntısından (riboz veya deoksiriboz) oluşan organik maddelerdir. Nükleotitlerdeki azotlu bazlar iki gruba ayrılır: pürin(adenin ve guanin) ve pirimidin(sitozin, timin ve urasil). Deoksiribonükleotidler onların içine dahil et deoksiriboz adenin(A), guanin(G), timin(T), sitozin(C). ribonükleotidler onların içine dahil et riboz ve azotlu bazlardan biri: adenin(A), guanin(G), urasil(U) sitozin(C).
Bazı durumlarda, listelenen azotlu bazların çeşitli türevleri de hücrelerde bulunur - küçük nükleotidlerin parçası olan küçük bazlar.
Serbest nükleotitler ve bunlara benzer maddeler metabolizmada önemli rol oynar. Örneğin, NAD (nikotinamid adenin dinükleotit) ve NADP (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) elektron ve proton taşıyıcıları olarak görev yapar.
Serbest nükleotidler, 1...2 fosfor grubu daha ekleyerek oluştururlar. makroerjik bileşikler. Hücredeki evrensel enerji kaynağı, adenin, riboz ve üç fosforik (pirofosforik) asit kalıntısından oluşan ATP - adenozin trifosforik asittir. Bir terminal pirofosfat bağının hidrolizi, hücre tarafından kullanılabilen yaklaşık 30,6 kJ/mol (veya 8,4 kcal/mol) serbest enerji açığa çıkarır. Bu pirofosfat bağı denir makroerjik(yüksek enerji).
ATP'ye ek olarak, nükleotitlere dayalı başka yüksek enerjili bileşikler de vardır: GTP (guanin içerir; proteinlerin, glikozun biyosentezine katılır), UTP (urasil içerir; polisakkaritlerin sentezine katılır).
Nükleotidler oluşabilmektedir. döngüsel formlarörneğin cAMP, cCMP, cGMP. Döngüsel nükleotitler, çeşitli fizyolojik süreçlerin düzenleyicileri olarak işlev görür.
Nükleik asitler
İki tür nükleik asit vardır: DNA ( Deoksiribonükleik asit) ve RNA ( ribonükleik asit). Nükleik asitler, genetik (kalıtsal) bilginin depolanmasını, çoğaltılmasını ve uygulanmasını sağlar. Bu bilgi nükleotit dizileri şeklinde yansıtılır (kodlanır). Özellikle nükleotit dizisi, proteinlerin birincil yapısını yansıtır (aşağıya bakın). Amino asitler ile onları kodlayan nükleotit dizileri arasındaki yazışmalara denir. genetik Kod . birim genetik Kod DNA ve RNA üçlü- üç nükleotit dizisi.
Nükleik asitler kimyasal olarak aktif maddelerdir. Proteinlerle çeşitli bileşikler oluştururlar - nükleoproteinler, veya nükleoproteinler.
Deoksiribonükleik asit (DNA) monomerleri deoksiribonükleotitler olan bir nükleik asittir. DNA, kalıtsal bilginin birincil taşıyıcısıdır. Bu, tek tek hücrelerin ve tüm organizmanın yapısı, işleyişi ve gelişimi hakkındaki tüm bilgilerin DNA nükleotit dizileri biçiminde kaydedildiği anlamına gelir.
Nükleik asitler 1868'de Miescher tarafından keşfedildi. Ancak Fölgen, DNA'nın kromozomların temel bir bileşeni olduğunu ancak 1924'te kanıtladı. 1944'te Avery, McLeod ve McCarthy, DNA'nın kalıtsal bilginin depolanması, iletilmesi ve uygulanmasında belirleyici bir rol oynadığını belirlediler.
Birkaç DNA türü vardır: A, B, Z, T-formları. Bunlardan B-formu genellikle hücrelerde bulunur - hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanan iki iplikten (veya zincirden) oluşan çift sağ elli bir sarmal. Her iplikçik, değişen deoksiriboz ve fosforik asit kalıntıları ile temsil edilir, ayrıca, deoksiriboz'a kovalent olarak bir azotlu baz bağlanır. Bu durumda, iki DNA zincirinin azotlu bazları birbirine doğru yönlendirilir ve hidrojen bağlarının oluşumu nedeniyle tamamlayıcı çiftler: A=T (iki hidrojen bağı) ve G≡C (üç hidrojen bağı). Bu nedenle, bu zincirlerin nükleotit dizileri benzersiz bir şekilde birbirine karşılık gelir. Çift sarmalın bobininin uzunluğu 3,4 nm, bitişik nitrojen baz çiftleri arasındaki mesafe 0,34 nm ve çift sarmalın çapı 1,8 nm'dir.
