Ai cũng biết rằng tất cả các dạng vật chất sống, từ virus đến động vật có tổ chức cao (bao gồm cả con người), đều có một bộ máy di truyền duy nhất. Nó được đại diện bởi các phân tử của hai loại axit nucleic: deoxyribonucleic và ribonucleic. Trong các chất hữu cơ này, thông tin được mã hóa được truyền từ cá thể bố mẹ sang con cái trong quá trình sinh sản. Trong công trình này, chúng tôi sẽ nghiên cứu cả cấu trúc và chức năng của DNA và RNA trong tế bào, đồng thời cũng xem xét các cơ chế cơ bản của quá trình chuyển các đặc tính di truyền của vật chất sống.
Hóa ra, các tính chất của axit nucleic, mặc dù chúng có một số đặc điểm chung, tuy nhiên lại khác nhau theo nhiều cách. Do đó, chúng tôi sẽ so sánh các chức năng của DNA và RNA được thực hiện bởi các chất tạo sinh học này trong tế bào của nhiều nhóm sinh vật khác nhau. Bảng được trình bày trong tác phẩm sẽ giúp hiểu được sự khác biệt cơ bản của chúng là gì.
Axit nucleic -chất tạo phức sinh học
Những khám phá trong lĩnh vực sinh học phân tử xảy ra vào đầu thế kỷ 20, đặc biệt là việc giải mã cấu trúc của axit deoxyribonucleic, đóng vai trò là động lực thúc đẩy sự phát triển của tế bào học, di truyền học, công nghệ sinh học và di truyền học hiện đại. kỹ thuật. Theo quan điểm của hóa học hữu cơ, DNA và RNA là các chất đại phân tử bao gồm các đơn vị đơn phân lặp lại nhiều lần - còn gọi là nucleotide. Được biết, chúng liên kết với nhau, tạo thành chuỗi có khả năng tự tổ chức trong không gian.
Các đại phân tử DNA như vậy thường liên kết với các protein đặc biệt có tính chất đặc biệt gọi là histone. Phức hợp nucleoprotein hình thành các cấu trúc đặc biệt - các nucleosom, đến lượt nó, là một phần của nhiễm sắc thể. Axit nucleic có thể được tìm thấy cả trong nhân và trong tế bào chất của tế bào, có trong một số bào quan của tế bào, chẳng hạn như ti thể hoặc lục lạp.
Cấu trúc không gian của chất di truyền
Để hiểu các chức năng của DNA và RNA, bạn cần hiểu chi tiết các đặc điểm cấu trúc của chúng. Giống như protein, axit nucleic có một số cấp độ tổ chức của các đại phân tử. Cấu trúc sơ cấp được thể hiện bằng các chuỗi polynucleotit, cấu hình bậc hai và bậc ba tự phức tạp do kiểu liên kết cộng hóa trị mới xuất hiện. Một vai trò đặc biệt trong việc duy trì hình dạng không gian của phân tử thuộc về liên kết hydro, cũng như lực tương tác van der Waals. Kết quả là mộtcấu trúc của DNA, được gọi là siêu màng.
Đơn phân axit nucleic
Cấu trúc và chức năng của DNA, RNA, protein và các polyme hữu cơ khác phụ thuộc vào cả thành phần định tính và định lượng của các đại phân tử của chúng. Cả hai loại axit nucleic đều được tạo thành từ các khối xây dựng được gọi là nucleotide. Như đã biết từ quá trình hóa học, cấu trúc của một chất nhất thiết ảnh hưởng đến chức năng của nó. DNA và RNA cũng không ngoại lệ. Nó chỉ ra rằng bản thân loại axit và vai trò của nó trong tế bào phụ thuộc vào thành phần nucleotide. Mỗi monome chứa ba phần: bazơ nitơ, cacbohydrat và phần dư axit photphoric. Có bốn loại bazơ nitơ cho DNA: adenine, guanine, thymine và cytosine. Trong phân tử RNA, chúng sẽ lần lượt là adenine, guanine, cytosine và uracil. Carbohydrate được đại diện bởi nhiều loại pentose khác nhau. Axit Ribonucleic chứa ribose, trong khi DNA chứa dạng khử oxy của nó, được gọi là deoxyribose.
Tính năng của axit deoxyribonucleic
Đầu tiên, chúng ta sẽ xem xét cấu trúc và chức năng của DNA. RNA có cấu hình không gian đơn giản hơn sẽ được chúng ta nghiên cứu trong phần tiếp theo. Vì vậy, hai sợi polynucleotide được giữ với nhau bằng cách lặp đi lặp lại các liên kết hydro được hình thành giữa các bazơ nitơ. Trong cặp "adenin - thymine" có hai liên kết và trong cặp "guanin - cytosine" có ba liên kết hydro.
