Ang panahong nabubuhay tayo ay minarkahan ng mga kamangha-manghang pagbabago, malaking pag-unlad, kapag ang mga tao ay nakakuha ng mga sagot sa parami nang parami ng mga bagong tanong. Ang buhay ay mabilis na sumusulong, at kung ano hanggang kamakailan ay tila imposible ay nagsisimulang magkatotoo. Posible na ang tila ngayon ay isang balangkas mula sa genre ng science fiction ay malapit na ring makakuha ng mga tampok ng realidad.
Isa sa pinakamahalagang pagtuklas sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo ay ang mga nucleic acid na RNA at DNA, kung saan naging malapit ang tao sa paglutas ng mga misteryo ng kalikasan.
Nucleic acid
Ang mga nucleic acid ay mga organic compound na may macromolecular properties. Binubuo ang mga ito ng hydrogen, carbon, nitrogen at phosphorus.
Natuklasan sila noong 1869 ni F. Miescher, na nagsuri ng nana. Gayunpaman, sa oras na iyon ang kanyang pagtuklas ay hindi binigyan ng malaking kahalagahan. Nang maglaon, nang matagpuan ang mga acid na ito sa lahat ng selula ng hayop at halaman, dumating ang pagkaunawa sa kanilang napakalaking papel.
Mayroong dalawang uri ng nucleic acid: RNA at DNA (ribonucleic at deoxyribonucleicmga acid). Ang artikulong ito ay tungkol sa ribonucleic acid, ngunit para sa pangkalahatang pag-unawa, isaalang-alang din natin kung ano ang DNA.
Ano ang deoxyribonucleic acid?
Ang
DNA ay isang nucleic acid na binubuo ng dalawang strand na konektado ayon sa batas ng complementarity ng hydrogen bonds ng nitrogenous bases. Ang mga mahabang kadena ay pinaikot sa isang spiral, ang isang pagliko ay naglalaman ng halos sampung nucleotides. Ang diameter ng double helix ay dalawang milimetro, ang distansya sa pagitan ng mga nucleotide ay halos kalahating nanometer. Ang haba ng isang molekula kung minsan ay umaabot ng ilang sentimetro. Ang haba ng DNA ng nucleus ng isang selula ng tao ay halos dalawang metro.
Ang istruktura ng DNA ay naglalaman ng lahat ng genetic na impormasyon. Ang DNA ay may replikasyon, na nangangahulugang ang proseso kung saan ang dalawang ganap na magkaparehong molekula ng anak na babae ay nabuo mula sa isang molekula.
Gaya ng nabanggit na, ang chain ay binubuo ng mga nucleotides, na binubuo naman ng nitrogenous bases (adenine, guanine, thymine at cytosine) at isang phosphorus acid residue. Ang lahat ng mga nucleotide ay naiiba sa mga nitrogenous base. Ang hydrogen bonding ay hindi nangyayari sa pagitan ng lahat ng mga base; ang adenine, halimbawa, ay maaari lamang pagsamahin sa thymine o guanine. Kaya, mayroong kasing dami ng adenyl nucleotides sa katawan gaya ng thymidyl nucleotides, at ang bilang ng guanyl nucleotides ay katumbas ng cytidyl nucleotides (Chargaff's rule). Lumalabas na ang pagkakasunud-sunod ng isang kadena ay paunang tinutukoy ang pagkakasunud-sunod ng isa pa, at ang mga kadena ay tila nagsasalamin sa isa't isa. Ang gayong pattern, kung saan ang mga nucleotide ng dalawang kadena ay nakaayos sa isang maayos na paraan, at konektado din nang pili, ay tinatawag naang prinsipyo ng complementarity. Bilang karagdagan sa mga hydrogen compound, ang double helix ay nakikipag-ugnayan din sa hydrophobically.
Dalawang chain ang nasa magkasalungat na direksyon, ibig sabihin, matatagpuan ang mga ito sa magkasalungat na direksyon. Samakatuwid, sa tapat ng three'-end ng isa ay ang five'-end ng kabilang chain.
