Ce funcții în celulă sunt acizii nucleici? Structura și funcțiile acizilor nucleici

Acizii nucleici joacă un rol important în celulă, asigurând activitatea sa vitală și reproducerea. Aceste proprietăți le fac posibilă numirea celor două molecule biologice cele mai importante după proteine. Mulți cercetători primesc ADN și ARN în primul rând, ceea ce implică importanța lor majoră în dezvoltarea vieții. Cu toate acestea, ei sunt destinați să ia locul al doilea după proteine, deoarece baza vieții este doar o moleculă de polipeptidă.

Acizii nucleici reprezintă un alt nivel de viață, mult mai complex și mai interesant, deoarece fiecare tip de moleculă îndeplinește un anumit loc de muncă pentru aceasta. Acest lucru trebuie înțeles mai detaliat.

Conceptul de acizi nucleici

Toți acizii nucleici (ADN și ARN) sunt polimeri biologici heterogeni, care diferă în numărul lanțurilor. ADN-ul este o moleculă de polimer dublu catenar care conține informația genetică a organismelor eucariote. Inelul moleculei de ADN poate conține informații ereditare ale unor viruși. Acestea sunt HIV și adenovirusurile. De asemenea, există două tipuri speciale de ADN: mitocondrial și plastid (găsite în cloroplaste).

ARN are, de asemenea, mai multe specii, care se datorează diferitelor funcții ale acidului nucleic. Există un ARN nuclear care conține informații ereditare despre bacterii și majoritatea virusurilor, matrice (sau ARN-ul de informații), ribozomal și transport. Toți participă fie la depozitare informații ereditare, sau în expresia genelor. Cu toate acestea, ceea ce funcționează în celulă sunt efectuate de acizi nucleici, este necesar să se înțeleagă mai detaliat.

Moleculele de ADN dublu catenar

Acest tip de ADN este sistemul perfect pentru stocarea informațiilor ereditare. Moleculele de ADN dublu catenar sunt o singură moleculă formată din monomeri heterogeni. Sarcina lor este formarea legăturilor de hidrogen între nucleotidele unui alt lanț. însuși ADN monomer constă dintr-o bază azotată, un rest de ortofosfat și o monozaharidă de deoxiriboză cu cinci atomi de carbon. În funcție de tipul de bază azotată care se află la baza unui monomer specific de ADN, acesta are numele său. Tipuri de monomeri ADN:

• deoxiriboză cu un rest de ortofosfat și o bază de adenil azot;
• baza de azot de timidină cu deoxiriboză și rest de ortofosfat;
• citozină baza de azot, desoxiriboză și rest de ortofosfat;
• ortofosfat cu deoxiriboză și rest de azot de guanină.

Într-o scrisoare pentru a simplifica schema structura ADN-ului restul de adenil este desemnat drept "A", guanină - "G", timidină - "T" și citozină - "C". Este important ca informațiile genetice să fie transferate de la molecula de ADN dublu catenar la ARN-ul de informații. Există puține diferențe: aici, ca reziduu de carbohidrat, nu există o deoxiriboză, ci o riboză și în loc de bază de azot timidil în ARN se găsește uracil.

Structura și funcția ADN

ADN-ul este construit pe principiul unui polimer biologic, în care un lanț este creat în avans conform unui model dat, în funcție de informațiile genetice ale celulei părinte. Nucleoizii ADN-ului sunt conectați aici prin legături covalente. Apoi, prin principiul complementarității, Alte nucleotide sunt atașate la nucleotidele moleculei monocatenare. Dacă în molecula mono-catenară originea este reprezentată de adenina nucleotidică, atunci în al doilea lanț (complementar) va corespunde timinei. Guanina este complementară la citozină. Astfel, se construiește o moleculă de ADN dublu catenar. Este în nucleul și stochează informații ereditare, care este codificată de codoni - tripleți de nucleotide. Funcțiile ADN-ului dublu-catenar:

• Păstrarea informațiilor moștenite primite de la celula mamă;
• expresia genelor;
• un obstacol în calea schimbărilor mutaționale.

Importanța proteinelor și a acizilor nucleici

Se crede că funcțiile proteinelor și acizilor nucleici sunt frecvente, și anume: ele participă la exprimarea genelor. Acidul nucleic în sine este locația lor de depozitare, iar proteina este rezultatul final al citirii informațiilor din gena. Gena însăși este locul unei molecule complete de ADN, ambalată într-un cromozom, în care informațiile despre structura unei proteine ​​specifice sunt înregistrate de nucleotide. O genă codifică secvența de aminoacizi a unei singure proteine. Este proteina care va realiza informații ereditare.

Clasificarea speciilor de ARN

Funcțiile acizilor nucleici din celulă sunt foarte diverse. Și acestea sunt cele mai numeroase în cazul ARN. Cu toate acestea, această poluare este încă relativă, deoarece un singur tip de ARN este responsabil pentru una dintre funcții. Există următoarele tipuri de ARN:

• virusuri și bacterii nucleare ARN;
• matrice (informație) ARN;
• ARN ribozomal;
• matrice ARN de plasmide (cloroplaste);
• ARN ribozomal de cloroplaste;
• ARN ribozomal mitocondrial;
• mRNA de matrice mitocondrială;
• transport ARN.

