Molekularna biologija je ena najpomembnejših vej bioloških znanosti in vključuje podrobno preučevanje celic živih organizmov in njihovih sestavnih delov. Področje njenega raziskovanja vključuje številne vitalne procese, kot so rojstvo, dihanje, rast, smrt.
Neprecenljivo odkritje molekularne biologije je bilo dešifriranje genetske kode višjih bitij in določitev sposobnosti celice za shranjevanje in prenos genetskih informacij. Glavno vlogo v teh procesih imajo nukleinske kisline, od katerih v naravi obstajata dve vrsti - DNA in RNA. Kaj so te makromolekule? Iz česa so sestavljeni in kakšne biološke funkcije opravljajo?
Kaj je DNK?
DNK pomeni deoksiribonukleinsko kislino. Je ena od treh makromolekul celice (drugi dve sta proteini in ribonukleinska kislina), ki skrbi za ohranjanje in prenos genetske kode za razvoj in delovanje organizmov. Preprosto povedano, DNK je nosilec genetske informacije. Vsebuje genotip posameznika, ki ima sposobnost samoreprodukcije in prenaša informacije z dedovanjem.
Kislino so kot kemično snov iz celic izolirali že v šestdesetih letih 19. stoletja, vendar si do sredine 20. stoletja nihče ni predstavljal, da je sposobna shranjevati in prenašati informacije. 
Dolgo časa je veljalo, da te funkcije opravljajo beljakovine, leta 1953 pa je skupini biologov uspelo bistveno razširiti razumevanje bistva molekule in dokazati primarno vlogo DNK pri ohranjanju in prenosu genotipa. . Odkritje je postalo odkritje stoletja, znanstveniki pa so za svoje delo prejeli Nobelovo nagrado.
Iz česa je sestavljena DNK?
DNK je največja biološka molekula in je sestavljena iz štirih nukleotidov, sestavljenih iz ostanka fosforne kisline. Strukturno je kislina precej zapletena. Njegovi nukleotidi so med seboj povezani z dolgimi verigami, ki so v parih združene v sekundarne strukture – dvojne vijačnice.
DNK se radi poškoduje zaradi sevanja ali različnih oksidativnih snovi, zaradi česar pride do mutacijskega procesa v molekuli. Delovanje kisline je neposredno odvisno od njene interakcije z drugo molekulo - beljakovinami. Z interakcijo z njimi v celici tvori snov kromatin, znotraj katere se realizirajo informacije.
Kaj je RNA?
RNA je ribonukleinska kislina, ki vsebuje dušikove baze in ostanke fosforne kisline. 
Obstaja hipoteza, da je to prva molekula, ki je pridobila sposobnost razmnoževanja že v dobi nastanka našega planeta - v predbioloških sistemih. RNK je še danes vključena v genome posameznih virusov in v njih izpolnjuje vlogo, ki jo ima DNK pri višjih bitjih.
Ribonukleinska kislina je sestavljena iz 4 nukleotidov, vendar namesto dvojne vijačnice, kot je v DNK, so njene verige povezane z eno samo krivuljo. Nukleotidi vsebujejo ribozo, ki aktivno sodeluje pri presnovi. Glede na sposobnost kodiranja beljakovin delimo RNA na šablonsko in nekodirajočo.
Prvi deluje kot nekakšen posrednik pri prenosu kodiranih informacij na ribosome. Slednji ne morejo kodirati proteinov, imajo pa druge zmožnosti – prevajanje in vezanje molekul.
Kako se DNK razlikuje od RNK?
Po kemični sestavi so si kisline med seboj zelo podobne. Oba sta linearna polimera in N-glikozida, ustvarjena iz ostankov sladkorja s petimi ogljikovimi atomi. Razlika med njima je v tem, da je sladkorni ostanek RNA riboza, monosaharid iz skupine pentoz, zlahka topen v vodi. Ostanek sladkorja v DNK je deoksiriboza oziroma derivat riboze, ki ima nekoliko drugačno strukturo. 
Za razliko od riboze, ki tvori obroč s 4 atomi ogljika in 1 atomom kisika, je pri deoksiribozi drugi atom ogljika nadomeščen z vodikom. Druga razlika med DNK in RNK je njuna velikost – večja. Poleg tega je med štirimi nukleotidi, vključenimi v DNK, eden dušikova baza, imenovana timin, medtem ko je v RNK namesto timina njegova različica - uracil.
