İçinde yaşadığımız zaman, insanların giderek daha fazla yeni soruya yanıt aldığı şaşırtıcı değişiklikler, büyük ilerleme ile işaretleniyor. Hayat hızla ilerliyor ve yakın zamana kadar imkansız görünen şey gerçekleşmeye başlıyor. Bugün bilimkurgu türünden bir olay örgüsü gibi görünen şeyin yakında gerçeklik özelliklerini de kazanması oldukça olası.
Yirminci yüzyılın ikinci yarısındaki en önemli keşiflerden biri, insanın doğanın gizemlerini çözmeye yaklaşmasını sağlayan RNA ve DNA nükleik asitleriydi.
Nükleik asitler
Nükleik asitler, makromoleküler özelliklere sahip organik bileşiklerdir. Hidrojen, karbon, azot ve fosfordan oluşurlar.
Onlar, 1869'da irini inceleyen F. Miescher tarafından keşfedildi. Ancak, o sırada keşfine fazla önem verilmedi. Ancak daha sonra, bu asitler tüm hayvan ve bitki hücrelerinde bulunduğunda, onların muazzam rollerinin anlaşılması geldi.
İki tür nükleik asit vardır: RNA ve DNA (ribonükleik ve deoksiribonükleikasitler). Bu makale ribonükleik asit hakkındadır, ancak genel bir anlayış için DNA'nın ne olduğunu da düşünelim.
Deoksiribonükleik asit nedir?
DNA, azotlu bazların hidrojen bağları ile tamamlayıcılık yasasına göre bağlanan iki zincirden oluşan bir nükleik asittir. Uzun zincirler bir spiral halinde bükülür, bir dönüş neredeyse on nükleotit içerir. Çift sarmalın çapı iki milimetredir, nükleo titler arasındaki mesafe yaklaşık yarım nanometredir. Bir molekülün uzunluğu bazen birkaç santimetreye ulaşır. Bir insan hücresinin çekirdeğinin DNA'sının uzunluğu neredeyse iki metredir.
DNA'nın yapısı tüm genetik bilgileri içerir. DNA'nın replikasyonu vardır, bu da bir molekülden kesinlikle aynı iki yavru molekülün oluşturulduğu süreç anlamına gelir.
Daha önce belirtildiği gibi, zincir, sırayla azotlu bazlardan (adenin, guanin, timin ve sitozin) ve bir fosfor asit kalıntısından oluşan nükleotidlerden oluşur. Tüm nükleo titler azotlu bazlarda farklılık gösterir. Hidrojen bağı tüm bazlar arasında oluşmaz; örneğin adenin, yalnızca timin veya guanin ile birleşebilir. Böylece vücutta timidil nükleo titleri kadar adenil nükleotidleri vardır ve guanil nükleo titlerinin sayısı sitidil nükleo titlerine eşittir (Chargaff kuralı). Bir zincirin sırasının diğerinin sırasını önceden belirlediği ortaya çıktı ve zincirler birbirini yansıtıyor gibi görünüyor. İki zincirin nükleo titlerinin düzenli bir şekilde düzenlendiği ve ayrıca seçici olarak bağlandığı böyle bir modele denir.tamamlayıcılık ilkesi. Hidrojen bileşiklerine ek olarak, çift sarmal hidrofobik olarak da etkileşir.
İki zincir zıt yönlerdedir, yani zıt yönlerde bulunurlar. Bu nedenle, birinin üç'-ucunun karşısında diğer zincirin beş'-ucu bulunur.
Dışarıdan, DNA molekülü, korkuluğu şeker-fosfat omurgası olan ve basamakları tamamlayıcı nitrojen bazları olan sarmal bir merdiveni andırır.
Ribonükleik asit nedir?
RNA, ribonükleotidler adı verilen monomerlere sahip bir nükleik asittir.
Kimyasal özelliklerde DNA'ya çok benzer, çünkü her ikisi de bir pentoz (beş karbonlu şeker) kalıntısı üzerine inşa edilmiş fosforile edilmiş bir N-glikozit olan nükleo titlerin polimerleridir ve üzerinde bir fosfat grubu bulunur. beşinci karbon atomu ve birinci karbon atomunda bir nitrojen bazı.
DNA'nınkinden çok daha kısa olan (virüsler hariç) tek bir polinükleotid zinciridir.
