Rnk mida. Ribonukleiinhapped (RNA)

Esineb tümiini asemel RNA molekulis. RNA nukleotiidid sisaldavad desoksüriboosi asemel riboosi. RNA ahelas on nukleotiidid seotud kovalentsete sidemetega ühe nukleotiidi riboosi ja teise nukleotiidi fosforhappejäägi vahel.

Kehas leidub RNA-d komplekside kujul valkudega - ribonukleoproteiinidega.

RNA molekule on kahte tüüpi:

1) Kaheahelalised RNA-d on iseloomulikud mõnele viirusele - need on mõeldud säilitamiseks ja paljundamiseks pärilikku teavet(täidavad kromosoomide funktsioone).

2) Enamikus rakkudes teostavad üheahelalised RNA-d informatsiooni ülekande valkude aminohappejärjestuse kohta kromosoomist ribosoomi.

Üheahelalistel RNA-del on ruumiline korraldus: lämmastikku sisaldavate aluste vastastikmõju tõttu üksteisega, aga ka suhkru-fosfaatkarkassi fosfaatide ja hüdroksüülrühmadega volditakse ahel kompaktseks struktuuriks, näiteks kerakeseks. Funktsioon: teabe ülekandmine kromosoomist ribosoomi AA järjestuse kohta sünteesitavates valkudes.

Vastavalt nende funktsioonile või asukohale rakus on üheahelalisi RNA-sid mitut tüüpi:

1. Ribosomaalne RNA (rRNA) moodustab suurema osa tsütoplasmaatilisest RNA-st (80-90%). Mõõdud 3000-5000 aluspaari. Sekundaarne struktuur topeltheeliksi juuksenõelade kujul. rRNA on ribosoomide struktuurne komponent – rakuorganellid, kus toimub valgusüntees. Ribosoomid paiknevad tsütoplasmas, tuumas, mitokondrites ja kloroplastides. Koosneb kahest allüksusest – suurest ja väikesest. Väike alaühik koosneb ühest rRNA molekulist ja 33 valgu molekulist, suur alaühik koosneb 3 rRNA molekulist ja 50 valgust. Ribosoomi valgud täidavad ensümaatilisi ja struktuurseid funktsioone.

rRNA funktsioonid:

1) struktuurne komponent ribosoom- nende terviklikkus on vajalik valkude biosünteesiks;

2) tagada ribosoomi õige seondumine mRNA-ga;

3) tagab ribosoomi õige seondumise t-RNA-ga;

2. Maatriks (mRNA) - 2-6% ulatuses kokku RNA.

Koosneb osadest:

1) tsistronid - määravad AK järjestuse nendes kodeeritavates valkudes, omavad ainulaadset nukleotiidjärjestust;

2) transleerimata piirkonnad asuvad molekuli otstes, neil on ühised nukleotiidide koostise mustrid.

Cap – spetsiaalne struktuur mRNA 5’ otsas – on 7-metüülguanosiintrifosfaat, mis tekib transkriptsiooni käigus ensümaatiliselt.

Korgi funktsioonid:

1) kaitseb 5' otsa eksonukleaaside poolt lõhustamise eest,

2) kasutatakse mRNA spetsiifiliseks äratundmiseks translatsiooni ajal.

Pretsistrooniline transleerimata piirkond - 3-15 nukleotiidi. Funktsioon: tagab mRNA 5'-otsa õige interaktsiooni ribosoomiga.

Tsistron: sisaldab initsieerivaid ja lõpetavaid koodoneid – spetsiaalseid nukleotiidjärjestusi, mis vastutavad antud tsistronist info edastamise alguse ja lõpu eest.

Posttsistrooniline transleerimata piirkond – asub 3'-otsas, sisaldab heksanukleotiidi (sageli AAUAAAA) ja 20-250 adenüülnukleotiidist koosnevat ahelat. Funktsioon on säilitada mRNA intratsellulaarne stabiilsus.

3. Transfer RNA-d (tRNA-d) - 15% kogu RNA-st, koosneb 70-93 aluspaarist. Funktsioon: aminohappe ülekandmine valgusünteesi kohta, "ära tunda" (vastavalt komplementaarsuse põhimõttele) ülekantud aminohappele vastav mRNA piirkond. Iga 20 AA jaoks on spetsiifilised tRNA-d (tavaliselt rohkem kui üks). Kõigil tRNA-del on keeruline ristikulehe struktuur.

Ristikuleht koosneb 5 osast:

1) 3' ots - aktseptorharu (AA jääk on siia kinnitatud eetri sidemega),

2) antiküdooni haru – asub aktseptorsaidi vastas, koosneb kolmest paaristamata (vabu sidemeid omavast) nukleotiidist (antikoodon) ja spetsiifiliselt paaridest (antiparalleelne, komplementaarne) mRNA koodoniga.

koodon- mRNA-s 3 nukleotiidist koosnev komplekt (triplet), mis määrab antud aminohappe koha sünteesitud polüpeptiidahelas. See on geneetilise koodi ühik, mille abil kogu geneetiline informatsioon “salvestab” DNA ja RNA molekulidesse.

3) T-haru (pseudourediini silmus – sisaldab pseudourediini) – sait, mis kinnitub ribosoomi külge.

4) D-haru (dehüdrourediini silmus – sisaldab dehüdrourediini) – sait, mis tagab koostoime aminohappele vastava ensüümi aminoatsüül-tRNA süntetaasiga.

5) Täiendav väike haru. Funktsioone pole veel uuritud.

6) Tuuma RNA (nRNA) – raku tuuma komponent. Madala polümeeriga, stabiilne, mille roll on siiani ebaselge.

Kõik RNA tüübid sünteesitakse DNA maatriksi raku tuumas ensüümide toimel. polümeraasid. Sel juhul moodustub ribonukleotiidide järjestus, mis on komplementaarne DNA desoksüribonukleotiidide järjestusega - see on transkriptsiooniprotsess.

