Dünyamızdaki her canlı organizma farklıdır. Sadece insanlar birbirinden farklı değildir. Aynı türden hayvanlar ve bitkiler de farklılıklar gösterir. Bunun nedeni sadece farklı yaşam koşulları ve yaşam tecrübesi değildir. Her organizmanın bireyselliği, içinde genetik materyalin yardımıyla belirlenir.
Nükleik asitler hakkında önemli ve ilginç sorular
Doğumdan önce bile, her organizmanın kesinlikle tüm yapısal özellikleri belirleyen kendi genleri vardır. Örneğin, sadece ceketin rengi veya yaprakların şekli değil. Daha önemli özellikler genlerde belirlenir. Sonuçta, bir kediden hamster doğmaz ve buğday tohumlarından bir baobab büyüyemez.
Ve nükleik asitler - RNA ve DNA molekülleri - tüm bu büyük miktarda bilgiden sorumludur. Önemlerini abartmak çok zordur. Ne de olsa yaşam boyunca sadece bilgi depolamakla kalmaz, proteinler yardımıyla bunun gerçekleşmesine yardımcı olurlar ve bunun yanında bir sonraki nesle aktarırlar. Bunu nasıl yapıyorlar, DNA ve RNA moleküllerinin yapısı ne kadar karmaşık? Nasıl benzerler ve farklılıkları nelerdir? Bütün bunlarda bizve bunu makalenin sonraki bölümlerinde anlayacağız.
En temel bilgilerden başlayarak tüm bilgileri parça parça analiz edeceğiz. Önce nükleik asitlerin ne olduğunu, nasıl keşfedildiklerini öğreneceğiz, ardından yapıları ve işlevlerinden bahsedeceğiz. Yazının sonunda istediğiniz zaman başvurabileceğiniz karşılaştırmalı bir RNA ve DNA tablosunu bekliyoruz.
Nükleik asitler nelerdir
Nükleik asitler, yüksek moleküler ağırlığa sahip organik bileşiklerdir, polimerlerdir. 1869'da ilk olarak İsviçreli bir biyokimyacı olan Friedrich Miescher tarafından tanımlandılar. Püy hücrelerinden fosfor ve nitrojen içeren bir madde izole etti. Bilim adamı, sadece çekirdeklerde bulunduğunu varsayarak, ona nüklein adını verdi. Ama proteinlerin ayrılmasından sonra geriye kalana nükleik asit deniyordu.
Monomerleri nükleotidlerdir. Bir asit molekülündeki sayıları her tür için ayrıdır. Nükleo titler üç bölümden oluşan moleküllerdir:
- monosakarit (pentoz), iki tip olabilir - riboz ve deoksiriboz;
- azotlu baz (dörtten biri);
- fosforik asit kalıntısı.
Ardından DNA ve RNA arasındaki fark ve benzerliklere bakacağız, yazının en sonundaki tablo özetleyecek.
Yapısal özellikler: pentozlar
DNA ve RNA arasındaki ilk benzerlik, monosakkarit içermeleridir. Ancak her asit için farklıdırlar. Molekülde hangi pentoz olduğuna bağlı olarak, nükleik asitler DNA ve RNA'ya ayrılır. DNA deoksiriboz içerirken RNA içerirriboz Her iki pentoz da asitlerde yalnızca β-formunda bulunur.
Deoksiribozun ikinci karbon atomunda oksijen yoktur (2' ile gösterilir). Bilim adamları onun yokluğunu öne sürüyor:
- C2 ve C3; arasındaki bağlantıyı kıs altır
- DNA molekülünü güçlendirir;
- Çekirdekte kompakt DNA paketlenmesi için koşulları yaratır.
Bina Karşılaştırması: Azotlu Bazlar
DNA ve RNA'nın karşılaştırmalı karakterizasyonu kolay değildir. Ancak farklılıklar en başından itibaren görülebilir. Azotlu bazlar, moleküllerimizdeki en önemli yapı taşlarıdır. Genetik bilgiyi taşırlar. Daha doğrusu, üslerin kendileri değil, zincirdeki sıraları. Bunlar pürin ve pirimidindir.
DNA ve RNA'nın bileşimi, monomer düzeyinde zaten farklıdır: deoksiribonükleik asitte adenin, guanin, sitozin ve timin bulabiliriz. Ancak RNA, timin yerine urasil içerir.
Bu beş baz ana (majör) bazdır, nükleik asitlerin çoğunu oluştururlar. Ama onların yanında başkaları da var. Bu çok nadiren olur, bu tür bazlara küçük denir. Her ikisi de her iki asitte de bulunur - bu, DNA ve RNA arasındaki başka bir benzerliktir.
DNA zincirindeki bu azotlu bazların (ve buna bağlı olarak nükleotidlerin) dizisi, belirli bir hücrenin hangi proteinleri sentezleyebileceğini belirler. Belirli bir anda hangi moleküllerin oluşturulacağı vücudun ihtiyaçlarına bağlıdır.
