Kila kiumbe hai katika ulimwengu wetu ni tofauti. Sio tu watu tofauti kutoka kwa kila mmoja. Wanyama na mimea ya aina moja pia wana tofauti. Sababu ya hii sio tu hali tofauti za maisha na uzoefu wa maisha. Ubinafsi wa kila kiumbe umewekwa ndani yake kwa msaada wa nyenzo za urithi.
Maswali muhimu na ya kuvutia kuhusu asidi nucleic
Hata kabla ya kuzaliwa, kila kiumbe kina seti yake ya jeni, ambayo huamua kabisa vipengele vyote vya kimuundo. Sio tu rangi ya kanzu au sura ya majani, kwa mfano. Tabia muhimu zaidi zimewekwa katika jeni. Baada ya yote, hamster haiwezi kuzaliwa na paka, na mbuyu hauwezi kukua kutoka kwa mbegu za ngano.
Na asidi nucleic - RNA na molekuli za DNA - huwajibika kwa kiasi hiki kikubwa cha habari. Umuhimu wao ni ngumu sana kukadiria. Baada ya yote, sio tu kuhifadhi habari katika maisha yote, husaidia kuitambua kwa msaada wa protini, na badala ya hii, huipitisha kwa kizazi kijacho. Wanafanyaje, muundo wa DNA na molekuli za RNA ni ngumu kiasi gani? Je, zinafanana vipi na tofauti zao ni zipi? Katika haya yote sisina tutaibainisha katika sura zinazofuata za makala.
Tutachambua taarifa zote kipande baada ya nyingine, tukianza na mambo ya msingi kabisa. Kwanza, tutajifunza ni nini asidi ya nucleic, jinsi yalivyogunduliwa, basi tutazungumzia kuhusu muundo na kazi zao. Mwishoni mwa makala, tunasubiri jedwali linganishi la RNA na DNA, ambalo unaweza kurejelea wakati wowote.
asidi nucleic ni nini
Asidi nucleic ni misombo ya kikaboni yenye uzito wa juu wa molekuli, ni polima. Mnamo 1869 zilielezewa kwa mara ya kwanza na Friedrich Miescher, mwanabiolojia wa Uswizi. Alitenga dutu, ambayo ni pamoja na fosforasi na nitrojeni, kutoka kwa seli za usaha. Kwa kudhani kuwa iko kwenye viini tu, mwanasayansi aliiita nuclein. Lakini kile kilichosalia baada ya kutenganishwa kwa protini kiliitwa asidi ya nucleic.
Monomeri zake ni nyukleotidi. Idadi yao katika molekuli ya asidi ni ya mtu binafsi kwa kila aina. Nucleotides ni molekuli inayoundwa na sehemu tatu:
- monosaccharide (pentose), inaweza kuwa ya aina mbili - ribose na deoxyribose;
- msingi wa nitrojeni (moja kati ya nne);
- mabaki ya asidi ya fosforasi.
Ijayo, tutaangalia tofauti na ufanano kati ya DNA na RNA, jedwali lililo mwishoni kabisa mwa makala litatoa muhtasari.
Sifa za muundo: pentosi
Kulingana kwa kwanza kabisa kati ya DNA na RNA ni kwamba zina monosaccharides. Lakini kwa kila asidi wao ni tofauti. Kulingana na ambayo pentose iko kwenye molekuli, asidi ya nucleic imegawanywa katika DNA na RNA. DNA ina deoxyribose, wakati RNA inaribose. Pentosi zote mbili hutokea katika asidi katika umbo la β pekee.
Deoxyribose haina oksijeni kwenye atomi ya pili ya kaboni (inayoashiria 2'). Wanasayansi wanapendekeza kutokuwepo kwake:
- hufupisha kiungo kati ya C2 na C3;
- hufanya molekuli ya DNA kuwa na nguvu zaidi;
- huunda masharti ya upakiaji wa DNA iliyoshikana kwenye kiini.
