Structura și funcția ADN și ARN (Tabel)

Este bine cunoscut faptul că toate formele de materie vie, de la virusuri la animale foarte bine organizate (inclusiv omul), au un aparat ereditar unic. Acesta este reprezentat de molecule de două tipuri de acizi nucleici: deoxiribonucleic și ribonucleic. În aceste substanțe organice, informațiile care sunt transmise de la părinte la descendenți în timpul reproducerii sunt codificate. În această lucrare vom studia atât structura și funcțiile ADN și ARN într-o celulă, cât și mecanismele care stau la baza proceselor de transfer al proprietăților ereditare ale materiei vii.

Așa cum sa dovedit, proprietățile acizilor nucleici, deși au anumite trăsături comune, diferă însă în multe privințe. Prin urmare, comparăm funcțiile ADN și ARN, efectuate de acești biopolimeri în celulele diferitelor grupe de organisme. Tabelul prezentat în lucrare va ajuta să înțelegeți care este diferența lor fundamentală.

Acizi nucleici - biopolimeri complexe

Descoperirea în domeniul biologiei moleculare, care a avut loc la începutul secolului XX, în special decodificarea structurii acidului deoxiribonucleic, a servit drept impuls pentru dezvoltarea citologiei, geneticii, biotehnologiei și ingineriei genetice moderne. Din punctul de vedere al chimiei organice, ADN-ul și ARN-ul sunt substanțe moleculare înalte constând din repetarea monomerilor, numiți și nucleotide. Se știe că ele sunt legate între ele, formând lanțuri capabile de auto-organizare spațială.

Astfel de macromolecule de ADN se leagă adesea de proteinele speciale care au proprietăți speciale numite histone. Complexele de nucleotide formează structuri speciale - nucleozomi, care, la rândul lor, fac parte din cromozomi. Acizii nucleici se găsesc atât în nucleu, cât și în citoplasma celulei, fiind prezenți în unele dintre organele sale, de exemplu, mitocondriile sau cloroplastele.

Structura spațială a substanței eredității

Pentru a înțelege funcțiile ADN și ARN, trebuie să înțelegeți cu atenție caracteristicile structurii lor. Ca proteine, acizi nucleici, mai multe niveluri de organizare a macromoleculelor sunt inerente. Structura primară este reprezentată de lanțurile de polinucleotide, configurațiile secundare și terțiare se auto-contractază datorită tipului de legătură covalentă emergentă. Un rol special în menținerea formei spațiale a moleculelor aparține legăturilor de hidrogen, precum și forțelor interacțiunii van der Waals. Ca rezultat, se formează o structură compactă a ADN-ului, numită supercooling.

Monomeri ai acizilor nucleici

Structura și funcțiile ADN, ARN, proteine și alți polimeri organici depind atât de compoziția calitativă, cât și de cea cantitativă a macromoleculelor lor. Ambele tipuri de acizi nucleici constau din elemente structurale numite nucleotide. După cum se știe din cursul chimiei, structura unei substanțe îi afectează în mod necesar funcția. ADN și ARN nu fac excepție. Se pare că tipul de acid în sine și rolul său în celulă depind de compoziția nucleotidelor. Fiecare monomer conține trei părți: o bază azotată, un carbohidrat și un reziduu de acid ortofosforic. Există patru tipuri de baze azotate pentru ADN: adenină, guanină, timină și citozină. În moleculele de ARN, acestea vor fi, respectiv, adenină, guanină, citozină și uracil. Carbohidrații sunt reprezentați de diferite tipuri de pentoză. În acidul ribonucleic este riboza și în ADN - forma deoxigenată, numită deoxiriboză.

Caracteristici ale acidului dezoxiribonucleic

În primul rând vom examina structura și funcțiile ADN-ului. ARN, care are o configurație spațială mai simplă, va fi studiat de noi în secțiunea următoare. Astfel, două fire polinucleotidice sunt ținute împreună prin repetarea repetată a legăturilor de hidrogen formate între bazele azotate. În perechea "adenintimină" există două, iar în perechea "guanină - citozină" - trei legături de hidrogen.

