Σε αυτό το άρθρο μπορείτε να μάθετε τον βιολογικό ρόλο του DNA. Έτσι, αυτή η συντομογραφία είναι γνωστή σε όλους από το σχολικό παγκάκι, αλλά δεν έχουν όλοι μια ιδέα για το τι είναι. Μετά από ένα μάθημα σχολικής βιολογίας, ελάχιστες γνώσεις γενετικής και κληρονομικότητας μένουν στη μνήμη, αφού στα παιδιά δίνεται αυτό το περίπλοκο θέμα μόνο επιφανειακά. Αλλά αυτή η γνώση (ο βιολογικός ρόλος του DNA, η επίδραση που έχει στο σώμα) μπορεί να είναι απίστευτα χρήσιμη.
Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι τα νουκλεϊκά οξέα επιτελούν μια σημαντική λειτουργία, δηλαδή, εξασφαλίζουν τη συνέχεια της ζωής. Αυτά τα μακρομόρια παρουσιάζονται σε δύο μορφές:
- DNA (DNA);
- RNA (RNA).
Είναι διαβιβαστές του γενετικού σχεδίου για τη δομή και τη λειτουργία των κυττάρων του σώματος. Ας μιλήσουμε για αυτά με περισσότερες λεπτομέρειες.
DNA και RNA
Ας ξεκινήσουμε με ποιος κλάδος της επιστήμης ασχολείται με τέτοιου είδους σύνθεταερωτήσεις όπως:
- μελετώντας τις αρχές αποθήκευσης κληρονομικών πληροφοριών;
- η εφαρμογή του;
- μετάδοση;
- μελέτη της δομής των βιοπολυμερών;
- τις λειτουργίες τους.
Όλα αυτά μελετώνται από τη μοριακή βιολογία. Σε αυτόν τον κλάδο των βιολογικών επιστημών μπορεί να βρεθεί η απάντηση στο ερώτημα ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος του DNA και του RNA.
Αυτές οι μακρομοριακές ενώσεις που σχηματίζονται από νουκλεοτίδια ονομάζονται «νουκλεϊκά οξέα». Εδώ αποθηκεύονται πληροφορίες για το σώμα, οι οποίες καθορίζουν την ανάπτυξη του ατόμου, την ανάπτυξη και την κληρονομικότητα.
Η ανακάλυψη του δεοξυριβονουκλεϊκού και του ριβονουκλεϊκού οξέος πέφτει το 1868. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες κατάφεραν να τα ανιχνεύσουν στους πυρήνες των λευκοκυττάρων και στα σπερματοζωάρια της άλκης. Μεταγενέστερη μελέτη έδειξε ότι το DNA μπορεί να βρεθεί σε όλα τα κύτταρα φυτικής και ζωικής φύσης. Το μοντέλο DNA παρουσιάστηκε το 1953 και το Νόμπελ για την ανακάλυψη απονεμήθηκε το 1962.
DNA
Ας ξεκινήσουμε αυτήν την ενότητα με το γεγονός ότι υπάρχουν 3 τύποι μακρομορίων συνολικά:
- δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ;
- ριβονουκλεϊκό οξύ;
- πρωτεΐνες.
Τώρα θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη δομή, τον βιολογικό ρόλο του DNA. Έτσι, αυτό το βιοπολυμερές μεταδίδει δεδομένα για την κληρονομικότητα, τα αναπτυξιακά χαρακτηριστικά όχι μόνο του φορέα, αλλά και όλων των προηγούμενων γενεών. Το μονομερές DNA είναι ένα νουκλεοτίδιο. Έτσι, το DNA είναι το κύριο συστατικό των χρωμοσωμάτων, που περιέχει τον γενετικό κώδικα.
Πώς είναι η μετάδοση αυτούπληροφορίες? Το όλο θέμα έγκειται στην ικανότητα αυτών των μακρομορίων να αναπαράγονται. Ο αριθμός τους είναι άπειρος, κάτι που μπορεί να εξηγηθεί από το μεγάλο μέγεθός τους και ως εκ τούτου από έναν τεράστιο αριθμό από διάφορες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων.
Δομή DNA
Για να κατανοήσουμε τον βιολογικό ρόλο του DNA σε ένα κύτταρο, είναι απαραίτητο να εξοικειωθείτε με τη δομή αυτού του μορίου.
