Яка біологічна роль ДНК? Будова і функції

У даній статті ви зможете дізнатися біологічну роль ДНК. Отже, дана абревіатура всім знайома ще з шкільної лави, але далеко не всі мають уявлення, що це таке. У пам’яті після шкільного курсу біології залишаються мінімальні знання з генетики і спадковості, так як цю складну тему дітям дають лише поверхнево. Але ці знання (біологічна роль ДНК, який чиниться вплив на організм) можуть бути неймовірно корисними.

Почнемо з того, що нуклеїнові кислоти виконують важливу функцію, а саме — забезпечують безперервність життя. Ці макромолекули представлені у двох формах:

  • ДНК (DNA);
  • РНК (RNA).

Вони є передавачами генетичного плану будови і функціонування клітин організму. Поговоримо про них докладніше.

ДНК і РНК

Почнемо з того, яка галузь науки займається такими складними питаннями, як:

  • вивчення принципів зберігання спадкової інформації;
  • її реалізація;
  • передача;
  • вивчення структури біополімерів;
  • їх функції.

Все це вивчається молекулярною біологією. Саме в цій галузі біологічних наук можна знайти відповідь на питання про те, яка біологічна роль ДНК і РНК.

Ці високомолекулярні сполуки, утворені з нуклеотидів, мають назву «нуклеїнові кислоти». Саме тут зберігається інформація про організмі, яка визначає розвиток особини, зростання і спадковість.

Відкриття дезоксирибонуклеїнової і рибонуклеїнової кислоти припадає на 1868 рік. Тоді вченим вдалося виявити їх в ядрах лейкоцитів і сперматозоїдах лося. Подальше вивчення показало, що ДНК можна виявити у всіх клітинах рослинної і тваринної природи. Модель ДНК була представлена в 1953 році, а Нобелівська премія за відкриття вручена в 1962 році.

ДНК

Почнемо цей розділ з того, що все виділяється 3 типи макромолекул:

  • дезоксирибонуклеїнова кислота;
  • рибонуклеїнова кислота;
  • білки.

Зараз ми більш детально розглянемо будову, біологічну роль ДНК. Отже, цей біополімер передає дані про спадковість, особливості розвитку не тільки носія, але і всіх попередніх поколінь. Мономер ДНК — нуклеотид. Таким чином, ДНК є головним компонентом хромосом, що містить генетичний код.

Дивіться також:  Ідентифікація ризиків: основні поняття, оцінка та методи визначення

Як стає можливою передача цієї інформації? Вся справа полягає в умінні цих макромолекул самовідтворюватися. Число їх нескінченно, що можна пояснити більшими розмірами, а як наслідок — величезною кількістю всіляких послідовностей нуклеотидів.

Структура ДНК

Для того щоб зрозуміти біологічну роль ДНК у клітині, необхідно ознайомитися зі структурою даної молекули.

Почнемо з самого простого, все нуклеотиди у своїй структурі мають три компоненти:

  • азотисту основу;
  • пентозный цукор;
  • фосфатну групу.

Кожен окремий нуклеотид в молекулі ДНК містить одне азотисту основу. Воно може бути абсолютно будь-яким з чотирьох можливих:

  • А (аденін);
  • Г (гуанін);
  • Ц (цитозин);
  • Т (тимін).

А і Р — пурини, а Ц, Т і В (урацил) — пирамидины.

Існує кілька правил співвідношення азотистих підстав, іменованих правил Чаргаффа.

  1. А = Т.
  2. Р = Ц.
  3. (А + Г = Т + Ц) можемо перенести всі невідомі в ліву сторону і отримати: (А + Р)/(Т + Ц) = 1 (ця формула є найбільш зручною при вирішенні завдань з біології).
  4. А + Ц = Г + Т.
  5. Величина (А + Ц)/(М + Т) постійна. У людини вона дорівнює 0,66, а ось, наприклад, у бактерії — від 0,45 до 2,57.

Будова кожної молекули ДНК нагадує подвійну закручену спіраль. Зверніть увагу на те, що полинуклеотидные ланцюга при цьому є антипараллельными. Тобто розташування нуклеотидних пар в одного ланцюга має зворотну послідовність, ніж у іншої. Кожен виток цієї спіралі містить цілих 10 нуклеотидних пар.

