Mọi sinh vật sống trong thế giới của chúng ta đều khác nhau. Không chỉ mọi người khác biệt với nhau. Động vật và thực vật cùng loài cũng có những điểm khác biệt. Lý do cho điều này không chỉ là điều kiện sống và kinh nghiệm sống khác nhau. Tính cá nhân của mỗi sinh vật được thể hiện trong đó với sự trợ giúp của vật chất di truyền.
Câu hỏi quan trọng và thú vị về axit nucleic
Ngay cả trước khi sinh ra, mỗi sinh vật đều có một bộ gen riêng, quyết định tuyệt đối tất cả các đặc điểm cấu trúc. Chẳng hạn, nó không chỉ là màu sắc của bộ lông hay hình dạng của những chiếc lá. Các đặc điểm quan trọng hơn được xác định trong gen. Rốt cuộc, hamster không thể sinh ra mèo, và cây bao báp không thể mọc từ hạt lúa mì.
Và axit nucleic - các phân tử RNA và DNA - chịu trách nhiệm về tất cả lượng thông tin khổng lồ này. Tầm quan trọng của chúng là rất khó để đánh giá quá cao. Rốt cuộc, chúng không chỉ lưu trữ thông tin trong suốt cuộc đời, chúng giúp nhận ra nó với sự trợ giúp của protein, và bên cạnh đó, chúng còn truyền lại cho thế hệ sau. Chúng thực hiện như thế nào, cấu trúc của phân tử ADN và ARN phức tạp như thế nào? Chúng giống nhau như thế nào và chúng có gì khác nhau? Trong tất cả những điều này, chúng tôivà chúng tôi sẽ tìm hiểu nó trong các chương tiếp theo của bài viết.
Chúng tôi sẽ phân tích từng mẩu thông tin, bắt đầu từ những điều rất cơ bản. Đầu tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu axit nucleic là gì, chúng được phát hiện như thế nào, sau đó chúng ta sẽ nói về cấu trúc và chức năng của chúng. Cuối bài, chúng ta cùng chờ bảng so sánh RNA và DNA, các bạn có thể tham khảo bất cứ lúc nào.
Axit nucleic là gì
Axit nucleic là những hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn, là những chất đa chức. Năm 1869, chúng được Friedrich Miescher, một nhà hóa sinh người Thụy Sĩ, mô tả lần đầu tiên. Ông đã cô lập một chất, bao gồm phốt pho và nitơ, từ các tế bào mủ. Giả sử rằng nó chỉ nằm trong các hạt nhân, các nhà khoa học đã gọi nó là nuclein. Nhưng những gì còn lại sau khi tách các protein được gọi là axit nucleic.
Đơn phân của nó là nucleotide. Số lượng của chúng trong một phân tử axit là riêng lẻ đối với mỗi loài. Nucleotide là phân tử được tạo thành từ ba phần:
- monosaccharide (pentose), có thể có hai loại - ribose và deoxyribose;
- bazơ nitơ (một trong bốn);
- dư axit photphoric.
Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét sự khác biệt và giống nhau giữa DNA và RNA, bảng ở cuối bài viết sẽ tóm tắt.
Đặc điểm cấu trúc: hoa ngũ sắc
Điểm giống nhau đầu tiên giữa DNA và RNA là chúng đều chứa monosaccharide. Nhưng đối với mỗi loại axit thì chúng khác nhau. Tùy thuộc vào đường pentose nào trong phân tử, các axit nucleic được chia thành DNA và RNA. DNA chứa deoxyribose, trong khi RNA chứaribose. Cả hai pentose chỉ xảy ra trong axit ở dạng β.
Deoxyribose không có oxy ở nguyên tử cacbon thứ hai (ký hiệu là 2 '). Các nhà khoa học cho rằng sự vắng mặt của nó:
- rút ngắn liên kết giữa C2và C3;
- làm cho phân tử DNA mạnh hơn;
- tạo điều kiện để đóng gói DNA nhỏ gọn trong nhân.
