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.
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.
- А = Т.
- Р = Ц.
- (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).
- А + Ц = Г + Т.
- 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.
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).
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.
