Що таке ДНК і РНК? Структура ДНК. Функції ДНК

Що таке ДНК і РНК? Які їх функції і значення в нашому світі? З чого вони складаються і як працюють? Про це і не тільки розповідається в статті.

Що таке ДНК і РНК

Біологічні науки, що вивчають принципи зберігання, реалізації і передачі генетичної інформації, структуру і функції нерегулярних біополімерів відносяться до молекулярної біології. Біополімери, високомолекулярні органічні сполуки, які утворилися із залишків нуклеотидів, є нуклеїновими кислотами. Вони зберігають інформацію про живому організмі, визначають його розвиток, зростання, спадковість. Ці кислоти беруть участь в біосинтезі білка.




Розрізняють два види нуклеїнових кислот, що містяться в природі:

ДНК — дезоксирибонуклеїнова;

РНК — рибонуклеїнова.

Про те, що таке ДНК, світу було поведано в 1868 році, коли її відкрили в клітинних ядрах лейкоцитів і сперматозоїдів лосося. Пізніше вони були виявлені у всіх тварин і рослинних клітинах, а також у бактерій, віруси та гриби. У 1953 році Дж. Уотсон і Ф. Крик в результаті рентгено-структурного аналізу збудували модель, що складається з двох полімерних ланцюгів, які закручені спіраллю одна навколо іншої. У 1962 році ці вчені були удостоєні Нобелівської премії за своє відкриття.

Дезоксирибонуклеїнова кислота

Що таке ДНК? Це нуклеїнова кислота, яка містить генотип індивіда і передає інформацію по спадку, самовоспроизводясь. Оскільки ці молекули є дуже великими, є величезна кількість можливих послідовностей з нуклеотидів. Тому число різних молекул фактично є нескінченним.




Крім РНК-вмісних вірусів, дезоксирибонуклеїнова кислота міститься у всіх організмах. Функції ДНК полягають в перенесенні шаблону хімічних сполук і амінокислот, які використовуються для будови білка. Направляючи їх виробництво, ДНК забезпечує послідовність необхідних амінокислот.

Структура ДНК

Це самі великі біологічні молекули. Їх розмір складає від однієї чверті у бактерій до сорока міліметрів в ДНК людини, що набагато більше максимального розміру білка. Вони складаються з чотирьох мономерів, структурних компонентів нуклеїнових кислот — нуклеотидів, в які входить азотисту основу, залишок фосфорної кислоти та дезоксирибоза. Азотисті підстави мають подвійне кільце з вуглецю і азоту— пурини, і одне кільце — пиримидини. Пуринами є аденін і гуанін, а пиримидинами — тимін і цитозин. Вони позначаються великими латинськими літерами: A, G, T, C; а в російській літературі — на кирилиці: А, Г, Т, Ц. За допомогою хімічної водневої зв'язку вони з'єднуються один з одним, в результаті чого з'являються нуклеїнові кислоти.




У Всесвіті саме спіраль є найбільш поширеною формою. Так і структура молекули ДНК теж має її. Полинуклеотидная ланцюжок закручена зразок гвинтових сходів. Ланцюга в молекулі спрямовані протилежно один від одного. Виходить, якщо в одного ланцюга від 3'-кінця до 5', то в інший ланцюга орієнтація буде навпаки від 5'-кінця до 3'.

Принцип комплементарності

Дві нитки з'єднуються в молекулу азотистими підставами таким чином, що аденін має зв'язок з тиміном, а гуанін тільки з цитозином. Послідовно розташовані нуклеотиди в одного ланцюга визначають іншу. Це відповідність, що лежить в основі появи нових молекул в результаті реплікації або подвоєння, стало називатися комплементарностью. Виходить, що число аденілових нуклеотидів дорівнює числу тимидилових, а гуаниловие рівні кількості цитидилових. Це відповідність стало називатися «правилом Чаргаффа».

Реплікація

Процес самовідтворення, що протікає під контролем ферментів, є основним властивістю ДНК. Все починається з розкручування спіралі завдяки ферменту ДНК-полімерази. Після розриву водневих зв'язків, в одній і в іншій нитках синтезується дочірня ланцюг, матеріалом для якої виступають вільні нуклеотиди, наявні в ядрі. Кожна ланцюг ДНК є матрицею для нової ланцюга. В результаті з однієї виходять дві абсолютно ідентичні материнської молекули. При цьому одна нитка синтезується суцільний, а інша спочатку фрагментарно, лише потім з'єднуючись.

