โครงสร้างและหน้าที่ของ DNA และ RNA (Table)

เป็นที่รู้กันดีว่าทุกรูปแบบของสิ่งมีชีวิตจากไวรัสไปจนถึงสัตว์ที่มีการจัดระเบียบสูง (รวมถึงมนุษย์) มีเครื่องมือทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ มันถูกแสดงโดยโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกสองชนิดคือ deoxyribonucleic และ ribonucleic ในสารอินทรีย์เหล่านี้ข้อมูลที่ถูกส่งจากพ่อแม่ไปยังลูกหลานระหว่างการทำสำเนาจะถูกเข้ารหัส ในบทความนี้เราจะศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอในเซลล์และพิจารณากลไกที่เป็นรากฐานของกระบวนการถ่ายโอน คุณสมบัติ ทางพันธุกรรม ของสิ่งมีชีวิต

คุณสมบัติของกรดนิวคลีอิกแม้ว่าคุณสมบัติเหล่านี้มีคุณสมบัติทั่วไปบางประการ แต่ก็แตกต่างกันไปในหลายด้าน ดังนั้นเราจึงเปรียบเทียบฟังก์ชั่นของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอที่ทำโดย biopolymers เหล่านี้ในเซลล์ของกลุ่มต่างๆของสิ่งมีชีวิต ตารางที่นำเสนอในบทความนี้จะช่วยให้เข้าใจถึงความแตกต่างพื้นฐานของพวกเขา

กรดนิวคลีอิก - ไบโอโพลิเมอร์ที่ซับซ้อน

การค้นพบในสาขาวิชาชีววิทยาระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้นในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 โดยเฉพาะการถอดรหัสโครงสร้างของกรด deoxyribonucleic เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาเซลล์วิทยาสมัยใหม่พันธุศาสตร์เทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรม จากมุมมองของเคมีอินทรีย์ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอเป็นสารโมเลกุลสูงประกอบด้วยหน่วยซ้ำ monomers เรียกอีกอย่างว่า nucleotides เป็นที่รู้กันว่าพวกเขาเชื่อมต่อกันสร้างเครือข่ายที่มีความสามารถในการกำหนดขอบเขตตนเอง

DNA ของโมเลกุลเหล่านี้มักผูกมัดกับโปรตีนพิเศษที่มีคุณสมบัติพิเศษเรียกว่า histones คอมเพล็กซ์ของ nucleoprotein สร้างโครงสร้างพิเศษซึ่งเป็น nucleosomes ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม กรดนิวคลีอิกสามารถพบได้ทั้งในนิวเคลียสและ cytoplasm ของเซลล์มีอยู่ในบางส่วนของอวัยวะต่างๆเช่น mitochondria หรือ chloroplasts

โครงสร้างเชิงพื้นที่ของสารพันธุกรรม

เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับหน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นแอลอาร์เอ็นเอคุณจำเป็นต้องทำความเข้าใจกับโครงสร้างของมันอย่างละเอียด เช่นเดียวกับโปรตีนกรดนิวคลีอิกหลายระดับขององค์กรของโมเลกุลที่มีอยู่ โครงสร้างหลักจะแสดงโดยโซ่ polynucleotide การกำหนดค่าลำดับที่สองและระดับอุดมศึกษาด้วยตนเองเนื่องจากชนิดพันธะโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นใหม่ บทบาทพิเศษในการรักษารูปร่างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลเป็นพันธะไฮโดรเจนรวมถึงแรงปฏิสัมพันธ์ของ van der Waals เป็นผลให้โครงสร้างดีเอ็นเอที่มีขนาดกะทัดรัดเกิดขึ้นเรียกว่า super helix

