ARN și ADN. Ce este ARN? ARN: structură, funcții, tipuri

Timpul în care trăim este marcat de schimbări enorme, progrese extraordinare, când oamenii primesc răspunsuri la tot mai multe întrebări noi. Viața se mișcă rapid înainte, iar ceea ce a părut imposibil doar recent, începe să se realizeze. Este posibil ca aceasta să fie un complot din genul fanteziei de astăzi și, în curând, să dobândească și trăsăturile realității.

Una dintre cele mai importante descoperiri în a doua jumătate a secolului al XX-lea a devenit acizi nucleici ARN și ADN-ul care face pe oameni mai aproape de dezlegarea misterelor naturii.

Acide nucleice

Acide nucleice - ele sunt compuși organici cu proprietăți moleculare înalte. Acestea includ hidrogen, carbon, azot și fosfor.

Acestea au fost descoperite în 1869 de F. Micher, care a examinat puroiul. Cu toate acestea, atunci nu sa acordat o mare importanță descoperirii sale. Numai mai târziu, când acești acizi s-au găsit în toate celulele animale și de plante, a venit înțelegerea rolului lor imens.

Există două tipuri de acizi nucleici: ARN și ADN (acizi ribonucleici și deoxiribonucleici). Acest articol este dedicat acidului ribonucleic, dar pentru o înțelegere generală, vom analiza și ce este ADN-ul în sine.

Ce este acidul deoxiribonucleic?

ADN este un acid nucleic format din două fire care sunt conectate în conformitate cu legea de complementaritate prin legături de hidrogen ale bazelor azotate. Lanțurile lungi sunt răsucite într-o spirală, un rând are aproape zece nucleotide. Diametrul helixului dublu este de doi milimetri, distanța dintre nucleotide este de aproximativ o jumătate de nanometru. Lungimea unei molecule ajunge uneori la mai multe centimetri. Lungimea ADN a nucleului celulei umane este de aproape doi metri.

Structura ADN conține toate informații genetice. ADN-ul are replicare, ceea ce înseamnă un proces în care doi copii exact identici se formează dintr-o moleculă.

După cum sa menționat deja, circuitul este format din nucleotide cuprinse la rândul lor de baze azotate (adenină, guanină, timină și citozină) și reziduu de acid fosforos. Toate nucleotidele diferă în bazele de azot. Legătură hidrogen nu apare între toate bazele, adenina, de exemplu, poate fi combinată numai cu timină sau guanină. Astfel, nucleotidele adenil din corp sunt la fel de mult ca nucleotidele timidil, iar numărul de guaniluri este egal cu citidil (Regula Chargaff). Se pare că secvența unui lanț predetermină secvența celuilalt și lanțurile par să se oglindească reciproc. Acest model, în care nucleotidele a două lanțuri sunt aranjate într-o manieră ordonată și, de asemenea, sunt conectate selectiv, se numește principiul complementarității. În plus față de compușii cu hidrogen, dublul helix interacționează și hidrofob.

Cele două lanțuri sunt multidirecționale, adică se află în direcții opuse. Prin urmare, opus celui de-al treilea capăt al unuia este capătul cinci al celuilalt lanț.

extern Molecula ADN seamănă cu o scară spirală cu o balustradă a coloanei vertebrale de zahăr-fosfat, iar etapele sunt baze de azot complementare.

Ce este acidul ribonucleic?

ARN este un acid nucleic cu monomeri numiți ribonucleotide.

Prin proprietățile chimice este foarte similar cu ADN-ul, deoarece ambii polimeri sunt nucleotide reprezentând fosfolirovanny N-glicozid radical care este construit pe pentozei (zahăr cinci carbon), un atom de carbon al cincilea grup de fosfat și o bază de azot, la un atom de carbon mai întâi.

Este un lanț unic de polinucleotide (altul decât virusurile), care este mult mai scurt decât ADN-ul.

Un monomer ARN este resturile următoarelor substanțe:

• baze azotate;
• o monozaharidă cu cinci atomi de carbon;
• acid fosfor.