Gitnükleik asitlerin organizasyon seviyeleri. DNA ve RNA'nın karşılaştırmalı özelliklerinin mümkün olduğunca eksiksiz ve nesnel olması için her birinin yapısını ele alacağız. DNA'da bunlardan dördü vardır ve RNA'daki organizasyon düzeylerinin sayısı türüne bağlıdır.
DNA'nın yapısının keşfi, yapının ilkeleri
Tüm organizmalar prokaryot ve ökaryot olarak ikiye ayrılır. Bu sınıflandırma, çekirdeğin tasarımına dayanmaktadır. Her ikisinin de hücrede kromozom şeklinde DNA'sı vardır. Bunlar, deoksiribonükleik asit moleküllerinin proteinlerle ilişkili olduğu özel yapılardır. DNA'nın dört organizasyon düzeyi vardır.
Birincil yapı, dizisi her bir organizma için kesinlikle gözlemlenen ve fosfodiester bağları ile birbirine bağlanan bir nükleotit zinciri ile temsil edilir. Chargaff ve işbirlikçileri, DNA sarmal yapısının çalışmasında muazzam başarılar elde etti. Azotlu bazların oranlarının belirli yasalara uyduğunu belirlediler.
Onlara Chargaff kuralları deniyordu. Bunlardan ilki, pürin bazlarının toplamının pirimidinlerin toplamına eşit olması gerektiğini belirtir. Bu, DNA'nın ikincil yapısı ile tanıştıktan sonra netleşecektir. İkinci kural, özelliklerinden kaynaklanmaktadır: A / T ve G / C molar oranları bire eşittir. Aynı kural ikinci nükleik asit için de geçerlidir - bu, DNA ve RNA arasındaki başka bir benzerliktir. Her yerde timin yerine sadece ikincisinde urasil var.
Ayrıca birçok bilim insanı farklı türlerin DNA'larını daha fazla sayıda baza göre sınıflandırmaya başladı. Toplam "A+T" ise"G + C" den daha fazla, bu tür DNA'ya AT tipi denir. Eğer tersiyse, o zaman GC tipi DNA ile uğraşıyoruz demektir.
İkincil yapı modeli 1953'te bilim adamları Watson ve Crick tarafından önerildi ve bugün hala genel olarak kabul ediliyor. Model, iki antiparalel zincirden oluşan bir çift sarmaldır. İkincil yapının ana özellikleri şunlardır:
- her DNA zincirinin bileşimi kesinlikle türe özeldir;
- zincirler arasındaki bağ hidrojendir, azotlu bazların tamamlayıcılığı ilkesine göre oluşur;
- polinükleotit zincirleri birbirinin etrafına sarılarak "sarmal" adı verilen sağ elini kullanan bir sarmal oluşturur;
- fosforik asit kalıntıları sarmalın dışında bulunur, azotlu bazlar içeridedir.
Daha ileri, daha yoğun, daha sert
DNA'nın üçüncül yapısı süper sarmal bir yapıdır. Yani, bir molekülde yalnızca iki zincir birbiriyle bükülmekle kalmaz, daha fazla kompaktlık için DNA özel proteinler - histonlar etrafına sarılır. İçlerindeki lizin ve arginin içeriğine göre beş sınıfa ayrılırlar.
DNA'nın son seviyesi kromozomdur. Genetik bilgi taşıyıcısının içinde ne kadar sıkı bir şekilde paketlendiğini anlamak için aşağıdakileri hayal edin: Eyfel Kulesi DNA gibi tüm sıkıştırma aşamalarından geçtiyse, bir kibrit kutusuna yerleştirilebilir.
Kromozomlar tek (bir kromatitten oluşur) ve çift (iki kromatitten oluşur). Güvenli depolama sağlarlargenetik bilgi ve gerekirse geri dönüp istenilen alana erişim sağlayabilirler.
RNA türleri, yapısal özellikler
Herhangi bir RNA'nın birincil yapısında (timin eksikliği, urasil varlığı) DNA'dan farklı olmasına ek olarak, aşağıdaki organizasyon seviyeleri de farklıdır:
- Transfer RNA (tRNA) tek sarmallı bir moleküldür. Amino asitleri protein sentezi bölgesine taşıma işlevini yerine getirmek için çok sıra dışı bir ikincil yapıya sahiptir. Adı "yonca yaprağı". Döngülerinin her biri kendi işlevini yerine getirir, ancak en önemlileri alıcı gövde (bir amino asit ona yapışır) ve antikodondur (mesajcı RNA üzerindeki kodonla eşleşmesi gerekir). tRNA'nın üçüncül yapısı çok az çalışılmıştır, çünkü böyle bir molekülü yüksek düzeyde organizasyonu bozmadan izole etmek çok zordur. Ancak bilim adamlarının bazı bilgileri var. Örneğin, mayada transfer RNA'sı L harfine benzer.
