Asid nukleik memainkan peranan penting dalam sel, memastikan aktiviti penting dan pembiakannya. Sifat-sifat ini memungkinkan untuk memanggilnya molekul biologi kedua terpenting selepas protein. Ramai penyelidik meletakkan DNA dan RNA di tempat pertama, membayangkan kepentingan utama mereka dalam pembangunan kehidupan. Namun begitu, mereka ditakdirkan untuk mengambil tempat kedua selepas protein, kerana asas kehidupan adalah tepat molekul polipeptida.
Asid nukleik ialah tahap kehidupan yang berbeza, jauh lebih kompleks dan menarik kerana setiap jenis molekul melakukan tugas tertentu untuknya. Perkara ini harus dilihat dengan lebih terperinci.
Konsep asid nukleik
Semua asid nukleik (DNA dan RNA) ialah polimer heterogen biologi yang berbeza dalam bilangan rantai. DNA ialah molekul polimer beruntai dua yang mengandungimaklumat genetik organisma eukariotik. Molekul DNA bulat mungkin mengandungi maklumat keturunan sesetengah virus. Ini adalah HIV dan adenovirus. Terdapat juga 2 jenis DNA khas: mitokondria dan plastid (terdapat dalam kloroplas).
RNA pula mempunyai lebih banyak jenis, disebabkan oleh fungsi asid nukleik yang berbeza. Terdapat RNA nuklear, yang mengandungi maklumat keturunan bakteria dan kebanyakan virus, matriks (atau RNA messenger), ribosom dan pengangkutan. Kesemua mereka terlibat sama ada dalam penyimpanan maklumat keturunan atau dalam ekspresi gen. Walau bagaimanapun, adalah perlu untuk memahami dengan lebih terperinci apakah fungsi yang dilakukan oleh asid nukleik dalam sel.
Molekul DNA terkandas berganda
DNA jenis ini ialah sistem penyimpanan yang sempurna untuk maklumat keturunan. Molekul DNA rantai dua ialah molekul tunggal yang terdiri daripada monomer heterogen. Tugas mereka adalah untuk membentuk ikatan hidrogen antara nukleotida rantai lain. Monomer DNA itu sendiri terdiri daripada bes nitrogen, sisa ortofosfat, dan deoksiribosa monosakarida lima karbon. Bergantung pada jenis bes nitrogen yang mendasari monomer DNA tertentu, ia mempunyai namanya sendiri. Jenis monomer DNA:
- deoksiribosa dengan sisa ortofosfat dan bes nitrogen adenil;
- bes bernitrogen timidin dengan deoksiribosa dan sisa ortofosfat;
- bes nitrogen sitosin, sisa deoksiribosa dan ortofosfat;
- ortofosfat dengan sisa nitrogen deoksiribosa dan guanina.
Secara bertulis, untuk memudahkan skema struktur DNA, residu adenil ditetapkan sebagai "A", residu guanin ditetapkan sebagai "G", residu timidin ialah "T", dan residu sitosin ialah "C ". Adalah penting bahawa maklumat genetik dipindahkan daripada molekul DNA untai dua kepada RNA messenger. Ia mempunyai sedikit perbezaan: di sini, sebagai sisa karbohidrat, tidak ada deoksiribosa, tetapi ribosa, dan bukannya bes thymidyl nitrogenous, uracil berlaku dalam RNA.
Struktur dan fungsi DNA
DNA dibina berdasarkan prinsip polimer biologi, di mana satu rantai dicipta lebih awal mengikut templat yang diberikan, bergantung pada maklumat genetik sel induk. Nukleotida DNA disambungkan di sini oleh ikatan kovalen. Kemudian, mengikut prinsip saling melengkapi, nukleotida lain dilekatkan pada nukleotida molekul beruntai tunggal. Jika dalam molekul beruntai tunggal permulaannya diwakili oleh adenin nukleotida, maka dalam rantai kedua (pelengkap) ia akan sepadan dengan timin. Guanin adalah pelengkap kepada sitosin. Oleh itu, molekul DNA rantai dua dibina. Ia terletak di dalam nukleus dan menyimpan maklumat keturunan, yang dikodkan oleh kodon - triplet nukleotida. Fungsi DNA rantai dua:
- pemeliharaan maklumat keturunan yang diterima daripada sel induk;
- ungkapan gen;
- pencegahan perubahan mutasi.
Kepentingan protein dan asid nukleik
Adalah dipercayai bahawa fungsi protein dan asid nukleik adalah biasa, iaitu:mereka terlibat dalam ekspresi gen. Asid nukleik itu sendiri adalah tempat penyimpanan mereka, dan protein adalah hasil akhir membaca maklumat daripada gen. Gen itu sendiri adalah bahagian satu molekul DNA integral, dibungkus ke dalam kromosom, di mana maklumat tentang struktur protein tertentu direkodkan melalui nukleotida. Satu kod gen untuk urutan asid amino hanya satu protein. Ia adalah protein yang akan melaksanakan maklumat keturunan.
Klasifikasi jenis RNA
Fungsi asid nukleik dalam sel sangat pelbagai. Dan mereka paling banyak dalam kes RNA. Walau bagaimanapun, kepelbagaian fungsi ini masih relatif, kerana satu jenis RNA bertanggungjawab untuk salah satu fungsi. Dalam kes ini, terdapat jenis RNA berikut:
- RNA nuklear virus dan bakteria;
- matriks (maklumat) RNA;
- RNA ribosom;
- plasmid RNA messenger (kloroplas);
- RNA ribosom kloroplas;
- RNA ribosom mitokondria;
- RNA messenger mitokondria;
- transfer RNA.