Ökaryotik hücrelerde DNA, histon proteinlerini içeren nükleoprotein kompleksleri formunda bulunur.
DNA'nın uzunluğu, nükleotit çiftlerinin sayısı ile ölçülür (kısaltılmış - Pzt, veya B). Bir DNA molekülünün uzunluğu birkaç bin arasında değişir. Pzt(kısaltılmış - tbn, veya kb) birkaç milyona kadar Pzt (mpn, veya mb).
Bölümv. NÜKLEİK ASİTLER
§ 13. NÜKLEİK ASİTLER:
FONKSİYONLAR VE BİLEŞİM
Nükleik asitler hakkında genel fikirler
Nükleik asitler, 5-109'a ulaşan nispi molekül ağırlıkları ile en önemli biyopolimerlerdir. İstisnasız tüm canlı organizmalarda bulunurlar ve yalnızca genetik bilginin koruyucusu ve kaynağı değil, aynı zamanda bir dizi başka hayati işlevi de yerine getirirler. Nükleik asitler, monomer birimleri olan polimerlerdir. nükleotitler.
İki farklı nükleik asit türü vardır - deoksiribonükleik asitler(DNA) ve ribonükleik asitler(RNA). DNA, çoğu organizmanın genetik materyalidir. Prokaryotik hücrelerde, ana kromozomal DNA'ya ek olarak, ekstrakromozomal DNA, plazmitler sıklıkla bulunur. Ökaryotik hücrelerde, DNA'nın büyük bir kısmı, kromozomlardaki proteinlerle ilişkili olduğu hücre çekirdeğinde bulunur. Ökaryotik hücreler ayrıca mitokondri ve kloroplastlarda DNA içerir.
Bilmek ilginç! DNA molekülleri en büyük moleküllerdir. DNA molekülüe. coliyaklaşık 4.000.000 baz çiftinden oluşur, bağıl kütlesi 26000000000 ve uzunluğu 1.4 mm yani hücre boyutunun 700 katıdır. Ökaryotik DNA molekülleri daha da büyük boyutlara ulaşabilir, uzunlukları birkaç cm olabilir ve bağıl kütleleri 10 10 -10 11'dir. İnsan DNA'sının nükleotit dizisini yazmak yaklaşık 1.000.000 sayfa sürer.
RNA'ya gelince, gerçekleştirdikleri işlevlere göre şunları ayırt ederler:
1. bilgi RNA (mRNA) - proteinin birincil yapısı hakkında bilgi içerirler;
2. ribozomal RNA (rRNA) - ribozomların bir parçasıdır;
3. taşıma RNA'sı (tRNA) - amino asitlerin protein sentezi bölgesine teslimini sağlar.
Genetik materyal olarak RNA, bir dizi virüsün parçasıdır. Örneğin, neden olan virüsler Tehlikeli hastalıklar, grip ve AIDS gibi, RNA içerir.
Nükleik asitler doğrusal ve dairesel (kovalent olarak kapalı) olabilir. Bir veya iki zincirden oluşabilirler. Aşağıda, çeşitli nükleik asit türlerinin doğadaki varlığını gösteren bir diyagram bulunmaktadır:
Nükleik Asitlerin İşlevleri
Nükleik asitlerin üç önemli işlevi vardır: genetik bilginin depolanması, iletilmesi ve uygulanması. Bunlara ek olarak başka işlevleri de yerine getirirler, örneğin bazı maddelerin katalizinde yer alırlar. kimyasal reaksiyonlar, genetik bilginin uygulanmasını düzenler, yapısal işlevleri yerine getirir vb. Çoğu organizmada (ökaryotlar, prokaryotlar, bazı virüsler) genetik bilginin koruyucusunun rolü, çift sarmallı DNA tarafından gerçekleştirilir. Yalnızca bazı virüslerde genetik bilginin koruyucusu, tek sarmallı DNA veya tek sarmallı ve ayrıca çift sarmallı RNA'dır. Genetik bilgi depolanır genler. Bir gen, doğası gereği, nükleik asidin bir bölümüdür. Proteinlerin birincil yapısını kodlarlar. Genler ayrıca tRNA ve rRNA gibi belirli RNA türlerinin yapısı hakkında bilgi taşıyabilir.