To nukleiinhapped hõlmavad kõrgpolümeerseid ühendeid, mis lagunevad hüdrolüüsi käigus puriin- ja pürimidiinalusteks, pentoosiks ja fosforhappeks. Nukleiinhapped sisaldavad süsinikku, vesinikku, fosforit, hapnikku ja lämmastikku. Seal on kaks klassi nukleiinhapped: ribonukleiinhapped (RNA) ja desoksüribonukleiinhapped (DNA).

DNA struktuur ja funktsioonid

DNA- polümeer, mille monomeerideks on desoksüribonukleotiidid. Kaksikheeliksi kujul oleva DNA molekuli ruumilise struktuuri mudeli pakkusid välja 1953. aastal J. Watson ja F. Crick (selle mudeli ehitamiseks kasutasid nad M. Wilkinsi, R. Franklini, E. Chargaff).

DNA molekul moodustuvad kahest polünukleotiidahelast, mis on spiraalselt üksteise ümber keerdunud ja koos ümber mõttelise telje, s.o. on kaksikheeliks (erand - osadel DNA-d sisaldavatel viirustel on üheahelaline DNA). DNA kaksikheeliksi läbimõõt on 2 nm, külgnevate nukleotiidide vaheline kaugus on 0,34 nm ja heeliksi pöörde kohta on 10 paari nukleotiide. Molekuli pikkus võib ulatuda mitme sentimeetrini. Molekulmass - kümneid ja sadu miljoneid. DNA kogupikkus inimese raku tuumas on umbes 2 m Eukarüootsetes rakkudes moodustab DNA valkudega komplekse ja sellel on spetsiifiline ruumiline konformatsioon.

DNA monomeer - nukleotiid (desoksüribonukleotiid)- koosneb kolme aine jääkidest: 1) lämmastikalus, 2) viiesüsinikuline monosahhariid (pentoos) ja 3) fosforhape. Nukleiinhapete lämmastikualused kuuluvad pürimidiinide ja puriinide klassi. DNA pürimidiini alused(nende molekulis on üks rõngas) - tümiin, tsütosiin. Puriini alused(on kaks rõngast) - adeniin ja guaniin.

DNA nukleotiidi monosahhariidi esindab desoksüriboos.

Nukleotiidi nimi on tuletatud vastava aluse nimest. Nukleotiide ja lämmastikku sisaldavaid aluseid tähistatakse suurtähtedega.

Polünukleotiidne ahel moodustub nukleotiidide kondensatsioonireaktsioonide tulemusena. Sel juhul ühe nukleotiidi desoksüriboosijäägi 3-tollise süsiniku ja teise nukleotiidi fosforhappejäägi vahel fosfoeetri side(kuulub tugevate kovalentsete sidemete kategooriasse). Polünukleotiidahela üks ots lõpeb 5 "süsiniku" otsaga (seda nimetatakse 5" otsaks), teine lõpeb 3 "süsiniku (3" otsaga).

Ühe nukleotiidide ahela vastu on teine ahel. Nukleotiidide paigutus nendes kahes ahelas ei ole juhuslik, vaid rangelt määratletud: tümiin asub alati teises ahelas ühe ahela adeniini vastas ja tsütosiin asub alati guaniini vastas, adeniini ja tümiini vahel tekib kaks vesiniksidet, kolm vesinikku. sidemed guaniini ja tsütosiini vahel. Mustrit, mille järgi DNA erinevate ahelate nukleotiidid on rangelt järjestatud (adeniin - tümiin, guaniin - tsütosiin) ja omavahel valikuliselt kombineeritud, nimetatakse täiendavuse põhimõtet. Tuleb märkida, et J. Watson ja F. Crick mõistsid komplementaarsuse põhimõtet pärast E. Chargaffi teoste lugemist. E. Chargaff, olles õppinud suur summa koe- ja elundiproovid mitmesugused organismid, leidis, et igas DNA fragmendis vastab guaniinijääkide sisaldus alati täpselt tsütosiini ja adeniini tümiini sisaldusele ( "Chargaffi reegel"), kuid ta ei osanud seda fakti selgitada.

Komplementaarsuse põhimõttest järeldub, et ühe ahela nukleotiidjärjestus määrab teise ahela nukleotiidjärjestuse.

DNA ahelad on antiparalleelsed (vastandsuunalised), st. erinevate ahelate nukleotiidid paiknevad vastassuundades ja seetõttu on ühe ahela 3 "otsa" vastas teise ahela 5" ots. Mõnikord võrreldakse DNA molekuli keerdtrepiga. Selle redeli "reelinguks" on suhkru-fosfaadi karkass (vahelduvad desoksüriboosi ja fosforhappe jäägid); "astmed" on komplementaarsed lämmastikualused.

DNA funktsioon- päriliku teabe säilitamine ja edastamine.

DNA replikatsioon (reduplikatsioon).

- isekuubeldamise protsess, DNA molekuli peamine omadus. Replikatsioon kuulub maatriksisünteesi reaktsioonide kategooriasse ja hõlmab ensüüme. Ensüümide toimel rullub DNA molekul lahti ning iga mallina toimiva ahela ümber valmib komplementaarsuse ja antiparallelsuse põhimõtete kohaselt uus ahel. Seega on iga tütar-DNA puhul üks ahel lähteahel ja teine ahel on äsja sünteesitud. Sellist sünteesi nimetatakse poolkonservatiivne.

Replikatsiooni "ehitusmaterjal" ja energiaallikas on desoksüribonukleosiidtrifosfaadid(ATP, TTP, GTP, CTP), mis sisaldavad kolme fosforhappe jääki. Kui polünukleotiidahelasse kaasatakse desoksüribonukleosiidtrifosfaadid, eraldatakse fosforhappe kaks terminaalset jääki ja vabanenud energiat kasutatakse nukleotiidide vahelise fosfodiestersideme moodustamiseks.