Sa panlabas, ang molekula ng DNA ay kahawig ng spiral staircase, ang rehas nito ay isang sugar-phosphate backbone, at ang mga hakbang ay mga komplementaryong nitrogen base.
Ano ang ribonucleic acid?
Ang
RNA ay isang nucleic acid na may mga monomer na tinatawag na ribonucleotides.
Sa mga kemikal na katangian, ito ay halos kapareho sa DNA, dahil pareho ang mga polymer ng nucleotides, na isang phosphorylated N-glycoside, na binuo sa isang pentose (five-carbon sugar) residue, na may phosphate group sa ang ikalimang carbon atom at isang nitrogen base sa unang carbon atom.
Ito ay isang solong polynucleotide chain (maliban sa mga virus), na mas maikli kaysa sa DNA.
Ang isang RNA monomer ay ang nalalabi ng mga sumusunod na substance:
- nitrogen base;
- five-carbon monosaccharide;
- phosphorus acids.
Ang mga
RNA ay may mga baseng pyrimidine (uracil at cytosine) at purine (adenine, guanine). Ang Ribose ay ang monosaccharide ng RNA nucleotide.
Mga pagkakaiba sa pagitan ng RNA at DNA
Ang mga nucleic acid ay nagkakaiba sa bawat isa sa mga sumusunod na paraan:
- ang dami nito sa isang cell ay depende sa physiological state, edad at organ affiliation;
- DNA ay naglalaman ng carbohydratedeoxyribose, at RNA - ribose;
- Ang nitrogenous base sa DNA ay thymine, at sa RNA ito ay uracil;
- mga klase ay gumaganap ng iba't ibang mga function, ngunit na-synthesize sa DNA matrix;
- DNA ay double helix, RNA ay single strand;
- hindi karaniwan para sa kanyang mga panuntunan sa DNA Chargaff;
- RNA ay may mas minor na base;
- chain ay malaki ang pagkakaiba sa haba.
Ang
Ang
Kasaysayan ng pag-aaral
Ang RNA cell ay unang natuklasan ng German biochemist na si R. Altman habang nag-aaral ng yeast cells. Sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, napatunayan ang papel ng DNA sa genetika. Noon lamang inilarawan ang mga uri, pag-andar, at iba pa ng RNA. Hanggang 80-90% ng masa sa cell ay nahuhulog sa rRNA, na kasama ng mga protina ay bumubuo sa ribosome at nakikilahok sa biosynthesis ng protina.
Noong mga ikaanimnapung taon ng huling siglo, unang iminungkahi na dapat mayroong isang partikular na species na nagdadala ng genetic na impormasyon para sa synthesis ng protina. Pagkatapos nito, siyentipikong itinatag na mayroong mga naturang ribonucleic acid na nagbibigay-kaalaman na kumakatawan sa mga pantulong na kopya ng mga gene. Tinatawag din silang mga messenger RNA.
Ang tinatawag na transport acid ay kasangkot sa pagde-decode ng impormasyong nakatala sa mga ito.
Mamaya, nagsimulang bumuo ng mga pamamaraan upang matukoy ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide at maitatag ang istruktura ng RNA sa acid space. Kaya't napag-alaman na ang ilan sa mga ito, na tinatawag na ribozymes, ay maaaring magputol ng mga polyribonucleotide chain. Bilang isang resulta, nagsimula itong ipagpalagay na sa oras na ang buhay ay umuusbong sa planeta,Gumagana ang RNA nang walang DNA at mga protina. Bukod dito, lahat ng pagbabago ay ginawa sa kanyang pakikilahok.
Ang istraktura ng ribonucleic acid molecule
Halos lahat ng RNA ay iisang chain ng polynucleotides, na kung saan ay binubuo ng monoribonucleotides - purine at pyrimidine base.