Як же скріплюються між собою ці ланцюжки? Чому молекула міцна і не розпадається? Вся справа в водневого зв’язку між азотистими підставами (між А і Т — дві, між Г і Ц — три) і гідрофобному взаємодії.

На завершення розділу хочеться згадати про те, що ДНК є самими великими органічними молекулами, довжина яких варіюється від 0,25 до 200 нм.

Дивіться також:  Загадки в будові Місяця

Комплементарність

Зупинимося більш докладно на парних зв’язках. Вже ми казали про те, що пари азотистих основ утворюються не хаотичним характером, а в строгій послідовності. Так, аденін може зв’язатися тільки з тиміном, а гуанін тільки з цитозином. Це послідовне розташування пар в одного ланцюга молекули диктує розташування їх в інший.

При реплікації або подвоєнні для утворення нової молекули ДНК обов’язково дотримується дане правило, має назву «комплементарність». Можна помітити таку закономірність, яку згадували у зведенні правил Чаргаффа — однаково число таких нуклеотидів: А і Т, Г і Ц

Реплікація

Тепер поговоримо про біологічної ролі реплікації ДНК. Почнемо з того, що у даної молекули є ця унікальна здатність до самовідтворення. Під цим терміном розуміється синтез дочірньої молекули.

В 1957 році було запропоновано три моделі даного процесу:

  • консервативна (зберігається вихідна молекула і утворюється нова);
  • полуконсервативная (розрив вихідної молекули на моноцепи і приєднання додаткових підстав до кожної з них);
  • дисперсна (розпад молекули, реплікація фрагментів і збір у випадковому порядку).

Процес реплікації має три етапи:

  • ініціація (розплітання ділянок ДНК за допомогою ферменту хеликазы);
  • елонгація (подовження ланцюга шляхом приєднання нуклеотидів);
  • термінація (досягнення необхідної довжини).

У цього складного процесу є особлива функція, тобто біологічна роль — забезпечення точної передачі генетичної інформації.

РНК

Розповіли, в чому полягає біологічна роль ДНК, тепер пропонуємо переходити до розгляду рибонуклеїнової кислоти (тобто РНК).

Почнемо цей розділ з того, що ця молекула має не менш важливе значення порівняно з ДНК. Ми її можемо виявити абсолютно в будь-якому організмі, клітинах прокаріотів та еукаріотів. Дана молекула спостерігається навіть в деяких віруси (мова йде про РНК-вмісних вірусів).

Дивіться також:  Дорожньо-будівельний матеріал: класифікація, властивості і застосування

Відмітна особливість РНК — наявність одного ланцюга молекул, але, як і ДНК, вона складається з чотирьох азотистих основ. В даному випадку це:

  • аденін (А);
  • урацил (У);
  • цитозин (Ц);
  • гуанін (Г).

Всі РНК діляться на три групи:

  • матрична, яку прийнято називати інформаційної (скорочення можливо двома формами: иРНК або мРНК);
  • транспортна (тРНК);
  • рибосомна (рРНК).

Функції

Розібравшись з біологічною роллю ДНК, її будовою та особливостями РНК, пропонуємо переходити до особливих місій (функцій) рибонуклеїнових кислот.

Почнемо з иРНК або мРНК, основним завданням якої є передача інформації від молекули ДНК до цитоплазмі ядра. Також мРНК є матрицею для синтезу білка. Що стосується процентного змісту цього виду молекул, то вона досить низька (близько 4 %).

А процентний вміст рРНК в клітці дорівнює 80. Вони необхідні, так як є основою рибосом. Рибосомна РНК приймає участь у синтезі білка та складанні поліпептидного ланцюга.

Адаптер, вибудовує амінокислоти ланцюга — тРНК, що переносить амінокислоти в область синтезу білка. Процентний вміст в клітині — близько 15 %.

Біологічна роль

Підіб’ємо підсумок: яка біологічна роль ДНК? У момент відкриття цієї молекули очевидною інформації з цього приводу дати не могли, але і зараз далеко не все відомо про значення ДНК і РНК.

Якщо говорити про общебиологическом значенні, то їх роль полягає у передачі спадкової інформації від покоління до покоління, синтезі білка та кодування білкових структур.

Багато хто висловлює і таку версію: ці молекули пов’язані не тільки з біологічною, але й з духовної життям живих істот. Якщо вірити думку метафизиков, то в ДНК міститься досвід минулих життів і божественна енергія.