Гени ДНК

Молекула несе в собі всю важливу інформацію про нуклеотидах, визначає розташування амінокислот в білках. ДНК людини і всіх інших організмів зберігає відомості про його властивості, передаючи їх нащадкам. Частиною її є ген — група нуклеотидів, яка кодує інформацію про білку. Сукупність генів клітини утворює її генотип або геном. Гени розташовані на певній ділянці ДНК. Вони складаються з певного числа нуклеотидів, які розташовані в послідовної комбінації. Мається на увазі те, що ген не може поміняти своє місце в молекулі, і він має цілком конкретне число нуклеотидів. Їх послідовність унікальна. Наприклад, для отримання адреналіну використовується один порядок, а для інсуліну — інший. Крім генів в ДНК розташовуються некодирующие послідовності. Вони регулюють роботу генів, допомагають хромосомами і відзначають початок і кінець гена. Але сьогодні залишається невідомою роль більшості з них.

Рибонуклеїнова кислота

Ця молекула багато в чому схожа з дезоксирибонуклеїнової кислоти. Однак вона не така велика, як ДНК. Та РНК також складається з полімерних нуклеотидів чотирьох типів. Три з них схожі з ДНК, але замість тиміну в неї входить урацил (U або В). Крім цього, РНК складається з вуглеводу — рибози. Головною відмінністю є те, що спіраль цієї молекули є одинарною, на відміну від подвійної в ДНК.

Функції РНК

В основі функцій рибонуклеїнової кислоти лежать три різних види РНК. Інформаційна передає генетичну інформацію від ДНК ядра в цитоплазму. Її ще називають матричною. Це незамкнена ланцюг, синтезирующаяся в ядрі за допомогою ферменту РНК-полімерази. Незважаючи на те що в молекулі її відсотковий вміст надзвичайно низьке ( від трьох до п'яти відсотків клітини), на ній лежить найважливіша функція - бути матрицею для синтезу білків, інформуючи про їх структуру з молекул ДНК. Один білок кодується однією специфічної ДНК, тому їх числове значення рівне. Рибосомна в основному складається з цитоплазматичних гранул — рибосом. Р-РНК синтезуються в ядрі. На їх частку доводиться приблизно вісімдесят відсотків всієї клітини. Цей вид володіє складною структурою, утворюючи петлі на комплементарних частинах, що веде до молекулярної самоорганізації в складне тіло. Серед них є три типу у прокаріотів, і чотири — у еукаріотів. Транспортна діє у ролі «адаптера», вибудовуючи у відповідному порядку амінокислоти поліпептидного ланцюга. У середньому, вона складається з вісімдесяти нуклеотидів. У клітці їх міститься, як правило, майже п'ятнадцять відсотків. Вона призначена переносити амінокислоти туди, де білок синтезується. У клітці налічується від двадцяти до шістдесяти типів транспортної РНК. У них всіх — подібна організація в просторі. Вони набувають структуру, яку називають конюшини листом.

Значення РНК і ДНК

Коли було відкрито, що таке ДНК, її роль не була такою очевидною. Навіть сьогодні, незважаючи на те, що розкрито набагато більше інформації, залишаються без відповідей деякі питання. А якісь, можливо, ще навіть не сформульовані. Загальновідоме біологічне значення ДНК і РНК полягають в тому, що ДНК передає спадкову інформацію, а РНК бере участь у синтезі білка та кодує білкову структуру. Однак існують версії, що ця молекула зв'язана з нашої духовної життям. Що таке ДНК людини в цьому сенсі? Вона містить всю інформацію про нього, його життєдіяльності та спадковості. Метафізики вважають, що досвід минулих життів, відновні функції ДНК і навіть енергія Вищого «Я» - Творця, Бога міститься в ній. На їхню думку, ланцюжки містять коди, що стосуються всіх аспектів життя, включаючи й духовну частину. Але деяка інформація, наприклад, про відновлення свого тіла, розташована в структурі кристала багатовимірного простору, що знаходиться навколо ДНК. Вона являє собою дванадцятигранник і є пам'яттю всієї життєвої сили. Зважаючи на те, що людина не обтяжує себе духовними знаннями, обмін інформації в ДНК з кристалічною оболонкою відбувається дуже повільно. У середньостатистичної людини він складає всього п'ятнадцять відсотків. Передбачається, що це було зроблено спеціально для скорочення життя людини і падіння на рівень дуальності. Таким чином, у людини зростає кармічний борг, а на планеті підтримується необхідний для деяких сутностей рівень вібрації.