RNA dhe DNA. ARN - çfarë është kjo? ARN: struktura, funksioni, speciet

Koha në të cilën jetojmë është e shënuar nga ndryshime të jashtëzakonshme, përparim të jashtëzakonshëm, kur njerëzit marrin përgjigje për gjithnjë e më shumë pyetje të reja. Jeta po ecën me shpejtësi, dhe ajo që vetëm kohët e fundit dukej e pamundur, fillon të realizohet. Është e mundur që sot është një histori nga zhanri i fantazisë, së shpejti do të fitojë edhe tiparet e realitetit.

Një nga zbulimet më të rëndësishme në gjysmën e dytë të shekullit të njëzetë ishte acidet nukleike ARN dhe ADN, falë të cilave personi iu afrua gjurmëve të sekreteve të natyrës.

Acidet nukleike

Acidet nukleike janë komponime organike që kanë vetitë e peshës molekulare të lartë. Ato përfshijnë hidrogjen, karbon, azot dhe fosfor.

Ata u zbuluan në 1869 nga F. Micher, i cili ekzaminoi pusin. Megjithatë, atëherë zbulimi i tij nuk iu dha shumë rëndësi. Vetëm më vonë, kur këto acide u gjetën në të gjitha qelizat e kafshëve dhe bimëve, erdhi kuptimi i rolit të tyre të madh.

Ekzistojnë dy lloje të acideve nukleike: ARN dhe ADN (acide ribonukleike dhe deoksiribonukleike). Ky artikull është i përkushtuar ndaj acidit ribonucleic, por për një kuptim të përgjithshëm, ne gjithashtu do të shqyrtojmë atë që ADN është vetë.

Çfarë është acid deoxyribonucleic?

ADN është një acid nukleik i përbërë nga dy fije që janë të lidhura sipas ligjit të komplementaritetit nga lidhjet e hidrogjenit të bazave azotike. Zinxhirët e gjatë janë shtrembëruar në një spirale, njëra anë përmban pothuajse dhjetë nukleotide. Diametri i spiralës së dyfishtë është dy milimetra, distanca midis nukleotideve është rreth gjysmë nanometër. Gjatësia e një molekule nganjëherë arrin disa centimetra. Gjatësia e ADN-së së bërthamës së qelizës njerëzore është pothuajse dy metra.

Struktura e ADN-së përmban të gjithë informacionin gjenetik. ADN-ja ka replikim, që do të thotë një proces në të cilin formohen dy fëmijë saktësisht identikë nga një molekulë.

Siç është përmendur tashmë, zinxhiri përbëhet nga nukleotide që përbëhen, nga ana tjetër, të bazave azotike (adeninë, guanine, timinë dhe citozinë) dhe një mbetje acid fosforesh. Të gjitha nukleotidet ndryshojnë në bazat e azotit. Lidhja e hidrogjenit nuk lind ndërmjet të gjitha bazave, adenina, për shembull, mund të kombinohet vetëm me timinë ose guaninë. Kështu, nukleotidet adenile në trup janë po aq sa nukleotidet timidile, dhe numri i guanyls është i barabartë me cytidil (rregull i Chargaff). Rezulton se sekuenca e një zinxhiri parashikon sekuencën e tjetrës, dhe zinxhirët duket se pasqyrojnë njëra-tjetrën. Ky model, ku nukleotidet e dy zinxhirëve janë rregulluar në mënyrë të rregullt dhe gjithashtu janë të lidhur në mënyrë selektive, quhet parimi i komplementaritetit. Përveç komponimeve me hidrogjen, helixi i dyfishtë ndërvepron dhe hidrofobik.

Të dy zinxhirët janë shumëdimensionale, domethënë ato janë të vendosura në drejtime të kundërta. Prandaj, përballë tre-fund të një është pesë-fund të zinxhirit të tjera.

Jashtë , molekula e ADN-së ngjan me një shkallë vidhoshe, hekurudha e së cilës është një shtyllë sheqer-fosfate, dhe hapat janë baza plotësuese të azotit.

Çfarë është acidi ribonukleik?

ARN është një acid nukleik me monomerë të quajtur ribonukleotide.

Nga vetitë kimike, ajo është shumë e ngjashme me ADN-në, pasi të dy janë polimere nukleotide që janë një N-glycoside fosforilizuar që është ndërtuar mbi mbetjen e pentose (sheqer me pesë karboni), me grupin e fosfateve të atomit të pestë të karbonit dhe bazën e azotit në atomin e parë të karbonit.

Është një zinxhir i vetëm polinukleotidi (përveç viruseve), i cili është shumë më i shkurtër se ADN-ja.