Primarna struktura RNA – vrstni red menjavanja ribonukleozid monofosfatov v polinukleotidni verigi. V RNK, tako kot v DNK, so nukleotidi med seboj povezani s 3,5" fosfodiestrskimi vezmi. Konci polinukleotidnih verig RNK niso enaki. Na enem koncu je fosforilirana OH skupina 5" ogljikovega atoma, na drugem koncu je OH skupina 3" ogljikovega atoma riboze, zato se konci imenujejo 5" in 3" konca verige RNA. .
Sekundarna struktura RNA
Molekula ribonukleinske kisline je sestavljena iz ene same polinukleotidne verige. Posamezni odseki verige RNA tvorijo vijačne zanke - "lasnice", zaradi vodikovih vezi med komplementarnima dušikovima bazama A-U in G-C. Deli verige RNA v takšnih spiralnih strukturah so antiparalelni, vendar ne vedno popolnoma komplementarni; vsebujejo neparne nukleotidne ostanke ali celo enoverižne zanke, ki se ne prilegajo dvojni vijačnici. Prisotnost vijačnih regij je značilna za vse vrste RNA.
Terciarna struktura RNA
Za enoverižne RNA je značilna kompaktna in urejena terciarna struktura, ki nastane zaradi interakcije vijačnih elementov sekundarne strukture. Tako je možna tvorba dodatnih vodikovih vezi med nukleotidnimi ostanki, ki so med seboj dovolj oddaljeni, ali vezi med OH skupinami riboznih ostankov in baz. Terciarno strukturo RNA stabilizirajo ioni dvovalentnih kovin, kot so ioni Mg 2+ , ki se ne veže le na fosfatne skupine, ampak tudi na baze.
Glavne vrste RNA
V citoplazmi celic so 3 vrste ribonukleinskih kislin – prenosna RNA (tRNA), messenger RNA (mRNA) in ribosomska RNA (rRNA). Razlikujejo se po primarni strukturi, molekulski masi, konformaciji, življenjski dobi in, kar je najpomembneje, funkcionalni aktivnosti.
http :// www . biokemija . ru / biohimija _ severina / B 5873 del 25-141. html
Metode za določanje primarne in sekundarne strukture nukleinskih kislin
Zaporedje je splošno ime za metode, ki vam omogočajo določitev zaporedja nukleotidov v molekuli DNA. Trenutno ni metode sekvenciranja, ki bi delovala za celotno molekulo DNK; vsi delujejo takole: najprej se pripravi veliko število majhnih odsekov DNK (molekula DNK se večkrat klonira in »izreže« na naključnih mestih), nato pa se vsak odsek prebere posebej.
Kloniranje poteka bodisi s preprostim gojenjem celic v petrijevki bodisi (v primerih, ko bi bilo to prepočasi ali iz nekega razloga ne bi delovalo) s tako imenovano verižno reakcijo s polimerazo. Na kratko in nenatančno, deluje nekako takole: najprej se DNK denaturira, tj. prekinejo vodikove vezi, da tvorijo posamezne niti. Na DNK se nato pritrdijo tako imenovani primerji; to so kratki odseki DNK, na katere se lahko pritrdi DNK polimeraza – spojina, ki pravzaprav sodeluje pri kopiranju (replikaciji)verige DNK. Na naslednji stopnji polimeraza kopira DNK, nato pa se postopek lahko ponovi: po novi denaturaciji bo dvakrat več posameznih verig, v tretjem ciklu - štirikrat itd.
Vse te učinke dosežemo predvsem s spreminjanjem temperature mešanice DNA, primerjev in polimeraze; Za naše namene je pomembno, da je to dokaj natančen postopek, napake so redke, rezultat pa je veliko število kopij delov iste DNK. Različne metode sekvenciranja se med seboj ne razlikujejo po metodah kloniranja, ampak po tem, kako nato preberejo nastalo "juho" več kopij iste DNK.