Ulinganisho wa Kujenga: Misingi ya Naitrojeni
Tabia za kulinganisha za DNA na RNA si rahisi. Lakini tofauti zinaonekana tangu mwanzo. Misingi ya nitrojeni ndio vijenzi muhimu zaidi katika molekuli zetu. Wanabeba habari za maumbile. Kwa usahihi, sio besi wenyewe, lakini utaratibu wao katika mlolongo. Ni purine na pyrimidine.
Muundo wa DNA na RNA hutofautiana tayari katika kiwango cha monoma: katika asidi ya deoxyribonucleic tunaweza kupata adenine, guanini, cytosine na thymine. Lakini RNA ina uracil badala ya thymine.
Besi hizi tano ndizo kuu (kuu), zinaunda asidi nyingi za nucleic. Lakini zaidi yao, kuna wengine. Hii hutokea mara chache sana, besi kama hizo huitwa ndogo. Zote zinapatikana katika asidi zote mbili - hii ni mfanano mwingine kati ya DNA na RNA.
Msururu wa besi hizi za nitrojeni (na, ipasavyo, nyukleotidi) katika msururu wa DNA huamua ni protini zipi za seli fulani zinaweza kuunganishwa. Ni molekuli gani zitaundwa kwa wakati fulani inategemea mahitaji ya mwili.
Nenda kwaviwango vya shirika la asidi ya nucleic. Ili sifa za kulinganisha za DNA na RNA ziwe kamili na zenye lengo iwezekanavyo, tutazingatia muundo wa kila moja. DNA ina nne kati ya hizo, na idadi ya viwango vya shirika katika RNA inategemea aina yake.
Ugunduzi wa muundo wa DNA, kanuni za muundo
Viumbe vyote vimegawanywa katika prokariyoti na yukariyoti. Uainishaji huu unategemea muundo wa msingi. Wote wana DNA katika seli kwa namna ya kromosomu. Hizi ni miundo maalum ambayo molekuli ya asidi ya deoxyribonucleic inahusishwa na protini. DNA ina viwango vinne vya mpangilio.
Muundo wa msingi unawakilishwa na mlolongo wa nyukleotidi, mlolongo ambao unazingatiwa kwa uangalifu kwa kila kiumbe cha mtu binafsi na ambao umeunganishwa na vifungo vya phosphodiester. Mafanikio makubwa katika utafiti wa muundo wa DNA yalipatikana na Chargaff na washirika wake. Waliamua kwamba uwiano wa besi za nitrojeni hutii sheria fulani.
Ziliitwa sheria za Chargaff. Ya kwanza ya haya inasema kwamba jumla ya besi za purine lazima iwe sawa na jumla ya pyrimidines. Hii itakuwa wazi baada ya kufahamiana na muundo wa pili wa DNA. Utawala wa pili unafuata kutoka kwa vipengele vyake: uwiano wa molar A / T na G / C ni sawa na moja. Sheria hiyo hiyo ni kweli kwa asidi ya pili ya nucleic - hii ni kufanana nyingine kati ya DNA na RNA. Ya pili pekee ina uracil badala ya thymine kila mahali.
Pia, wanasayansi wengi walianza kuainisha DNA ya spishi tofauti kulingana na idadi kubwa ya besi. Ikiwa jumla ni "A+T"zaidi ya "G + C", DNA hiyo inaitwa AT-aina. Ikiwa ni kinyume chake, basi tunashughulikia aina ya GC ya DNA.
Muundo wa pili ulipendekezwa mwaka wa 1953 na wanasayansi Watson na Crick, na bado unakubalika kwa jumla hadi leo. Mfano ni helix mbili, ambayo ina minyororo miwili ya antiparallel. Sifa kuu za muundo wa pili ni:
- muundo wa kila uzi wa DNA ni mahususi kabisa kwa spishi;
- kifungo kati ya minyororo ni hidrojeni, iliyoundwa kulingana na kanuni ya ukamilishano wa besi za nitrojeni;
- minyororo ya polynucleotide inazunguka kila mmoja, na kutengeneza hesi ya mkono wa kulia inayoitwa "helix";
- mabaki ya asidi ya fosforasi yako nje ya hesi, besi za nitrojeni ziko ndani.