Ang mga nucleotide ay tinutukoy ng mga unang titik ng mga base:
- adenine (A), A;
- guanine (G), G;
- cytosine (C), C;
- uracil (U), U.
Nakaugnay ang mga ito ng tatlo at limang phosphodiester bond.
Ang pinaka-iba-ibang bilang ng mga nucleotide (mula sa ilang sampu hanggang sampu-sampung libo) ay kasama sa istruktura ng RNA. Maaari silang bumuo ng pangalawang istraktura na pangunahing binubuo ng mga maiikling double-stranded strand na nabuo sa pamamagitan ng mga pantulong na base.
Istruktura ng molekula ng ribnucleic acid
Tulad ng nabanggit na, ang molekula ay may isang solong-stranded na istraktura. Natatanggap ng RNA ang pangalawang istraktura at hugis nito bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga nucleotide sa bawat isa. Ito ay isang polimer na ang monomer ay isang nucleotide na binubuo ng isang asukal, isang phosphorus acid residue at isang nitrogen base. Sa panlabas, ang molekula ay katulad ng isa sa mga kadena ng DNA. Ang mga nucleotides adenine at guanine, na bahagi ng RNA, ay purine. Ang cytosine at uracil ay mga base ng pyrimidine.
Proseso ng synthesis
Para ma-synthesize ang isang RNA molecule, ang template ay isang DNA molecule. Totoo, ang kabaligtaran na proseso ay nangyayari rin, kapag ang mga bagong molekula ng deoxyribonucleic acid ay nabuo sa ribonucleic acid matrix. ganyannangyayari sa panahon ng pagtitiklop ng ilang uri ng mga virus.
Ang batayan para sa biosynthesis ay maaari ding magsilbi bilang iba pang mga molekula ng ribonucleic acid. Ang transkripsyon nito, na nangyayari sa cell nucleus, ay nagsasangkot ng maraming enzyme, ngunit ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang RNA polymerase.
Views
Depende sa uri ng RNA, iba-iba rin ang mga function nito. Mayroong ilang mga uri:
- informational i-RNA;
- ribosomal rRNA;
- transport t-RNA;
- menor;
- ribozymes;
- viral.
Informational Ribonucleic Acid
Ang ganitong mga molekula ay tinatawag ding matrix. Binubuo nila ang halos dalawang porsyento ng kabuuan sa cell. Sa mga eukaryotic cell, sila ay synthesize sa nuclei sa mga template ng DNA, pagkatapos ay pumasa sa cytoplasm at nagbubuklod sa mga ribosome. Dagdag pa, sila ay nagiging mga template para sa synthesis ng protina: sila ay pinagsama sa pamamagitan ng paglilipat ng mga RNA na nagdadala ng mga amino acid. Ito ay kung paano nagaganap ang proseso ng pagbabago ng impormasyon, na natanto sa natatanging istraktura ng protina. Sa ilang viral RNA, isa rin itong chromosome.
Jacob at Mano ang mga nakatuklas ng species na ito. Walang matibay na istraktura, ang kadena nito ay bumubuo ng mga hubog na loop. Hindi gumagana, ang i-RNA ay nagtitipon sa mga fold at nakatiklop sa isang bola, at nagbubukas sa gumaganang kondisyon.
Ang
i-RNA ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina na synthesize. Ang bawat amino acid ay naka-encode sa isang partikular na lokasyon gamit ang mga genetic code na:
- tripletity - mula sa apat na mononucleotides posibleng bumuo ng animnapu't apat na codon (genetic code);
- hindi tumatawid - gumagalaw ang impormasyon sa isang direksyon;
- continuity - ang prinsipyo ng operasyon ay ang isang mRNA ay isang protina;
- universality - isa o ibang uri ng amino acid ay naka-encode sa lahat ng buhay na organismo sa parehong paraan;
- degeneracy - dalawampung amino acid ang kilala, at animnapu't isang codon, ibig sabihin, sila ay na-encode ng ilang genetic code.