Metoda hibridizacije DNA-DNA temelji na dejstvu, da je stabilnost dupleksov DNA-DNA pri določeni temperaturi odvisna od števila nukleotidov, ki tvorijo komplementarne pare. Očitno je, da je število komplementarnih nukleotidov v dupleksu, kjer obe verigi izvirata iz iste molekule DNA (tj. v homodupleksih), 100 %. Če imata obe verigi različen izvor (heterodupleks), potem bo glede na število mutacij, ki so se zgodile, število komplementarnih parov manjše od 100 %. V skladu s tem naj bi se heterodupleksi razgradili (stalili) pri nižji temperaturi kot homodupleksi. Poleg tega nižja kot je temperatura taljenja, večje so razlike v obeh zaporedjih. Temperaturna stabilnost hibridne DNA je določena s temperaturo, pri kateri je 50 % hibridne DNA disociiralo v enoverižno obliko. Ta temperatura se nato primerja s povprečno 50-odstotno temperaturo taljenja homodupleksov obeh vrst zaporedij, ki sodelujejo pri tvorbi heterodupleksov, ta temperatura je običajno označena s Tm. Razlika med srednjimi temperaturami taljenja hetero- in homodupleksov je označena kot dTm. Prikazana je linearna odvisnost dTm od števila neparnih baz (Britten et. al., 1974): p=cdTm. Konstanta c je običajno določena z eksperimentalnimi pogoji in običajno variira od 0,01 do 0,015. Določanje dTm zahteva veliko število ponovitev, saj velika eksperimentalna napaka.
Glavna lastnost DNK je njena sposobnost podvajanja.
http :// postznanost . ru / longreads /468
1.9. Replikacija DNA, transkripcija, translacija, reverzna transkripcija. pomnoževanje DNK. Biosinteza beljakovin, šifra aminokislin. Organizacija genov, struktura genov pri pro- in evkariontih, koncept kloniranja.
Replikacija je proces samopodvajanja molekul DNA, ki poteka pod nadzorom encimov. Replikacija se zgodi pred vsako delitvijo jedra. Začne se z začasno odvijanjem vijačnice DNA pod delovanjem encima DNA polimeraze. Na vsaki izmed verig, ki nastanejo po pretrganju vodikovih vezi, se po principu komplementarnosti sintetizira hčerinska veriga DNK. Material za sintezo so prosti nukleotidi, ki so prisotni v jedru.
Shema replikacije DNA
Tako vsaka polinukleotidna veriga deluje kot matrica za novo komplementarno verigo (zato proces podvajanja molekul DNA sodi med reakcije sinteze matric). Rezultat sta dve molekuli DNK, od katerih ima vsaka eno verigo, ki je ostala od starševske molekule (polovica), druga pa je na novo sintetizirana. Poleg tega se ena nova veriga sintetizira neprekinjeno, druga pa najprej v obliki kratkih fragmentov, ki jih nato s posebnim encimom - DNA ligazo sešije v dolgo verigo. Zaradi replikacije sta dve novi molekuli DNK natančna kopija originalne molekule.
Biološki pomen replikacije sestoji iz natančnega prenosa dednih informacij iz matične celice v hčerinske celice, ki se pojavi med delitvijo somatskih celic.
http :// sbio . info / strani . php ? id =11
Literatura:
1) N. Green, W. Stout, D. Taylor - Biologija.
2) Z.A. Šabarova in A.A. Bogdanov – Kemija nukleinskih kislin in njihovih polimerov.
3) A.P. Pekhov – Biologija in splošna genetika.
4) A. Mickelson – Kemija nukleozidov in nukleotidov.
5) Z. Hauptmann, J. Graefe, H. Remane – Organska kemija
Transkripcija je proces sintezeRNAuporaboDNKkot matriks, ki se pojavlja v vseh živih celicah. Z drugimi besedami, gre za prenos genetske informacije iz DNK v RNK.
Transkripcijakataliziran encimDNA-odvisna RNA polimeraza. Proces sinteze RNK poteka v smeri od 5" do 3" konca, to je vzdolž verige DNK.RNA polimerazapremika v smeri 3" - 5".
Transkripcija je sestavljena iz stopenj iniciacije, elongacije in terminacije. Transkripcijska enota je transkripton, delček molekule DNA, sestavljen iz promotorja, prepisanega dela in terminatorja.
Začetek prepisovanja je kompleksen proces, ki je odvisen od zaporedja DNK blizu prepisanega zaporedja (inevkariontovtudi iz bolj oddaljenih delov genoma –ojačevalciindušilci zvoka) in o prisotnosti ali odsotnosti različnihproteinski faktorji.