Zaidi, mnene, ngumu zaidi
Muundo wa elimu ya juu wa DNA ni muundo ulio na msukosuko mkubwa. Hiyo ni, sio tu minyororo miwili inazunguka kwa kila mmoja katika molekuli, kwa ukamilifu zaidi, DNA inajeruhiwa karibu na protini maalum - histones. Wamegawanywa katika madarasa matano kulingana na maudhui ya lysine na arginine ndani yao.
Kiwango cha mwisho cha DNA ni kromosomu. Ili kuelewa jinsi mtoaji wa taarifa za kijeni anavyojazwa ndani yake, hebu fikiria yafuatayo: ikiwa Mnara wa Eiffel ulipitia hatua zote za mshikamano, kama vile DNA, unaweza kuwekwa kwenye kisanduku cha kiberiti.
Khromosome ni moja (ina kromatidi moja) na mbili (ina kromatidi mbili). Wanatoa hifadhi salamataarifa za kinasaba, na ikibidi, wanaweza kugeuka na kufungua ufikiaji wa eneo linalohitajika.
Aina za RNA, vipengele vya muundo
Mbali na ukweli kwamba RNA yoyote hutofautiana na DNA katika muundo wake wa msingi (ukosefu wa thaimini, uwepo wa uracil), viwango vifuatavyo vya mpangilio pia hutofautiana:
- Hamisha RNA (tRNA) ni molekuli yenye ncha moja. Ili kutimiza kazi yake ya kusafirisha amino asidi kwenye tovuti ya awali ya protini, ina muundo wa sekondari usio wa kawaida sana. Inaitwa "cloverleaf". Kila moja ya vitanzi vyake hufanya kazi yake mwenyewe, lakini muhimu zaidi ni shina la kikubali (asidi ya amino hushikamana nayo) na anticodon (ambayo lazima ifanane na kodoni kwenye RNA ya mjumbe). Muundo wa juu wa tRNA umesomwa kidogo, kwa sababu ni vigumu sana kutenganisha molekuli hiyo bila kuvuruga kiwango cha juu cha shirika. Lakini wanasayansi wana habari fulani. Kwa mfano, katika chachu, uhamishaji wa RNA una umbo la herufi L.
- Messenger RNA (pia huitwa taarifa) hufanya kazi ya kuhamisha taarifa kutoka kwa DNA hadi kwenye tovuti ya usanisi wa protini. Anaambia ni aina gani ya protini itatokea mwishowe, ribosomes husogea kando yake katika mchakato wa usanisi. Muundo wake wa msingi ni molekuli yenye kamba moja. Muundo wa sekondari ni ngumu sana, muhimu kwa uamuzi sahihi wa kuanza kwa awali ya protini. mRNA imekunjwa kwa namna ya pini za nywele, mwisho wake kuna tovuti za mwanzo na mwisho wa usindikaji wa protini.
- Ribosomal RNA hupatikana katika ribosomu. Organelles hizi zinajumuisha sehemu ndogo mbili, ambazo kila mojainakaribisha rRNA yake mwenyewe. Asidi hii ya nucleic huamua uwekaji wa protini zote za ribosomal na vituo vya kazi vya organelle hii. Muundo wa msingi wa rRNA unawakilishwa na mlolongo wa nyukleotidi, kama katika aina za awali za asidi. Inajulikana kuwa hatua ya mwisho ya kukunja rRNA ni kuunganishwa kwa sehemu za terminal za strand moja. Uundaji wa petioles kama hizo hutoa mchango wa ziada katika ugandaji wa muundo mzima.
vitendaji vya DNA
Deoxyribonucleic acid hutumika kama hifadhi ya taarifa za kijeni. Ni katika mlolongo wa nucleotides yake kwamba protini zote za mwili wetu "zimefichwa". Katika DNA, hazihifadhiwa tu, bali pia zimehifadhiwa vizuri. Na hata ikiwa kosa litatokea wakati wa kunakili, itarekebishwa. Hivyo, vinasaba vyote vitahifadhiwa na kuwafikia watoto.