Një monomer ARN është mbetjet e substancave të mëposhtme:

• Bazat e azotit;
• Një monosakarid me pesë karboni;
• Fosforik acid.

ARN-të kanë pirimidin (uracil dhe citozinë) dhe bazat purine (adenine, guanine). Riboza është një monosakarid i ARN nukleotideve.

Dallimet midis ARN dhe ADN

Acidet nukleike ndryshojnë nga njëra tjetra në vetitë e mëposhtme:

• Sasia e saj në qelizë varet nga gjendja, mosha dhe organi fiziologjik;
• ADN-ja përmban deoksiriboz karbohidrate dhe ARN-ribozë;
• Baza azotike në ADN është timinë, dhe në ARN - uracil;
• Klasat kryejnë funksione të ndryshme, por sintetizohen në një matricë të ADN-së;
• ADN-ja përbëhet nga një helikë e dyfishtë dhe ARN - nga një zinxhir i vetëm;
• Për të, rregullat e Chargaff që veprojnë në ADN janë të pazakonta;
• Në ARN më shumë baza të vogla;
• Zinxhirët ndryshojnë shumë në gjatësi.

Historia e studimit

Rrjeti i ARN u zbulua së pari nga biokimisti nga Gjermania R. Altman në studimin e qelizave të majave. Në mesin e shekullit të njëzetë, roli i ADN-së në gjenetikë u provua. Vetëm atëherë ata i përshkruan llojet e ARN-së, funksionet, dhe kështu me radhë. Deri në 80-90% të masës në qelizë llogaritet nga r-ARN, duke formuar së bashku me proteinat ribozomale dhe duke marrë pjesë në biosintezën e proteinave.

Në vitet gjashtëdhjetë të shekullit të kaluar, u sugjerua së pari që të ketë një lloj që përmban informacion gjenetik për sintezën e proteinave. Pas kësaj, u vërtetua shkencërisht se ekzistojnë acide ribonukleike informuese që përfaqësojnë kopje komplementare të gjeneve. Ato gjithashtu quhen ARN matrice.

Dekodimi i informacionit të regjistruar në to përfshin të ashtuquajturat acidet e transportit.

Më vonë, u zhvilluan metoda për të zbuluar sekuencën e nukleotideve dhe për të vendosur strukturën e ARN-së në hapësirën e acidit. Pra, u zbulua se disa prej tyre, të cilat quhen ribozime, mund të ndajnë zinxhirët e poliribonukleotideve. Si pasojë, supozohet se në kohën kur jeta në planetin ka lindur, ARN ka vepruar pa ADN dhe proteinat. Në të njëjtën kohë, të gjitha transformimet u bënë me pjesëmarrjen e saj.

Struktura e molekulës së acidit ribonukleik

Pothuajse të gjitha ARN janë zinxhirë të vetëm të polinukleotideve, të cilat, nga ana tjetër, përbëhen nga monoribonukleotide - bazat purine dhe pirimidine.

Nucleotides janë caktuar nga letrat fillestare të bazave:

• Adenine (A), A;
• Guanine (G), G;
• Citozina (C), C;
• Uracil (U), U.

Ata janë të lidhur së bashku nga lidhjet tre dhe pesë fosfodiestër.

Numri më i madh i nukleotideve (nga disa dhjetra në dhjetëra mijëra) përfshihet në strukturën e ARN. Ato mund të formojnë një strukturë sekondare, e përbërë kryesisht nga fillesa të dyfishta, të cilat formohen nga baza plotësuese.

Struktura e një molekule të acidit ribonukleik

Siç është përmendur tashmë, molekula ka një strukturë të vetme. ARN merr një strukturë dytësore dhe formë si rezultat i ndërveprimit të nukleotideve me njëri-tjetrin. Është një polimer monomer i të cilit është një nukleotid që përbëhet nga sheqeri, një mbetje acid fosforesh dhe një bazë azoti. Jashtë, molekula është e ngjashme me një nga fijet e ADN-së. Nucleotides adenine dhe guanine, të cilat janë pjesë e ARN, janë purine. Citozina dhe uracil janë baza pirimidine.

Procesi i sintezës

Për të sintetizuar molekulën e ARN-së, matrica është një molekulë e ADN-së. Megjithatë, ndodh dhe procesi i kundërt, kur molekulat e reja të acidit deoksiribonukleik janë formuar në matricën ribonukleike. Kjo ndodh kur lloje të caktuara të viruseve përsëriten.

