Wakati tunaoishi unaashiria mabadiliko ya ajabu, maendeleo makubwa, watu wanapopata majibu ya maswali mengi zaidi na mapya. Maisha yanasonga mbele kwa kasi, na kile ambacho hadi hivi majuzi kilionekana kuwa hakiwezekani kinaanza kutimia. Inawezekana kabisa kwamba kile kinachoonekana leo kuwa njama kutoka kwa aina ya hadithi za kisayansi hivi karibuni pia kitapata sifa za ukweli.
Mojawapo ya uvumbuzi muhimu zaidi katika nusu ya pili ya karne ya ishirini ulikuwa asidi nucleic RNA na DNA, shukrani ambayo mwanadamu alikaribia kufunua mafumbo ya asili.
asidi nucleic
Asidi ya nucleic ni misombo ya kikaboni yenye sifa za makromolekuli. Zinaundwa na hidrojeni, kaboni, nitrojeni na fosforasi.
Ziligunduliwa mwaka wa 1869 na F. Miescher, ambaye alichunguza usaha. Walakini, wakati huo ugunduzi wake haukupewa umuhimu sana. Baadaye tu, asidi hizi zilipopatikana katika seli zote za wanyama na mimea, ndipo uelewa wa jukumu lao kubwa ulipokuja.
Kuna aina mbili za asidi nucleic: RNA na DNA (ribonucleic na deoxyribonucleicasidi). Makala haya yanahusu asidi ya ribonucleic, lakini kwa uelewa wa jumla, hebu pia tuzingatie DNA ni nini.
deoxyribonucleic acid ni nini?
DNA ni asidi nucleiki inayojumuisha nyuzi mbili ambazo zimeunganishwa kwa mujibu wa sheria ya ukamilishano na vifungo vya hidrojeni vya besi za nitrojeni. Minyororo mirefu imesokotwa kuwa ond, zamu moja ina karibu nyukleotidi kumi. Kipenyo cha helix mbili ni milimita mbili, umbali kati ya nucleotidi ni karibu nusu ya nanometer. Urefu wa molekuli moja wakati mwingine hufikia sentimita kadhaa. Urefu wa DNA ya kiini cha seli ya binadamu ni karibu mita mbili.
Muundo wa DNA una taarifa zote za kinasaba. DNA ina urudiaji, ambayo ina maana mchakato ambapo molekuli mbili binti zinazofanana kabisa huundwa kutoka kwa molekuli moja.
Kama ilivyobainishwa tayari, mnyororo huu umeundwa na nyukleotidi, ambayo nayo inajumuisha besi za nitrojeni (adenine, guanini, thymine na cytosine) na mabaki ya asidi ya fosforasi. Nucleotides zote hutofautiana katika besi za nitrojeni. Uunganisho wa haidrojeni haufanyiki kati ya besi zote; adenine, kwa mfano, inaweza tu kuunganishwa na thymine au guanini. Kwa hivyo, kuna nyukleotidi nyingi za adenyl mwilini kama nyukleotidi za thymidyl, na idadi ya nyukleotidi za guanyl ni sawa na nyukleotidi za cytidyl (sheria ya Chargaff). Inabadilika kuwa mlolongo wa mlolongo mmoja huamua mlolongo wa mwingine, na minyororo inaonekana kioo kila mmoja. Mfano huo, ambapo nucleotides ya minyororo miwili hupangwa kwa utaratibu, na pia huunganishwa kwa kuchagua, inaitwa.kanuni ya kukamilishana. Kando na michanganyiko ya hidrojeni, heliksi mbili pia huingiliana kimaidrofobi.
Minyororo miwili iko katika mwelekeo tofauti, yaani, iko katika mwelekeo tofauti. Kwa hiyo, kinyume na ncha tatu za moja ni ncha tano za mnyororo mwingine.
Kwa nje, molekuli ya DNA inafanana na ngazi ya ond, ambayo reli yake ni uti wa mgongo wa sukari-fosfati, na hatua hizo ni besi za nitrojeni zinazosaidiana.
asidi ya ribonucleic ni nini?
RNA ni asidi nucleic yenye monoma zinazoitwa ribonucleotides.
Katika sifa za kemikali, inafanana sana na DNA, kwa kuwa zote mbili ni polima za nyukleotidi, ambazo ni N-glycoside yenye fosforasi, ambayo imejengwa juu ya mabaki ya pentose (sukari-tano ya kaboni), na kundi la fosfati limewashwa. atomi ya tano ya kaboni na besi ya nitrojeni kwenye atomi ya kwanza ya kaboni.
Ni mnyororo mmoja wa polynucleotide (isipokuwa virusi), ambao ni mfupi zaidi kuliko ule wa DNA.