Ili kusambaza taarifa kwa vizazi, DNA ina uwezo wa kuongezeka maradufu. Utaratibu huu unaitwa replication. Jedwali la kulinganisha la RNA na DNA itatuonyesha kwamba asidi nyingine ya nucleic haiwezi kufanya hivyo. Lakini ina vitendaji vingine vingi.
Kazi za RNA
Kila aina ya RNA ina utendakazi wake:
- Asidi ya ribonucleic husafirisha asidi ya amino kwa ribosomu, ambapo hutengenezwa kuwa protini. tRNA sio tu inaleta nyenzo za ujenzi, pia inahusika katika utambuzi wa kodoni. Na jinsi protini itaundwa kwa usahihi inategemea kazi yake.
- Ujumbe RNA inasoma maelezo kutokaDNA na kuipeleka kwenye tovuti ya usanisi wa protini. Huko inashikamana na ribosomu na kuelekeza mpangilio wa amino asidi katika protini.
- Ribosomal RNA inahakikisha uadilifu wa muundo wa chombo, inadhibiti kazi ya vituo vyote vya utendaji.
Hapa kuna mfanano mwingine kati ya DNA na RNA: zote mbili hutunza taarifa za kinasaba ambazo seli hubeba.
Ulinganisho wa DNA na RNA
Ili kupanga maelezo yote hapo juu, hebu tuyaandike yote kwenye jedwali.
| DNA | RNA | |
| Eneo la ngome | Viini, kloroplast, mitochondria | Viini, kloroplast, mitochondria, ribosomu, saitoplazimu |
| Monomer | Deoxyribonucleotides | Ribonucleotides |
| Muundo | hesi yenye nyuzi mbili | Mlolongo mmoja |
| Nucleotides | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Vipengele | Imara, yenye uwezo wa kurudia | Labile, haiwezi mara mbili |
| Kazi | Uhifadhi na usambazaji wa taarifa za kinasaba | Uhamisho wa taarifa za urithi (mRNA), utendaji kazi wa muundo (rRNA, mitochondrial RNA), ushiriki katika usanisi wa protini (mRNA, tRNA, rRNA) |
Kwa hivyo, tulizungumza kwa ufupi kuhusu kufanana kati ya DNA na RNA. Jedwali litakuwa msaidizi wa lazima katika mtihani au kikumbusho rahisi.
Mbali na tuliyojifunza hapo awali, ukweli kadhaa ulionekana kwenye jedwali. Kwa mfano, uwezo wa DNAkurudia ni muhimu kwa mgawanyiko wa seli ili seli zote mbili zipokee nyenzo sahihi ya kijeni kwa ukamilifu. Wakati kwa RNA, kuongeza mara mbili hakuna maana. Seli ikihitaji molekuli nyingine, huitengeneza kutoka kwa kiolezo cha DNA.
Sifa za DNA na RNA ziligeuka kuwa fupi, lakini tulishughulikia vipengele vyote vya muundo na utendakazi. Mchakato wa tafsiri - awali ya protini - ni ya kuvutia sana. Baada ya kufahamiana nayo, inakuwa wazi jinsi RNA ina jukumu kubwa katika maisha ya seli. Na mchakato wa kurudia DNA ni wa kusisimua sana. Ni nini kinachofaa kuvunja helix mbili na kusoma kila nyukleotidi!
Jifunze kitu kipya kila siku. Hasa ikiwa jambo hili jipya litatokea katika kila seli ya mwili wako.