Raztezek transkripcije
Trenutek, v katerem RNA polimeraza preide iz iniciacije transkripcije v elongacijo, ni natančno določen. Trije glavni biokemični dogodki so značilni za ta prehod v primeru RNA polimerazecoli: oddelek za sigma faktor, prvitranslokacijamolekuleencimvzdolž matrice in močno stabilizacijo transkripcijskega kompleksa, ki poleg RNA polimeraze vključuje rastočo verigo RNA in prepisano DNA. Isti pojavi so značilni tudi za evkariontske RNA polimeraze. Prehod od iniciacije do elongacije spremlja pretrganje vezi med encimom,promotor, faktorji iniciacije transkripcije in v nekaterih primerih – prehod RNA polimeraze v stanje kompetentnosti elongacije. Faza elongacije se konča, ko se sprosti rastoči zapis indisociacijaencima iz matriksa (terminacija).
V fazi raztezanja vDNKpribližno 18 parov nepletenihnukleotidi. Približno 12 nukleotidov vzorčne verige DNA tvori hibridno vijačnico z rastočim koncem verige RNA. Ko se RNA polimeraza premika skozi matrico, se pred njo odvija odvijanje dvojne vijačnice DNA, za njo pa se obnovi dvojna vijačnica DNA. Hkrati se naslednji člen rastoče verige RNA sprosti iz kompleksa s šablono in RNA polimerazo. Ta gibanja mora spremljati relativna rotacija RNK polimeraze in DNK.
Nanaša se na nukleinske kisline. Polimerne molekule RNK so veliko manjše od molekul DNK. Vendar se število nukleotidnih monomerov, vključenih v njih, razlikuje glede na vrsto RNA.
Nukleotid RNA vsebuje ribozo kot sladkor ter adenit, gvanin, uracil in citozin kot dušikove baze. Uracil je po strukturi in kemijskih lastnostih blizu timinu, ki je pogost v DNK. V zrelih molekulah RNA je veliko dušikovih baz spremenjenih, tako da je v resnici veliko več vrst dušikovih baz v RNA.
Riboza ima za razliko od deoksiriboze dodatno -OH skupino (hidroksil). Ta okoliščina omogoča, da RNA lažje vstopi v kemične reakcije.
Glavno funkcijo RNA v celicah živih organizmov lahko imenujemo izvajanje genetskih informacij. Zahvaljujoč različnim vrstam ribonukleinske kisline se genetska koda prebere (prepiše) iz DNK, po kateri se na njeni osnovi sintetizirajo polipeptidi (pride do prevoda). Torej, če je DNK v glavnem odgovorna za shranjevanje in prenos genetskih informacij iz generacije v generacijo (glavni proces je replikacija), potem RNA izvaja te informacije (procesi transkripcije in prevajanja). V tem primeru se transkripcija zgodi na DNK, zato ta proces velja za obe vrsti nukleinskih kislin in potem s tega vidika lahko rečemo, da je DNK odgovorna tudi za implementacijo genetske informacije.
Ob natančnejšem pregledu so funkcije RNA veliko bolj raznolike. Številne molekule RNA opravljajo strukturne, katalitične in druge funkcije.
Obstaja tako imenovana hipoteza sveta RNK, po kateri so bile na začetku le molekule RNK nosilke genetske informacije v živi naravi, druge molekule RNK pa so katalizirale različne reakcije. To hipotezo potrjujejo številni poskusi, ki kažejo na možen razvoj RNA. Na to kaže tudi dejstvo, da imajo številni virusi molekulo RNK kot nukleinsko kislino, ki hrani genetske informacije.
Po hipotezi sveta RNK se je DNK pojavila kasneje v procesu naravne selekcije kot stabilnejša molekula, ki je pomembna za shranjevanje genetske informacije.
Obstajajo tri glavne vrste RNA (poleg njih obstajajo še druge): šablonska (znana tudi kot sporočilna), ribosomska in transportna. Označeni so kot mRNA (ali mRNA), rRNA in tRNA.
Messenger RNA (mRNA)
Skoraj vsa RNA se sintetizira iz DNA med transkripcijo. Vendar se transkripcija pogosto imenuje sinteza messenger RNA (mRNA). To je posledica dejstva, da bo nukleotidno zaporedje mRNA naknadno določilo aminokislinsko zaporedje proteina, sintetiziranega med prevajanjem.