Funcțiile ARN

Această clasificare conține mai multe tipuri de ARN, care sunt separate în funcție de locație. Cu toate acestea, în termeni funcționali, acestea ar trebui împărțite în patru tipuri: nucleare, informații, ribozomale și transporturi. Funcția ARN ribozomal este sinteza de proteine ​​bazată pe secvența de nucleotide a ARN-ului de informație. În acest caz, aminoacizii sunt "aduși" la ARN-ul ribozomal, "strung" pe ARN-ul de informații, prin transportul acidului ribonucleic. Deci, sinteza are loc în orice organism care are ribozomi. Structura și funcțiile acizilor nucleici asigură conservarea materialului genetic și crearea proceselor de sinteză a proteinelor.

Acizi nucleici mitocondriali

Dacă informațiile despre ce funcții în celulă sunt efectuate de acizii nucleici localizați în nucleu sau în citoplasmă, aproape totul este cunoscut, atunci informațiile despre ADN-ul mitocondrial și plastid nu sunt încă suficiente. Au fost găsite, de asemenea, RNAs ribozomale și matrice specifice. Acizii nucleici ADN și ARN sunt prezenți aici chiar și în cele mai autotrofice organisme.

Poate că acidul nucleic a intrat în celulă prin simbiogeneză. Această cale este considerată de către oamenii de știință drept cea mai probabilă din cauza lipsei de explicații alternative. Procesul este tratat după cum urmează: o bacterie autorotrofică simbiotică a intrat în celulă într-o anumită perioadă. Ca urmare, acest lucru celule denuclearizate locuieste in interiorul celulei si ii ofera energie, dar se degradeaza treptat.

În stadiile inițiale ale dezvoltării evolutive, este probabil ca o bacterie simbiotică, non-nucleară să fi mutat procese mutante în nucleul celulei gazdă. Acest lucru a permis ca genele responsabile pentru menținerea informațiilor despre structura proteinelor mitocondriale să pătrundă în acidul nucleic al celulei gazdă. Cu toate acestea, până în prezent nu există prea multe informații despre ce funcții în celulă sunt efectuate de acizi nucleici de origine mitocondrială.

Probabil, unele proteine ​​sunt sintetizate în mitocondrii, a căror structură nu este încă codificată de ADN-ul nuclear sau ARN gazdă. De asemenea, este probabil ca mecanismul de sinteză a proteinelor să fie necesar pentru celulă numai pentru că multe proteine ​​sintetizate în citoplasmă nu pot trece prin membrana dublă a mitocondriilor. În acest caz, aceste organele produc energie și, prin urmare, în cazul unui canal sau al unui purtător specific al proteinei, este suficient pentru mișcarea moleculelor și împotriva gradientului de concentrație.

ADN plasmidic și ARN

Plastidele (cloroplastele) au, de asemenea, ADN-ul propriu, care este probabil responsabil pentru realizarea unor funcții similare, ca în cazul acizilor nucleici mitocondriali. Există, de asemenea, propriul său ARN ribozomal, matrice și transport. Și plastidele, judecând după numărul membranelor și nu prin numărul de reacții biochimice, sunt mai complicate. Se întâmplă că multe plastide au 4 straturi de membrane, care este explicată de oameni de știință în moduri diferite.

Un lucru este clar: funcțiile acizilor nucleici din celulă nu au fost încă studiate complet. Nu se știe ce importanță are proteina mitocondrială pentru sistemul de sinteză și cloroplastică analogă cu acesta. De asemenea, nu este clar de ce celulele au nevoie de acizi nucleici mitocondriali daca proteinele (evident nu toate) sunt deja codificate in ADN-ul nuclear (sau ARN, in functie de organism). Deși unele fapte ne obligă să fim de acord că sistemul de sinteză a proteinelor de mitocondrie și cloroplaste este responsabil pentru aceleași funcții ca și ADN-ul nucleului și ARN-ului citoplasmei. Ei păstrează informațiile ereditare, o reproduc și o transmit celulelor fiice.

rezumat

Este important să înțelegem ce funcții din celulă sunt efectuate de acizi nucleici de origine nucleară, plastidă și mitocondrială. Aceasta deschide multe perspective pentru știință, deoarece mecanismul simbiont, conform căruia au apărut multe organisme autotrofice, poate fi reprodus astăzi. Acest lucru va primi un nou tip de celulă, poate chiar om. Deși este încă prea devreme pentru a vorbi despre perspectivele de introducere a organelurilor plastidice cu membrane în celule.

Este mult mai important să înțelegem că, în celulă, acizii nucleici sunt responsabili pentru aproape toate procesele. Asta este biosinteza proteinelor, și păstrarea informațiilor despre structura celulei. Mai mult decât atât, este mult mai important ca acizii nucleici să îndeplinească funcția de transfer al materialului ereditar de la celulele parentale la celulele fiice. Acest lucru garantează dezvoltarea în continuare a proceselor evolutive.