So sánh Tòa nhà: Cơ sở Nitơ
Việc so sánh đặc tính của DNA và RNA không dễ dàng. Nhưng sự khác biệt có thể nhìn thấy ngay từ đầu. Bazơ nitơ là những khối xây dựng quan trọng nhất trong các phân tử của chúng ta. Chúng mang thông tin di truyền. Chính xác hơn, không phải bản thân các căn cứ, mà là thứ tự của chúng trong chuỗi. Chúng là purine và pyrimidine.
Thành phần của DNA và RNA đã khác nhau ở mức độ đơn phân: trong axit deoxyribonucleic, chúng ta có thể tìm thấy adenine, guanine, cytosine và thymine. Nhưng RNA chứa uracil thay vì thymine.
Năm bazơ này là chính (chính), chúng tạo nên hầu hết các axit nucleic. Nhưng ngoài họ ra, còn có những người khác. Điều này rất hiếm khi xảy ra, những cơ sở như vậy được gọi là nhỏ. Cả hai đều được tìm thấy trong cả hai loại axit - đây là một điểm tương đồng khác giữa DNA và RNA.
Trình tự của các bazơ nitơ này (và tương ứng là các nucleotit) trong chuỗi DNA xác định loại protein nào mà một tế bào nhất định có thể tổng hợp. Những phân tử nào sẽ được tạo ra tại một thời điểm nhất định phụ thuộc vào nhu cầu của cơ thể.
Đi tớicác mức độ tổ chức của axit nucleic. Để các đặc điểm so sánh của DNA và RNA được đầy đủ và khách quan nhất có thể, chúng ta sẽ xem xét cấu trúc của từng loại. DNA có bốn trong số chúng và số lượng cấp độ tổ chức trong RNA phụ thuộc vào loại của nó.
Khám phá cấu trúc của DNA, nguyên tắc cấu tạo
Tất cả các sinh vật được chia thành sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Sự phân loại này dựa trên thiết kế của lõi. Cả hai đều có DNA trong tế bào ở dạng nhiễm sắc thể. Đây là những cấu trúc đặc biệt, trong đó các phân tử axit deoxyribonucleic liên kết với protein. DNA có bốn cấp độ tổ chức.
Cấu trúc cơ bản được biểu thị bằng một chuỗi nucleotide, trình tự của chuỗi nucleotide này được quan sát chặt chẽ đối với từng sinh vật riêng lẻ và được kết nối với nhau bằng các liên kết phosphodiester. Chargaff và các cộng sự của ông đã đạt được những thành công to lớn trong việc nghiên cứu cấu trúc sợi DNA. Họ xác định rằng tỷ lệ bazơ nitơ tuân theo các quy luật nhất định.
Chúng được gọi là quy tắc Chargaff. Điều đầu tiên trong số này tuyên bố rằng tổng các bazơ purin phải bằng tổng các pyrimidin. Điều này sẽ trở nên rõ ràng sau khi làm quen với cấu trúc thứ cấp của DNA. Quy tắc thứ hai dựa trên các tính năng của nó: tỷ lệ mol A / T và G / C bằng một. Quy tắc tương tự cũng đúng đối với axit nucleic thứ hai - đây là một điểm tương đồng khác giữa DNA và RNA. Chỉ thứ hai có uracil thay vì thymine ở khắp mọi nơi.
Ngoài ra, nhiều nhà khoa học bắt đầu phân loại DNA của các loài khác nhau theo một số lượng lớn hơn các cơ sở. Nếu tổng là "A + T"hơn "G + C", DNA như vậy được gọi là loại AT. Nếu ngược lại, thì chúng ta đang xử lý loại DNA của GC.
