Es ist allgemein bekannt, dass alle Formen lebender Materie, von Viren bis hin zu hochorganisierten Tieren (einschließlich Menschen), einen einzigartigen Erbapparat haben. Es wird durch Moleküle von zwei Arten von Nukleinsäuren dargestellt: Desoxyribonukleinsäure und Ribonukleinsäure. In diesen organischen Substanzen sind Informationen verschlüsselt, die bei der Fortpflanzung von den Elterntieren an die Nachkommen weitergegeben werden. In dieser Arbeit werden wir sowohl die Struktur als auch die Funktionen von DNA und RNA in der Zelle untersuchen und auch die Mechanismen betrachten, die den Prozessen der Übertragung der erblichen Eigenschaften lebender Materie zugrunde liegen.
Wie sich herausstellte, unterscheiden sich die Eigenschaften von Nukleinsäuren, obwohl sie einige Gemeinsamkeiten aufweisen, dennoch in vielerlei Hinsicht. Daher werden wir die Funktionen von DNA und RNA vergleichen, die diese Biopolymere in Zellen verschiedener Organismengruppen ausüben. Die in der Arbeit präsentierte Tabelle hilft zu verstehen, was ihr grundlegender Unterschied ist.
Nukleinsäuren –komplexe Biopolymere
Entdeckungen auf dem Gebiet der Molekularbiologie zu Beginn des 20. Jahrhunderts, insbesondere die Entschlüsselung der Struktur der Desoxyribonukleinsäure, dienten als Anstoß für die Entwicklung der modernen Zytologie, Genetik, Biotechnologie und Genetik Ingenieurwesen. Aus Sicht der organischen Chemie sind DNA und RNA makromolekulare Substanzen, die aus sich wiederholenden Einheiten - Monomeren, auch Nukleotide genannt - bestehen. Es ist bekannt, dass sie miteinander verbunden sind und Ketten bilden, die zur räumlichen Selbstorganisation fähig sind.
Solche DNA-Makromoleküle binden oft an spezielle Proteine mit besonderen Eigenschaften, die Histone genannt werden. Nukleoproteinkomplexe bilden spezielle Strukturen - Nukleosomen, die wiederum Teil von Chromosomen sind. Nukleinsäuren kommen sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma der Zelle vor und sind in einigen ihrer Organellen wie Mitochondrien oder Chloroplasten vorhanden.
Räumliche Struktur der Erbsubstanz
Um die Funktionen von DNA und RNA zu verstehen, müssen Sie die Merkmale ihrer Struktur im Detail verstehen. Wie Proteine haben Nukleinsäuren mehrere Organisationsebenen von Makromolekülen. Die Primärstruktur wird durch Polynukleotidketten dargestellt, die Sekundär- und Tertiärkonfigurationen sind aufgrund des entstehenden kovalenten Bindungstyps selbstkompliziert. Eine besondere Rolle bei der Aufrechterh altung der räumlichen Form von Molekülen spielen Wasserstoffbrückenbindungen sowie Van-der-Waals-Wechselwirkungskräfte. Das Ergebnis ist ein Kompaktdie Struktur der DNA, Superspule genannt.
Nukleinsäuremonomere
Struktur und Funktion von DNA, RNA, Proteinen und anderen organischen Polymeren hängen sowohl von der qualitativen als auch der quantitativen Zusammensetzung ihrer Makromoleküle ab. Beide Arten von Nukleinsäuren bestehen aus Bausteinen, die Nukleotide genannt werden. Wie aus dem Studium der Chemie bekannt ist, beeinflusst die Struktur eines Stoffes zwangsläufig seine Funktionen. DNA und RNA sind da keine Ausnahme. Es stellt sich heraus, dass die Art der Säure selbst und ihre Rolle in der Zelle von der Nukleotidzusammensetzung abhängen. Jedes Monomer enthält drei Teile: eine stickstoffh altige Base, ein Kohlenhydrat und einen Phosphorsäurerest. Es gibt vier Arten von stickstoffh altigen Basen für DNA: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin. In RNA-Molekülen sind dies jeweils Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Kohlenhydrate werden durch verschiedene Arten von Pentose dargestellt. Ribonukleinsäure enthält Ribose, während DNA ihre desoxygenierte Form namens Desoxyribose enthält.
Eigenschaften von Desoxyribonukleinsäure
Zunächst betrachten wir die Struktur und Funktionen der DNA. RNA, die eine einfachere räumliche Konfiguration hat, werden wir im nächsten Abschnitt untersuchen. Zwei Polynukleotidstränge werden also durch sich wiederholende Wasserstoffbrücken zwischen stickstoffh altigen Basen zusammengeh alten. Im Paar "Adenin - Thymin" gibt es zwei, und im Paar "Guanin - Cytosin" gibt es drei Wasserstoffbrückenbindungen.