โมโนเมอร์ของกรดนิวคลีอิก

โครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเออาร์เอ็นเอโปรตีนและโพลิเมอร์อินทรีย์อื่น ๆ ขึ้นอยู่กับทั้งองค์ประกอบเชิงคุณภาพและปริมาณของโมเลกุลของโปรตีนเหล่านั้น กรดนิวคลีอิกทั้งสองชนิดประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างเรียกว่า nucleotides โครงสร้างทางเคมีของสารต้องมีผลต่อการทำงานของสารเคมี DNA และ RNA ไม่มีข้อยกเว้น ปรากฎว่าชนิดของกรดและบทบาทของมันในเซลล์ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของ nucleotide โมโนเมอร์แต่ละตัวมีสามส่วนคือฐานไนโตรเจนคาร์โบไฮเดรตและสารตกค้างของกรด orthophosphoric ฐานของไนโตรเจนสำหรับดีเอ็นเอมีอยู่ 4 ชนิดคือ adenine, guanine, thymine และ cytosine ในโมเลกุลอาร์เอ็นเอจะมีอะดีนีน guanine cytosine และ uracil ตามลำดับ คาร์โบไฮเดรตเป็นตัวแทนของเพ็นโตสชนิดต่างๆ ในกรด ribonucleic เป็น ribose และใน DNA - รูป deoxygenated เรียกว่า deoxyribose

คุณสมบัติของกรด deoxyribonucleic

อันดับแรกเราจะดูที่โครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเอ RNA ซึ่งมีการกำหนดค่าเชิงพื้นที่ที่เรียบง่ายจะได้รับการศึกษาโดยเราในส่วนถัดไป ดังนั้นสองเส้น polynucleotide จะจัดขึ้นร่วมกันโดยการทำซ้ำพันธบัตรไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างฐานไนโตรเจน ในคู่ "adenine - thymine" มีอยู่ 2 ชนิดและในคู่ "guanine - cytosine" - พันธบัตรไฮโดรเจนสามตัว

จดหมายอนุรักษ์ของ purine และ pyrimidine bases ถูกค้นพบโดย E. Churgaff และถูกเรียกว่าหลักการ complementarity ในห่วงโซ่เดียว nucleotides จะเชื่อมโยงกันโดยพันธบัตร phosphodiester ที่เกิดขึ้นระหว่าง pentose และ residue กรด orthophosphoric ของชุดของ nucleotides ตั้งอยู่ รูปแบบเกลียวของโซ่ทั้งสองจะถูกเก็บรักษาโดยพันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างไฮโดรเจนกับอะตอมออกซิเจนในนิวคลีโอไทด์ โครงสร้างที่สูงขึ้น - ระดับอุดมศึกษา (supercoiled) - เป็นเรื่องปกติสำหรับดีเอ็นเอของนิวเคลียร์ของเซลล์ยูคาริโอต ในรูปแบบนี้มันมีอยู่ใน chromatin อย่างไรก็ตามแบคทีเรียและไวรัสที่มีดีเอ็นเอมีกรด deoxyribonucleic ไม่เกี่ยวข้องกับโปรตีน เป็นรูปวงแหวนและเรียกว่า plasmid

ชนิดเดียวกันมีดีเอ็นเอ mitochondria และ chloroplasts - organelles ของเซลล์พืชและสัตว์ ต่อไปเราจะหาสิ่งที่แตกต่างระหว่างหน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ ตารางด้านล่างจะแสดงให้เราเห็นความแตกต่างเหล่านี้ในโครงสร้างและคุณสมบัติของกรดนิวคลีอิก

กรด Ribonucleic

โมเลกุลอาร์เอ็นเอประกอบด้วยเส้นใย polynucleotide หนึ่งอัน (โครงสร้างของเกลียวสองสายพันธุ์ของไวรัสบางตัวเป็นข้อยกเว้น) ซึ่งสามารถพบได้ทั้งในนิวเคลียสและใน cytoplasm เซลล์ มีกรด ribonucleic หลายชนิดซึ่งแตกต่างกันในโครงสร้างและสมบัติ ดังนั้นข้อมูล RNA มีน้ำหนักโมเลกุลมากที่สุด มันสังเคราะห์อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์หนึ่งของยีน งานของ mRNA คือการถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของโปรตีนจากนิวเคลียสไปสู่ cytoplasm รูปแบบการขนส่งของกรดนิวคลีอิกยึดโมโนเมอร์ของโปรตีน - กรดอะมิโน - และส่งพวกเขาไปยังสถานที่ของการสังเคราะห์