Genetik bilgi ebeveynlerden yavrulara aktarılır. Bu süreç, genetik bilginin koruyucusu olarak işlev gören nükleik asidin (DNA veya RNA) ikiye katlanması ve bunun sonraki nesillere aktarılmasıyla ilişkilidir. Örneğin, bölünmenin bir sonucu olarak, yavru hücreler anneden aynı DNA moleküllerini ve dolayısıyla aynı genetik bilgiyi alırlar (Şekil 38). Üreme sırasında virüsler ayrıca yavru virüs parçacıklarına da geçer. tam kopyalar nükleik asit. Cinsel üremede, yavrular her iki ebeveynden de genetik bilgi alır. Bu nedenle çocuklar her iki ebeveynden de özellikler alır.
Pirinç. 38. Hücre bölünmesi sırasında DNA dağılımı
Genetik bilginin uygulanması sonucunda, DNA'da genler (veya bazı virüsler için RNA'da) şeklinde kodlanan proteinlerin sentezi gerçekleşir. Bu süreçte, proteinin birincil yapısı ile ilgili bilgiler DNA molekülünden mRNA'ya kopyalanır ve daha sonra tRNA'nın katılımıyla ribozomlar üzerinde çözülür. Sonuç olarak, bir protein oluşur:
DNA RNA proteini.
Nükleik asitlerin bileşimi
Nükleik asitler, fosfodiester bağları ile birbirine bağlanan nükleotitlerden yapılan polimerlerdir. Her nükleotit, azotlu baz, pentoz ve fosforik asit kalıntılarından oluşur.
Ayırt etmek pirimidin Ve pürin sırasıyla olarak da adlandırılan gerekçeler pirimidinler Ve pürinler. Pirimidin bazları, pirimidin türevleridir:
pürin bazları - türevler pürin:
Pirimidinler arasında urasil, timin ve sitozin bulunur; pürinler arasında adenin ve guanin bulunur:
DNA timin, sitozin, adenin ve guanin içerirken RNA aynı bazları içerir, timin yerine sadece urasil bulunur. Nükleik asitler, azotlu bazlara ek olarak pentozlar içerir: DNA - D-deoksiriboz ve RNA - D-riboz. Karbonhidratlar, furanoz formunun b-anomeri formundadır:
Azotlu baz, glikosidik hidroksil pahasına karbonhidrata bağlanır. Bir nükleosit oluşur. Şematik olarak, bir nükleosit oluşumu aşağıdaki gibi gösterilebilir:
Nükleik asitlerin bileşimi, 4 - RNA bileşiminde ve 4 - DNA bileşiminde olmak üzere 8 nükleosit içerir (Şekil 39).
RNA'yı oluşturan nükleositler:
DNA'yı oluşturan nükleositler:
Pirinç. 39. Nükleositler
Fosforik asit kalıntısına bağlı bir nükleosit, nükleotit olarak adlandırılır:
Bu durumda, fosforik asit kalıntısı bir 3'- veya 5'- karbon atomu ile ilişkilendirilebilir:
Adenosin 5'-monofosfat, AMP olarak kısaltılır. Bir nükleotit, deoksoriboz, adenin ve bir fosforik asit kalıntısından oluşuyorsa, buna deoksiadenozin monofosfat veya kısaca dAMP adı verilir. Tablo 5, nükleotid terminolojisini göstermektedir.
Tablo 5
DNA ve RNA'yı oluşturan nükleotidlerin isimlendirilmesi
|
azotlu temel |
nükleosid |
nükleotid |
|
|
Tam ünvan |
kısaltma |
||
|
adenozin deoksiadenozin |
adenozin monofosfat Deoksiadenozin monofosfat |
||
|
Guanosin deoksiguanozin |
Guanosin monofosfat Deoksiguanozin monofosfat |
||
|
deoksisitidin |
sitidin monofosfat Deoksisitidin monofosfat |
||
|
Üridin monofosfat |
|||
|
deoksitimidin |
Deoksitimidin monofosfat |
||
Nükleosit monofosfatlar (NMP) ve deoksinükleosit monofosfatlar (dNMP), 1 veya 2 fosforik asit kalıntısı ile birleştirilebilir. Bu, nükleosit difosfatlar (NDP'ler), deoksinükleosit difosfatlar (dNDP'ler) veya nükleosit trifosfatlar (NTP'ler) ve deoksinükleosit trifosfatlar (dNTP'ler) üretir.
NTP ve dNTP, sırasıyla RNA ve DNA sentezi için substrat görevi görür.
Nükleik asitler.
Nükleik asitler- canlı organizmalarda kalıtsal (genetik) bilgilerin depolanmasını ve iletilmesini sağlayan doğal yüksek moleküler biyopolimerler.