Pred transkripcijo se verige DNK odvijejo in na eni od njih se s pomočjo kompleksa proteinov-encimov sintetizira RNK po principu komplementarnosti, tako kot se to dogaja pri replikaciji DNK. Samo nasproti DNK adenin je na molekulo RNK vezan nukleotid, ki vsebuje uracil in ne timin.
Pravzaprav na DNK ni sintetizirana končna messenger RNA, temveč njena predhodnica, pre-mRNA. Prekurzor vsebuje odseke nukleotidnega zaporedja, ki ne kodirajo proteina in ki se po sintezi pre-mRNA izločijo s sodelovanjem majhnih jedrnih in nukleolarnih RNA ("dodatne" vrste RNA). Ta umaknjena območja se imenujejo introni. Preostali deli mRNA se imenujejo eksoni. Po odstranitvi intronov se eksoni zlepijo skupaj. Postopek odstranjevanja intronov in spajanja eksonov se imenuje spajanje. Zapletena značilnost je, da je introne mogoče izrezati na različne načine, kar povzroči različne končne mRNA, ki bodo služile kot predloge za različne proteine. Tako se zdi, da lahko en gen DNK igra vlogo več genov.
Opozoriti je treba, da se spajanje ne pojavi v prokariontskih organizmih. Običajno je njihova mRNA pripravljena za prevajanje takoj po sintezi na DNA. Zgodi se, da medtem ko se konec molekule mRNA še prepisuje, ribosomi že sedijo na njenem začetku in sintetizirajo beljakovine.
Ko pre-mRNA dozori v messenger RNA in je zunaj jedra, postane matrica za sintezo polipeptida. Hkrati so ribosomi "pritrjeni" nanj (ne takoj, nekateri se pojavijo prvi, drugi - drugi itd.). Vsak sintetizira svojo kopijo proteina, tj. na eni molekuli RNK se lahko sintetizira več enakih proteinskih molekul hkrati (jasno je, da bo vsaka na svoji stopnji sinteze).
Ribosom, ki se premika od začetka mRNA do njenega konca, prebere tri nukleotide hkrati (čeprav lahko sprejme šest, tj. dva kodona) in pritrdi ustrezno prenosno RNA (ki ima antikodon, ki ustreza kodonu), na na katerega je pritrjena ustrezna aminokislina. Po tem se s pomočjo aktivnega središča ribosoma prej sintetizirani del polipeptida, povezan s prejšnjo tRNA, tako rekoč »presadi« (nastane peptidna vez) na aminokislino, ki je pritrjena na na novo prispela tRNA. Tako se beljakovinska molekula postopoma povečuje.
Ko molekula messenger RNA ni več potrebna, jo celica uniči.
Prenosna RNA (tRNA)
Prenosna RNA je dokaj majhna (po polimernih standardih) molekula (število nukleotidov se spreminja, v povprečju približno 80), v sekundarni strukturi ima obliko lista detelje, v terciarni strukturi se zloži v nekaj podobnega črki G.
Funkcija tRNA je, da nase pritrdi aminokislino, ki ustreza njenemu antikodonu. Nato se poveže z ribosomom, ki se nahaja na kodonu mRNA, ki ustreza antikodonu, in "prenese" to aminokislino. Če povzamemo, lahko rečemo, da prenosna RNA nosi (zato je transportna) aminokisline do mesta sinteze beljakovin.
Živa narava na Zemlji za sintezo različnih beljakovinskih molekul uporablja le okoli 20 aminokislin (v resnici je aminokislin veliko več). Ker pa je po genetski kodi več kot 60 kodonov, lahko vsaka aminokislina ustreza več kodonom (pravzaprav nekaterim več, drugim manj). Tako obstaja več kot 20 vrst tRNA, pri čemer različne prenosne RNA prenašajo iste aminokisline. (Ampak tudi tukaj ni vse tako preprosto.)
Ribosomska RNA (rRNA)
Ribosomska RNA se pogosto imenuje tudi ribosomska RNA. Enako je.
Ribosomska RNA predstavlja približno 80% celotne RNA v celici, saj je del ribosomov, ki jih je v celici precej.