- Messenger RNA (bilgisel olarak da adlandırılır), DNA'dan protein sentezi bölgesine bilgi aktarma işlevini yerine getirir. Sonunda ne tür bir proteinin ortaya çıkacağını söyler, ribozomlar sentez sürecinde onun boyunca hareket eder. Birincil yapısı tek sarmallı bir moleküldür. İkincil yapı çok karmaşıktır, protein sentezinin başlangıcının doğru belirlenmesi için gereklidir. mRNA, uçlarında protein işlemenin başlangıç ve bitiş bölgelerinin bulunduğu saç tokası şeklinde katlanır.
- Ribozomal RNA, ribozomlarda bulunur. Bu organeller, her biri iki alt parçacıktan oluşur.kendi rRNA'sını barındırır. Bu nükleik asit, tüm ribozomal proteinlerin yerleşimini ve bu organelin fonksiyonel merkezlerini belirler. rRNA'nın birincil yapısı, önceki asit çeşitlerinde olduğu gibi bir nükleotit dizisi ile temsil edilir. rRNA katlanmasının son aşamasının, bir ipliğin terminal bölümlerinin eşleşmesi olduğu bilinmektedir. Bu tür yaprak saplarının oluşumu, tüm yapının sıkıştırılmasına ek bir katkı sağlar.
DNA işlevleri
Deoksiribonükleik asit, genetik bilgi deposu görevi görür. Vücudumuzun tüm proteinlerinin “gizli” olduğu nükleotit dizisindedir. DNA'da sadece depolanmakla kalmaz, aynı zamanda iyi korunurlar. Ve kopyalama sırasında bir hata oluşsa bile düzeltilecektir. Böylece tüm genetik materyal korunacak ve yavrulara ulaşacaktır.
Torunlara bilgi iletmek için DNA'nın ikiye katlama yeteneği vardır. Bu işleme çoğ altma denir. Karşılaştırmalı bir RNA ve DNA tablosu bize başka bir nükleik asidin bunu yapamayacağını gösterecektir. Ama başka birçok işlevi var.
RNA Fonksiyonları
Her RNA türünün kendi işlevi vardır:
- Taşıma ribonükleik asidi, amino asitleri proteinlere dönüştürüldüğü ribozomlara iletir. tRNA sadece yapı malzemesi getirmekle kalmaz, aynı zamanda kodon tanımada da rol oynar. Ve proteinin ne kadar doğru inşa edileceği işine bağlıdır.
- Mesaj RNA bilgi okurDNA ve onu protein sentezi bölgesine taşır. Orada ribozoma bağlanır ve proteindeki amino asitlerin sırasını belirler.
- Ribozomal RNA, organel yapısının bütünlüğünü sağlar, tüm fonksiyonel merkezlerin çalışmasını düzenler.
DNA ve RNA arasındaki bir başka benzerlik daha: ikisi de hücrenin taşıdığı genetik bilgiyle ilgilenir.
DNA ve RNA'nın Karşılaştırılması
Yukarıdaki tüm bilgileri düzenlemek için hepsini bir tabloya yazalım.
| DNA | RNA | |
| Kafes konumu | Çekirdek, kloroplastlar, mitokondri | Çekirdek, kloroplastlar, mitokondri, ribozomlar, sitoplazma |
| Monomer | Deoksiribonükleo titler | Ribonükleotidler |
| Yapı | Çift sarmal sarmal | Tek zincir |
| Nükleotidler | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Özellikler | Kararlı, çoğ altma yeteneğine sahip | Labile, ikiye katlanamaz |
| İşlevler | Genetik bilginin depolanması ve iletilmesi | Kalıtsal bilginin transferi (mRNA), yapısal fonksiyon (rRNA, mitokondriyal RNA), protein sentezine katılım (mRNA, tRNA, rRNA) |
Böylece DNA ve RNA arasındaki benzerliklerden kısaca bahsettik. Tablo, sınavda vazgeçilmez bir yardımcı veya basit bir hatırlatma olacaktır.
Daha önce öğrendiklerimize ek olarak, tabloda birkaç gerçek ortaya çıktı. Örneğin, DNA'nın yeteneğiduplikasyon, hücre bölünmesi için gereklidir, böylece her iki hücre de doğru genetik materyali tam olarak alır. RNA için, ikiye katlamanın bir anlamı yok. Bir hücrenin başka bir moleküle ihtiyacı varsa, onu DNA şablonundan sentezler.
DNA ve RNA'nın özellikleri kısa çıktı ama yapı ve fonksiyonların tüm özelliklerini ele aldık. Çeviri süreci - protein sentezi - çok ilginçtir. Onu tanıdıktan sonra, RNA'nın bir hücrenin yaşamında ne kadar büyük bir rol oynadığı ortaya çıkıyor. Ve DNA kopyalama süreci çok heyecan verici. Çift sarmalı kırmaya ve her bir nükleotidi okumaya değer olan şey!
Her gün yeni bir şey öğrenin. Özellikle bu yeni şey vücudunuzun her hücresinde oluyorsa.