Corespondența conservatoare a bazelor purinice și pirimidinice a fost descoperită de E. Churgaff și a fost numită principiul complementarității. Într-un singur lanț, nucleotidele sunt legate între ele prin legături fosfodiestere formate între pentoză și restul acidului ortofosforic dintr-o serie de nucleotide localizate. Forma spirală a ambelor lanțuri este menținută de legăturile de hidrogen care apar între atomii de hidrogen și oxigen din compoziția nucleotidelor. Structura superioară - superioară - este tipică pentru ADN-ul nuclear al celulelor eucariote. În această formă, este prezentă în cromatină. Cu toate acestea, bacteriile și virusurile care conțin ADN au acid deoxiribonucleic, care nu este asociat cu proteine. Este reprezentată de o formă inelară și se numește plasmidă.

Același tip are mitocondriile ADN și cloroplastele - organele de celule vegetale și animale. În continuare, vom afla care este diferența dintre funcțiile ADN și ARN. Tabelul de mai jos ne va arăta aceste diferențe în structura și proprietățile acizilor nucleici.

Acid ribonucleic

Moleculele ARN constau dintr-o catenă polinucleotidică (structurile cu două catene ale unor virusuri sunt o excepție), care se găsesc atât în nucleu cât și în citoplasma celulară. Există mai multe tipuri de acizi ribonucleici, care diferă în structură și proprietăți. Astfel, ARN-ul de informare are cea mai mare greutate moleculară. Acesta este sintetizat în nucleul unei celule pe unul dintre gene. Sarcina ARNm este de a transfera informații despre compoziția proteică de la nucleu la citoplasmă. Forma de transport a acidului nucleic atașează monomerii proteinelor - aminoacizii - și le transmite la locul de biosinteză.

În final, ARN ribozomal se formează în nucleol și participă la sinteza proteinelor. După cum puteți vedea, funcțiile ADN și ARN în metabolismul celular sunt diverse și foarte importante. Ele vor depinde, în primul rând, de celulele ale căror organisme sunt moleculele substanței eredității. Astfel, în virusuri, acidul ribonucleic poate acționa ca un purtător al informațiilor ereditare, în timp ce în celulele organismelor eucariote această capacitate are numai acid deoxiribonucleic.

Funcțiile ADN și ARN în organism

Prin valoarea lor, acizii nucleici, împreună cu proteinele, sunt cei mai importanți compuși organici. Ei păstrează și transmit proprietăți și caracteristici ereditare de la părinte la descendenți. Să determinăm diferența dintre funcțiile ADN și ARN. Tabelul de mai jos va arăta aceste diferențe în detaliu.

Care sunt caracteristicile substanței eredității virusurilor?

Acizii nucleici ai virusurilor pot lua forma unor spirale sau inele cu o singură și dublă catenară. Potrivit clasificării lui D. Baltimore, aceste obiecte din cadrul microproceselor conțin molecule de ADN compuse din una sau două lanțuri. Primul grup include patogeni herpetici și adenovirusuri, iar al doilea grup include, de exemplu, parvovirusuri.

Funcțiile virusurilor ADN și ARN sunt de a penetra propriile informații ereditare în celulă, de a efectua reacții de replicare ale moleculelor de acid nucleic viral și de a asambla particule de proteine în ribozomii celulei gazdă. Ca rezultat, întregul metabolism celular este complet subordonat paraziților, care, multiplicând rapid, conduc celula la moarte.

Anticorpii care conțin ARN

În virologie, se acceptă împărțirea acestor organisme în mai multe grupuri. Astfel, prima include specii numite ARN (+) unicrute (+). Acidul nucleic are aceleași funcții ca și ARN-ul de informație al celulelor eucariote. Celălalt grup include ARN monocatenar (-). Mai întâi, moleculele lor transcriu, ducând la apariția moleculelor (+) ARN și, la rândul lor, servesc drept matrice pentru asamblarea proteinelor virale.

Pe baza tuturor celor de mai sus, pentru toate organismele, inclusiv virușii, funcțiile ADN și ARN se caracterizează pe scurt după cum urmează: stocarea trăsăturilor ereditare și a proprietăților organismului și transferarea ulterioară la descendenții lor.