Monoma moja ya RNA ni mabaki ya dutu zifuatazo:
- besi za nitrojeni;
- carbon-monosaccharide tano;
- asidi fosforasi.
RNA zina besi za pyrimidine (uracil na cytosine) na purine (adenine, guanini). Ribose ni monosaccharide ya nyukleotidi ya RNA.
Tofauti kati ya RNA na DNA
Asidi ya nyuklia hutofautiana kutoka kwa nyingine kwa njia zifuatazo:
- idadi yake katika seli inategemea hali ya kisaikolojia, umri na uhusiano wa chombo;
- DNA ina wangadeoxyribose, na RNA - ribose;
- Msingi wa nitrojeni katika DNA ni thymine, na katika RNA ni uracil;
- madarasa hufanya kazi tofauti, lakini huunganishwa kwenye tumbo la DNA;
- DNA ni double helix, RNA ni uzi mmoja;
- sio kawaida kwa sheria zake za DNA Chargaff;
- RNA ina besi zaidi ndogo;
- minyororo hutofautiana kwa urefu.
Historia ya masomo
Seli ya RNA iligunduliwa kwa mara ya kwanza na mwanabiolojia Mjerumani R. Altman alipokuwa akichunguza chembechembe za chachu. Katikati ya karne ya ishirini, jukumu la DNA katika genetics ilithibitishwa. Wakati huo tu aina za RNA, kazi, na kadhalika zilielezewa. Hadi 80-90% ya wingi katika seli huanguka kwenye rRNA, ambayo pamoja na protini huunda ribosomu na kushiriki katika usanisi wa protini.
Katika miaka ya sitini ya karne iliyopita, ilipendekezwa kwa mara ya kwanza kwamba lazima kuwe na spishi fulani inayobeba taarifa za kijeni kwa usanisi wa protini. Baada ya hapo, ilithibitishwa kisayansi kuwa kuna asidi ya ribonucleic ya habari inayowakilisha nakala za ziada za jeni. Pia huitwa RNA za messenger.
Kinachojulikana kama asidi ya usafirishaji huhusika katika kusimbua maelezo yaliyorekodiwa humo.
Baadaye, mbinu zilianza kutengenezwa ili kutambua mfuatano wa nyukleotidi na kuanzisha muundo wa RNA katika nafasi ya asidi. Kwa hiyo iligundua kuwa baadhi yao, ambao waliitwa ribozymes, wanaweza kuunganisha minyororo ya polyribonucleotide. Kama matokeo, ilianza kuzingatiwa kuwa wakati maisha yanaibuka kwenye sayari. RNA ilifanya kazi bila DNA na protini. Zaidi ya hayo, mabadiliko yote yalifanywa kwa ushiriki wake.
Muundo wa molekuli ya asidi ya ribonucleic
Takriban RNA zote ni minyororo moja ya polynucleotides, ambayo, kwa upande wake, inajumuisha monoribonucleotides - besi za purine na pyrimidine.
Nyukleotidi huashiria kwa herufi za mwanzo za besi:
- adenine (A), A;
- guanini (G), G;
- cytosine (C), C;
- uracil (U), U.
Zimeunganishwa kwa bondi tatu na tano za phosphodiester.
Nambari tofauti zaidi ya nyukleotidi (kutoka makumi kadhaa hadi makumi ya maelfu) imejumuishwa katika muundo wa RNA. Zinaweza kuunda muundo wa pili unaojumuisha nyuzi fupi fupi zenye nyuzi mbili ambazo huundwa kwa besi za ziada.
Muundo wa molekuli ya ribnucleic acid
Kama ilivyotajwa tayari, molekuli ina muundo wa nyuzi moja. RNA inapokea muundo na sura yake ya sekondari kama matokeo ya mwingiliano wa nyukleotidi na kila mmoja. Ni polima ambayo monoma ni nyukleotidi inayojumuisha sukari, mabaki ya asidi ya fosforasi na msingi wa nitrojeni. Kwa nje, molekuli ni sawa na moja ya minyororo ya DNA. Nucleotides adenine na guanini, ambazo ni sehemu ya RNA, ni purine. Cytosine na uracil ni besi za pyrimidine.
Mchakato wa usanisi
Ili molekuli ya RNA ikusanisishwe, kiolezo ni molekuli ya DNA. Kweli, mchakato wa kinyume pia hutokea, wakati molekuli mpya za asidi deoksiribonucleic zinaundwa kwenye tumbo la asidi ya ribonucleic. Vilehutokea wakati wa kuzaliana kwa aina fulani za virusi.
Msingi wa usanisi wa kibayolojia unaweza pia kutumika kama molekuli nyingine za asidi ya ribonucleic. Unukuzi wake, ambao hutokea katika kiini cha seli, huhusisha vimeng'enya vingi, lakini muhimu zaidi kati ya hizo ni RNA polymerase.