Sự tương ứng bảo thủ của bazơ purine và pyrimidine làdo E. Chargaff phát hiện và được gọi là nguyên lý bổ sung. Trong một chuỗi đơn, các nucleotide liên kết với nhau bằng các liên kết phosphodiester được hình thành giữa pentose và gốc axit orthophosphoric của các nucleotide liền kề. Dạng xoắn của cả hai chuỗi được duy trì bởi các liên kết hydro xảy ra giữa các nguyên tử hydro và oxy là một phần của các nucleotide. Cấu trúc bậc ba (supercoil) - là đặc điểm của DNA nhân của tế bào nhân thực. Ở dạng này, nó có trong chất nhiễm sắc. Tuy nhiên, vi khuẩn và vi rút chứa DNA có axit deoxyribonucleic không liên kết với protein. Nó được biểu thị bằng dạng hình vòng và được gọi là plasmid.
DNA của ti thể và lục lạp, các bào quan của tế bào thực vật và động vật, có hình thức giống nhau. Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu chức năng của DNA và RNA khác nhau như thế nào. Bảng dưới đây sẽ cho chúng ta thấy những khác biệt này trong cấu trúc và tính chất của axit nucleic.
Axit Ribonucleic
Phân tử RNA bao gồm một sợi polynucleotide (ngoại lệ là cấu trúc sợi kép của một số virut), có thể nằm cả trong nhân và trong tế bào chất. Có một số loại axit ribonucleic, khác nhau về cấu trúc và tính chất. Như vậy, RNA thông tin có trọng lượng phân tử cao nhất. Nó được tổng hợp trong nhân tế bào trên một trong các gen. Nhiệm vụ của mARN là chuyển thông tin về thành phần của prôtêin từ nhân ra tế bào chất. Hình thức vận chuyển của axit nucleic gắn các đơn phân protein- axit amin - và đưa chúng đến nơi sinh tổng hợp.
Cuối cùng, RNA ribosome được hình thành trong nucleolus và tham gia vào quá trình tổng hợp protein. Như bạn có thể thấy, các chức năng của DNA và RNA trong quá trình trao đổi chất của tế bào rất đa dạng và rất quan trọng. Trước hết, chúng sẽ phụ thuộc vào các tế bào mà sinh vật chứa các phân tử của chất di truyền. Vì vậy, ở vi rút, axit ribonucleic có thể hoạt động như một chất mang thông tin di truyền, trong khi trong tế bào của sinh vật nhân thực, chỉ có axit deoxyribonucleic mới có khả năng này.
Chức năng của DNA và RNA trong cơ thể
Theo tầm quan trọng của chúng, axit nucleic, cùng với protein, là những hợp chất hữu cơ quan trọng nhất. Họ bảo tồn và truyền các đặc tính và đặc điểm di truyền từ bố mẹ sang thế hệ con cái. Hãy xác định sự khác biệt giữa các chức năng của DNA và RNA. Bảng dưới đây sẽ trình bày chi tiết hơn những khác biệt này.
| Xem | Đặt trong lồng | Cấu hình | Chức năng |
| DNA | cốt | siêu âm | lưu giữ và lưu truyền thông tin cha truyền con nối |
| DNA |
ti thể lục lạp |
hình tròn (plasmid) | địa phương lưu truyền thông tin di truyền |
| iRNA | tế bào chất | tuyến tính | loại bỏ thông tin khỏi gen |
| tRNA | tế bào chất | phụ | vận chuyển axit amin |
| rRNA | lõi vàtế bào chất | tuyến tính | hình thành ribosome |
Tính chất của tính di truyền của virus là gì?
Axit nucleic của vi rút có thể ở dạng vòng xoắn hoặc vòng xoắn sợi đơn và sợi kép. Theo phân loại của D. B altimore, những vật thể của mô hình thu nhỏ này chứa các phân tử DNA bao gồm một hoặc hai chuỗi. Nhóm đầu tiên bao gồm mầm bệnh herpes và adenovirus, và nhóm thứ hai bao gồm, ví dụ, parvovirus.
Chức năng của virus DNA và RNA là thâm nhập thông tin di truyền của chúng vào tế bào, thực hiện phản ứng sao chép phân tử axit nucleic của virus và lắp ráp các hạt protein trong ribosome của tế bào chủ. Kết quả là, toàn bộ quá trình trao đổi chất của tế bào hoàn toàn phụ thuộc vào ký sinh trùng, chúng sinh sôi nhanh chóng dẫn đến tế bào chết.
vi-rút RNA
Trong virus học, người ta thường chia những sinh vật này thành nhiều nhóm. Vì vậy, đầu tiên bao gồm các loài được gọi là RNA sợi đơn (+). Axit nucleic của chúng thực hiện các chức năng tương tự như RNA thông tin của tế bào nhân thực. Một nhóm khác bao gồm RNA sợi đơn (-). Đầu tiên, quá trình phiên mã xảy ra với các phân tử của chúng, dẫn đến sự xuất hiện của các phân tử RNA (+), và những phân tử này, đóng vai trò như một khuôn mẫu để lắp ráp các protein của virus.
Dựa trên những điều đã nói ở trên, đối với tất cả các sinh vật, bao gồm cả vi rút, các chức năng của DNA và RNA được đặc trưng ngắn gọn như sau: lưu trữ các đặc điểm và đặc tính di truyền của sinh vật và truyền thêm cho con cháu.