Replikatsioonis osalevad järgmised ensüümid:

helikaasid ("lahti kerida" DNA);
destabiliseerivad valgud;
DNA topoisomeraasid (lõigatud DNA);
DNA polümeraasid (valige desoksüribonukleosiidtrifosfaadid ja kinnitage need komplementaarselt DNA matriitsi ahelasse);
RNA primaasid (moodustavad RNA praimereid, praimereid);
DNA ligaasid (õmble DNA fragmendid kokku).

Helikaaside abil keeratakse DNA teatud piirkondades lahti, üheahelalisi DNA piirkondi seovad destabiliseerivad valgud ja replikatsioonikahvel. 10 paari nukleotiidide lahknevusega (heeliksi üks pööre) peab DNA molekul sooritama täieliku pöörde ümber oma telje. Selle pöörlemise vältimiseks lõikab DNA topoisomeraas ühe DNA ahela, võimaldades sellel teise ahela ümber pöörata.

DNA polümeraas suudab kinnitada nukleotiidi ainult eelmise nukleotiidi desoksüriboosi 3"-süsiniku külge, seega on see ensüüm võimeline liikuma piki matriitsi DNA-d ainult ühes suunas: selle matriitsi DNA 3" otsast 5" otsani. Kuna ema DNA ahelad on antiparalleelsed, siis selle erinevatel ahelatel toimub tütarpolünukleotiidahelate kokkupanek erineval viisil ja vastupidises suunas. 3 "-5" ahelal toimub tütarpolünukleotiidahela süntees ilma katkestusteta; seda tütarketti kutsutakse juhtiv. Ketil 5 "-3" - katkendlikult, fragmentidena ( Okazaki killud), mis pärast replikatsiooni lõpetamist DNA ligaasidega liidetakse üheks ahelaks; seda lapsketti kutsutakse mahajäänud (mahajäämine).

DNA polümeraasi eripära on see, et see saab oma tööd alustada ainult sellega "seemned" (kruntvärv). "Seemnete" rolli täidavad lühikesed RNA järjestused, mis on moodustatud RNA primaasi ensüümi osalusel ja on seotud matriitsi DNA-ga. RNA praimerid eemaldatakse pärast polünukleotiidahelate kokkupanemise lõpetamist.

Replikatsioon kulgeb sarnaselt prokarüootides ja eukarüootides. DNA sünteesi kiirus prokarüootides on suurusjärgu võrra suurem (1000 nukleotiidi sekundis) kui eukarüootides (100 nukleotiidi sekundis). Replikatsioon algab samaaegselt DNA molekuli mitmes piirkonnas. DNA tükk ühest replikatsioonipunktist teise moodustab replikatsiooniühiku - replikon.

Replikatsioon toimub enne rakkude jagunemist. Tänu sellele DNA võimele toimub päriliku teabe ülekandmine emarakust tütarrakkudesse.

Remont ("remont")

reparatsioonid on DNA nukleotiidjärjestuse kahjustuste parandamise protsess. Seda viivad läbi raku spetsiaalsed ensüümsüsteemid ( parandavad ensüümid). DNA struktuuri parandamise protsessis võib eristada järgmisi etappe: 1) DNA-d parandavad nukleaasid tunnevad ära ja eemaldavad kahjustatud piirkonna, mille tulemusena tekib DNA ahelas tühimik; 2) DNA polümeraas täidab selle tühimiku, kopeerides informatsiooni teisest (“heast”) ahelast; 3) DNA ligaas "ristsidestab" nukleotiide, viies paranduse lõpule.

Enim on uuritud kolme parandusmehhanismi: 1) fotoreparatsioon, 2) aktsiisi- ehk replikatsioonieelne remont, 3) replikatsioonijärgne remont.

DNA struktuuri muutused toimuvad rakus pidevalt reaktiivsete metaboliitide toimel, ultraviolettkiirgust, raskemetallid ja nende soolad jne. Seetõttu suurendavad defektid parandussüsteemides mutatsiooniprotsesside kiirust ja on pärilike haiguste (pigment-kseroderma, progeeria jne) põhjuseks.

RNA struktuur ja funktsioonid

on polümeer, mille monomeerid on ribonukleotiidid. Erinevalt DNA-st moodustab RNA mitte kahe, vaid ühe polünukleotiidahela (erand - mõnel RNA-d sisaldaval viirusel on kaheahelaline RNA). RNA nukleotiidid on võimelised moodustama üksteisega vesiniksidemeid. RNA ahelad on palju lühemad kui DNA ahelad.

RNA monomeer - nukleotiid (ribonukleotiid)- koosneb kolme aine jääkidest: 1) lämmastikalus, 2) viiesüsinikuline monosahhariid (pentoos) ja 3) fosforhape. RNA lämmastikualused kuuluvad ka pürimidiinide ja puriinide klassi.

RNA pürimidiinalusteks on uratsiil, tsütosiin ja puriini alusteks adeniin ja guaniin. RNA nukleotiidi monosahhariidi esindab riboos.

Eraldada kolme tüüpi RNA: 1) informatiivne(maatriks) RNA – mRNA (mRNA), 2) transport RNA – tRNA, 3) ribosomaalne RNA - rRNA.

Kõik RNA tüübid on hargnemata polünukleotiidid, neil on spetsiifiline ruumiline konformatsioon ja nad osalevad valgusünteesi protsessides. Teave kõigi RNA tüüpide struktuuri kohta salvestatakse DNA-sse. RNA sünteesi protsessi DNA matriitsil nimetatakse transkriptsiooniks.

