Elk levend organisme in onze wereld is anders. Niet alleen mensen verschillen van elkaar. Dieren en planten van dezelfde soort hebben ook verschillen. De reden hiervoor is niet alleen verschillende leefomstandigheden en levenservaring. De eigenheid van elk organisme wordt erin vastgelegd met behulp van genetisch materiaal.
Belangrijke en interessante vragen over nucleïnezuren
Zelfs voor de geboorte heeft elk organisme zijn eigen set genen, die absoluut alle structurele kenmerken bepalen. Het is bijvoorbeeld niet alleen de kleur van de vacht of de vorm van de bladeren. Belangrijkere eigenschappen zijn vastgelegd in genen. Een hamster kan immers niet geboren worden uit een kat, en een baobab kan niet groeien uit tarwezaden.
En nucleïnezuren - RNA- en DNA-moleculen - zijn verantwoordelijk voor al deze enorme hoeveelheid informatie. Hun belang is zeer moeilijk te overschatten. Ze slaan immers niet alleen informatie gedurende het hele leven op, ze helpen deze met behulp van eiwitten te realiseren en geven deze bovendien door aan de volgende generatie. Hoe doen ze dat, hoe complex is de structuur van de DNA- en RNA-moleculen? Hoe lijken ze op elkaar en wat zijn hun verschillen? In dit alles hebben wijen we zullen het uitzoeken in de volgende hoofdstukken van het artikel.
We zullen alle informatie stuk voor stuk analyseren, te beginnen bij de basis. Eerst zullen we leren wat nucleïnezuren zijn, hoe ze werden ontdekt, daarna zullen we praten over hun structuur en functies. Aan het einde van het artikel wachten we op een vergelijkende tabel van RNA en DNA, die u op elk moment kunt raadplegen.
Wat zijn nucleïnezuren
Nucleïnezuren zijn organische verbindingen met een hoog molecuulgewicht, zijn polymeren. In 1869 werden ze voor het eerst beschreven door Friedrich Miescher, een Zwitserse biochemicus. Hij isoleerde een stof, waaronder fosfor en stikstof, uit puscellen. Ervan uitgaande dat het zich alleen in de kernen bevindt, noemde de wetenschapper het nucleïne. Maar wat er overbleef na de scheiding van eiwitten werd nucleïnezuur genoemd.
De monomeren zijn nucleotiden. Hun aantal in een zuurmolecuul is individueel voor elke soort. Nucleotiden zijn moleculen die uit drie delen bestaan:
- monosaccharide (pentose), kan van twee soorten zijn: ribose en deoxyribose;
- stikstofbasis (een van de vier);
- fosforzuurresidu.
Vervolgens zullen we kijken naar de verschillen en overeenkomsten tussen DNA en RNA, de tabel helemaal aan het einde van het artikel zal het samenvatten.
Structurele kenmerken: pentossen
De allereerste overeenkomst tussen DNA en RNA is dat ze monosachariden bevatten. Maar voor elk zuur zijn ze anders. Afhankelijk van welk pentose in het molecuul zit, worden nucleïnezuren verdeeld in DNA en RNA. DNA bevat deoxyribose, terwijl RNA bevatribose. Beide pentosen komen in zuren alleen voor in de β-vorm.
Deoxyribose heeft geen zuurstof bij het tweede koolstofatoom (aangeduid als 2'). Wetenschappers suggereren dat de afwezigheid ervan:
- verkort de link tussen C2 en C3;
- maakt het DNA-molecuul sterker;
- creëert de voorwaarden voor compacte DNA-verpakking in de kern.
Gebouwvergelijking: stikstofhoudende basen
Vergelijkende karakterisering van DNA en RNA is niet eenvoudig. Maar de verschillen zijn vanaf het begin zichtbaar. Stikstofbasen zijn de belangrijkste bouwstenen in onze moleculen. Ze dragen de genetische informatie. Om precies te zijn, niet de bases zelf, maar hun volgorde in de keten. Ze zijn purine en pyrimidine.
De samenstelling van DNA en RNA verschilt al op het niveau van monomeren: in deoxyribonucleïnezuur vinden we adenine, guanine, cytosine en thymine. Maar RNA bevat uracil in plaats van thymine.
Deze vijf basen zijn de belangrijkste (hoofd), ze vormen de meeste nucleïnezuren. Maar naast hen zijn er nog anderen. Dit gebeurt zeer zelden, dergelijke basen worden klein genoemd. Beide worden gevonden in beide zuren - dit is een andere overeenkomst tussen DNA en RNA.
De volgorde van deze stikstofbasen (en dienovereenkomstig nucleotiden) in de DNA-keten bepa alt welke eiwitten een bepaalde cel kan synthetiseren. Welke moleculen op een bepaald moment worden aangemaakt, hangt af van de behoeften van het lichaam.