Moleküler ağırlığı 10.000 Dalton ila birkaç milyon arasında olan bir makromolekül nükleik asit, 1869'da İsviçreli kimyager F. Miescher tarafından irini oluşturan lökositlerin çekirdeğinde keşfedildi, dolayısıyla adı (çekirdek - çekirdek).
Nükleik asitler, monomerleri olan polimerlerdir. nükleotitler . Her nükleotit, bir azotlu baz, bir pentoz şekeri ve bir fosforik asit kalıntısından oluşur. Uzun moleküller nükleotitlerden yapılır. polinükleotidler .
azotlu
temel
arasındaki bağlantı
fosfat ve şeker
Pirinç. Bir nükleotidin yapısı.
Şeker nükleotidin bir parçası olan beş karbon atomu içerir, yani pentoz . Nükleotitte bulunan pentoz tipine bağlı olarak, iki tip nükleik asit vardır - ribonükleik asitler (RNA), içerenler riboz ve içeren deoksiribonükleik asitler (DNA) deoksiriboz (C5H1004).
vakıflar, her iki nükleik asit türü de dört tane içerir farklı şekiller: ikisi sınıfa ait pürinler ve iki - sınıfa pirimidinler . pürinler adenin (A) ve guanin (D) ve pirimidin sayısına - sitisin (C) ve timin (T) veya urasil (Y) (sırasıyla DNA veya RNA'da).
Nükleik asitler içerdikleri için asittirler. fosforik asit.
Nükleotitlerin vücuttaki rolü, nükleik asitlerin yapı taşları olarak hizmet etmekle sınırlı değildir; baykuş nükleotitlerinde bazı önemli koenzimler de mevcuttur. Bunlar, örneğin, adenosin trifosfat (ATP), nikotinamid adenin dinükleotit (NAD), nikotinamid adenin dinükleotit fosfat (NADP) ve flavin adenin dinükleotiddir (FAD).
Nükleik asitler
DNARNA
nükleer sitoplazmik mRNA tRNA rRNA
Şu anda bilinen Büyük sayı DNA ve RNA çeşitleri, yapı ve metabolizmadaki önemi bakımından birbirinden farklıdır.
Örnek: Escherichia coli hücrelerindeki bakteriler yaklaşık 1000 farklı nükleik asit içerirken, hayvanlar ve bitkiler daha da fazlasını içerir.
Her organizma türü, yalnızca kendisi için karakteristik olan bu asitlerin kendi setini içerir. DNA, esas olarak hücre çekirdeğinin kromozomlarında (toplam hücre DNA'sının% 99'u) ve ayrıca mitokondri ve kloroplastlarda lokalizedir. RNA, nükleolusun, mitokondri ribozomlarının, plastidlerin ve sitoplazmanın bir parçasıdır.
DNA molekülü, hücrelerdeki genetik bilginin evrensel taşıyıcısıdır. Bu molekülün yapısı ve işlevleri sayesinde, işaretler kalıtsaldır - ebeveynlerden torunlara, yani. yaşayanların evrensel mülkiyeti gerçekleşir - kalıtım. DNA molekülleri en büyük biyopolimerlerdir.
DNA'nın yapısı.
DNA moleküllerinin yapısı 1953 yılında J. Watson ve F. Crick tarafından deşifre edildi. Bu keşif için Nobel Ödülü aldılar.
Buna göre Watson-Crick DNA modelleri, DNA molekülü, aynı etrafında sağa doğru bükülmüş iki polinükleotit zincirinden oluşur. baltalar , şekillendirme çift sarmal . Zincirler antiparalel olarak düzenlenmiştir, yani birbirlerine doğru. İki polinükleotid zinciri, farklı zincirlerin nükleotitlerinin nitrojenli bazı arasında meydana gelen hidrojen bağları kullanılarak tek bir DNA molekülü halinde birleştirilir. Bir polinükleotit zincirinde, bitişik nükleotidler, birinin DNA molekülündeki (ve RNA'daki riboz) deoksiriboz ile başka bir nükleotidin fosforik asit kalıntısı arasında oluşan kovalent bağlarla birbirine bağlanır.
Çift sarmal zincirler tamamlayıcı baz eşleşmesi kesin bir uyum içinde gerçekleştiğinden: adenin timinle ve guanin sitozinle birleşir.
Sonuç olarak, her organizmada Şekil. Nükleotitlerin eşleştirilmesi.
sayı adenil nükleotit sayısı eşittir timidil ve sayı guanil- sayı sitidil. Bu kalıba "Chargaff kuralı" denir.