Bir RNA monomeri aşağıdaki maddelerin kalıntılarıdır:
- azot bazları;
- beş karbonlu monosakkarit;
- fosfor asitleri.
RNA'lar pirimidin (urasil ve sitozin) ve purin (adenin, guanin) bazlarına sahiptir. Riboz, RNA nükleotidinin monosakaritidir.
RNA ve DNA arasındaki farklar
Nükleik asitler aşağıdaki şekillerde birbirinden farklıdır:
- bir hücredeki miktarı fizyolojik duruma, yaşa ve organ bağlılığına bağlıdır;
- DNA karbonhidrat içerirdeoksiriboz ve RNA - riboz;
- DNA'daki azotlu baz timindir ve RNA'da urasildir;
- sınıflar farklı işlevleri yerine getirir, ancak DNA matrisinde sentezlenir;
- DNA çift sarmaldır, RNA tek sarmaldır;
- DNA Chargaff kuralları için tipik değil;
- RNA'nın daha küçük bazları vardır;
- zincirlerin uzunluğu önemli ölçüde değişir.
Çalışma geçmişi
RNA hücresi ilk olarak Alman biyokimyacı R. Altman tarafından maya hücreleri üzerinde çalışırken keşfedildi. Yirminci yüzyılın ortalarında, DNA'nın genetikteki rolü kanıtlandı. Ancak o zaman RNA türleri, işlevleri ve benzerleri tanımlandı. Hücredeki kütlenin %80-90'ı proteinlerle birlikte ribozomu oluşturan ve protein biyosentezine katılan rRNA'ya düşer.
Geçen yüzyılın altmışlı yıllarında, ilk olarak protein sentezi için genetik bilgiyi taşıyan belirli bir türün olması gerektiği öne sürüldü. Bundan sonra, genlerin tamamlayıcı kopyalarını temsil eden bu tür bilgilendirici ribonükleik asitlerin olduğu bilimsel olarak tespit edildi. Ayrıca haberci RNA'lar olarak da adlandırılırlar.
Sözde taşıma asitleri, içlerinde kayıtlı bilgilerin kodunun çözülmesinde rol oynar.
Daha sonra, nükleotid dizisini belirlemek ve asit uzayında RNA'nın yapısını kurmak için yöntemler geliştirilmeye başlandı. Böylece ribozim adı verilen bazılarının poliribonükleotit zincirlerini parçalayabildiği bulundu. Sonuç olarak, gezegende yaşamın ortaya çıktığı zamanda,RNA, DNA ve proteinler olmadan çalıştı. Üstelik tüm dönüşümler onun katılımıyla yapıldı.
Ribonükleik asit molekülünün yapısı
Neredeyse tüm RNA'lar, sırasıyla monoribonükleotidlerden - purin ve pirimidin bazlarından oluşan tekli polinükleotit zincirleridir.
Nükleotidler, bazların baş harfleriyle gösterilir:
- adenin (A), A;
- guanin (G), G;
- sitozin (C), C;
- urasil (U), U.
Üç ve beş fosfodiester bağlarıyla bağlanırlar.
En çeşitli nükleotid sayısı (birkaç on ila on bin arasında) RNA'nın yapısında bulunur. Temel olarak tamamlayıcı bazlardan oluşan kısa çift sarmallı ipliklerden oluşan ikincil bir yapı oluşturabilirler.
Bir ribnükleik asit molekülünün yapısı
Daha önce de belirtildiği gibi, molekül tek sarmallı bir yapıya sahiptir. RNA, ikincil yapısını ve şeklini nükleo titlerin birbirleriyle etkileşimi sonucunda alır. Monomeri bir şeker, bir fosfor asit kalıntısı ve bir azot bazından oluşan bir nükleotit olan bir polimerdir. Dıştan, molekül DNA zincirlerinden birine benzer. RNA'nın bir parçası olan nükleotidler adenin ve guanin pürindir. Sitozin ve urasil pirimidin bazlarıdır.
Sentez süreci
Sentezlenecek bir RNA molekülü için şablon bir DNA molekülüdür. Doğru, ribonükleik asit matrisi üzerinde yeni deoksiribonükleik asit molekülleri oluştuğunda, ters işlem de gerçekleşir. Çokbelirli virüs türlerinin çoğ altılması sırasında oluşur.
Biyosentezin temeli, diğer ribonükleik asit molekülleri olarak da işlev görebilir. Hücre çekirdeğinde meydana gelen transkripsiyonu birçok enzim içerir, ancak bunların en önemlisi RNA polimerazdır.