Die konservative Entsprechung von Purin- und Pyrimidinbasen warvon E. Chargaff entdeckt und als Prinzip der Komplementarität bezeichnet. In einer einzelnen Kette sind die Nukleotide durch Phosphodiesterbindungen miteinander verbunden, die zwischen der Pentose und dem Orthophosphorsäurerest benachbarter Nukleotide gebildet werden. Die helikale Form beider Ketten wird durch Wasserstoffbrückenbindungen aufrechterh alten, die zwischen den Wasserstoff- und Sauerstoffatomen auftreten, die Teil der Nukleotide sind. Die höhere - Tertiärstruktur (Supercoil) - ist charakteristisch für die Kern-DNA eukaryotischer Zellen. In dieser Form liegt es im Chromatin vor. Bakterien und DNA-h altige Viren haben jedoch Desoxyribonukleinsäure, die nicht mit Proteinen assoziiert ist. Es wird durch eine ringförmige Form dargestellt und wird als Plasmid bezeichnet.
Die DNA von Mitochondrien und Chloroplasten, Organellen pflanzlicher und tierischer Zellen, sieht gleich aus. Als nächstes werden wir herausfinden, wie sich die Funktionen von DNA und RNA voneinander unterscheiden. Die folgende Tabelle zeigt uns diese Unterschiede in der Struktur und den Eigenschaften von Nukleinsäuren.
Ribonukleinsäure
Das RNA-Molekül besteht aus einem Polynukleotidstrang (Ausnahme sind doppelsträngige Strukturen einiger Viren), der sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma der Zelle lokalisiert sein kann. Es gibt verschiedene Arten von Ribonukleinsäuren, die sich in Struktur und Eigenschaften unterscheiden. Daher hat Boten-RNA das höchste Molekulargewicht. Es wird im Zellkern auf einem der Gene synthetisiert. Aufgabe der mRNA ist es, Informationen über die Zusammensetzung des Proteins vom Zellkern ins Zytoplasma zu übertragen. Die Transportform der Nukleinsäure bindet Proteinmonomere an– Aminosäuren – und liefert sie an den Ort der Biosynthese.
Im Nukleolus wird schließlich ribosomale RNA gebildet, die an der Proteinsynthese beteiligt ist. Wie Sie sehen können, sind die Funktionen von DNA und RNA im Zellstoffwechsel vielfältig und sehr wichtig. Sie werden vor allem davon abhängen, in welchen Zellen Organismen die Moleküle der Erbsubstanz enth alten. So kann Ribonukleinsäure in Viren als Träger von Erbinformationen fungieren, während in den Zellen eukaryontischer Organismen nur Desoxyribonukleinsäure diese Fähigkeit besitzt.
Funktionen von DNA und RNA im Körper
Nach ihrer Bedeutung sind Nukleinsäuren neben Proteinen die wichtigsten organischen Verbindungen. Sie bewahren und übertragen erbliche Eigenschaften und Merkmale von den Eltern auf die Nachkommen. Lassen Sie uns den Unterschied zwischen den Funktionen von DNA und RNA definieren. Die folgende Tabelle zeigt diese Unterschiede im Detail.
| Anzeigen | In einen Käfig legen | Konfiguration | Funktion |
| DNA | Kern | Superspirale | Erh altung und Weitergabe von Erbinformationen |
| DNA |
Mitochondrien Chloroplasten |
kreisförmig (Plasmid) | lokale Erbinformationsübertragung |
| iRNA | Zytoplasma | linear | Entfernung von Informationen aus dem Gen |
| tRNA | Zytoplasma | sekundär | Transport von Aminosäuren |
| rRNA | Kern undZytoplasma | linear | Ribosomenbildung |
Was sind die Merkmale der Substanz der Vererbung von Viren?
Nukleinsäuren von Viren können sowohl in Form von einzelsträngigen als auch doppelsträngigen Helices oder Ringen vorliegen. Nach der Klassifizierung von D. B altimore enth alten diese Objekte des Mikrokosmos DNA-Moleküle, die aus einer oder zwei Ketten bestehen. Zur ersten Gruppe gehören Herpes-Erreger und Adenoviren, zur zweiten beispielsweise Parvoviren.
DNA- und RNA-Viren haben die Aufgabe, ihre eigene Erbinformation in die Zelle einzuschleusen, Replikationsreaktionen viraler Nukleinsäuremoleküle durchzuführen und Proteinpartikel in den Ribosomen der Wirtszelle zusammenzusetzen. Dadurch wird der gesamte Zellstoffwechsel vollständig Parasiten untergeordnet, die durch ihre schnelle Vermehrung die Zelle in den Tod führen.
RNA-Viren
In der Virologie ist es üblich, diese Organismen in mehrere Gruppen einzuteilen. Die erste umfasst also Arten, die als einzelsträngige (+) RNA bezeichnet werden. Ihre Nukleinsäure erfüllt die gleichen Funktionen wie die Boten-RNA eukaryotischer Zellen. Eine andere Gruppe umfasst einzelsträngige (-) RNAs. Erstens erfolgt die Transkription mit ihren Molekülen, was zum Auftreten von (+) RNA-Molekülen führt, und diese wiederum dienen als Vorlage für den Zusammenbau viraler Proteine.
Aufgrund des Vorstehenden werden für alle Organismen, einschließlich Viren, die Funktionen von DNA und RNA kurz wie folgt charakterisiert: Speicherung erblicher Merkmale und Eigenschaften des Organismus und deren Weitergabe an die Nachkommen.