Mionekano
Kulingana na aina ya RNA, utendakazi wake pia hutofautiana. Kuna aina kadhaa:
- taarifa i-RNA;
- ribosomal rRNA;
- usafiri t-RNA;
- ndogo;
- ribozime;
- virusi.
Informational Ribonucleic Acid
Molekuli kama hizo pia huitwa matrix. Wanaunda karibu asilimia mbili ya jumla ya seli. Katika seli za yukariyoti, huunganishwa kwenye viini kwenye templates za DNA, kisha kupita kwenye cytoplasm na kumfunga ribosomes. Zaidi ya hayo, huwa violezo vya usanisi wa protini: huunganishwa na uhamishaji wa RNA ambazo hubeba amino asidi. Hivi ndivyo mchakato wa mabadiliko ya habari unafanyika, ambayo hupatikana katika muundo wa kipekee wa protini. Katika baadhi ya RNA za virusi, pia ni kromosomu.
Jacob na Mano ndio wagunduzi wa aina hii. Bila kuwa na muundo mgumu, mnyororo wake huunda vitanzi vilivyopinda. Haifanyi kazi, i-RNA hujikusanya kwenye mikunjo na kukunjwa kuwa mpira, na kunjuka katika hali ya kufanya kazi.
i-RNA hubeba taarifa kuhusu mfuatano wa amino asidi katika protini ambayo inasanisishwa. Kila asidi ya amino husimbwa katika eneo maalum kwa kutumia misimbo ya kijeni ambayo ni:
- utatu - kutoka kwa mononucleotidi nne inawezekana kuunda kodoni sitini na nne (nambari za maumbile);
- isiyovuka - habari husogea upande mmoja;
- mwendelezo - kanuni ya uendeshaji ni kwamba mRNA moja ni protini moja;
- universality - aina moja au nyingine ya amino asidi imesimbwa katika viumbe hai vyote kwa njia ile ile;
- degeneracy - amino asidi ishirini zinajulikana, na kodoni sitini na moja, yaani, zimesimbwa kwa misimbo kadhaa ya kijeni.
Ribosomal ribonucleic acid
Molekuli kama hizo huunda sehemu kubwa ya RNA ya seli, ambayo ni asilimia themanini hadi tisini ya jumla. Zinaungana na protini na kuunda ribosomes - hizi ni organelles ambazo hufanya usanisi wa protini.
Ribosomu ni asilimia sitini na tano rRNA na asilimia thelathini na tano ya protini. Msururu huu wa polinukleotidi hukunjwa kwa urahisi pamoja na protini.
Ribosomu ina asidi ya amino na sehemu za peptidi. Zinapatikana kwenye sehemu za mawasiliano.
Ribosomu husogea kwa uhuru kwenye seli, na kuunganisha protini katika sehemu zinazofaa. Si mahususi sana na haziwezi tu kusoma taarifa kutoka kwa mRNA, bali pia kuunda tumbo nazo.
Safirisha ribonucleic acid
t-RNA ndiyo iliyosomwa zaidi. Wanaunda asilimia kumi ya asidi ya ribonucleic ya seli. Aina hizi za RNA hufunga kwa amino asidi shukrani kwa enzyme maalum na hutolewa kwa ribosomes. Wakati huo huo, amino asidi husafirishwa kwa usafirimolekuli. Walakini, hutokea kwamba kanuni tofauti za kodoni za asidi ya amino. Kisha RNA kadhaa za usafiri zitazibeba.
Hujikunja na kuwa mpira wakati haifanyi kazi, lakini hufanya kazi kama jani la karafuu.
Sehemu zifuatazo zimetofautishwa ndani yake:
- shina kipokezi lenye mfuatano wa nyukleotidi wa ACC;
- tovuti ya kuambatisha kwa ribosomu;
- antikodoni inayosimba asidi ya amino iliyoambatishwa kwenye tRNA hii.
Aina ndogo za asidi ya ribonucleic
Hivi karibuni, spishi za RNA zimejazwa tena na aina mpya, inayoitwa RNA ndogo. Wana uwezekano mkubwa wa kuwa vidhibiti vya ulimwengu wote ambavyo huwasha au kuzima jeni katika ukuaji wa kiinitete, na vile vile kudhibiti michakato ndani ya seli.
Ribozime pia zimetambuliwa hivi majuzi, huhusika kikamilifu wakati asidi ya RNA inapochachushwa, hivyo kufanya kama kichocheo.