ARN-urile au baze de pirimidină (uracil și citozină) și purină (adenină, guanină). Riboza este o monozaharidă a ARN-ului nucleotidic.

Diferențele dintre ARN și ADN

Acizii nucleici diferă unul de celălalt în următoarele proprietăți:

• cantitatea acesteia în celulă depinde de starea fiziologică, de vârstă și de organ;
• ADN conține deoxiriboză carbohidrat și ARN - riboză;
• baza azotată în ADN - timina și în ARN - uracil;
• clasele îndeplinesc funcții diferite, dar sunt sintetizate pe o matrice de ADN;
• ADN-ul este format dintr-o dublă helix, iar ARN - dintr-un singur lanț;
• Pentru ea, regulile lui Chargaff care acționează pe ADN sunt necharacteriste;
• în ARN mai multe baze minore;
• lanțurile diferă semnificativ în lungime.

Istoria studiilor

Celula ARN a fost descoperită pentru prima oară de către biochimistul din Germania R. Altman în studiul celulelor de drojdie. La mijlocul secolului al XX-lea, rolul ADN-ului în genetică a fost dovedit. Abia apoi au descris tipurile de ARN, funcții și așa mai departe. Până la 80-90% din masa în celulă este reprezentată de ARN-r, formând împreună cu proteinele ribozomului și participând la biosinteza proteinelor.

În anii șaizeci ai secolului trecut, sa sugerat mai întâi că ar trebui să existe un fel de informație genetică pentru sinteza proteinelor. După aceea, sa stabilit științific că există astfel de informații acizi ribonucleici reprezentând copii complementare ale genelor. Acestea sunt numite, de asemenea, matrici ARN-uri.

Decodificarea informațiilor înregistrate în acestea implică așa-numitele acizi de transport.

Ulterior, s-au dezvoltat metode pentru a detecta secvența de nucleotide și pentru a stabili structura ARN în spațiul acidului. Deci, sa descoperit că unele dintre ele, numite ribozime, pot împărți lanțurile de polribonucleotide. Prin urmare, sa presupus că la momentul nașterii pe planetă, ARN a acționat fără ADN și proteine. În acest caz, toate transformările au fost făcute cu participarea ei.

Structura moleculei de acid ribonucleic

Aproape toate ARN-urile sunt lanțuri unice de polinucleotide, care, la rândul lor, constau în monoribonucleotide - baze purină și pirimidină.

Nucleotidele sunt desemnate prin literele inițiale ale bazelor:

• adenină (A), A;
• guanină (G), G;
• citozina (C), C;
• uracil (U), U.

Acestea sunt legate între ele prin legături de trei și cinci fosfodiesteri.

Cel mai diferit număr de nucleotide (de la câteva zeci la zeci de mii) este inclus în structura ARN. Ele pot forma o structură secundară, constând în principal din fire scurte dublu catenare, care sunt formate din baze complementare.

Structura unei molecule de acid ribonucleic

Așa cum am menționat deja, molecula are o structură mono-catenară. ARN obține o structură secundară și o formă ca rezultat al interacțiunii nucleotidelor între ele. Este un polimer al cărui monomer este o nucleotidă constând din zahăr, un reziduu de acid fosforic și o bază de azot. În exterior, molecula este similară cu una din firele de ADN. Nucleotidele adenine și guanină, care fac parte din ARN, sunt purine. Citozina și uracilul sunt baze de pirimidină.

Procesul de sinteză

Pentru ca molecula ARN să fie sintetizată, matricea este o moleculă de ADN. Se întâmplă totuși și procesul invers, când se formează noi molecule de acid deoxiribonucleic pe matricea ribonucleică. Acest lucru se întâmplă atunci când replicați anumite tipuri de viruși.

