Якія функцыі ў клетцы выконваюць нуклеінавыя кіслаты? Структура і функцыі нуклеінавых кіслот

Нуклеінавыя кіслаты гуляюць важную ролю ў клетцы, забяспечваючы яе жыццядзейнасць і размнажэнне. Гэтыя ўласцівасці даюць магчымасць назваць іх другімі па важнасці біялагічнымі малекуламі пасля бялкоў. Многія даследчыкі нават выносяць ДНК і РНК на першае месца, маючы на ўвазе іх галоўнае значэнне ў развіцці жыцця. Тым не менш, ім наканавана заняць другое месца пасля бялкоў, таму як асновай жыцця з'яўляецца як раз полипетидная малекула.

Нуклеінавыя кіслоты - гэта іншы ўзровень жыцця, значна больш складаны і цікавы з-за таго, што кожны від малекулы выконвае спецыфічную для яе працу. У гэтым варта разабрацца падрабязней.

Паняцце аб нуклеінавых кіслотах

Усе нуклеінавыя кіслаты (ДНК і РНК) уяўляюць сабой біялагічныя гетэрагенныя палімеры, якія адрозніваюцца па колькасці ланцугоў. ДНК ўяўляе сабой двухцепочечной палімерную малекулу, якая ўтрымлівае ў сабе генетычную інфармацыю эукарыятычнай арганізмаў. Колцавыя малекулы ДНК могуць утрымліваць спадчынную інфармацыю некаторых вірусаў. Гэта HIV і адэнавірусы. Таксама існуе 2 асаблівых віду ДНК: мітахандрыяльная і пластидная (знаходзіцца ў хларапластах).

РНК ж мае нашмат больш відаў, што абумоўлена рознымі функцыямі нуклеінавых кіслаты. Існуе ядзерная РНК, якая ўтрымлівае спадчынную інфармацыю бактэрый і большасці вірусаў, матрычная (або інфармацыйная РНК), рибосомальная і транспартная. Усе яны ўдзельнічаюць альбо ў захоўванні спадчыннай інфармацыі, альбо ў экспрэсіі генаў. Аднак у тым, якія функцыі ў клетцы выконваюць нуклеінавыя кіслоты, варта разабрацца больш дэталёва.

Двуспиральная малекула ДНК

Такі тып ДНК - гэта дасканалая сістэма захоўвання спадчыннай інфармацыі. Двуспиральная малекула ДНК ўяўляе сабой адну малекулу, якая складаецца з гетэрагенных мономеров. Іх задачай з'яўляецца адукацыя вадародных сувязяў паміж нуклеатыдаў іншы ланцужкі. Сам манамер ДНК складаецца з азоцістай падставы, астатку ортофосфата і пятиуглеродного моносахарида дезоксирибозы. У залежнасці ад таго, які тып азоцістай падставы ляжыць у аснове пэўнага мономера ДНК, ён мае сваю назву. Віды мономеров ДНК:

• дезоксирибоза з астаткам ортофосфата і адениловым азоцістым падставай;
• тимидиновое азоцістых падстаў з дезоксирибозой і астаткам ортофосфата;
• цитозиновое азоцістых падстаў, десоксирибоза і рэшту ортофосфата;
• ортофосфат з дезоксирибозой і гуаниновым азоцістым астаткам.

На пісьме для спрашчэння схемы будынка ДНК адениловый рэшту пазначаецца як «А», гуаниновый - «Г», тимидиновый - «Т», а цитозиновый - "Ц". Важна, што генетычная інфармацыя перадаецца з двухцепочечной малекулы ДНК на інфармацыйную РНК. Адрозненняў у яе няшмат: тут у якасці вугляводнага астатку маецца не дезоксирибоза, а рыбоза, а замест тимидилового азоцістай заснавання ў РНК сустракаецца урациловый.