Fungsi RNA
Klasifikasi ini mengandungi beberapa jenis RNA, yang dibahagikan bergantung pada lokasi. Walau bagaimanapun, dari segi fungsi, ia harus dibahagikan kepada 4 jenis sahaja: nuklear, maklumat, ribosom dan pengangkutan. Fungsi RNA ribosom ialah sintesis protein berdasarkan urutan nukleotida RNA messenger. di manaasid amino "dibawa" ke RNA ribosom, "diikat" pada RNA utusan, melalui asid ribonukleik pengangkutan. Ini adalah bagaimana sintesis berlaku dalam mana-mana organisma yang mempunyai ribosom. Struktur dan fungsi asid nukleik menyediakan kedua-dua pemeliharaan bahan genetik dan penciptaan proses sintesis protein.
asid nukleik mitokondria
Jika hampir semua perkara diketahui tentang fungsi dalam sel yang dilakukan oleh asid nukleik yang terletak di dalam nukleus atau sitoplasma, maka masih terdapat sedikit maklumat tentang DNA mitokondria dan plastid. RNA ribosom dan messenger khusus juga telah ditemui di sini. Asid nukleik DNA dan RNA terdapat di sini walaupun dalam organisma yang paling autotrof.
Mungkin asid nukleik memasuki sel secara simbiogenesis. Laluan ini dianggap oleh saintis sebagai yang paling mungkin disebabkan oleh kekurangan penjelasan alternatif. Proses ini dianggap seperti berikut: bakteria autotrof simbiotik masuk ke dalam sel pada tempoh tertentu. Akibatnya, sel bebas nuklear ini tinggal di dalam sel dan membekalkannya dengan tenaga, tetapi secara beransur-ansur merosot.
Pada peringkat awal perkembangan evolusi, mungkin, bakteria bukan nuklear simbiotik menggerakkan proses mutasi dalam nukleus sel perumah. Ini membenarkan gen yang bertanggungjawab untuk menyimpan maklumat tentang struktur protein mitokondria untuk diperkenalkan ke dalam asid nukleik sel hos. Walau bagaimanapun, buat masa ini, apakah fungsi dalam sel yang dilakukan oleh asid nukleik asal mitokondria,tidak banyak maklumat.
Mungkin, sesetengah protein disintesis dalam mitokondria, yang strukturnya belum dikodkan oleh DNA atau RNA nuklear hos. Ia juga berkemungkinan bahawa sel memerlukan mekanisme sintesis proteinnya sendiri hanya kerana banyak protein yang disintesis dalam sitoplasma tidak dapat melalui membran berganda mitokondria. Pada masa yang sama, organel ini menghasilkan tenaga, dan oleh itu, jika terdapat saluran atau pembawa khusus untuk protein, ia akan mencukupi untuk pergerakan molekul dan menentang kecerunan kepekatan.
DNA dan RNA Plasmid
Plastid (kloroplas) juga mempunyai DNA mereka sendiri, yang mungkin bertanggungjawab untuk pelaksanaan fungsi yang serupa, seperti halnya asid nukleik mitokondria. Ia juga mempunyai RNA ribosom, messenger dan pemindahannya sendiri. Lebih-lebih lagi, plastid, berdasarkan bilangan membran, dan bukan oleh bilangan tindak balas biokimia, adalah lebih rumit. Kebetulan banyak plastid mempunyai 4 lapisan membran, yang dijelaskan oleh saintis dengan cara yang berbeza.
Satu perkara yang jelas: fungsi asid nukleik dalam sel masih belum dikaji sepenuhnya. Tidak diketahui apakah kepentingan sistem pensintesis protein mitokondria dan sistem kloroplastik yang serupa. Ia juga tidak sepenuhnya jelas mengapa sel memerlukan asid nukleik mitokondria jika protein (jelas tidak semua) sudah dikodkan dalam DNA nuklear (atau RNA, bergantung kepada organisma). Walaupun beberapa fakta memaksa kita untuk bersetuju bahawa sistem pensintesis protein mitokondria dan kloroplas bertanggungjawab untuk fungsi yang sama sepertidan DNA nukleus dan RNA sitoplasma. Mereka menyimpan maklumat keturunan, menghasilkan semula dan menyampaikannya kepada sel anak.
CV
Adalah penting untuk memahami fungsi dalam sel yang melakukan asid nukleik asal nuklear, plastid dan mitokondria. Ini membuka banyak prospek untuk sains, kerana mekanisme simbiotik, yang menurutnya banyak organisma autotrof muncul, boleh dihasilkan semula hari ini. Ini akan memungkinkan untuk mendapatkan jenis sel baharu, mungkin juga sel manusia. Walaupun masih terlalu awal untuk bercakap tentang prospek pengenalan organel plastid berbilang membran ke dalam sel.
Adalah lebih penting untuk memahami bahawa asid nukleik bertanggungjawab untuk hampir semua proses dalam sel. Ini adalah kedua-dua biosintesis protein dan pemeliharaan maklumat tentang struktur sel. Selain itu, adalah lebih penting bahawa asid nukleik melaksanakan fungsi memindahkan bahan keturunan daripada sel induk kepada sel anak. Ini menjamin perkembangan selanjutnya proses evolusi.