ในที่สุด ribosomal RNA เกิดขึ้นในนิวเคลียสและมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์โปรตีน ที่คุณสามารถดู, หน้าที่ของ DNA และ RNA ในการเผาผลาญของเซลล์มีความหลากหลายและสำคัญมาก พวกเขาจะขึ้นอยู่กับสิ่งแรกที่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตเป็นโมเลกุลของสารพันธุกรรม ดังนั้นในไวรัสกรด ribonucleic สามารถทำหน้าที่เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมในขณะที่เซลล์ของ eukaryotic ชีวิตความสามารถนี้มีเพียง deoxyribonucleic acid

หน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอในร่างกาย

โดยค่าของพวกเขากรดนิวคลีอิกพร้อมกับโปรตีนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่สุด พวกเขารักษาและถ่ายทอดคุณสมบัติทางพันธุกรรมและลักษณะจากผู้ปกครองไปยังลูกหลาน ลองพิจารณาความแตกต่างระหว่างหน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ ตารางด้านล่างจะแสดงความแตกต่างเหล่านี้ในรายละเอียดเพิ่มเติม

ลักษณะของสารพันธุกรรมของไวรัสคืออะไร?

กรดนิวคลีอิกของไวรัสสามารถอยู่ในรูปของ spirals เดี่ยวหรือคู่หรือเกลียว ตามการจำแนกประเภทของ D. Baltimore, วัตถุ microworld เหล่านี้ประกอบด้วยโมเลกุลดีเอ็นเอประกอบด้วยหนึ่งหรือสองสาย กลุ่มแรกประกอบด้วยเชื้อไวรัสเริมและ adenoviruses และกลุ่มที่สอง ได้แก่ parvoviruses

หน้าที่ของไวรัสดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอจะแทรกซึมข้อมูลทางพันธุกรรมของตัวเองลงในเซลล์ทำปฏิกิริยาการจำลองแบบของโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกไวรัสและรวบรวมอนุภาคโปรตีนใน ribosome ของเซลล์เจ้าบ้าน เป็นผลให้การเผาผลาญอาหารของเซลล์ทั้งหมดจะสมบูรณ์รองลงมาปรสิตซึ่งอย่างรวดเร็วคูณนำไปสู่เซลล์ตาย

ไวรัสที่มี RNA

ในด้านไวรัสวิทยาการยอมรับการแบ่งสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ออกเป็นหลายกลุ่ม ดังนั้นจึงเป็นครั้งแรกที่รวมถึงสายพันธุ์ที่เรียกว่า single-stranded (+) rna กรดนิวคลีอิกเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนกับข้อมูล RNA ของเซลล์ที่มียูคาริโอต กลุ่มอื่น ๆ ได้แก่ RNA เดี่ยว (-) ประการแรกโมเลกุลของพวกเขาจะถ่ายภาพซึ่งส่งผลให้เกิดโมเลกุล (+) อาร์เอ็นเอและพวกเขาก็จะทำหน้าที่เป็นเมทริกซ์ในการประกอบโปรตีนจากไวรัส

บนพื้นฐานของสิ่งต่าง ๆ ข้างต้นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดรวมทั้งไวรัสหน้าที่ของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอมีลักษณะสั้น ๆ ดังต่อไปนี้: การเก็บรักษาลักษณะทางพันธุกรรมและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตและการถ่ายโอนต่อไปยังลูกหลานของพวกเขา