Ribosomal ribonucleic acid
Ang mga naturang molekula ay bumubuo sa karamihan ng cellular RNA, katulad ng walumpu hanggang siyamnapung porsyento ng kabuuan. Pinagsasama ang mga ito sa mga protina at bumubuo ng mga ribosom - ito ang mga organel na nagsasagawa ng synthesis ng protina.
Ang
Ribosomes ay animnapu't limang porsyentong rRNA at tatlumpu't limang porsyentong protina. Ang polynucleotide chain na ito ay madaling natitiklop kasama ng protina.
Ang ribosome ay binubuo ng mga rehiyon ng amino acid at peptide. Matatagpuan ang mga ito sa mga contact surface.
Ang mga ribosom ay malayang gumagalaw sa cell, na nagsi-synthesize ng mga protina sa mga tamang lugar. Ang mga ito ay hindi masyadong partikular at hindi lamang nakakabasa ng impormasyon mula sa mRNA, ngunit bumubuo rin ng isang matrix kasama ng mga ito.
Transport ribonucleic acid
Ang
t-RNA ang pinaka pinag-aralan. Binubuo nila ang sampung porsyento ng cellular ribonucleic acid. Ang mga uri ng RNA na ito ay nagbubuklod sa mga amino acid salamat sa isang espesyal na enzyme at inihahatid sa mga ribosom. Kasabay nito, ang mga amino acid ay dinadala sa pamamagitan ng transportasyonmga molekula. Gayunpaman, nangyayari na ang iba't ibang mga codon ay naka-code para sa isang amino acid. Pagkatapos ay dadalhin sila ng ilang transport RNA.
Ito ay kumukulot na parang bola kapag hindi aktibo, ngunit gumagana tulad ng isang cloverleaf.
Ang mga sumusunod na seksyon ay nakikilala dito:
- acceptor stem na mayroong nucleotide sequence ng ACC;
- site para sa pag-attach sa ribosome;
- isang anticodon na naka-encode sa amino acid na nakakabit sa tRNA na ito.
Minor species ng ribonucleic acid
Kamakailan, ang mga species ng RNA ay na-replenished ng isang bagong klase, ang tinatawag na maliit na RNA. Ang mga ito ay malamang na mga unibersal na regulator na nag-o-on o nag-o-off ng mga gene sa pagbuo ng embryonic, pati na rin ang mga proseso ng pagkontrol sa loob ng mga cell.
Natukoy din kamakailan ang mga ribozymes, aktibong kasangkot ang mga ito kapag na-ferment ang RNA acid, na kumikilos bilang catalyst.
Mga uri ng viral na acid
Ang virus ay maaaring maglaman ng alinman sa ribonucleic acid o deoxyribonucleic acid. Samakatuwid, kasama ang kaukulang mga molekula, sila ay tinatawag na RNA-containing. Kapag ang naturang virus ay pumasok sa isang cell, nangyayari ang reverse transcription - ang bagong DNA ay lilitaw sa batayan ng ribonucleic acid, na isinama sa mga cell, na tinitiyak ang pagkakaroon at pagpaparami ng virus. Sa isa pang kaso, ang pagbuo ng komplementaryong RNA ay nangyayari sa papasok na RNA. Ang mga virus ay mga protina, ang mahahalagang aktibidad at pagpaparami ay nagpapatuloy nang walang DNA, ngunit batay lamang sa impormasyong nakapaloob sa RNA ng virus.
Replikasyon
Upang mapabuti ang pagkakaunawaan, ito ay kinakailanganIsaalang-alang ang proseso ng pagtitiklop na gumagawa ng dalawang magkaparehong molekula ng nucleic acid. Ganito magsisimula ang cell division.
Ito ay kinabibilangan ng DNA polymerases, DNA-dependent, RNA polymerases at DNA ligases.
