Ogni organismo vivente nel nostro mondo è diverso. Non solo le persone differiscono l'una dall' altra. Anche animali e piante della stessa specie hanno differenze. La ragione di ciò non sono solo le diverse condizioni di vita e l'esperienza di vita. L'individualità di ogni organismo è stabilita in esso con l'aiuto del materiale genetico.
Domande importanti e interessanti sugli acidi nucleici
Anche prima della nascita, ogni organismo ha il proprio insieme di geni, che determina assolutamente tutte le caratteristiche strutturali. Non è solo il colore del mantello o la forma delle foglie, per esempio. Caratteristiche più importanti sono stabilite nei geni. Dopotutto, un criceto non può nascere da un gatto e un baobab non può crescere dai semi di grano.
E gli acidi nucleici - molecole di RNA e DNA - sono responsabili di tutta questa enorme quantità di informazioni. La loro importanza è molto difficile da sopravvalutare. Dopotutto, non solo memorizzano le informazioni per tutta la vita, ma aiutano a realizzarle con l'aiuto delle proteine e, inoltre, le trasmettono alla generazione successiva. Come fanno, quanto sono complesse le strutture delle molecole di DNA e RNA? Come sono simili e quali sono le loro differenze? In tutto questo noie lo scopriremo nei prossimi capitoli dell'articolo.
Analizzeremo tutte le informazioni pezzo per pezzo, partendo dalle basi. Per prima cosa impareremo cosa sono gli acidi nucleici, come sono stati scoperti, poi parleremo della loro struttura e delle loro funzioni. Alla fine dell'articolo, stiamo aspettando una tabella comparativa di RNA e DNA, a cui puoi fare riferimento in qualsiasi momento.
Cosa sono gli acidi nucleici
Gli acidi nucleici sono composti organici ad alto peso molecolare, sono polimeri. Nel 1869 furono descritti per la prima volta da Friedrich Miescher, un biochimico svizzero. Ha isolato una sostanza, che include fosforo e azoto, dalle cellule del pus. Supponendo che si trovi solo nei nuclei, lo scienziato lo chiamò nucleina. Ma ciò che restava dopo la separazione delle proteine veniva chiamato acido nucleico.
I suoi monomeri sono nucleotidi. Il loro numero in una molecola di acido è individuale per ogni specie. I nucleotidi sono molecole composte da tre parti:
- monosaccaride (pentoso), può essere di due tipi: ribosio e desossiribosio;
- base azotata (una di quattro);
- residuo di acido fosforico.
Successivamente, esamineremo le differenze e le somiglianze tra DNA e RNA, la tabella alla fine dell'articolo riassumerà.
Caratteristiche strutturali: pentosi
La prima somiglianza tra DNA e RNA è che contengono monosaccaridi. Ma per ogni acido sono diversi. A seconda di quale pentoso si trova nella molecola, gli acidi nucleici sono divisi in DNA e RNA. Il DNA contiene desossiribosio, mentre l'RNA contieneribosio. Entrambi i pentosi si trovano negli acidi solo nella forma β.
Il desossiribosio non ha ossigeno al secondo atomo di carbonio (indicato come 2'). Gli scienziati suggeriscono che la sua assenza:
- accorcia il collegamento tra C2 e C3;
- rende più forte la molecola del DNA;
- crea le condizioni per l'impacchettamento compatto del DNA nel nucleo.
Confronto tra edifici: basi azotate
La caratterizzazione comparativa di DNA e RNA non è facile. Ma le differenze sono visibili fin dall'inizio. Le basi azotate sono gli elementi costitutivi più importanti delle nostre molecole. Portano le informazioni genetiche. Più precisamente, non le basi stesse, ma il loro ordine nella catena. Sono purine e pirimidine.
La composizione di DNA e RNA differisce già a livello di monomeri: nell'acido desossiribonucleico troviamo adenina, guanina, citosina e timina. Ma l'RNA contiene uracile invece di timina.
Queste cinque basi sono le principali (maggiori), costituiscono la maggior parte degli acidi nucleici. Ma oltre a loro, ce ne sono altri. Ciò accade molto raramente, tali basi sono chiamate minori. Entrambi si trovano in entrambi gli acidi: questa è un' altra somiglianza tra DNA e RNA.
La sequenza di queste basi azotate (e, di conseguenza, dei nucleotidi) nella catena del DNA determina quali proteine una data cellula può sintetizzare. Quali molecole verranno create in un dato momento dipende dai bisogni del corpo.