RNA-de ülekandmine sisaldavad tavaliselt 76 (75 kuni 95) nukleotiidi; molekulmass - 25 000-30 000. tRNA osakaal moodustab umbes 10% kogu RNA sisaldusest rakus. tRNA funktsioonid: 1) aminohapete transport valgusünteesi kohta, ribosoomidesse, 2) translatsioonivahendaja. Rakus leidub umbes 40 tüüpi tRNA-d, millest igaühel on ainult talle iseloomulik nukleotiidjärjestus. Kõigil tRNA-del on aga mitu intramolekulaarset komplementaarset piirkonda, mille tõttu tRNA-d omandavad konformatsiooni, mis meenutab kujult ristikulehte. Mis tahes tRNA-l on silmus ribosoomiga kokkupuuteks (1), antikoodoni silmus (2), ensüümiga kokkupuute ahel (3), aktseptori vars (4) ja antikoodon (5). Aminohape on kinnitatud aktseptori varre 3' otsa. Antikoodon- kolm nukleotiidi, mis "tunnevad ära" mRNA koodoni. Tuleb rõhutada, et konkreetne tRNA võib transportida rangelt määratletud aminohapet, mis vastab selle antikoodonile. Aminohapete ja tRNA seose spetsiifilisus saavutatakse tänu ensüümi aminoatsüül-tRNA süntetaasi omadustele.

Ribosomaalne RNA sisaldavad 3000-5000 nukleotiidi; molekulmass - 1 000 000-1 500 000. rRNA moodustab 80-85% kogu RNA sisaldusest rakus. Kombinatsioonis ribosomaalsete valkudega moodustab rRNA ribosoomid - organellid, mis teostavad valgusünteesi. Eukarüootsetes rakkudes toimub rRNA süntees tuumas. rRNA funktsioonid: 1) ribosoomide vajalik struktuurikomponent ja seeläbi ribosoomide funktsioneerimist tagav; 2) ribosoomi ja tRNA interaktsiooni tagamine; 3) ribosoomi ja mRNA initsiaatorkoodoni esialgne sidumine ja lugemisraami määramine, 4) ribosoomi aktiivtsentri moodustamine.

Teabe RNA nukleotiidide sisaldus oli erinev molekulmass(50 000 kuni 4 000 000). mRNA osakaal moodustab kuni 5% kogu RNA sisaldusest rakus. mRNA funktsioonid: 1) geneetilise informatsiooni ülekandmine DNA-st ribosoomidesse, 2) maatriks valgumolekuli sünteesiks, 3) valgumolekuli primaarstruktuuri aminohappejärjestuse määramine.

ATP struktuur ja funktsioonid

Adenosiintrifosforhape (ATP) on universaalne energiaallikas ja peamine akumulaator elusrakkudes. ATP-d leidub kõigis taime- ja loomarakkudes. ATP kogus on keskmiselt 0,04% (raku toormassist), suurim arv ATP-d (0,2-0,5%) leidub skeletilihastes.

ATP koosneb jääkidest: 1) lämmastikalus (adeniin), 2) monosahhariid (riboos), 3) kolm fosforhapet. Kuna ATP sisaldab mitte ühte, vaid kolme fosforhappe jääki, kuulub see ribonukleosiidtrifosfaatide hulka.

Enamiku rakkudes toimuva töö jaoks kasutatakse ATP hüdrolüüsi energiat. Samal ajal muundatakse fosforhappe terminaalse jäägi lõhustamisel ATP ADP-ks (adenosiindifosforhape), teise fosforhappejäägi lõhustamisel muutub see AMP-ks (adenosiinmonofosforhape). Vaba energia saagis nii terminaalse kui ka teise fosforhappe jäägi elimineerimisel on kumbki 30,6 kJ. Kolmanda fosfaatrühma lõhustamisega kaasneb vaid 13,8 kJ vabanemine. Sidemeid terminali ja fosforhappe teise, teise ja esimese jäägi vahel nimetatakse makroergilisteks (kõrge energiaga).

ATP varusid täiendatakse pidevalt. Kõigi organismide rakkudes toimub ATP süntees fosforüülimise protsessis, st. fosforhappe lisamine ADP-le. Fosforüülimine toimub erineva intensiivsusega hingamisel (mitokondrid), glükolüüsil (tsütoplasma), fotosünteesil (kloroplastid).

ATP on peamine lüli energia vabanemise ja akumuleerumisega kaasnevate protsesside ning energiat nõudvate protsesside vahel. Lisaks on ATP koos teiste ribonukleosiidtrifosfaatidega (GTP, CTP, UTP) RNA sünteesi substraat.

Minema loengud №3“Valkude struktuur ja funktsioon. Ensüümid»

Minema loengud number 5"Rakuteooria. Mobiilsideorganisatsiooni tüübid»

RNA- polümeer, mille monomeerid on ribonukleotiidid. Erinevalt DNA-st moodustab RNA mitte kahe, vaid ühe polünukleotiidahela (erand - mõnel RNA-d sisaldaval viirusel on kaheahelaline RNA). RNA nukleotiidid on võimelised moodustama üksteisega vesiniksidemeid. RNA ahelad on palju lühemad kui DNA ahelad.

RNA pürimidiini alused - uratsiil, tsütosiin, puriini alused - adeniin ja guaniin. RNA nukleotiidi monosahhariidi esindab riboos.

Eraldada kolme tüüpi RNA: 1) informatiivne(maatriks) RNA – mRNA (mRNA), 2) transport RNA – tRNA, 3) ribosomaalne RNA - rRNA.

RNA-de ülekandmine sisaldavad tavaliselt 76 (75 kuni 95) nukleotiidi; molekulmass - 25 000–30 000. tRNA moodustab umbes 10% kogu RNA sisaldusest rakus. tRNA funktsioonid: 1) aminohapete transport valgusünteesi kohta, ribosoomidesse, 2) translatsioonivahendaja. Rakus leidub umbes 40 tüüpi tRNA-d, millest igaühel on ainult talle iseloomulik nukleotiidjärjestus. Kõigil tRNA-del on aga mitu intramolekulaarset komplementaarset piirkonda, mille tõttu tRNA-d omandavad konformatsiooni, mis meenutab kujult ristikulehte. Mis tahes tRNA-l on silmus ribosoomiga kokkupuuteks (1), antikoodoni silmus (2), ensüümiga kokkupuute ahel (3), aktseptori vars (4) ja antikoodon (5). Aminohape on kinnitatud aktseptori varre 3' otsa. Antikoodon- kolm nukleotiidi, mis "tunnevad ära" mRNA koodoni. Tuleb rõhutada, et konkreetne tRNA võib transportida rangelt määratletud aminohapet, mis vastab selle antikoodonile. Aminohapete ja tRNA seose spetsiifilisus saavutatakse tänu ensüümi aminoatsüül-tRNA süntetaasi omadustele.