Aina za virusi za asidi
Virusi vinaweza kuwa na asidi ya ribonucleic au deoxyribonucleic acid. Kwa hiyo, pamoja na molekuli zinazofanana, zinaitwa RNA-zenye. Wakati virusi vile huingia kwenye seli, uandishi wa reverse hutokea - DNA mpya inaonekana kwa misingi ya asidi ya ribonucleic, ambayo imeunganishwa kwenye seli, kuhakikisha kuwepo na uzazi wa virusi. Katika hali nyingine, malezi ya RNA ya ziada hutokea kwenye RNA inayoingia. Virusi ni protini, shughuli muhimu na uzazi unaendelea bila DNA, lakini tu kwa misingi ya taarifa zilizomo katika RNA ya virusi.
Replication
Ili kuboresha uelewa wa pamoja, ni muhimuFikiria mchakato wa urudufishaji ambao hutoa molekuli mbili za asidi ya nukleiki zinazofanana. Hivi ndivyo mgawanyiko wa seli huanza.
Inahusisha polima za DNA, tegemezi za DNA, polima za RNA na ligasi za DNA.
Mchakato wa urudufishaji unajumuisha hatua zifuatazo:
- despiralization - kuna kutenduliwa kwa mfululizo kwa DNA ya mama, na kunasa molekuli nzima;
- kuvunjika kwa vifungo vya hidrojeni, ambapo minyororo hutofautiana, na uma wa kurudia hutokea;
- marekebisho ya dNTP kwa misingi iliyotolewa ya minyororo ya wazazi;
- kupasuka kwa pyrophosphates kutoka kwa molekuli za dNTP na uundaji wa bondi za phosphorodiester kutokana na nishati iliyotolewa;
- kupumua.
Baada ya kuundwa kwa molekuli binti, kiini, saitoplazimu na nyinginezo hugawanywa. Kwa hivyo, seli mbili za binti zinaundwa ambazo zimepokea kabisa habari zote za kijeni.
Kwa kuongezea, muundo msingi wa protini ambao umeunganishwa katika seli husimbwa. DNA inachukua sehemu isiyo ya moja kwa moja katika mchakato huu, na sio moja kwa moja, ambayo inajumuisha ukweli kwamba ni juu ya DNA kwamba awali ya protini, RNA inayohusika katika malezi, hufanyika. Mchakato huu unaitwa unukuzi.
Unukuzi
Mchanganyiko wa molekuli zote hutokea wakati wa unukuzi, yaani, kuandikwa upya kwa taarifa za kijeni kutoka kwa opereni mahususi ya DNA. Mchakato huo ni sawa na urudufishaji kwa njia fulani, na tofauti sana katika zingine.
Kulingana ni sehemu zifuatazo:
- inaanza na DNA despiralization;
- kupasuka kwa hidrojeni hutokeamiunganisho kati ya besi za minyororo;
- NTF zinazosaidiana nazo;
- vifungo vya hidrojeni vimeundwa.
Tofauti na urudufishaji:
- wakati wa unukuzi, ni sehemu tu ya DNA inayolingana na nakala ambayo haijapindika, ilhali wakati wa urudufishaji, molekuli nzima haijapinda;
- zinaponakiliwa, NTF zinazoweza kusomeka huwa na ribose, na uracil badala ya thymine;
- habari inafutwa kutoka eneo fulani pekee;
- baada ya kutengeneza molekuli, vifungo vya hidrojeni na mnyororo uliosanisishwa hukatika, na mnyororo huo hutoka kwenye DNA.
Kwa utendakazi wa kawaida, muundo msingi wa RNA unapaswa kujumuisha tu sehemu za DNA zilizonakiliwa kutoka kwa exons.
Mchakato wa kukomaa huanza katika RNA mpya iliyoundwa. Mikoa ya kimya hukatwa, na mikoa yenye taarifa imeunganishwa ili kuunda mnyororo wa polynucleotide. Zaidi ya hayo, kila spishi ina mabadiliko yake.
Katika i-RNA, kiambatisho hadi mwisho wa mwanzo hutokea. Polyadenylate imeambatishwa kwenye tovuti ya mwisho.
Misingi ya TRNA imebadilishwa ili kuunda spishi ndogo.
Katika rRNA, besi za kibinafsi pia zina methylated.
Linda protini dhidi ya uharibifu na uboresha usafiri hadi kwenye saitoplazimu. RNA iliyokomaa inawafunga.
Umuhimu wa asidi ya deoxyribonucleic na ribonucleic
Asidi nucleic ni muhimu sana katika maisha ya viumbe. Imehifadhiwa ndani yao, kuhamishiwa kwenye cytoplasm na kurithiwa na seli za bintihabari kuhusu protini zilizoundwa katika kila seli. Ziko katika viumbe vyote vilivyo hai, utulivu wa asidi hizi una jukumu muhimu kwa utendaji wa kawaida wa seli zote mbili na viumbe vyote. Mabadiliko yoyote katika muundo wao yatasababisha mabadiliko ya simu za mkononi.
