В тази статия можете да научите биологичната роля на ДНК. И така, това съкращение е познато на всички от училищната скамейка, но не всеки има представа какво представлява. След училищния курс по биология в паметта остават минимални познания по генетиката и наследствеността, тъй като на децата се дава тази сложна тема само повърхностно. Но това знание (биологичната роля на ДНК, ефектът, който има върху тялото) може да бъде невероятно полезен.
Нека започнем с факта, че нуклеиновите киселини изпълняват важна функция, а именно осигуряват непрекъснатостта на живота. Тези макромолекули са представени в две форми:
- ДНК (ДНК);
- RNA (RNA).
Те са предаватели на генетичния план за структурата и функционирането на телесните клетки. Нека поговорим за тях по-подробно.
ДНК и РНК
Нека започнем с това кой отрасъл на науката се занимава с такъв комплексвъпроси като:
- изучаване на принципите за съхранение на наследствена информация;
- неговото изпълнение;
- трансмисия;
- изучаване на структурата на биополимерите;
- техните функции.
Всичко това се изучава от молекулярната биология. Именно в този клон на биологичните науки може да се намери отговорът на въпроса каква биологична роля на ДНК и РНК.
Тези макромолекулни съединения, образувани от нуклеотиди, се наричат "нуклеинови киселини". Именно тук се съхранява информация за тялото, която определя развитието на индивида, растежа и наследствеността.
Откриването на дезоксирибонуклеинова и рибонуклеинова киселина се пада на 1868 г. Тогава учените успяха да ги открият в ядрата на левкоцитите и сперматозоидите на лосове. Последващо проучване показа, че ДНК може да се намери във всички клетки от растителна и животинска природа. Моделът на ДНК е представен през 1953 г., а Нобеловата награда за откритие е присъдена през 1962 г.
ДНК
Нека започнем този раздел с факта, че има общо 3 вида макромолекули:
- дезоксирибонуклеинова киселина;
- рибонуклеинова киселина;
- протеини.
Сега ще разгледаме по-отблизо структурата, биологичната роля на ДНК. И така, този биополимер предава данни за наследствеността, особеностите на развитието не само на носителя, но и на всички предишни поколения. ДНК мономерът е нуклеотид. Така ДНК е основният компонент на хромозомите, съдържащ генетичния код.
Как става предаването на товаинформация? Целият смисъл е в способността на тези макромолекули да се възпроизвеждат. Техният брой е безкраен, което може да се обясни с големия им размер и в резултат на това с огромен брой различни нуклеотидни последователности.
структура на ДНК
За да се разбере биологичната роля на ДНК в клетката, е необходимо да се запознаете със структурата на тази молекула.
Нека започнем с най-простото, всички нуклеотиди в тяхната структура имат три компонента:
- азотна основа;
- пентоза захар;
- фосфатна група.
Всеки отделен нуклеотид в молекулата на ДНК съдържа една азотна база. Може да бъде абсолютно всеки от четирите възможни:
- A (аденин);
- G (гуанин);
- C (цитозин);
- T (тимин).
A и G са пурини, а C, T и U (урацил) са пирамидини.
Има няколко правила за съотношението на азотните основи, наречени правила на Чаргаф.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) можем да прехвърлим всички неизвестни в лявата страна и да получим: (A + G) / (T + C)=1 (тази формула е най-удобна при решаване на задачи в биология).
- A + C=G + T.
- Стойността на (A + C)/(G + T) е постоянна. При хората е 0,66, но например при бактериите е от 0,45 до 2,57.
Структурата на всяка ДНК молекула наподобява двойно усукана спирала. Имайте предвид, че полинуклеотидните вериги са антипаралелни. Тоест местоположението на нуклеотидадвойките на една нишка са в обратен ред от тези на другата. Всеки завой на тази спирала съдържа до 10 нуклеотидни двойки.
Как са закрепени тези вериги? Защо една молекула е силна и не се разпада? Всичко е свързано с водородната връзка между азотните бази (между А и Т - две, между G и С - три) и хидрофобното взаимодействие.