Будова і функцыі ДНК

ДНК пабудавана па прынцыпе біялагічнай палімера, у якім адна ланцужок ствараецца загадзя па зададзеным шаблоне ў залежнасці ад генетычнай інфармацыі бацькоўскай клеткі. Нуклеодиды ДНК тут злучаныя кавалентная сувязь. Затым, па прынцыпе камплементарнай, да нуклеатыдаў одноцепочечной малекулы далучаюцца іншыя нуклеатыдаў. Калі ў одноцепочечной малекуле пачатак прадстаўлена нуклеатыдаў аденином, то ў другой (камплементарнай) ланцуга яму будзе адпавядаць тимин. Гуанінь кампліментарый цитозин. Такім чынам будуецца двухцепочечной малекула ДНК. Яна знаходзіцца ў ядры і захоўвае спадчынную інфармацыю, якая закадавана кодоном - трыплет нуклеатыдаў. Функцыі двухцепочечной ДНК:

• захаванне атрыманай ад бацькоўскай клеткі спадчыннай інфармацыі;
• экспрэсія генаў;
• перашкода зменаў мутацыйнай характару.

Значэнне бялкоў і нуклеінавых кіслот

Лічыцца, што функцыі бялкоў і нуклеінавых кіслот агульныя, а менавіта: яны ўдзельнічаюць у экспрэсіі генаў. Сама нуклеінавых кіслата - гэта іх месца захоўвання, а бялок - гэта канчатковы вынік счытвання інфармацыі з гена. Сам ген уяўляе сабой ўчастак адной цэласнай малекулы ДНК, упакаванай у храмасому, у якім з дапамогай нуклеатыдаў запісана інфармацыя пра структуру пэўнага бялку. Адзін ген кадуе паслядоўнасць амінакіслот толькі аднаго бялку. Менавіта бялок будзе рэалізоўваць спадчынную інфармацыю.

Класіфікацыя відаў РНК

Функцыі нуклеінавых кіслот у клетцы вельмі разнастайныя. І найбольш шматлікія яны ў выпадку з РНК. Аднак дадзеная полифункциональность ўсё роўна адносная, таму як адзін тып РНК адказвае за адну з функцый. Пры гэтым існуюць наступныя тыпы РНК:

• ядзерная РНК вірусаў і бактэрый;
• матрычная (інфармацыйная) РНК;
• рибосомальная РНК;
• матрычная РНК плазмид (хларапластаў);
• рибосомальная РНК хларапластаў;
• мітахандрыяльная рибосомальная РНК;
• мітахандрыяльная матрычная РНК;
• транспартная РНК.

функцыі РНК

У дадзенай класіфікацыі змяшчаецца некалькі тыпаў РНК, якія падзеленыя ў залежнасці ад месца знаходжання. Аднак у функцыянальным плане іх варта падзяліць за ўсё на 4 віды: на ядзерную, інфармацыйную, рибосомальную і транспартную. Функцыяй рибосомальной РНК з'яўляецца сінтэз бялку на аснове нуклеотидной паслядоўнасці інфармацыйнай РНК. Пры гэтым амінакіслоты «падносіцца» да рибосомальной РНК, «нанізаны» на інфармацыйную РНК, з дапамогай транспартнай рібанукляінавай кіслаты. Так працякае сінтэз ў любога арганізма, у якога ёсць Рыбасомы. Структура і функцыі нуклеінавых кіслот забяспечваюць і захаванне генетычнага матэрыялу, і стварэнне працэсаў сінтэзу бялку.

Мітахандрыяльнай нуклеінавыя кіслаты

Калі пра тое, якія функцыі ў клетцы выконваюць нуклеінавыя кіслоты, размешчаныя ў ядры або цытаплазме, практычна ўсё вядома, то пра мітахандрыяльнай і пластидной ДНК інфармацыі пакуль мала. Тут жа знойдзены спецыфічныя рибосомальные, а таксама Матрычныя РНК. Нуклеінавыя кіслоты ДНК і РНК прысутнічаюць тут нават у самых аутотрофных арганізмаў.