DNA'nın eşleştirilmiş antiparalel iplikçiklerinde bulunan nükleotitlerin sıkı bir yazışması olarak adlandırılır. tamamlayıcılık Bu özellik, orijinal moleküle dayalı yeni DNA moleküllerinin oluşumunun temelini oluşturur.
Böylece çift sarmal, çok sayıda hidrojen özelliği (ikisi A ve T arasında ve üçü G ve C arasında oluşur) ve hidrofobik etkileşimlerle stabilize edilir.
Molekülün ekseni boyunca bitişik baz çiftleri birbirinden 0,34 nm uzaklıkta bulunur. Sarmalın tam bir dönüşü 3,4 nm'ye, yani 10 baz çiftine (bir dönüş) düşer. Sarmal çapı 2 nm'dir. İki eşleştirilmiş nükleotidin karbonhidrat bileşenleri arasındaki mesafe 1,1 nm'dir. Nükleik asit molekülünün uzunluğu yüz binlerce nanometreye ulaşır. Bu, açıldığında 100-200 nm'den fazla olmayan bir uzunluğa ulaşan en büyük protein makromolekülünden çok daha büyüktür. Bir DNA molekülünün kütlesi 6*10-12 gramdır.
Bir DNA molekülünün kendini kopyalama işlemine denir. çoğaltma
. Çoğaltma aşağıdaki gibi gerçekleşir. Özel enzimlerin (helikaz) etkisi altında, iki zincirin nükleotidleri arasındaki hidrojen bağları kırılır. Spiral gevşer. Tamamlayıcılık ilkesine göre, karşılık gelen DNA nükleotitleri, DNA polimeraz enziminin varlığında salınan bağlara bağlanır. Bu birikme sadece 5" → 3" yönünde gerçekleşebilir. Bu, yalnızca bir DNA dizisinin (şekilde üstte) sürekli olarak kopyalanabileceği anlamına gelir. Bu süreç denir sürekli çoğaltma. Başka bir zincirin kopyalanması her seferinde yeniden başlamalıdır, sonuç olarak zincirde kırılmalar görülür. Bunları ortadan kaldırmak için bir enzime ihtiyaç vardır - DNA ligaz. Bu çoğaltma denir aralıklı.
Watson ve Crick tarafından önerilen bu DNA replikasyon yöntemi, yarı korunumlu çoğaltma .
Bu nedenle, "eski" DNA sarmalındaki nükleotitlerin sırası, "yeni", yani nükleotidlerin sırasını belirler. "Eski" DNA zinciri, adeta "yeni" olanın sentezi için bir matristir. Bu tür reaksiyonlar denir reaksiyonlar matris sentezi ; sadece canlılara özgüdürler.
Çoğaltma (tekrar çoğaltma), DNA yapısının sabitliğini korumanıza izin verir. Sentezlenen DNA molekülü, nükleotit dizilimi bakımından orijinaliyle tamamen aynıdır. DNA molekülündeki replikasyon sürecinde çeşitli faktörlerin etkisi altında nükleotitlerin sayısında ve dizisinde değişiklikler meydana gelirse, o zaman mutasyonlar meydana gelir. DNA moleküllerinin ortaya çıkan değişiklikleri düzeltme ve orijinali geri yükleme yeteneğine denir. tazminatlar .
DNA fonksiyonları:
1) Kalıtsal bilgilerin saklanması.
DNA, bilgiyi bir nükleotit dizisi şeklinde depolar.
2) Genetik bilginin çoğaltılması ve iletilmesi.
Bilgiyi yavru hücrelere aktarma yeteneği, kromozomların kromatitlere ayrılma ve ardından DNA moleküllerinin tekrarlanması ile sağlanır. Bir protein molekülündeki amino asitlerin dizisi hakkında genetik bilgiyi kodlar. DNA'nın bir polipeptit zinciri hakkında bilgi taşıyan bölümüne gen denir.
3) Yapısal.
DNA kromozomlar üzerinde şu şekilde bulunur: yapısal bileşen, yani kromozomal genetik materyalin (gen) kimyasal temelidir.
4) DNA, RNA moleküllerini oluşturmak için şablondur.
RNA, tüm canlı hücrelerde tek sarmallı moleküller olarak bulunur. Pentoz içermesiyle DNA'dan farklıdır. riboz (deoksiriboz yerine) ve pirimidin bazlarından biri olarak - urasil (timin yerine). Üç tip RNA vardır. Bunlar matris veya bilgi, RNA (mRNA, mRNA), transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA'dır (rRNA). Üçü de doğrudan DNA'dan sentezlenir ve her hücredeki RNA miktarı, o hücre tarafından üretilen protein miktarına bağlıdır.