Ang proseso ng pagtitiklop ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:
- despiralization - mayroong sunud-sunod na pag-unwinding ng maternal DNA, na kumukuha sa buong molekula;
- pagkasira ng mga bono ng hydrogen, kung saan naghihiwalay ang mga kadena, at lumilitaw ang isang replication fork;
- pagsasaayos ng mga dNTP sa mga inilabas na base ng parent chain;
- cleavage ng pyrophosphates mula sa mga molekula ng dNTP at pagbuo ng mga phosphorodiester bond dahil sa inilabas na enerhiya;
- respiralization.
Pagkatapos ng pagbuo ng molekula ng anak na babae, ang nucleus, cytoplasm at ang iba pa ay nahahati. Kaya, nabuo ang dalawang daughter cell na ganap na nakatanggap ng lahat ng genetic na impormasyon.
Bilang karagdagan, ang pangunahing istruktura ng mga protina na na-synthesize sa cell ay naka-encode. Ang DNA ay tumatagal ng isang hindi direktang bahagi sa prosesong ito, at hindi direkta, na binubuo sa katotohanan na ito ay sa DNA na ang synthesis ng mga protina, RNA na kasangkot sa pagbuo, ay nagaganap. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon.
Transkripsyon
Ang synthesis ng lahat ng molekula ay nangyayari sa panahon ng transkripsyon, iyon ay, ang muling pagsulat ng genetic na impormasyon mula sa isang partikular na operon ng DNA. Ang proseso ay katulad ng pagtitiklop sa ilang paraan, at ibang-iba sa iba.
Ang pagkakatulad ay ang mga sumusunod na bahagi:
- nagsisimula sa DNA despiralization;
- hydrogen rupturemga koneksyon sa pagitan ng mga base ng mga chain;
- NTF na pantulong sa kanila;
- hydrogen bonds ay nabuo.
Nagaganap ang
Mga pagkakaiba sa pagtitiklop:
- sa panahon ng transkripsyon, ang bahagi lamang ng DNA na tumutugma sa transcripton ang hindi nababaluktot, habang sa panahon ng pagtitiklop, ang buong molekula ay hindi nababaluktot;
- kapag na-transcribe, ang mga tunable na NTF ay naglalaman ng ribose, at uracil sa halip na thymine;
- impormasyon ay tinanggal lamang mula sa isang partikular na lugar;
- pagkatapos mabuo ang molekula, ang hydrogen bond at ang synthesized chain ay naputol, at ang chain ay dumulas sa DNA.
Para sa normal na paggana, ang pangunahing istraktura ng RNA ay dapat na binubuo lamang ng mga seksyon ng DNA na kinopya mula sa mga exon.
Nagsisimula ang proseso ng maturation sa bagong nabuong RNA. Ang mga tahimik na rehiyon ay tinanggal, at ang mga rehiyong nagbibigay-kaalaman ay pinagsama upang bumuo ng polynucleotide chain. Dagdag pa, ang bawat species ay may sariling pagbabago.
Sa i-RNA, nangyayari ang attachment sa unang dulo. Ang polyadenylate ay nakakabit sa huling site.
Ang mga base ng TRNA ay binago upang bumuo ng mga menor de edad na species.
Sa rRNA, ang mga indibidwal na base ay methylated din.
Protektahan ang mga protina mula sa pagkasira at pagbutihin ang transportasyon sa cytoplasm. Ang mature na RNA ay nagbubuklod sa kanila.
Ang kahalagahan ng deoxyribonucleic at ribonucleic acid
Ang mga nucleic acid ay may malaking kahalagahan sa buhay ng mga organismo. Ito ay naka-imbak sa kanila, inilipat sa cytoplasm at minana ng mga cell ng anak na babaeimpormasyon tungkol sa mga protina na na-synthesize sa bawat cell. Ang mga ito ay naroroon sa lahat ng nabubuhay na organismo, ang katatagan ng mga acid na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel para sa normal na paggana ng parehong mga cell at ng buong organismo. Anumang mga pagbabago sa kanilang istraktura ay hahantong sa mga pagbabago sa cellular.