Ga naarniveaus van organisatie van nucleïnezuren. Om ervoor te zorgen dat de vergelijkende kenmerken van DNA en RNA zo volledig en objectief mogelijk zijn, zullen we de structuur van elk beschouwen. DNA heeft er vier en het aantal organisatieniveaus in RNA hangt af van het type.
Ontdekking van de structuur van DNA, principes van structuur
Alle organismen zijn onderverdeeld in prokaryoten en eukaryoten. Deze classificatie is gebaseerd op het ontwerp van de kern. Beide hebben DNA in de cel in de vorm van chromosomen. Dit zijn speciale structuren waarin desoxyribonucleïnezuurmoleculen worden geassocieerd met eiwitten. DNA heeft vier organisatieniveaus.
De primaire structuur wordt weergegeven door een keten van nucleotiden, waarvan de volgorde strikt wordt nageleefd voor elk individueel organisme en die onderling verbonden zijn door fosfodiesterbindingen. Enorme successen in de studie van de DNA-strengstructuur werden behaald door Chargaff en zijn medewerkers. Ze stelden vast dat de verhoudingen van stikstofhoudende basen aan bepaalde wetten voldoen.
Ze werden de Chargaff-regels genoemd. De eerste hiervan stelt dat de som van de purinebasen gelijk moet zijn aan de som van de pyrimidinen. Dit zal duidelijk worden na kennis te hebben genomen van de secundaire structuur van DNA. De tweede regel volgt uit zijn kenmerken: de molaire verhoudingen A / T en G / C zijn gelijk aan één. Dezelfde regel geldt voor het tweede nucleïnezuur - dit is een andere overeenkomst tussen DNA en RNA. Alleen de tweede heeft overal uracil in plaats van thymine.
Veel wetenschappers begonnen ook het DNA van verschillende soorten te classificeren op basis van een groter aantal basen. Als de som "A+T" ismeer dan "G + C", wordt dergelijk DNA AT-type genoemd. Is het andersom, dan hebben we te maken met het GC-type DNA.
Het secundaire structuurmodel werd in 1953 voorgesteld door wetenschappers Watson en Crick, en wordt vandaag de dag nog steeds algemeen aanvaard. Het model is een dubbele helix, die bestaat uit twee antiparallelle ketens. De belangrijkste kenmerken van de secundaire structuur zijn:
- de samenstelling van elke DNA-streng is strikt specifiek voor de soort;
- de binding tussen de ketens is waterstof, gevormd volgens het principe van complementariteit van stikstofbasen;
- polynucleotideketens wikkelen zich om elkaar heen en vormen een rechtshandige helix genaamd "helix";
- fosforzuurresiduen bevinden zich buiten de helix, stikstofbasen bevinden zich binnen.
Verder, dichter, harder
De tertiaire structuur van DNA is een supercoiled structuur. Dat wil zeggen, niet alleen draaien twee ketens met elkaar in een molecuul, voor meer compactheid wordt DNA rond speciale eiwitten gewikkeld - histonen. Ze zijn onderverdeeld in vijf klassen, afhankelijk van het geh alte aan lysine en arginine.
Het laatste niveau van DNA is het chromosoom. Om te begrijpen hoe strak de drager van genetische informatie erin is verpakt, stelt u zich het volgende voor: als de Eiffeltoren alle stadia van verdichting zou doorlopen, zoals DNA, zou hij in een luciferdoosje kunnen worden geplaatst.
Chromosomen zijn enkelvoudig (bestaan uit één chromatide) en dubbel (bestaan uit twee chromatiden). Ze bieden veilige opslaggenetische informatie, en indien nodig kunnen ze zich omdraaien en de toegang tot het gewenste gebied openen.
Soorten RNA, structurele kenmerken
Naast het feit dat elk RNA verschilt van DNA in zijn primaire structuur (gebrek aan thymine, aanwezigheid van uracil), verschillen ook de volgende organisatieniveaus:
- Transfer RNA (tRNA) is een enkelstrengs molecuul. Om zijn functie van het transporteren van aminozuren naar de plaats van eiwitsynthese te vervullen, heeft het een zeer ongebruikelijke secundaire structuur. Het heet "klaverblad". Elk van zijn lussen vervult zijn eigen functie, maar de belangrijkste zijn de acceptorstam (een aminozuur kleeft eraan) en het anticodon (dat moet overeenkomen met het codon op boodschapper-RNA). De tertiaire structuur van tRNA is weinig bestudeerd, omdat het erg moeilijk is om zo'n molecuul te isoleren zonder het hoge organisatieniveau te verstoren. Maar wetenschappers hebben wat informatie. In gist heeft het transfer-RNA bijvoorbeeld de vorm van de letter L.