Baza për biosintezën mund të shërbejë gjithashtu edhe për molekulat e tjera të acidit ribonukleik. Në transkriptimin e tij, e cila ndodh në bërthamën e qelizës, marrin pjesë shumë enzime, por më të rëndësishmet prej tyre janë RNA polimeraza.

llojet

Varësisht nga lloji i ARN, funksionet e tij ndryshojnë gjithashtu. Ka disa lloje:

• Informacioni dhe ARN;
• Ribosomal p-ARN;
• TRNA e transportit;
• të vogla;
• ribozymes;
• viral.

Informacion acid ribonucleic

Molekula të tilla quhen gjithashtu molekula matrice. Ata përbëjnë rreth dy përqind të totalit në qelizë. Në qelizat eukariote, ato sintetizohen në bërthama në matricat e ADN-së, pastaj kalojnë në citoplazmë dhe lidhen me ribozomet. Më tej, ato bëhen matrica për sintezën e proteinave: ata janë bashkuar me ARN transportuese që mbajnë aminoacide. Ky është procesi i transformimit të informacionit, i cili realizohet në një strukturë unike të proteinave. Në disa ARN virale, ajo është gjithashtu një kromozom.

Jakobi dhe Mano janë zbuluesit e kësaj specie. Duke mos pasur një strukturë të ngurtë, zinxhiri i saj formon sythe lakuar. Pa punuar, i-RNA mbledh në folds dhe folds në një gropë, dhe në rendin e punës shpaloset.

Dhe-ARN mbart informacion rreth sekuencës së aminoacideve në proteinën që sintetizohet. Çdo aminoacid kodohet në një vend të caktuar me ndihmën e kodeve gjenetike që janë karakteristike për:

• Triplet - nga katër mononukleotide është e mundur të ndërtohet gjashtëdhjetë e katër kodone (kodi gjenetik);
• Jo-mbivendosja - informacioni lëviz në një drejtim;
• Vazhdimësia - parimi i operacionit reduktohet në faktin se një i-ARN është një proteinë e vetme;
• Universaliteti - ky apo ai lloj aminoacidi kodohet në të gjitha organizmat e gjallë në mënyrë të barabartë;
• Degjenerimi - janë të njohura 20 aminoacide, dhe kodonët janë gjashtëdhjetë e një, domethënë kodohen nga disa kodet gjenetike.

Ribosomal ribonucleic acid

Këto molekula përbëjnë shumicën dërrmuese të ARN-ve qelizore, domethënë nga tetëdhjetë e nëntëdhjetë për qind të totalit. Ata kombinohen me proteina dhe formojnë ribozome - këto janë organokode që kryejnë sinteza proteinike.

Ribosomat përbëhen nga gjashtëdhjetë e pesë përqind e r-ARN dhe tridhjetë e pesë përqind e proteinave. Ky zinxhir polinukleotidi është lehtësisht i përkulur së bashku me proteina.

Ribosomi përbëhet nga aminoacidet dhe vendet e peptidës. Ato janë të vendosura në kontakt me sipërfaqet.

Ribozomat lëvizin lirshëm në qelizë, duke sintetizuar proteinat në vendet e duhura. Ato nuk janë shumë specifike dhe nuk mund të lexojnë vetëm informacion nga i-ARN, por gjithashtu formojnë një matricë me ta.

Transporti i acidit ribonukleik

T-ARN janë më të studiuarat. Ata përbëjnë dhjetë për qind të acidit ribonucleik qelizor. Këto lloje të ARN lidhet me aminoacidet në sajë të një enzime të veçantë dhe i dorëzohen ribosomeve. Në këtë rast, aminoacidet transportohen nga molekulat e transportit. Megjithatë, ndodh që aminoacidi është koduar nga kodona të ndryshëm. Pastaj ata do të transportohen nga disa ARN transporti.

Ai del në një glomerul, kur është joaktiv, por funksionon si një fletë tërfili.

Ai dallon fushat e mëposhtme:

• Sasia e akceptorit, e cila ka sekuencën nukleotide të ATSTS;
• Një vend që shërben për t'u bashkuar me ribosomin;
• Një antikodon që kodon një aminoacid që është i lidhur me këtë tRNA.

Lloji i vogël i acidit ribonucleic

Kohët e fundit, speciet e RNA janë rimbushur me një klasë të re, të ashtuquajturat ARN të vogla. Ata janë rregullatorët më të mundshëm universale që i japin gjenet në ose jashtë në zhvillimin embrional, dhe gjithashtu kontrollojnë proceset brenda qelizave.

Ribozimet gjithashtu janë zbuluar rishtazi, ata marrin pjesë aktivisht kur acidi i ARN është fermentuar, duke qenë katalizator.