Mô hình cấu trúc thứ cấp được đề xuất vào năm 1953 bởi các nhà khoa học Watson và Crick, và nó vẫn thường được chấp nhận cho đến ngày nay. Mô hình là một chuỗi xoắn kép, bao gồm hai chuỗi đối cực. Các đặc điểm chính của cấu trúc thứ cấp là:
- thành phần của mỗi sợi DNA hoàn toàn đặc trưng cho loài;
- liên kết giữa các chuỗi là hydro, được hình thành theo nguyên tắc bổ sung của các bazơ nitơ;
- chuỗi polynucleotide quấn quanh nhau, tạo thành một chuỗi xoắn bên phải gọi là "helix";
- gốc axit photphoric nằm bên ngoài vòng xoắn, bazơ nitơ nằm bên trong.
Hơn nữa, dày đặc hơn, khó hơn
Cấu trúc bậc ba của DNA là cấu trúc siêu cuộn. Có nghĩa là, không chỉ hai chuỗi xoắn với nhau trong một phân tử, để có độ chặt chẽ hơn, DNA được quấn quanh các protein đặc biệt - histone. Chúng được chia thành năm lớp tùy thuộc vào hàm lượng lysine và arginine trong chúng.
Cấp độ cuối cùng của DNA là nhiễm sắc thể. Để hiểu chất mang thông tin di truyền được đóng gói trong đó chặt chẽ như thế nào, hãy tưởng tượng như sau: nếu tháp Eiffel trải qua tất cả các giai đoạn nén chặt, giống như DNA, nó có thể được đặt trong một hộp diêm.
Nhiễm sắc thể là đơn (bao gồm một nhiễm sắc thể) và kép (bao gồm hai nhiễm sắc thể). Họ cung cấp lưu trữ an toànthông tin di truyền, và nếu cần, họ có thể quay lại và mở quyền truy cập vào khu vực mong muốn.
Các loại RNA, đặc điểm cấu trúc
Ngoài thực tế là bất kỳ RNA nào khác với DNA về cấu trúc chính của nó (thiếu thymine, thiếu uracil), các cấp độ tổ chức sau cũng khác nhau:
- RNA vận chuyển (tRNA) là một phân tử sợi đơn. Để thực hiện chức năng vận chuyển axit amin đến nơi tổng hợp protein, nó có cấu trúc bậc hai rất khác thường. Nó được gọi là "cỏ ba lá". Mỗi vòng lặp của nó thực hiện một chức năng riêng, nhưng quan trọng nhất là gốc chất nhận (một axit amin bám vào nó) và bộ phản mã (phải khớp với codon trên RNA thông tin). Cấu trúc bậc ba của tRNA còn ít được nghiên cứu, bởi vì rất khó để cô lập một phân tử như vậy mà không làm ảnh hưởng đến mức độ tổ chức cao. Nhưng các nhà khoa học có một số thông tin. Ví dụ, ở nấm men, RNA vận chuyển có hình dạng giống như chữ L.
- RNA sứ giả (còn gọi là thông tin) thực hiện chức năng chuyển thông tin từ DNA đến nơi tổng hợp protein. Cô ấy cho biết loại protein nào cuối cùng sẽ tạo ra, các ribosome di chuyển dọc theo nó trong quá trình tổng hợp. Cấu trúc chính của nó là một phân tử sợi đơn. Cấu trúc bậc hai rất phức tạp, cần thiết cho việc xác định chính xác thời điểm bắt đầu tổng hợp protein. mRNA được gấp lại dưới dạng những chiếc kẹp tóc, ở phần cuối của chúng có các vị trí bắt đầu và kết thúc quá trình xử lý protein.
- RNA ribosome được tìm thấy trong ribosome. Các bào quan này bao gồm hai hạt con, mỗi hạtlưu trữ rRNA của riêng nó. Axit nucleic này xác định vị trí của tất cả các protein ribosome và các trung tâm chức năng của bào quan này. Cấu trúc cơ bản của rRNA được biểu thị bằng một chuỗi các nucleotide, giống như trong các loại axit trước đây. Người ta biết rằng giai đoạn cuối cùng của quá trình gấp rRNA là sự kết đôi của các phần đầu cuối của một sợi. Sự hình thành của các cuống lá như vậy góp phần bổ sung vào sự nén chặt của toàn bộ cấu trúc.
chức năng của DNA
Axit deoxyribonucleic hoạt động như một kho lưu trữ thông tin di truyền. Trong trình tự các nucleotide của nó, tất cả các protein trong cơ thể chúng ta đều được “ẩn”. Trong DNA, chúng không chỉ được lưu trữ, mà còn được bảo vệ tốt. Và ngay cả khi xảy ra lỗi trong quá trình sao chép, nó sẽ được sửa chữa. Vì vậy, tất cả các vật chất di truyền sẽ được bảo tồn và sẽ đến với thế hệ con cháu.