Vai alivelli di organizzazione degli acidi nucleici. Affinché le caratteristiche comparative di DNA e RNA siano il più complete e obiettive possibile, considereremo la struttura di ciascuno. Il DNA ne ha quattro e il numero di livelli di organizzazione nell'RNA dipende dal suo tipo.
Scoperta della struttura del DNA, principi di struttura
Tutti gli organismi sono divisi in procarioti ed eucarioti. Questa classificazione si basa sul design del nucleo. Entrambi hanno il DNA nella cellula sotto forma di cromosomi. Si tratta di strutture speciali in cui le molecole di acido desossiribonucleico sono associate alle proteine. Il DNA ha quattro livelli di organizzazione.
La struttura primaria è rappresentata da una catena di nucleotidi, la cui sequenza è rigorosamente osservata per ogni singolo organismo e che sono interconnessi da legami fosfodiestere. Enormi successi nello studio della struttura del filamento di DNA furono raggiunti da Chargaff e dai suoi collaboratori. Hanno determinato che i rapporti delle basi azotate obbediscono a determinate leggi.
Si chiamavano le regole di Chargaff. Il primo di questi afferma che la somma delle basi puriniche deve essere uguale alla somma delle pirimidine. Questo diventerà chiaro dopo aver familiarizzato con la struttura secondaria del DNA. La seconda regola deriva dalle sue caratteristiche: i rapporti molari A/T e G/C sono uguali a uno. La stessa regola vale per il secondo acido nucleico: questa è un' altra somiglianza tra DNA e RNA. Solo il secondo ha uracile invece di timina ovunque.
Inoltre, molti scienziati hanno iniziato a classificare il DNA di specie diverse in base a un numero maggiore di basi. Se la somma è "A+T"più di "G + C", tale DNA è chiamato di tipo AT. Se è il contrario, allora abbiamo a che fare con il tipo di DNA GC.
Il modello della struttura secondaria è stato proposto nel 1953 dagli scienziati Watson e Crick ed è ancora generalmente accettato oggi. Il modello è una doppia elica, che consiste in due catene antiparallele. Le caratteristiche principali della struttura secondaria sono:
- la composizione di ciascun filamento di DNA è strettamente specifica per la specie;
- il legame tra le catene è idrogeno, formato secondo il principio della complementarietà delle basi azotate;
- Le catene polinucleotidiche si avvolgono l'una intorno all' altra, formando un'elica destrorsa chiamata "elica";
- I residui di acido fosforico si trovano all'esterno dell'elica, le basi azotate sono all'interno.
Più lontano, più denso, più duro
La struttura terziaria del DNA è una struttura super-avvolta. Cioè, non solo due catene si attorcigliano l'una con l' altra in una molecola, per una maggiore compattezza, il DNA è avvolto attorno a proteine speciali: gli istoni. Sono divisi in cinque classi a seconda del contenuto di lisina e arginina in esse.
L'ultimo livello di DNA è il cromosoma. Per capire quanto strettamente sia racchiuso il vettore di informazioni genetiche, immagina quanto segue: se la Torre Eiffel ha attraversato tutte le fasi della compattazione, come il DNA, potrebbe essere collocata in una scatola di fiammiferi.
I cromosomi sono singoli (costituiti da un cromatide) e doppi (costituiti da due cromatidi). Forniscono un'archiviazione sicurainformazioni genetiche e, se necessario, possono girarsi e aprire l'accesso all'area desiderata.
Tipi di RNA, caratteristiche strutturali
Oltre al fatto che qualsiasi RNA differisce dal DNA nella sua struttura primaria (mancanza di timina, presenza di uracile), differiscono anche i seguenti livelli di organizzazione:
- Transfer RNA (tRNA) è una molecola a filamento singolo. Per svolgere la sua funzione di trasporto degli amminoacidi al sito di sintesi proteica, ha una struttura secondaria molto insolita. Si chiama "quadrifoglio". Ciascuno dei suoi anelli svolge la propria funzione, ma i più importanti sono lo stelo accettore (un amminoacido si aggrappa ad esso) e l'anticodone (che deve corrispondere al codone sull'RNA messaggero). La struttura terziaria del tRNA è stata poco studiata, perché è molto difficile isolare una tale molecola senza disturbare l' alto livello di organizzazione. Ma gli scienziati hanno alcune informazioni. Ad esempio, nel lievito, l'RNA di trasferimento ha la forma della lettera L.