Baza pentru biosinteză poate servi și altor molecule de acid ribonucleic. În transcripția sa, care apare în nucleul celulei, participă multe enzime, dar cea mai semnificativă dintre ele este ARN polimeraza.

tipuri

În funcție de tipul de ARN, funcțiile sale diferă de asemenea. Există mai multe tipuri:

• informații și ARN;
• ribosomal p-ARN;
• t-ARN de transport;
• minor;
• ribozime;
• virale.

Informații despre acidul ribonucleic

Astfel de molecule sunt numite molecule de matrice. Ele reprezintă aproximativ două procente din total în celulă. În celulele eucariote, ele sunt sintetizate în nuclee pe matrice ADN, apoi trec în citoplasmă și se leagă de ribozomi. Mai mult, ele devin matrice pentru sinteza proteinelor: ele sunt unite prin RNA de transport care transportă aminoacizi. Acesta este procesul de transformare a informațiilor, care se realizează într-o structură proteică unică. În unele ARN-uri virale, este de asemenea un cromozom.

Iacov și Mano sunt descoperitorii acestei specii. Fără o structură rigidă, lanțul său formează bucle curbe. Fără lucru, ARN-i se adună în pliuri și se îndoaie într-o încurcătură și în ordine de lucru se desfășoară.

și-ARN poartă informații despre secvența de aminoacizi din proteina care este sintetizată. Fiecare aminoacid este codificat într-un loc specific, cu ajutorul codurilor genetice care sunt caracteristice:

• triplet - de la patru mononucleotide este posibil să se construiască șaizeci și patru de codoni (codul genetic);
• non-suprapunere - informațiile se mută într-o singură direcție;
• continuitate - principiul de funcționare este redus la faptul că un ARN-i este o singură proteină;
• universalitate - acest sau același tip de aminoacid este codificat în toate organismele vii în același mod;
• degenerare - sunt cunoscuți douăzeci de aminoacizi, iar codonii sunt șaizeci și una, adică sunt codificați prin mai multe coduri genetice.

Acid ribonucleic ribozomal

Astfel de molecule constituie marea majoritate a ARN-ului celular, și anume de la optzeci la nouăzeci la sută din total. Se combină cu proteine ​​și formează ribozomi - aceștia sunt organoizi care efectuează sinteza proteinelor.

Ribosomii constau în șaizeci și cinci la sută din ARN-r și treizeci și cinci la sută din proteine. Această catenă polinucleotidă este ușor îndoită împreună cu proteina.

Ribozomul constă din situsurile de aminoacizi și peptide. Acestea sunt situate pe suprafețele de contact.

Ribosomii se mișcă liber în celulă, sintetizând proteinele din locurile potrivite. Ele nu sunt foarte specifice și nu pot doar să citească informații de la ARN-i, ci și să formeze o matrice cu ele.

Transportul acidului ribonucleic

t-ARN sunt cele mai studiate. Ele reprezintă până la zece procente din acidul ribonucleic celular. Aceste tipuri de ARN se leagă de aminoacizi grație unei enzime speciale și sunt livrate ribozomilor. În acest caz, aminoacizii sunt transportați prin molecule de transport. Totuși, se întâmplă ca aminoacidul să fie codificat prin diferiți codoni. Apoi vor fi transportate de mai multe ARN-uri de transport.

Se pliază într-un glomerul, când este inactiv, dar funcționează, arată ca o frunză de trifoi.

Acesta distinge următoarele domenii:

• Trompa acceptor, care are secvența nucleotidică a ATSTS;
• un sit care servește să se alăture ribozomului;
• un anticodon care codifică un aminoacid care este atașat la acest tARN.

Tipul mic de acid ribonucleic

Recent, speciile de ARN s-au completat cu o nouă clasă, așa-numitele ARN-uri mici. Ele sunt cel mai probabil regulatori universali care transformă sau dezactivează gene în dezvoltarea embrionară și, de asemenea, controlează procesele din interiorul celulelor.

Ribozimele sunt, de asemenea, descoperite recent, participă activ când acidul ARN este fermentat, fiind un catalizator.