Để truyền thông tin cho con cháu, DNA có khả năng nhân đôi. Quá trình này được gọi là sao chép. Một bảng so sánh RNA và DNA sẽ cho chúng ta thấy rằng một axit nucleic khác không thể làm được điều này. Nhưng nó có nhiều chức năng khác.
Chức năng RNA
Mỗi loại RNA có chức năng riêng:
- Vận chuyển axit ribonucleic cung cấp axit amin đến ribosome, nơi chúng được tạo thành protein. tRNA không chỉ mang lại vật liệu xây dựng, nó còn tham gia vào việc nhận dạng codon. Và protein sẽ được xây dựng chính xác như thế nào tùy thuộc vào công việc của nó.
- RNA thông báo đọc thông tin từDNA và mang nó đến nơi tổng hợp protein. Tại đó, nó gắn vào ribosome và quy định thứ tự của các axit amin trong protein.
- RNA ribosome đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc của bào quan, điều chỉnh công việc của tất cả các trung tâm chức năng.
Đây là một điểm tương đồng khác giữa DNA và RNA: cả hai đều chăm sóc thông tin di truyền mà tế bào mang theo.
So sánh DNA và RNA
Để sắp xếp tất cả các thông tin trên, hãy viết tất cả vào một bảng.
| DNA | RNA | |
| Vị trí lồng | Nhân, lục lạp, ti thể | Nhân, lục lạp, ti thể, ribôxôm, tế bào chất |
| Monomer | Deoxyribonucleotides | Ribonucleotides |
| Cấu trúc | Chuỗi xoắn kép | Chuỗi đơn |
| Nucleotides | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Tính năng | Ổn định, có khả năng nhân rộng | Labile, không thể nhân đôi |
| Chức năng | Lưu trữ và truyền tải thông tin di truyền | Chuyển thông tin di truyền (mRNA), chức năng cấu trúc (rRNA, RNA ti thể), tham gia vào quá trình tổng hợp protein (mRNA, tRNA, rRNA) |
Như vậy, chúng ta đã nói sơ qua về sự tương đồng giữa DNA và RNA. Bảng sẽ là trợ thủ đắc lực không thể thiếu trong kỳ thi hay một vật dụng nhắc nhở đơn giản.
Ngoài những gì chúng ta đã học trước đó, một số dữ kiện đã xuất hiện trong bảng. Ví dụ, khả năng của DNAsự nhân đôi là cần thiết cho sự phân chia tế bào để cả hai tế bào đều nhận được đầy đủ vật chất di truyền chính xác. Trong khi đối với RNA, nhân đôi không có ý nghĩa gì. Nếu một tế bào cần một phân tử khác, nó sẽ tổng hợp nó từ khuôn mẫu DNA.
Đặc điểm của DNA và RNA hóa ra rất ngắn gọn, nhưng chúng tôi đã trình bày tất cả các đặc điểm về cấu trúc và chức năng. Quá trình dịch mã - tổng hợp protein - rất thú vị. Sau khi làm quen với nó, chúng ta sẽ hiểu rõ ARN đóng vai trò quan trọng như thế nào đối với sự sống của tế bào. Và quá trình nhân đôi DNA diễn ra rất sôi nổi. Điều gì đáng để phá vỡ chuỗi xoắn kép và đọc từng nucleotide!
Học điều gì đó mới mỗi ngày. Đặc biệt là nếu điều mới mẻ này xảy ra trong mọi tế bào của cơ thể bạn.