- Messenger-RNA (ook wel informatief genoemd) vervult de functie van het overbrengen van informatie van DNA naar de plaats van eiwitsynthese. Ze vertelt wat voor soort eiwit uiteindelijk zal blijken te zijn, ribosomen bewegen er tijdens het syntheseproces langs. De primaire structuur is een enkelstrengs molecuul. De secundaire structuur is zeer complex, noodzakelijk voor de juiste bepaling van het begin van eiwitsynthese. mRNA wordt gevouwen in de vorm van haarspelden, aan de uiteinden waarvan er plaatsen zijn voor het begin en einde van de eiwitverwerking.
- Ribosomaal RNA wordt gevonden in ribosomen. Deze organellen bestaan uit twee subdeeltjes, die elk:herbergt zijn eigen rRNA. Dit nucleïnezuur bepa alt de plaatsing van alle ribosomale eiwitten en functionele centra van dit organel. De primaire structuur van rRNA wordt weergegeven door een reeks nucleotiden, zoals in eerdere zuurvariëteiten. Het is bekend dat de laatste fase van rRNA-vouwing de paring is van de terminale secties van één streng. De vorming van dergelijke bladstelen levert een extra bijdrage aan de verdichting van de gehele structuur.
DNA-functies
Deoxyribonucleïnezuur fungeert als een opslagplaats van genetische informatie. Het is in de volgorde van zijn nucleotiden dat alle eiwitten van ons lichaam "verborgen" zijn. In DNA worden ze niet alleen opgeslagen, maar ook goed beschermd. En zelfs als er een fout optreedt tijdens het kopiëren, wordt deze gecorrigeerd. Zo blijft al het genetische materiaal behouden en bereikt het de nakomelingen.
Om informatie aan afstammelingen door te geven, heeft DNA het vermogen om te verdubbelen. Dit proces wordt replicatie genoemd. Een vergelijkende tabel van RNA en DNA zal ons laten zien dat een ander nucleïnezuur dit niet kan. Maar het heeft veel andere functies.
RNA-functies
Elk type RNA heeft zijn eigen functie:
- Transport ribonucleïnezuur levert aminozuren aan ribosomen, waar ze tot eiwitten worden gemaakt. tRNA brengt niet alleen bouwstof aan, het is ook betrokken bij codonherkenning. En hoe correct het eiwit zal worden opgebouwd, hangt af van zijn werk.
- Message RNA leest informatie vanDNA en vervoert het naar de plaats van eiwitsynthese. Daar hecht het zich aan het ribosoom en bepa alt de volgorde van de aminozuren in het eiwit.
- Ribosomaal RNA zorgt voor de integriteit van de structuur van het organel, reguleert het werk van alle functionele centra.
Hier is nog een overeenkomst tussen DNA en RNA: ze zorgen allebei voor de genetische informatie die de cel draagt.
Vergelijking van DNA en RNA
Om alle bovenstaande informatie te ordenen, laten we het allemaal opschrijven in een tabel.
| DNA | RNA | |
| Kooilocatie | Kern, chloroplasten, mitochondriën | Nucleus, chloroplasten, mitochondriën, ribosomen, cytoplasma |
| Monomeer | Deoxyribonucleotiden | Ribonucleotiden |
| Structuur | Dubbelstrengige helix | Enkele ketting |
| Nucleotiden | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Kenmerken | Stabiel, in staat tot replicatie | Labile, kan niet verdubbelen |
| Functies | Opslag en overdracht van genetische informatie | Overdracht van erfelijke informatie (mRNA), structurele functie (rRNA, mitochondriaal RNA), deelname aan eiwitsynthese (mRNA, tRNA, rRNA) |
Zo hebben we het kort gehad over de overeenkomsten tussen DNA en RNA. De tafel is een onmisbare assistent bij het examen of een eenvoudige herinnering.
Naast wat we al eerder hebben geleerd, verschenen er verschillende feiten in de tabel. Bijvoorbeeld het vermogen van DNAduplicatie is nodig voor celdeling zodat beide cellen het juiste genetische materiaal volledig krijgen. Terwijl voor RNA verdubbeling geen zin heeft. Als een cel een ander molecuul nodig heeft, synthetiseert het dat uit de DNA-template.
De kenmerken van DNA en RNA bleken kort, maar we hebben alle kenmerken van de structuur en functies behandeld. Het proces van translatie - eiwitsynthese - is erg interessant. Na er kennis mee te hebben gemaakt, wordt duidelijk hoe groot een rol RNA speelt in het leven van een cel. En het proces van DNA-duplicatie is erg opwindend. Wat is het waard om de dubbele helix te breken en elke nucleotide te lezen!
Leer elke dag iets nieuws. Vooral als dit nieuwe gebeurt in elke cel van je lichaam.