Görüntüleme
RNA'nın türüne bağlı olarak işlevleri de farklılık gösterir. Birkaç türü vardır:
- bilgilendirici i-RNA;
- ribozomal rRNA;
- taşıma t-RNA;
- minör;
- ribozimler;
- viral.
Bilgilendirici Ribonükleik Asit
Bu tür moleküllere matris de denir. Hücredeki toplamın yaklaşık yüzde ikisini oluştururlar. Ökaryotik hücrelerde, DNA şablonları üzerinde çekirdeklerde sentezlenir, ardından sitoplazmaya geçer ve ribozomlara bağlanır. Ayrıca, protein sentezi için şablonlar haline gelirler: amino asitleri taşıyan transfer RNA'ları ile birleştirilirler. Proteinin benzersiz yapısında gerçekleşen bilgi dönüşüm süreci bu şekilde gerçekleşir. Bazı viral RNA'larda aynı zamanda bir kromozomdur.
Jacob ve Mano bu türün kaşifleridir. Sert bir yapıya sahip olmayan zinciri kıvrımlı ilmekler oluşturur. Çalışmayan i-RNA, kıvrımlar halinde toplanır ve bir top halinde katlanır ve çalışır durumda açılır.
i-RNA, sentezlenmekte olan proteindeki amino asitlerin dizisi hakkında bilgi taşır. Her amino asit, aşağıdaki genetik kodlar kullanılarak belirli bir yerde kodlanır:
- üçlülük - dört mononükleotitten altmış dört kodon (genetik kod) oluşturmak mümkündür;
- kesintisiz - bilgi tek yönde hareket eder;
- süreklilik - çalışma prensibi, bir mRNA'nın bir protein olmasıdır;
- evrensellik - şu veya bu amino asit türü tüm canlı organizmalarda aynı şekilde kodlanmıştır;
- yozlaşma - yirmi amino asit bilinmektedir ve altmış bir kodon, yani birkaç genetik kodla kodlanmıştır.
Ribozomal ribonükleik asit
Bu tür moleküller, hücresel RNA'nın büyük çoğunluğunu, yani toplamın yüzde seksen ila doksanını oluşturur. Proteinlerle birleşirler ve ribozomları oluştururlar - bunlar protein sentezi yapan organellerdir.
Ribozomlar yüzde altmış beş rRNA ve yüzde otuz beş proteindir. Bu polinükleotid zinciri, proteinle birlikte kolayca katlanır.
Ribozom, amino asit ve peptit bölgelerinden oluşur. Temas yüzeylerinde bulunurlar.
Ribozomlar hücre içinde serbestçe hareket ederek proteinleri doğru yerlerde sentezler. Çok spesifik değildirler ve sadece mRNA'dan bilgi okuyamaz, aynı zamanda onlarla bir matris oluştururlar.
Taşıma ribonükleik asit
t-RNA en çok çalışılanıdır. Hücresel ribonükleik asidin yüzde onunu oluştururlar. Bu RNA türleri özel bir enzim sayesinde amino asitlere bağlanır ve ribozomlara iletilir. Aynı zamanda amino asitler taşıma yoluyla taşınır.moleküller. Bununla birlikte, farklı kodonlar bir amino asidi kodlar. Sonra birkaç taşıma RNA'sı onları taşıyacaktır.
Etkin olmadığında bir top gibi kıvrılır, ancak bir yonca yaprağı gibi işlev görür.
İçinde aşağıdaki bölümler ayırt edilir:
- ACC nükleotid dizisine sahip alıcı kök;
- ribozoma bağlanma yeri;
- bu tRNA'ya bağlı amino asidi kodlayan bir antikodon.
Küçük ribonükleik asit türleri
Son zamanlarda, RNA türleri, küçük RNA adı verilen yeni bir sınıfla dolduruldu. Bunlar büyük olasılıkla, hücreler içindeki kontrol süreçlerinin yanı sıra embriyonik gelişimde genleri açıp kapatan evrensel düzenleyicilerdir.
Ribozimler de yakın zamanda tanımlanmıştır, RNA asidi fermente edildiğinde aktif olarak yer alırlar ve bir katalizör görevi görürler.