Магчыма, нуклеінавых кіслата трапіла ў клетку шляхам симбиогенеза. Дадзены шлях навукоўцамі разглядаецца як найбольш верагодны з-за адсутнасці альтэрнатыўных тлумачэнняў. Працэс разглядаецца так: ўнутр клеткі ў пэўны перыяд трапіла симбиотная авторофная бактэрыя. Як вынік, гэтая бяз'ядзерная клетка жыве ўнутры клеткі і забяспечвае яе энергіяй, але паступова дэградуе.

На пачатковых этапах эвалюцыйнага развіцця, верагодна, симбионтная бяз'ядзерная бактэрыя рухала мутацыйных працэсамі ў ядры клеткі-гаспадара. Гэта дазволіла генам, адказным за захаванне інфармацыі аб структуры мітахандрыяльнай бялкоў, ўкараніцца ў нуклеінавыя кіслоты клеткі-гаспадара. Аднак пакуль аб тым, якія функцыі ў клетцы выконваюць нуклеінавыя кіслаты мітахандрыяльнай паходжання, інфармацыі не так шмат.

Верагодна, у мітахондрыях сінтэзуецца частка бялкоў, структура якіх пакуль не кадуецца ядзернай ДНК або РНК гаспадара. Таксама верагодна, што ўласны механізм бялковага сінтэзу патрэбен клетцы толькі таму, што многія вавёркі, сінтэзаваныя ў цытаплазме, не могуць трапіць скрозь падвойную мембрану мітахондрыі. Пры гэтым дадзеныя арганэл выпрацоўваюць энергію, а таму ў выпадку наяўнасці канала або спецыфічнага пераносчыка для бялку яе хопіць для руху малекул і супраць градыенту канцэнтрацыі.

Плазмидные ДНК і РНК

У Пластыды (хларапластах) таксама існуе свая ДНК, якая, верагодна, адказвае за рэалізацыю аналагічных функцый, як і ў выпадку з мітахандрыяльная нуклеінавых кіслот. Тут таксама знаходзіцца і свая рибосомальная, матрычная і транспартная РНК. Прычым пластыды, калі меркаваць па колькасці мембран, а не па ліку біяхімічных рэакцый, ўладкованыя складаней. Здараецца, што многія пластыды маюць па 4 пласта мембран, што тлумачыцца навукоўцамі па-рознаму.

Відавочна адно: функцыі нуклеінавых кіслот у клетцы вывучаны пакуль недастаткова поўна. Невядома, якое значэнне мае мітахандрыяльная бялок сінтэзуе сістэма і аналагічная ёй хлоропластическая. Таксама не зусім ясна, навошта клеткам патрэбныя мітахандрыяльнай нуклеінавыя кіслаты, калі вавёркі (відавочна, не ўсе) ужо закадаваныя ў ядзернай ДНК (або РНК, у залежнасці ад арганізма). Хоць некаторыя факты вымушаюць пагадзіцца, што бялок сінтэзуе сістэма мітахондрый і хларапластаў адказвае за такія ж функцыі, што і ДНК ядра і РНК цытаплазмы. Яны захоўваюць спадчынную інфармацыю, прайграваюць яе і перадаюць даччыным клеткам.

рэзюмэ

Важна разбірацца ў тым, якія функцыі ў клетцы выконваюць нуклеінавыя кіслаты ядзернага, пластидного і мітахандрыяльнай паходжання. Гэта адкрывае мноства перспектыў для навукі, бо симбионтный механізм, згодна з якім з'явіліся шматлікія аўтатрофныя арганізмы, можна прайграць і сёння. Гэта дазволіць атрымаць новы тып клеткі, магчыма, нават чалавечай. Хоць пра перспектывы ўкаранення многомембранных пластидных арганэл ў клеткі гаварыць пакуль рана.

Значна важней разумець, што ў клетцы нуклеінавыя кіслаты адказваюць практычна за ўсе працэсы. Гэта і біясінтэз бялку, і захаванне інфармацыі аб структуры клеткі. Прычым значна важней тое, што нуклеінавыя кіслаты выконваюць функцыю перадачы спадчыннага матэрыялу ад бацькоўскіх клетак да даччыным. Гэта гарантуе далейшае развіццё эвалюцыйных працэсаў.