Bir RNA zincirinde nükleotidler, bir nükleotidin ribozu ile diğerinin fosforik asit kalıntısı arasında kovalent bağların (fosfodiester bağları) oluşumuyla bağlanır.
DNA'dan farklı olarak, RNA molekülleri nükleotitlerden oluşan tek sarmallı doğrusal bir biyopolimerdir.
Çift sarmallı RNA'lar, bazı virüslerde kalıtsal bilgileri depolamaya ve çoğaltmaya hizmet eder, örn. kromozomların - viral RNA'nın işlevlerini yerine getirirler.
Bir RNA molekülünün nükleotitleri, RNA moleküllerinin ikincil ve üçüncül yapılarının oluşumunun bir sonucu olarak, aynı zincirin diğer nükleotitleriyle tamamlayıcı ilişkilere girebilir.
Pirinç. Transfer RNA'sının yapısı.
ribozomal RNA(rRNA) hücrenin toplam RNA'sının %85'ini oluşturur, çekirdekçikte sentezlenir, ribozomların, mitokondrilerin (mitokondriyal RNA) ve plastidlerin (plastid RNA) bir parçası olduğu proteinle birlikte sentezlenir. 3 ila 5 bin nükleotit içerir. Protein sentezi ribozomlar üzerinde gerçekleşir.
Fonksiyonlar: rRNA yapısal bir işlevi yerine getirir (ribozomların bir parçası) ve protein biyosentezi sırasında amino asit molekülleri arasında peptit bağlarının oluştuğu ribozomların aktif merkezinin oluşumuna katılır.
Haberci RNA(mRNA), hücrelerdeki tüm RNA'nın %5'ini oluşturur. Transkripsiyon sırasında sentezlenir. belirli bölge DNA molekülleri - gen. Yapı açısından mRNA, belirli bir proteinin sentezi hakkında bilgi taşıyan DNA moleküllerinin bir bölümünü tamamlayıcıdır. mRNA'nın uzunluğu, bilginin okunduğu DNA bölümünün uzunluğuna bağlıdır (300-30000 nükleotidden oluşabilir)
Fonksiyonlar: mRNA, protein sentezi ile ilgili bilgileri çekirdekten sitoplazmaya, ribozomlara aktarır ve protein moleküllerinin sentezi için bir matris haline gelir.
Aktarım RNA'sı(tRNA) tüm RNA'nın yaklaşık %10'unu oluşturur, çekirdekçikte sentezlenir, kısa bir nükleotit zincirine sahiptir ve sitoplazmada bulunur. Yonca işlevi vardır. Her amino asidin kendi tRNA molekülleri ailesi vardır. Sitoplazmada bulunan amino asitleri ribozoma iletirler.
Fonksiyonlar: bir uçta, belirli bir amino asidi kodlayan bir nükleotid üçlüsü (antikodon) bulunur. Diğer uçta, bir amino asidin eklendiği bir nükleotit üçlüsü bulunur. Her amino asidin kendi tRNA'sı vardır.
Proteinler gibi, nükleik asitler de biyopolimerlerdir ve işlevleri canlı organizmalarda genetik (kalıtsal) bilgiyi depolamak, uygulamak ve aktarmaktır.
İki tür nükleik asit vardır - deoksiribonükleik (DNA) ve ribonükleik (RNA). Nükleik asitlerdeki monomerler nükleotidlerdir. Her biri bir azotlu baz, beş karbonlu bir şeker (DNA'da deoksiriboz, RNA'da riboz) ve bir fosforik asit kalıntısı içerir.
DNA, bileşimlerinde nitrojen bazında farklılık gösteren dört tip nükleotit içerir - adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T). RNA molekülü ayrıca azotlu bazlardan biri olan adenin, guanin, sitozin ve urasil (U) ile 4 tip nükleotide sahiptir. Böylece DNA ve RNA, hem nükleotitlerdeki şeker içeriği hem de azotlu bazlardan biri bakımından farklılık gösterir (Tablo 1).
tablo 1
DNA ve RNA nükleotitlerinin bileşenleri
DNA ve RNA molekülleri yapıları ve işlevleri bakımından önemli ölçüde farklılık gösterir.