Ribosomaalne RNA sisaldavad 3000–5000 nukleotiidi; molekulmass - 1 000 000–1 500 000. rRNA moodustab 80–85% kogu RNA sisaldusest rakus. Ribosomaalsete valkudega kompleksis moodustab rRNA ribosoomid - organellid, mis teostavad valgusünteesi. Eukarüootsetes rakkudes toimub rRNA süntees tuumas. rRNA funktsioonid: 1) ribosoomide vajalik struktuurikomponent ja seeläbi ribosoomide funktsioneerimist tagav; 2) ribosoomi ja tRNA interaktsiooni tagamine; 3) ribosoomi ja mRNA initsiaatorkoodoni esialgne sidumine ja lugemisraami määramine, 4) ribosoomi aktiivtsentri moodustamine.

Teabe RNA varieerus nukleotiidide sisalduse ja molekulmassi poolest (50 000 kuni 4 000 000). mRNA osakaal moodustab kuni 5% kogu RNA sisaldusest rakus. mRNA funktsioonid: 1) geneetilise informatsiooni ülekandmine DNA-st ribosoomidesse, 2) maatriks valgumolekuli sünteesiks, 3) valgumolekuli primaarstruktuuri aminohappejärjestuse määramine.

Töö lõpp -

See teema kuulub:

ATP nukleiinhapete struktuur ja funktsioonid

Nukleiinhapete hulka kuuluvad kõrgpolümeersed ühendid, mis lagunevad hüdrolüüsi käigus puriin- ja pürimidiinalusteks pentoosiks ja fosforiks .. rakuteooria rakutüübid .. eukarüootsete rakkude struktuur ja organellide funktsioonid ..

Kui vajate lisamaterjal sellel teemal või te ei leidnud seda, mida otsisite, soovitame kasutada otsingut meie tööde andmebaasis:

Mida teeme saadud materjaliga:

Kui see materjal osutus teile kasulikuks, saate selle sotsiaalvõrgustikes oma lehele salvestada:

Kõik selle jaotise teemad:

DNA struktuur ja funktsioonid
DNA on polümeer, mille monomeerideks on desoksüribonukleotiidid. Kaksikheeliksi kujul oleva DNA molekuli ruumilise struktuuri mudeli pakkusid 1953. aastal välja J. Watson ja F.

DNA replikatsioon (reduplikatsioon).
DNA replikatsioon on isekuublemise protsess, DNA molekuli peamine omadus. Replikatsioon kuulub maatriksisünteesi reaktsioonide kategooriasse ja hõlmab ensüüme. ensüümi toimel

ATP struktuur ja funktsioonid
Adenosiintrifosforhape (ATP) on universaalne allikas ja peamine energiaakumulaator elusrakkudes. ATP-d leidub kõigis taime- ja loomarakkudes. ATP hulk keskkonnas

Rakuteooria loomine ja põhisätted
Rakuteooria on kõige olulisem bioloogiline üldistus, mille kohaselt kõik elusorganismid koosnevad rakkudest. Rakkude uurimine sai võimalikuks pärast mikroskoobi leiutamist. Esiteks

Rakkude organiseerimise tüübid
Rakukorraldust on kahte tüüpi: 1) prokarüootne, 2) eukarüootne. Mõlemale rakutüübile on omane see, et rakud on piiratud membraaniga, sisemist sisu esindab tsütotoop.

Endoplasmaatiline retikulum
Endoplasmaatiline retikulum (ER) või endoplasmaatiline retikulum (ER) on ühemembraaniline organell. See on membraanide süsteem, mis moodustab "paagid" ja kanalid

golgi aparaat
Golgi aparaat ehk Golgi kompleks on ühemembraaniline organoid. See on lamestatud "paakide" virn, mille servad on laiendatud. Nendega on seotud väike süsteem

Lüsosoomid
Lüsosoomid on ühemembraanilised organellid. Need on väikesed mullid (läbimõõt 0,2–0,8 mikronit), mis sisaldavad hüdrolüütiliste ensüümide komplekti. Ensüümid sünteesitakse töötlemata

Vacuoolid
Vacuoolid - ühemembraanilised organellid, on "mahud" täidetud vesilahused orgaaniline ja anorgaanilised ained. ER osaleb vakuoolide moodustamises

Mitokondrid
Mitokondrite struktuur: 1 - välimine membraan; 2 - sisemine membraan; 3 - maatriks; neli

plastiidid
Plastiidide struktuur: 1 - välismembraan; 2 - sisemine membraan; 3 - strooma; 4 - tülakoid; 5

Ribosoomid
Ribosoomi struktuur: 1 - suur subühik; 2 - väike allüksus. Ribod

tsütoskelett
Tsütoskelett koosneb mikrotuubulitest ja mikrofilamentidest. Mikrotuubulid on silindrilised hargnemata struktuurid. Mikrotuubulite pikkus on vahemikus 100 µm kuni 1 mm, läbimõõt

Rakukeskus
Rakukeskus sisaldab kahte tsentriooli ja tsentrosfääri. Tsentriool on silinder, mille seina moodustavad üheksa rühma t

Liikumise organellid
Neid ei esine kõigis rakkudes. Liikumisorganellide hulka kuuluvad ripsmed (ripsmed, epiteel hingamisteed), flagellad (lipulised, spermatosoidid), pseudopoodid (risopoodid, leukotsüüdid), müofiibrid

Kerneli struktuur ja funktsioonid
Reeglina on eukarüootsel rakul üks tuum, kuid seal on kahetuumalised (ripsloomad) ja mitmetuumalised rakud (opaliin). Mõned kõrgelt spetsialiseerunud rakud on sekundaarselt hommikul