Ας ξεκινήσουμε με το πιο απλό, όλα τα νουκλεοτίδια στη δομή τους έχουν τρία συστατικά:
- αζωτούχα βάση;
- ζάχαρη πεντόζη;
- ομάδα φωσφορικών.
Κάθε μεμονωμένο νουκλεοτίδιο στο μόριο DNA περιέχει μία αζωτούχα βάση. Μπορεί να είναι απολύτως οποιοδήποτε από τα τέσσερα πιθανά:
- A (αδενίνη);
- G (γουανίνη);
- C (κυτοσίνη);
- T (θυμίνη).
A και G είναι πουρίνες, και C, T και U (ουρακίλη) είναι πυραμιδίνες.
Υπάρχουν αρκετοί κανόνες για την αναλογία των αζωτούχων βάσεων, που ονομάζονται κανόνες Chargaff.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) μπορούμε να μεταφέρουμε όλους τους αγνώστους στην αριστερή πλευρά και να πάρουμε: (A + G) / (T + C)=1 (αυτός ο τύπος είναι ο πιο βολικός κατά την επίλυση προβλημάτων σε βιολογία).
- A + C=G + T.
- Η τιμή του (A + C)/(G + T) είναι σταθερή. Στους ανθρώπους, είναι 0,66, αλλά, για παράδειγμα, στα βακτήρια, είναι από 0,45 έως 2,57.
Η δομή κάθε μορίου DNA μοιάζει με διπλή στριμμένη έλικα. Σημειώστε ότι οι πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες. Δηλαδή τη θέση του νουκλεοτιδίουτα ζεύγη στο ένα σκέλος έχουν αντίστροφη σειρά από αυτά του άλλου. Κάθε στροφή αυτής της έλικας περιέχει έως και 10 ζεύγη νουκλεοτιδίων.
Πώς δένουν αυτές οι αλυσίδες μεταξύ τους; Γιατί ένα μόριο είναι ισχυρό και δεν διασπάται; Είναι όλα σχετικά με τον δεσμό υδρογόνου μεταξύ αζωτούχων βάσεων (μεταξύ Α και Τ - δύο, μεταξύ G και C - τρία) και την υδρόφοβη αλληλεπίδραση.
Στο τέλος της ενότητας, θα ήθελα να αναφέρω ότι το DNA είναι το μεγαλύτερο οργανικό μόριο, το μήκος του οποίου κυμαίνεται από 0,25 έως 200 nm.
Συμπληρωματικότητα
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στους δεσμούς ανά ζεύγη. Έχουμε ήδη πει ότι ζεύγη αζωτούχων βάσεων σχηματίζονται όχι με χαοτικό τρόπο, αλλά με αυστηρή σειρά. Έτσι, η αδενίνη μπορεί να συνδεθεί μόνο με τη θυμίνη και η γουανίνη μπορεί να συνδεθεί μόνο με την κυτοσίνη. Αυτή η διαδοχική διάταξη ζευγών σε μια αλυσίδα ενός μορίου υπαγορεύει τη διάταξή τους στην άλλη.
Κατά την αντιγραφή ή τον διπλασιασμό για να σχηματιστεί ένα νέο μόριο DNA, αυτός ο κανόνας, που ονομάζεται "συμπληρωματικότητα", τηρείται απαραίτητα. Μπορείτε να παρατηρήσετε το ακόλουθο μοτίβο, το οποίο αναφέρθηκε στην περίληψη των κανόνων του Chargaff - ο αριθμός των ακόλουθων νουκλεοτιδίων είναι ο ίδιος: A και T, G και C.
Replication
Τώρα ας μιλήσουμε για τον βιολογικό ρόλο της αντιγραφής του DNA. Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι αυτό το μόριο έχει αυτή τη μοναδική ικανότητα να αναπαράγει τον εαυτό του. Αυτός ο όρος αναφέρεται στη σύνθεση ενός θυγατρικού μορίου.
Το 1957, προτάθηκαν τρία μοντέλα αυτής της διαδικασίας:
- συντηρητικό (το αρχικό μόριο διατηρείται και σχηματίζεται ένα νέο);
- ημι-συντηρητικό(σπάσιμο του αρχικού μορίου σε μονοαλυσίδες και προσθήκη συμπληρωματικών βάσεων σε καθεμία από αυτές),
- διασπαρμένο (μοριακή διάσπαση, αντιγραφή θραυσμάτων και τυχαία συλλογή).