Llojet virale të acideve

Virusi mund të përmbajë ose acid ribonukleik ose acid deoksiribonukleik. Prandaj, me molekulat përkatëse, ato quhen RNA që përmbajnë. Kur një virus hyn në këtë qelizë, ndodh transkriptimi i kundërt - ADN i ri krijohet mbi bazën e acidit ribonukleik, të cilat janë ngulitur në qeliza, duke siguruar ekzistencën dhe riprodhimin e virusit. Në rastin tjetër, ndodh formimi i ARN komplementare. Viruset e proteinave, aktiviteti jetik dhe riprodhimi shkojnë pa ADN, por vetëm në bazë të informacionit që gjendet në ARN të virusit.

përsëritje

Me qëllim të përmirësimit të kuptimit të përgjithshëm, është e nevojshme të merret në konsideratë procesi i replikimit, i cili rezulton në paraqitjen e dy molekulave të acidit nukleik identik. Kështu fillon ndarja e qelizave.

Ajo përfshin polimerazat e ADN-së, ADN-të varur, polimerazat e ARN dhe ligaze të ADN-së.

Procesi i riprodhimit përbëhet nga hapat e mëposhtëm:

• Despiralizimi - ka një zbutje graduale të ADN-së së nënës, e cila kap tërë molekulën;
• Thyerja e lidhjeve të hidrogjenit, në të cilën zinxhirët ndryshojnë, dhe një pirg përsëritës duket;
• Rregullimi i dNTP në bazat e çliruara të qarqeve të nënës;
• Heqja e pirofosfateve nga molekulat dNTP dhe formimi i lidhjeve fosforike-dinetere për shkak të energjisë në zhvillim;
• respiralizatsiya.

Pas formimit të një molekule vajze, bërthama, citoplazma dhe pjesa tjetër ndahen. Kështu formohen dy qeliza vajza, marrin plotësisht informacionin gjenetik.

Përveç kësaj, struktura primare e proteinave është e koduar, të cilat sintetizohen në qelizë. ADN-ja në këtë proces merr një pjesë indirekte dhe jo të drejtpërdrejtë, që është ADN-ja që është përfshirë në sintezën e proteinave dhe ARN-së. Ky proces quhet transkriptim.

transkriptim

Sinteza e të gjitha molekulave ndodh gjatë transkriptimit, domethënë, rishkrimin e informacionit gjenetik nga një operon specifik i ADN-së. Procesi në disa pika është i ngjashëm me replikimin, por në të tjera ndryshon shumë nga ai.

Ngjashmëritë janë pjesët e mëposhtme:

• Fillimi vjen me despiralizimin e ADN-së;
• Ekziston një pushim në lidhjet e hidrogjenit midis bazave të zinxhirëve;
• Plotësuese për to janë NTFs;
• Formimi i lidhjeve të hidrogjenit zhvillohet.

Dallimet nga replikimi:

• Gjatë transkriptimit, vetëm pjesa e ADN-së që korrespondon me transkripton është zbërthyer, ndërsa gjatë replikimit molekula e tërë i nënshtrohet një copëzimi;
• Kur transkriptuar, NTFs sintable përmbajnë ribose, dhe në vend të timinës, uracil;
• Informacioni fshihet vetëm nga një vend i caktuar;
• Pas formimit të molekulës, lidhjet e hidrogjenit dhe thyerja e zinxhirit të sintetizuar, dhe zinxhiri rrëshqet nga ADN-ja.

Për funksionimin normal, struktura primare e ARN duhet të përbëhet vetëm nga ADN i dekomisionuar nga vendet e ekzoneve.

ARN i sapoformuar fillon procesin e maturimit. Seksionet e heshtura janë të prera, dhe ato informative janë bashkuar së bashku, duke formuar një zinxhir polinukleotidi. Për më tepër, çdo specie ka transformimet e veta.

Në i-ARN, ndodh ngjitja në fundin fillestar. Poliadenilati shtohet në vendin e fundit.

Në tRNA, bazat ndryshohen për të formuar lloje të vogla.

Në r-ARN, baza të ndara gjithashtu janë metilizuar.

Mbroni nga shkatërrimi dhe përmirësoni transportin tek citoplazma e proteinave. ARN në një gjendje të pjekur është e lidhur me to.

Vlera e acideve deoksiribonukleike dhe ribonukleike

Acidet nukleike janë të një rëndësie të madhe në jetën e organizmave. Në to ruhet, transferohet në citoplazmë dhe transmetohet me trashëgimi në qelizat e vajzave informacion rreth proteinave të sintetizuara në secilën qelizë. Ata janë të pranishëm në të gjitha organizmat e gjallë, stabiliteti i këtyre acideve luan një rol vendimtar për funksionimin normal të të dy qelizave dhe gjithë organizmit. Çdo ndryshim në strukturën e tyre do të çojë në ndryshime qelizore.