Kromosoomid
Kromosoomid on tsütoloogilised pulgakujulised struktuurid, mis on kondenseerunud

Ainevahetus
Ainevahetus on elusorganismide kõige olulisem omadus. Organismis toimuvate metaboolsete reaktsioonide kogumit nimetatakse ainevahetuseks. Ainevahetus koosneb

Valkude biosüntees
Valkude biosüntees on anabolismi kõige olulisem protsess. Kõik rakkude ja organismide märgid, omadused ja funktsioonid määravad lõpuks valgud. Valgud on lühiealised, nende eksisteerimise aeg on

Geneetiline kood ja selle omadused
Geneetiline kood on süsteem, mis salvestab teavet polüpeptiidi aminohapete järjestuse kohta DNA või RNA nukleotiidide järjestuse järgi. Praegu kaalutakse seda salvestussüsteemi

Maatriksi sünteesi reaktsioonid
See on erikategooria keemilised reaktsioonid mis esinevad elusorganismide rakkudes. Nende reaktsioonide käigus toimub polümeeri molekulide süntees vastavalt plaanile, mis on sätestatud teiste polümeeri molekulide struktuuris.

Eukarüootse geeni struktuur
Geen - DNA molekuli osa, mis kodeerib primaarset aminohappejärjestust polüpeptiidis või nukleotiidjärjestust transpordi- ja ribosomaalses RNA molekulis. DNA üks

Transkriptsioon eukarüootides
Transkriptsioon on RNA süntees DNA matriitsil. Viib läbi ensüüm RNA polümeraas. RNA polümeraas saab kinnituda ainult promootorile, mis asub DNA matriitsi ahela 3" otsas.

Saade
Translatsioon on polüpeptiidahela süntees mRNA matriitsil. Translatsiooni tagavad organellid on ribosoomid. Eukarüootides leidub ribosoome mõnedes organellides – mitokondrites ja plastiidides (7

mitootiline tsükkel. Mitoos
Mitoos on eukarüootsete rakkude jagunemise peamine meetod, mille käigus toimub esmalt kahekordistumine ja seejärel päriliku materjali ühtlane jaotumine tütarrakkude vahel.

Mutatsioonid
Mutatsioonid on püsivad äkilised muutused päriliku materjali struktuuris selle organisatsiooni erinevatel tasanditel, mis põhjustavad organismi teatud tunnuste muutumist.

Geenimutatsioonid
Geenimutatsioonid – muutused geenide struktuuris. Kuna geen on DNA molekuli segment, on geenimutatsioon selle segmendi nukleotiidide koostise muutus.

Kromosomaalsed mutatsioonid
Need on muutused kromosoomide struktuuris. Ümberkorraldusi saab läbi viia nii sama kromosoomi sees - kromosoomisisesed mutatsioonid (deletsioon, inversioon, dubleerimine, sisestamine) kui ka kromosoomide vahel - mina

Genoomsed mutatsioonid
Genoommutatsioon on kromosoomide arvu muutus. Genoomsed mutatsioonid tulenevad mitoosi või meioosi normaalse kulgemise katkemisest. haploidsus - juures

Mis on DNA ja RNA? Millised on nende funktsioonid ja tähtsus meie maailmas? Millest need on tehtud ja kuidas need töötavad? Seda ja palju muud käsitletakse artiklis.

Mis on DNA ja RNA

Bioloogiateadused, mis uurivad geneetilise informatsiooni säilitamise, rakendamise ja edastamise põhimõtteid, ebaregulaarsete biopolümeeride struktuuri ja funktsioone, kuuluvad molekulaarbioloogiasse.

Biopolümeerid, suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, mis moodustuvad nukleotiidijääkidest, on nukleiinhapped. Nad salvestavad teavet elusorganismi kohta, määravad selle arengu, kasvu, pärilikkuse. Need happed osalevad valkude sünteesis.

Looduses leidub kahte tüüpi nukleiinhappeid:

DNA - desoksüribonukleiinne;
RNA on ribonukleiinne.

Sellest, mis on DNA, räägiti maailmale 1868. aastal, kui see avastati lõhe leukotsüütide ja spermatosoidide raku tuumadest. Hiljem leiti neid kõigist looma- ja taimerakkudest, aga ka bakteritest, viirustest ja seentest. 1953. aastal ehitasid J. Watson ja F. Crick röntgendifraktsioonianalüüsi tulemusena mudeli, mis koosnes kahest polümeeriahelast, mis on keerdunud spiraalselt üksteise ümber. 1962. aastal autasustati neid teadlasi Nobeli preemia teie avastuse eest.

Desoksüribonukleiinhape

Mis on DNA? See on nukleiinhape, mis sisaldab indiviidi genotüüpi ja edastab teavet pärilikkuse teel, isepaljunedes. Kuna need molekulid on väga suured, on võimalikke nukleotiidide järjestusi tohutult palju. Seetõttu on erinevate molekulide arv praktiliselt lõpmatu.

DNA struktuur

Need on suurimad bioloogilised molekulid. Nende suurus ulatub ühest veerandist bakterites kuni neljakümne millimeetrini inimese DNA-s, mis on palju suurem kui valgu maksimaalne suurus. Need koosnevad neljast monomeerist, nukleiinhapete struktuurikomponentidest - nukleotiididest, mille hulka kuuluvad lämmastikalus, fosforhappejääk ja desoksüriboos.

Lämmastikalustel on süsiniku ja lämmastiku topelttsükkel - puriinid ja üks tsükkel - pürimidiinid.

Puriinid on adeniin ja guaniin ning pürimidiinid tümiin ja tsütosiin. Need on tähistatud suurte ladina tähtedega: A, G, T, C; ja vene kirjanduses - kirillitsas: A, G, T, C. Keemilise vesiniksideme abil ühendatakse need omavahel, mille tulemusena tekivad nukleiinhapped.