Η διαδικασία αναπαραγωγής έχει τρία βήματα:
- έναρξη (ξετύλιξη τμημάτων DNA χρησιμοποιώντας το ένζυμο ελικάση);
- επιμήκυνση (επιμήκυνση της αλυσίδας με προσθήκη νουκλεοτιδίων);
- τερματισμός (φτάνοντας το απαιτούμενο μήκος).
Αυτή η πολύπλοκη διαδικασία έχει μια ειδική λειτουργία, δηλαδή έναν βιολογικό ρόλο - να διασφαλίζει την ακριβή μετάδοση γενετικών πληροφοριών.
RNA
Είπαμε ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος του DNA, τώρα προτείνουμε να προχωρήσουμε στην εξέταση του ριβονουκλεϊκού οξέος (δηλαδή του RNA).
Ας ξεκινήσουμε αυτήν την ενότητα λέγοντας ότι αυτό το μόριο είναι εξίσου σημαντικό με το DNA. Μπορούμε να το ανιχνεύσουμε σε απολύτως οποιονδήποτε οργανισμό, προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά κύτταρα. Αυτό το μόριο παρατηρείται ακόμη και σε ορισμένους ιούς (μιλάμε για ιούς που περιέχουν RNA).
Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του RNA είναι η παρουσία μιας μοναδικής αλυσίδας μορίων, αλλά, όπως και το DNA, αποτελείται από τέσσερις αζωτούχες βάσεις. Σε αυτήν την περίπτωση είναι:
- αδενίνη (A);
- ουρακίλη (U);
- κυτοσίνη (C);
- γουανίνη (G).
Όλα τα RNA χωρίζονται σε τρεις ομάδες:
- μήτρα, η οποία συνήθως ονομάζεται πληροφοριακή (η μείωση είναι δυνατή με δύο μορφές: mRNA ή mRNA);
- transport (tRNA);
- ριβοσωμικό (rRNA).
Λειτουργίες
Έχοντας ασχοληθεί με τον βιολογικό ρόλο του DNA, τη δομή του και τα χαρακτηριστικά του RNA, προτείνουμε να προχωρήσουμε στις ειδικές αποστολές (λειτουργίες) των ριβονουκλεϊκών οξέων.
Ας ξεκινήσουμε με το mRNA ή το mRNA, το κύριο καθήκον του οποίου είναι η μεταφορά πληροφοριών από το μόριο DNA στο κυτταρόπλασμα του πυρήνα. Επίσης, το mRNA είναι ένα πρότυπο για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Όσο για το ποσοστό αυτού του τύπου μορίων, είναι αρκετά χαμηλό (περίπου 4%).
Και το ποσοστό του rRNA στο κύτταρο είναι 80. Είναι απαραίτητα, καθώς αποτελούν τη βάση των ριβοσωμάτων. Το ριβοσωμικό RNA εμπλέκεται στη σύνθεση πρωτεϊνών και στη συναρμολόγηση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.
Προσαρμογέας που χτίζει τα αμινοξέα της αλυσίδας - tRNA που μεταφέρει αμινοξέα στην περιοχή της πρωτεϊνοσύνθεσης. Το ποσοστό στο κελί είναι περίπου 15%.
Βιολογικός ρόλος
Για να συνοψίσουμε: ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος του DNA; Κατά τη στιγμή της ανακάλυψης αυτού του μορίου, δεν μπορούσαν να δοθούν προφανείς πληροφορίες για αυτό το θέμα, αλλά ακόμη και τώρα δεν είναι γνωστά όλα για τη σημασία του DNA και του RNA.
Αν μιλάμε για τη γενική βιολογική σημασία, τότε ο ρόλος τους είναι να μεταφέρουν κληρονομικές πληροφορίες από γενιά σε γενιά, την πρωτεϊνοσύνθεση και την κωδικοποίηση των πρωτεϊνικών δομών.
Πολλοί εκφράζουν την εξής εκδοχή: αυτά τα μόρια συνδέονται όχι μόνο με τη βιολογική, αλλά και με την πνευματική ζωή των ζωντανών όντων. Εάν πιστεύετε τη γνώμη των μεταφυσικών, τότε το DNA περιέχει την εμπειρία προηγούμενων ζωών και τη θεϊκή ενέργεια.