Bir DNA molekülü, birkaç binden yüz milyona kadar çok sayıda nükleotit içerebilir (gerçekten dev DNA molekülleri bir elektron mikroskobuyla "görülebilir"). Yapısal olarak çift sarmaldır. polinükleotit zincirleri(Şekil 1) nükleotitlerin azotlu bazları arasındaki hidrojen bağlarıyla bağlanır. Bu nedenle, polinükleotit zincirleri sıkıca yan yana tutulur.
Çeşitli DNA'ların incelenmesinde (farklı organizma türlerinde), bir zincirdeki adenin'in yalnızca timine bağlanabildiği ve guanin'in yalnızca diğerinin sitozinine bağlanabildiği bulundu. Bu nedenle, bir sarmaldaki nükleotidlerin sırası, kesinlikle diğerindeki düzenlenme sırasına karşılık gelir. Bu fenomenin adı tamamlayıcılık(yani eklemeler) ve zıt polinükleotid zincirleri denir tamamlayıcı. Tüm inorganik ve organik ürünler arasında benzersiz olmasının nedeni budur. organik madde DNA'nın özelliği çoğaltma yeteneği veya ikiye katlama(İncir. 2). Bu durumda, ilk başta, DNA moleküllerinin tamamlayıcı zincirleri birbirinden ayrılır (özel bir enzimin etkisi altında, iki zincirin tamamlayıcı nükleotidleri arasındaki bağlar yok edilir). Daha sonra, her zincirde, hücrede her zaman büyük miktarlarda bulunan serbest nükleotitler nedeniyle yeni ("eksik") bir tamamlayıcı zincirin sentezi başlar. Sonuç olarak, bir ("ebeveyn") DNA molekülü yerine, orijinal DNA molekülünün yanı sıra yapı ve bileşim bakımından birbiriyle aynı olan iki ("kız") yenisi oluşur. Bu süreç her zaman hücre bölünmesinden önce gelir ve kalıtsal bilginin ana hücreden kıza ve sonraki tüm nesillere aktarılmasını sağlar.
Pirinç. 1. DNA'nın çift sarmalı. İki zincir birbirine sarılır. Her zincir (şerit olarak gösterilmiştir) değişen şeker ve fosfat gruplarından oluşur. Azotlu bazlar (A, T, G ve C) arasındaki hidrojen bağları iki zinciri bir arada tutar.
Pirinç. 2.DNA kopyalama. Çift sarmal, tarafından "çözülür"tamamlayıcıyı birbirine bağlayan zayıf hidrojen bağları iki zincirin tabanı. Eski zincirlerin her biri bir matris görevi görüryenisinin oluşumu için: tamamlayıcı olan nükleotidler bazlar eski zincire karşı sıralanır ve bağlanırbirlikte
RNA molekülleri genellikle tek sarmallıdır (DNA'nın aksine) ve çok daha az sayıda nükleotit içerir. Moleküllerin boyutuna ve gerçekleştirilen işlevlere göre farklılık gösteren üç tür RNA (Tablo 2) vardır - bilgi (mRNA), ribozomal (rRNA) ve taşıma (tRNA).
Tablo 2
ÜçtürRNA
Haberci RNA (i-RNA), hücrenin çekirdeğinde ve sitoplazmasında bulunur, RNA'lar arasında en uzun polinükleotit zincirine sahiptir ve kalıtsal bilgiyi çekirdekten hücrenin sitoplazmasına aktarma işlevini yerine getirir.
Transfer RNA (t-RNA) da hücrenin çekirdeğinde ve sitoplazmasında bulunur, zinciri en karmaşık yapıya sahiptir ve aynı zamanda en kısadır (75 nükleotid). T-RNA, translasyon - protein biyosentezi sırasında amino asitleri ribozomlara iletir.
Ribozomal RNA (r-RNA), hücrenin çekirdekçiklerinde ve ribozomlarında bulunur, orta uzunlukta bir zincire sahiptir. Tüm RNA tipleri, karşılık gelen DNA genlerinin transkripsiyonu sırasında oluşur.
Hatırlamak!
Nükleik asitler neden heteropolimerler olarak sınıflandırılır?
Farklı monomerlerden - nükleotitlerden oluşurlar, ancak nükleotitlerin kendileri bazı yapılarda farklılık gösterir.
Nükleik asit monomeri nedir?
nükleotitler
Nükleik asitlerin hangi fonksiyonlarını biliyorsunuz?
Kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi. DNA, vücudun ihtiyaç duyduğu tüm proteinlerin birincil yapısı hakkında bilgi içerir. Bu bilgi doğrusal bir nükleotid dizisinde kaydedilir. Proteinler vücudun yaşamında yapıya, gelişime ve metabolizmaya katılarak birincil bir rol oynadıklarından, DNA'nın vücut hakkında bilgi depoladığı tartışılabilir. RNA'da türlerinin her biri, yapısına bağlı olarak işlevini yerine getirir. mRNA, bir protein molekülünün yapısını ve işlevlerini belirleyen amino asit kalıntılarının sayısı, bileşimi ve dizisi hakkında bilgi içeren bir DNA bölümünün bir kopyasıdır. Bu RNA, bir polipeptit molekülü oluşturmak için bir plan içerir. tRNA - rolü, bir amino asit molekülünü bağlamak ve onu protein sentezi bölgesine taşımaktır. rRNA - bir protein ile birleşir ve herhangi bir canlı organizmanın hücresinde protein moleküllerinin toplandığı özel organeller - ribozomlar oluşturur.
Canlıların hangi özellikleri doğrudan nükleik asitlerin yapı ve işlevleri tarafından belirlenir?
Kalıtım, değişkenlik, üreme
Soruları ve ödevleri gözden geçirin
1. Nükleik asitler nelerdir? Neden böyle bir isim aldılar?
Nükleik asitler, monomerleri nükleotit olan biyopolimerlerdir. lat. "nükleos" - çekirdek, çünkü bu asitler çekirdekte veya prokaryotlarda bulunduğundan veya sentezlendiğinden, nükleer bilginin işlevi nükleoid (DNA veya RNA) tarafından gerçekleştirilir.
2. Ne tür nükleik asitler biliyorsunuz?
DNA, RNA: i-RNA, t-RNA, r-RNA.
4. DNA'nın görevlerini adlandırın. DNA'nın yapısı ve işlevleri nasıl ilişkilidir?
Kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi - DNA kesinlikle çekirdekte bulunur.
DNA molekülü ikiye katlanarak kendi kendini eşleyebilir. Enzimlerin etkisi altında, DNA'nın çift sarmalı gevşer, azotlu bazlar arasındaki bağlar kırılır.
DNA, vücudun ihtiyaç duyduğu tüm proteinlerin birincil yapısı hakkında bilgi içerir. Bu bilgi doğrusal bir nükleotid dizisinde kaydedilir.
Proteinler vücudun yaşamında yapıya, gelişime ve metabolizmaya katılarak birincil bir rol oynadıklarından, DNA'nın vücut hakkında bilgi depoladığı tartışılabilir.
5. Hücrede ne tür RNA bulunur, nerede sentezlenir? İşlevlerini listeleyin.
i-RNA, t-RNA, r-RNA.
i-RNA - DNA şablonundaki çekirdekte sentezlenir, protein sentezinin temelidir.
tRNA, amino asitlerin protein sentezi bölgesine - ribozomlara taşınmasıdır.
rRNA - çekirdeğin nükleollerinde sentezlenir ve hücrenin ribozomlarını oluşturur.
Tüm RNA türleri bir DNA şablonunda sentezlenir.
6. Ne tür bir nükleik asitten bahsettiğimizi anlamak için hangi monosakkaridin nükleotitlerin bir parçası olduğunu bilmek yeterli midir?
Evet, RNA riboz içerir.
DNA deoksiriboz içerir.
Tek bir monosakkarit tarafından RNA türlerinin tanınması mümkün olmayacaktır.
7. Bir DNA zincirinin bir fragmanı aşağıdaki bileşime sahiptir: A-G-C-G-C-C-C-T-A-. Tamamlayıcılık ilkesini kullanarak ikinci ipi tamamlayın.
A-G-C-G-C-C-C-T-A
T-C-G-C-G-G-G-A-T
Düşünmek! Hatırlamak!
1. Hücrelerde neden üç tip RNA molekülü varken sadece bir tip DNA var?
DNA en büyük moleküldür, çekirdeği terk edemez, gözenekler çok küçüktür. RNA küçük moleküllerdir, her biri kendi işlevini yerine getirirken hücrede çeşitli işlevler sağlar. DNA matrisinde, birçok RNA türü aynı anda sentezlenebilir ve hepsi işlevlerini yerine getirmeye gider.
3. Tüm organizmalarda hangi RNA türleri aynı olacaktır? En yüksek değişkenliğe sahip RNA türü hangisidir? Bakış açınızı açıklayın.
i-RNA ve t-RNA tüm organizmalar için aynı olacaktır, çünkü protein biyosentezi tek bir mekanizmayı takip eder ve t-RNA aynı 20 amino asidi taşır. rRNA farklı olabilir.