Universumis on spiraal kõige levinum vorm. Seega on see olemas ka molekuli DNA struktuuris. Polünukleotiidahel on keerdunud nagu keerdtrepp.

Molekuli ahelad on suunatud üksteisele vastupidiselt. Selgub, et kui ühes ahelas 3-st "otsast 5-ni", siis teises ahelas on orientatsioon vastupidiselt 5-st "otsast 3-ni".

Vastastikuse täiendavuse põhimõte

Kaks ahelat on molekuliks ühendatud lämmastikualuste abil nii, et adeniinil on ühendus tümiiniga ja guaniinil ainult tsütosiiniga. Järjestikused nukleotiidid ühes ahelas määravad teise. Seda vastavust, mis on replikatsiooni või dubleerimise tulemusena uute molekulide ilmumise aluseks, on hakatud nimetama komplementaarsuseks.

Selgub, et adenüülnukleotiidide arv on võrdne tümidüüli arvuga ja guanüülnukleotiidide arv on võrdne tsütidüüli arvuga. See kirjavahetus sai tuntuks kui "Chargaffi reegel".

replikatsioon

Ensüümide kontrolli all toimuv enesepaljunemisprotsess on DNA peamine omadus.

Kõik algab heeliksi lahtikerimisest tänu DNA polümeraasi ensüümile. Pärast vesiniksidemete katkemist sünteesitakse ühes ja teises ahelas tütarahel, mille materjaliks on tuumas olevad vabad nukleotiidid.

Iga DNA ahel on malliks uuele ahelale. Selle tulemusena saadakse ühest kaks absoluutselt identset lähtemolekuli. Sel juhul sünteesitakse üks niit tahke ja teine on esmalt fragmentaarne, alles seejärel ühendav.

DNA geenid

Molekul sisaldab kõike oluline teave nukleotiidide kohta, määrab aminohapete paigutuse valkudes. Inimese ja kõigi teiste organismide DNA talletab teavet oma omaduste kohta, edastades need järglastele.

Osa sellest on geen – nukleotiidide rühm, mis kodeerib informatsiooni valgu kohta. Raku geenide kogum moodustab selle genotüübi või genoomi.

Geenid asuvad DNA kindlal lõigul. Need koosnevad teatud arvust nukleotiididest, mis on paigutatud järjestikusse kombinatsiooni. See tähendab, et geen ei saa oma kohta molekulis muuta ja see on seda absoluutselt muutnud konkreetne number nukleotiidid. Nende järjestus on ainulaadne. Näiteks kasutatakse ühte tellimust adrenaliini ja teist insuliini jaoks.

Lisaks geenidele paiknevad DNA-s mittekodeerivad järjestused. Nad reguleerivad geene, aitavad kromosoome ning tähistavad geeni algust ja lõppu. Kuid tänapäeval on enamiku nende roll teadmata.

Ribonukleiinhape

See molekul on paljuski sarnane desoksüribonukleiinhappega. See pole aga nii suur kui DNA. Ja RNA koosneb ka nelja tüüpi polümeersetest nukleotiididest. Kolm neist on sarnased DNA-ga, kuid tümiini asemel sisaldab see uratsiili (U või Y). Lisaks koosneb RNA süsivesikutest, mida nimetatakse riboosiks. Peamine erinevus seisneb selles, et selle molekuli spiraal on üksik, erinevalt DNA kaksikheeliksist.

RNA funktsioonid

Ribonukleiinhappe funktsioonid põhinevad kolmel erinevat tüüpi RNA.

Teave edastab geneetilise teabe DNA-st tuuma tsütoplasmasse. Seda nimetatakse ka maatriksiks. See on avatud ahel, mille sünteesib tuumas ensüüm RNA polümeraas. Hoolimata asjaolust, et selle protsent molekulis on äärmiselt madal (kolm kuni viis protsenti rakust), on sellel kõige olulisem funktsioon – olla valkude sünteesi maatriks, andes DNA molekulidest teada nende struktuurist. Ühte valku kodeerib üks konkreetne DNA, seega nende numbriline väärtus võrdne.

Ribosoom koosneb peamiselt tsütoplasma graanulitest – ribosoomidest. rRNA-d sünteesitakse tuumas. Need moodustavad ligikaudu kaheksakümmend protsenti kogu rakust. Sellel liigil on keeruline struktuur, moodustades täiendavatel osadel silmuseid, mis viib molekulaarse iseorganiseerumiseni keerukaks kehaks. Nende hulgas on kolm tüüpi prokarüootides ja neli eukarüootides.

Transport toimib "adapterina", reastades polüpeptiidahela aminohapped sobivas järjekorras. Keskmiselt koosneb see kaheksakümnest nukleotiidist. Nende rakk sisaldab reeglina peaaegu viisteist protsenti. See on loodud kandma aminohappeid sinna, kus sünteesitakse valke. Rakus on kakskümmend kuni kuuskümmend ülekande-RNA tüüpi. Neil kõigil on ruumis sarnane organisatsioon. Nad omandavad struktuuri, mida nimetatakse ristikuleheks.

RNA ja DNA tähtsus

Kui avastati, mis on DNA, ei olnud selle roll nii ilmne. Isegi täna, hoolimata asjaolust, et palju rohkem teavet on selgunud, on mõned küsimused vastuseta. Ja võib-olla pole mõned neist isegi veel sõnastatud.

tuntud bioloogiline tähtsus DNA ja RNA seisnevad selles, et DNA edastab pärilikku teavet ning RNA osaleb valgusünteesis ja kodeerib valgu struktuuri.

Siiski on versioone, et see molekul on seotud meie vaimse eluga. Mis on selles mõttes inimese DNA? See sisaldab kogu teavet tema, tema elu ja pärilikkuse kohta. Metafüüsikud usuvad, et selles sisaldub eelmiste elude kogemus, DNA taastavad funktsioonid ja isegi Kõrgema Mina – Looja, Jumala – energia.