Viral asit türleri
Virüs ribonükleik asit veya deoksiribonükleik asit içerebilir. Bu nedenle, karşılık gelen moleküllerle bunlara RNA içeren denir. Böyle bir virüs bir hücreye girdiğinde, ters transkripsiyon meydana gelir - hücrelere entegre olan ve virüsün varlığını ve çoğalmasını sağlayan ribonükleik asit temelinde yeni DNA ortaya çıkar. Başka bir durumda, gelen RNA'da tamamlayıcı RNA oluşumu gerçekleşir. Virüsler proteinlerdir, yaşamsal aktivite ve üreme DNA olmadan devam eder, ancak yalnızca virüsün RNA'sında bulunan bilgiler temelinde devam eder.
Çoğ altma
Ortak anlayışı geliştirmek içinİki özdeş nükleik asit molekülü üreten replikasyon sürecini düşünün. Hücre bölünmesi böyle başlar.
DNA polimerazları, DNA'ya bağımlı, RNA polimerazları ve DNA ligazlarını içerir.
Çoğ altma işlemi aşağıdaki adımlardan oluşur:
- despiralizasyon - tüm molekülü yakalayan anne DNA'sında sıralı bir gevşeme vardır;
- zincirlerin ayrıldığı ve bir replikasyon çatalının ortaya çıktığı hidrojen bağlarının kırılması;
- dNTP'lerin ana zincirlerin serbest bırakılan bazlarına ayarlanması;
- dNTP moleküllerinden pirofosfatların ayrılması ve salınan enerji nedeniyle fosforodiester bağlarının oluşumu;
- solunum.
Yavru molekülün oluşumundan sonra çekirdek, sitoplazma ve geri kalanı bölünür. Böylece tüm genetik bilgiyi tamamen almış iki yavru hücre oluşur.
Ayrıca hücrede sentezlenen proteinlerin birincil yapısı kodlanır. DNA bu süreçte dolaylı bir rol alır ve doğrudan değil, proteinlerin sentezinin DNA üzerinde olması gerçeğinden oluşur, RNA, oluşumda yer alır. Bu işleme transkripsiyon denir.
Transkripsiyon
Tüm moleküllerin sentezi, transkripsiyon, yani belirli bir DNA operonundan genetik bilginin yeniden yazılması sırasında gerçekleşir. İşlem, bazı yönlerden çoğ altmaya benzer ve diğerlerinde çok farklıdır.
Benzerlikler aşağıdaki kısımlardır:
- DNA despiralizasyonu ile başlar;
- hidrojen kopması meydana gelirzincirlerin tabanları arasındaki bağlantılar;
- Onları tamamlayan NTF'ler;
- hidrojen bağları oluşur.
Çoğ altmadan farkları:
- transkripsiyon sırasında, DNA'nın sadece transkripona karşılık gelen kısmı bükülmezken, replikasyon sırasında tüm molekül bükülmez;
- Yazıldığında, ayarlanabilir NTF'ler timin yerine riboz ve urasil içerir;
- Bilgiler yalnızca belirli bir alandan silinir;
- Molekülün oluşumundan sonra hidrojen bağları ve sentezlenen zincir kırılır ve zincir DNA'dan kayar.
Normal işleyiş için, RNA'nın birincil yapısı yalnızca ekzonlardan kopyalanan DNA bölümlerinden oluşmalıdır.
Olgunlaşma süreci yeni oluşan RNA'da başlar. Sessiz bölgeler kesilir ve bilgilendirici bölgeler bir polinükleotit zinciri oluşturmak üzere kaynaştırılır. Ayrıca, her türün kendi dönüşümleri vardır.
i-RNA'da, ilk uca bağlanma gerçekleşir. Poliadenilat son bölgeye eklenir.
TRNA bazları küçük türler oluşturmak için değiştirilir.
rRNA'da bireysel bazlar da metillenir.
Proteinleri yıkımdan koruyun ve sitoplazmaya taşınmasını iyileştirin. Olgun RNA onlara bağlanır.
Deoksiribonükleik ve ribonükleik asitlerin önemi
Nükleik asitler organizmaların yaşamında büyük önem taşır. İçlerinde depolanır, sitoplazmaya aktarılır ve yavru hücreler tarafından miras alınır. Her hücrede sentezlenen proteinler hakkında bilgi. Tüm canlı organizmalarda bulunurlar, bu asitlerin stabilitesi hem hücrelerin hem de tüm organizmanın normal işleyişi için önemli bir rol oynar. Yapılarındaki herhangi bir değişiklik, hücresel değişikliklere yol açacaktır.