В края на раздела бих искал да спомена, че ДНК е най-голямата органична молекула, чиято дължина варира от 0,25 до 200 nm.
Допълняемост
Нека разгледаме по-отблизо облигациите по двойки. Вече казахме, че двойки азотни основи се образуват не по хаотичен начин, а в строга последователност. Така че аденинът може да се свърже само с тимин, а гуанинът може да се свърже само с цитозин. Това последователно подреждане на двойки в една верига на молекула диктува тяхното подреждане в другата.
При репликиране или удвояване за образуване на нова ДНК молекула, това правило, наречено "комплементарност", задължително се спазва. Можете да забележите следния модел, който беше споменат в резюмето на правилата на Чаргаф - броят на следните нуклеотиди е един и същ: A и T, G и C.
Репликация
Сега нека поговорим за биологичната роля на репликацията на ДНК. Нека започнем с факта, че тази молекула има тази уникална способност да се възпроизвежда. Този термин се отнася до синтеза на дъщерна молекула.
През 1957 г. бяха предложени три модела на този процес:
- консервативна (оригиналната молекула се запазва и се образува нова);
- полуконсервативни(разбиване на оригиналната молекула на моновериги и добавяне на допълнителни бази към всяка от тях);
- разпръснати (молекулен разпад, репликация на фрагменти и произволно събиране).
Процесът на репликация има три стъпки:
- иницииране (развиване на ДНК участъци с помощта на ензима хеликаза);
- удължаване (удължаване на веригата чрез добавяне на нуклеотиди);
- прекратяване (достигане на необходимата дължина).
Този сложен процес има специална функция, тоест биологична роля - да осигури точното предаване на генетична информация.
RNA
Като казахме каква е биологичната роля на ДНК, сега предлагаме да преминем към разглеждането на рибонуклеинова киселина (тоест РНК).
Нека започнем този раздел, като кажем, че тази молекула е също толкова важна, колкото и ДНК. Можем да го открием в абсолютно всеки организъм, прокариотни и еукариотни клетки. Тази молекула дори се наблюдава при някои вируси (говорим за вируси, съдържащи РНК).
Отличителна черта на РНК е наличието на една верига от молекули, но, подобно на ДНК, тя се състои от четири азотни бази. В този случай това е:
- аденин (A);
- урацил (U);
- цитозин (C);
- гуанин (G).
Всички РНК са разделени на три групи:
- матрица, която обикновено се нарича информационна (редукцията е възможна в две форми: иРНК или иРНК);
- транспорт (tRNA);
- рибозомна (рРНК).
Функции
След като се занимаваме с биологичната роля на ДНК, нейната структура и характеристики на РНК, предлагаме да преминем към специалните мисии (функции) на рибонуклеиновите киселини.
Нека започнем с иРНК или иРНК, чиято основна задача е да прехвърлят информация от молекулата на ДНК към цитоплазмата на ядрото. Също така, иРНК е шаблон за протеинов синтез. Що се отнася до процента на този тип молекули, той е доста нисък (около 4%).
И процентът на рРНК в клетката е 80. Те са необходими, тъй като са в основата на рибозомите. Рибозомната РНК участва в протеиновия синтез и сглобяването на полипептидната верига.
Адаптер, който изгражда аминокиселините на веригата - tRNA, която пренася аминокиселини в областта на протеиновия синтез. Процентът в клетката е около 15%.
Биологична роля
Да обобщим: каква е биологичната роля на ДНК? Към момента на откриването на тази молекула не можеше да бъде дадена очевидна информация по този въпрос, но дори и сега не се знае всичко за значението на ДНК и РНК.
Ако говорим за общото биологично значение, тогава тяхната роля е да пренасят наследствена информация от поколение на поколение, протеинов синтез и кодиране на протеинови структури.
Мнозина изразяват следната версия: тези молекули са свързани не само с биологичния, но и с духовния живот на живите същества. Ако вярвате на мнението на метафизиците, тогава ДНК съдържа опита от минали животи и божествена енергия.