Nende arvates sisaldavad ahelad koode, mis on seotud elu kõigi aspektidega, sealhulgas vaimse osaga. Aga osa infot, näiteks oma keha taastamise kohta, asub DNA ümber oleva mitmemõõtmelise ruumi kristalli struktuuris. See on dodekaeeder ja on kogu elujõu mälu.

Tänu sellele, et inimene ei koorma end vaimsete teadmistega, on kristallilise kestaga DNA-s infovahetus väga aeglane. Tavainimese jaoks on see vaid viisteist protsenti.

Eeldatakse, et seda tehti spetsiaalselt selleks, et lühendada inimese eluiga ja langeda duaalsuse tasandile. Seega inimene kasvab karmavõlg, ja mõnede olendite jaoks vajalik vibratsioonitase säilib planeedil.

RNA, nagu DNA, on polünukleotiid. RNA nukleotiidide struktuur DNA omaga, kuid erinevused on järgmised:

Desoksüriboosi asemel sisaldavad RNA nukleotiidid viiest süsinikust koosnevat suhkrut riboosi;
Tümiini lämmastikaluse asemel uratsiil;
RNA molekuli esindab tavaliselt üks ahel (mõnedes viirustes kaks);

Rakkudes on kolme tüüpi RNA: informatiivne, transport ja ribosomaalne.

Informatiivne RNA (i-RNA) on teatud DNA lõigu koopia ja toimib geneetilise informatsiooni kandjana DNA-st valgusünteesi kohta (ribosoomi) ning osaleb otseselt selle molekulide kokkupanemises.

Transport RNA (tRNA) kannab aminohappeid tsütoplasmast ribosoomidesse.

Ribosomaalne RNA (rRNA) on osa ribosoomidest. Arvatakse, et r-RNA tagab teatud ruumilise suhte i-RNA ja t-RNA.

RNA roll päriliku teabe realiseerimise protsessis.

Pärilik informatsioon, mis on kirjutatud geneetilise koodi abil, salvestatakse DNA molekulidesse ja paljuneb, et anda vastloodud rakkudele nende normaalseks arenguks ja funktsioneerimiseks vajalikke "juhiseid". Samal ajal ei osale DNA otseselt rakkude elu toetamises. Vahendaja rolli, kelle ülesanne on tõlkida DNA-sse salvestatud pärilik informatsioon töötavasse vormi, täidab ribonukleiinhapped - RNA.

Erinevalt DNA molekulidest on ribonukleiinhapped esindatud ühe polünukleotiidahelaga, mis koosneb nelja tüüpi nukleotiididest, mis sisaldavad suhkrut, riboosi, fosfaati ja ühte neljast lämmastiku alusest – adeniini, guaniini, uratsiili või tsütosiini. RNA sünteesitakse DNA molekulidel, kasutades RNA polümeraasi ensüüme, järgides komplementaarsuse ja antiparalleelsuse põhimõtet ning uratsiil on komplementaarne DNA adeniiniga RNA-s. Kõiki rakus toimivaid RNA-sid võib jagada kolme põhitüüpi: mRNA, tRNA, rRNA.

Pärilikkus- ja varieeruvusmaterjali keemilise korralduse järgi ei erine eukarüootsed ja prokarüootsed rakud üksteisest põhimõtteliselt. Nende geneetilist materjali esindab DNA. Neile ühine on geneetilise teabe salvestamise põhimõte, samuti geneetiline kood. Pro- ja eukarüootides krüpteeritakse samad aminohapped samade koodonitega. Põhimõtteliselt kasutatakse seda tüüpi rakkudes DNA-s talletatud pärilikku teavet samal viisil. Esiteks transkribeeritakse see mRNA molekuli nukleotiidjärjestuseks ja seejärel transleeritakse tRNA osalusel peptiidi aminohappejärjestuseks ribosoomidel. Mõned päriliku materjali korralduse tunnused, mis eristavad eukarüootseid rakke prokarüootsetest, põhjustavad aga erinevusi nende geneetilise teabe kasutamisel.

Prokarüootse raku pärilikkusaine sisaldub peamiselt ühes ringikujulises DNA molekulis. See asub otse raku tsütoplasmas, kus on ka geeniekspressiooniks vajalikud tRNA-d ja ensüümid, millest osa sisaldub ribosoomides. Prokarüootsed geenid koosnevad täielikult kodeerivatest nukleotiidjärjestustest, mis realiseeruvad valkude, tRNA või rRNA sünteesi käigus.

Eukarüootide pärandmaterjal on mahult suurem kui prokarüootidel. See asub peamiselt spetsiaalsetes tuumastruktuurides - kromosoomid mis on tsütoplasmast eraldatud tuumaümbrisega. Valkude sünteesiks vajalik aparaat, mis koosneb ribosoomidest, tRNA-st, aminohapete ja ensüümide komplektist, asub raku tsütoplasmas.

Eukarüootsete rakkude geenide molekulaarses korralduses on olulisi erinevusi. Enamikul neist on kodeerivad järjestused eksonid katkestatud intron saidid, mida ei kasutata t-RNA, r-RNA või peptiidide sünteesil. Selliste piirkondade arv on erinevates geenides erinev.Need piirkonnad eemaldatakse esmasest transkribeeritud RNA-st ja seetõttu toimub geneetilise informatsiooni kasutamine eukarüootses rakus mõnevõrra erinevalt. Prokarüootses rakus, kus pärilik materjal ja valkude biosünteesi aparaat ei ole ruumiliselt eraldatud, toimuvad transkriptsioon ja translatsioon peaaegu samaaegselt. Eukarüootses rakus ei eralda neid kahte etappi mitte ainult ruumiliselt tuumaümbris, vaid neid eraldavad ajaliselt ka mRNA küpsemisprotsessid, millest tuleb eemaldada mitteinformatiivsed järjestused.

Lisaks nendele erinevustele geneetilise teabe ekspressiooni igas etapis võib täheldada mõningaid nende protsesside kulgemise tunnuseid pro- ja eukarüootides.