- Messenger RNA (chiamato anche informativo) svolge la funzione di trasferire informazioni dal DNA al sito di sintesi proteica. Racconta che tipo di proteina si rivelerà alla fine, i ribosomi si muovono lungo di essa nel processo di sintesi. La sua struttura primaria è una molecola a filamento singolo. La struttura secondaria è molto complessa, necessaria per la corretta determinazione dell'inizio della sintesi proteica. L'mRNA è piegato sotto forma di forcine, alle cui estremità si trovano i siti per l'inizio e la fine dell'elaborazione delle proteine.
- L'RNA ribosomiale si trova nei ribosomi. Questi organelli sono costituiti da due sottoparticelle, ciascuna delle qualiospita il proprio rRNA. Questo acido nucleico determina il posizionamento di tutte le proteine ribosomiali e dei centri funzionali di questo organello. La struttura primaria dell'rRNA è rappresentata da una sequenza di nucleotidi, come nelle precedenti varietà di acido. È noto che lo stadio finale del ripiegamento dell'rRNA è l'accoppiamento delle sezioni terminali di un filamento. La formazione di tali piccioli contribuisce ulteriormente alla compattazione dell'intera struttura.
Funzioni del DNA
L'acido desossiribonucleico funge da deposito di informazioni genetiche. È nella sequenza dei suoi nucleotidi che tutte le proteine del nostro corpo sono “nascoste”. Nel DNA, non sono solo immagazzinati, ma anche ben protetti. E anche se si verifica un errore durante la copia, verrà corretto. Pertanto, tutto il materiale genetico sarà preservato e raggiungerà la prole.
Per trasmettere informazioni ai discendenti, il DNA ha la capacità di raddoppiare. Questo processo è chiamato replica. Una tabella comparativa di RNA e DNA ci mostrerà che un altro acido nucleico non può farlo. Ma ha molte altre funzioni.
Funzioni RNA
Ogni tipo di RNA ha la sua funzione:
- Trasporto L'acido ribonucleico fornisce amminoacidi ai ribosomi, dove vengono trasformati in proteine. Il tRNA non solo porta materiale da costruzione, ma è anche coinvolto nel riconoscimento dei codoni. E quanto correttamente verrà costruita la proteina dipende dal suo lavoro.
- Message RNA legge le informazioni daDNA e lo trasporta al sito di sintesi proteica. Lì si attacca al ribosoma e determina l'ordine degli amminoacidi nella proteina.
- L'RNA ribosomiale assicura l'integrità della struttura dell'organello, regola il lavoro di tutti i centri funzionali.
Ecco un' altra somiglianza tra DNA e RNA: entrambi si prendono cura delle informazioni genetiche che la cellula trasporta.
Confronto di DNA e RNA
Per organizzare tutte le informazioni di cui sopra, scriviamole tutte in una tabella.
| DNA | RNA | |
| Posizione della gabbia | Nucleo, cloroplasti, mitocondri | Nucleo, cloroplasti, mitocondri, ribosomi, citoplasma |
| Monomero | Deossiribonucleotidi | Ribonucleotidi |
| Struttura | Elica a doppio filamento | Catena singola |
| Nucleotidi | LA, T, G, C | LA, U, G, C |
| Caratteristiche | Stabile, in grado di replicarsi | Labile, non può raddoppiare |
| Funzioni | Archiviazione e trasmissione di informazioni genetiche | Trasferimento di informazioni ereditarie (mRNA), funzione strutturale (rRNA, RNA mitocondriale), partecipazione alla sintesi proteica (mRNA, tRNA, rRNA) |
Così, abbiamo brevemente parlato delle somiglianze tra DNA e RNA. Il tavolo sarà un assistente indispensabile nell'esame o un semplice promemoria.
Oltre a quanto già appreso in precedenza, nella tabella sono comparsi diversi fatti. Ad esempio, la capacità del DNAla duplicazione è necessaria per la divisione cellulare in modo che entrambe le cellule ricevano completamente il materiale genetico corretto. Mentre per l'RNA, il raddoppio non ha senso. Se una cellula ha bisogno di un' altra molecola, la sintetizza dal modello di DNA.
Le caratteristiche del DNA e dell'RNA si sono rivelate brevi, ma abbiamo trattato tutte le caratteristiche della struttura e delle funzioni. Il processo di traduzione - sintesi proteica - è molto interessante. Dopo averlo conosciuto, diventa chiaro quanto sia importante il ruolo dell'RNA nella vita di una cellula. E il processo di duplicazione del DNA è molto eccitante. Quanto vale rompere la doppia elica e leggere ogni nucleotide!
Impara qualcosa di nuovo ogni giorno. Soprattutto se questa cosa nuova accade in ogni cellula del tuo corpo.