Tipuri de acizi virali

Virusul poate conține fie acidul ribonucleic, fie acidul dezoxiribonucleic. Prin urmare, cu moleculele corespunzătoare, acestea se numesc ARN-conținând. Când un virus intră în această celulă, se produce transcripția inversă - ADN nou este creat pe baza acidului ribonucleic, care este încorporat în celule, asigurând existența și multiplicarea virusului. În celălalt caz, apare formarea ARN complementar. Virușii proteinei, activitatea vitală și reproducerea se desfășoară fără ADN, dar numai pe baza informațiilor conținute în ARN-ul virusului.

replică

Pentru a îmbunătăți înțelegerea generală, este necesar să se ia în considerare procesul de replicare, care are ca rezultat apariția a două molecule identice de acid nucleic. Acesta este modul în care începe diviziunea celulară.

Aceasta implică ADN-polimeraze, polimeraze ARN dependente de ADN și ligaze ADN.

Procesul de replicare constă în următorii pași:

• despiralizarea - există o evoluție treptată a ADN-ului matern, care captează întreaga moleculă;
• ruperea legăturilor de hidrogen, la care lanțurile diferă și apare o furculiță replicativă;
• ajustarea dNTP-urilor la bazele eliberate ale circuitelor mamă;
• eliminarea pirofosfatilor din moleculele dNTP si formarea de legaturi fosforice si deneterice datorita energiei eliberate;
• respiralizatsiya.

După formarea moleculei fiicei, nucleul, citoplasma și restul sunt împărțite. Astfel, două celule fiice sunt formate, au primit pe deplin toate informațiile genetice.

În plus, structura primară a proteinelor este codificată, care este sintetizată în celulă. ADN-ul în acest proces are o parte indirectă, și nu una directă, că ADN-ul este implicat în sinteza proteinelor și ARN-ului. Acest proces se numește transcriere.

transcriere

Sinteza tuturor moleculelor apare în timpul transcrierii, adică rescrierea informațiilor genetice dintr-un anumit operon ADN. Procesul la unele puncte este similar cu replicarea, dar în altele acesta diferă semnificativ de acesta.

Asemănările sunt următoarele:

• începutul vine cu despiralizarea ADN-ului;
• există o ruptură a legăturilor de hidrogen dintre bazele lanțurilor;
• complementare acestora sunt NTF-urile;
• există formarea legăturilor de hidrogen.

Diferențe de la replicare:

• în timpul transcrierii, numai porțiunea ADN corespunzătoare transcriptonului este dezagregată, în timp ce în timpul replicării întreaga moleculă suferă o țesere;
• când sunt transcrise, NTP-urile de ajustare conțin riboză și, în loc de timină, uracil;
• informațiile se elimină numai de la un anumit site;
• după formarea moleculei, legăturile de hidrogen și ruptura lanțului sintetizat și lanțul alunecă de pe ADN.

Pentru funcționarea normală, structura primară a ARN ar trebui să fie formată numai din ADN dezafectat din locurile de exon.

ARN nou format începe procesul de maturare. Secțiunile tăiate sunt tăiate și legăturile încrucișate informative, formând un lanț de polinucleotide. În plus, fiecare specie are transformări proprii.

În ARN-i, apare atașamentul la capătul inițial. Poliadenilatul este adăugat la locul final.

În tARN, bazele sunt modificate pentru a forma specii minore.

În ARN-r, bazele separate sunt, de asemenea, metilate.

Protejați-vă de distrugere și îmbunătățiți transportul către citoplasma proteinelor. ARN într-o stare matură este combinată cu ele.

Valoarea acizilor deoxiribonucleici și ribonucleici

Acizii nucleici au o mare importanță în viața organismelor. În ele sunt stocate, transferate în citoplasmă și transmise prin moștenire celulelor fiice informații despre proteinele sintetizate în fiecare celulă. Ele sunt prezente în toate organismele vii, stabilitatea acestor acizi joacă un rol crucial pentru funcționarea normală atât a celulelor, cât și a întregului organism. Orice modificare a structurii lor va duce la modificări celulare.