V ribosomih rRNA tvori komplekse z beljakovinami in opravlja strukturne in katalitične funkcije.
Ribosom vsebuje več različnih molekul rRNA, ki se razlikujejo po dolžini verige, sekundarni in terciarni strukturi ter funkcijah. Vendar pa je njihova splošna funkcija izvajanje procesa prevajanja. V tem primeru molekule rRNA berejo informacije iz mRNA in katalizirajo tvorbo peptidnih vezi med aminokislinami.
Za ohranjanje življenja v živem organizmu potekajo številni procesi. Nekatere od njih lahko opazujemo – dihanje, prehranjevanje, odvajanje odpadnih snovi, sprejemanje informacij preko čutil in pozabljanje na te informacije. Toda večina kemičnih procesov je skrita očem.
Referenca. Razvrstitev
V znanstvenem smislu je metabolizem metabolizem.
Metabolizem običajno razdelimo na dve stopnji:med katabolizmom kompleksne organske molekule razpadejo na preprostejše, da proizvedejo energijo; (energija je izgubljena)
V procesih anabolizma se energija porabi za sintezo kompleksnih biomolekul iz preprostih molekul. (energija je shranjena)
Biomolekule, kot je prikazano zgoraj, delimo na majhne in velike molekule.
Majhen:Lipidi (maščobe), fosfolipidi, glikolipidi, steroli, glicerolipidi,
vitamini
Hormoni, nevrotransmiterji
Metaboliti
Veliko:
Monomeri, oligomeri in polimeri.
Monomeri Oligomeri Biopolimeri
Aminokisline Oligopeptidi Polipeptidi, proteiniMonosaharidi Oligosaharidi Polisaharidi (škrob, celuloza)
Nukleotidi Oligonukleotidi Polinukleotidi (DNA, RNA)
Biopolimerna kolona vsebuje polinukleotide. Tu se nahaja ribonukleinska kislina - predmet članka.
Ribonukleinske kisline. Zgradba, namen.
Na sliki je prikazana molekula RNK.
Nukleinske kisline DNA in RNA so prisotne v celicah vseh živih organizmov in opravljajo funkcije shranjevanja, prenosa in izvajanja dednih informacij.
Podobnosti in razlike med RNK in DNK
Kot lahko vidite, obstaja zunanja podobnost z znano strukturo molekule DNK (deoksiribonukleinska kislina).Vendar ima RNA lahko dvoverižno ali enoverižno strukturo.
Nukleotidi (peterokotniki in šesterokotniki na sliki)
Poleg tega je veriga RNK sestavljena iz štirih nukleotidov (ali dušikovih baz, ki so enake): adenin, uracil, gvanin in citozin.
Veriga DNK je sestavljena iz druge skupine nukleotidov: adenin, gvanin, timin in citozin.
Kemična struktura polinukleotida RNA:
Kot lahko vidite, obstajata značilna nukleotida uracil (za RNA) in timin (za DNA).
Vseh 5 nukleotidov na sliki:
Šesterokotniki na slikah so benzenovi obroči, v katere so namesto ogljika vgrajeni drugi elementi, v tem primeru dušik.
Benzen. Za referenco.
Kemična formula benzena je C6H6. Tisti. Vsak vogal šesterokotnika vsebuje ogljikov atom. 3 dodatne notranje črte v šesterokotniku kažejo na prisotnost dvojnih kovalentnih vezi med temi ogljikovimi atomi. Ogljik je element 4. skupine periodnega sistema, zato ima 4 elektrone, ki lahko tvorijo kovalentno vez. Na sliki je ena vez z vodikovim elektronom, druga z ogljikovim elektronom na levi in še 2 z 2 ogljikovimi elektroni na desni. Vendar fizično obstaja en sam elektronski oblak, ki pokriva vseh 6 ogljikovih atomov benzena.
Sestavljanje dušikovih baz
Komplementarni nukleotidi se med seboj povezujejo (hibridizirajo) s pomočjo vodikovih vezi. Adenin je komplementaren uracilu, gvanin pa citozinu. Daljše kot so komplementarne regije na določeni RNA, močnejša bo struktura, ki jo tvorijo; ravno nasprotno, kratki odseki bodo nestabilni. To določa funkcijo določene RNA.Slika prikazuje fragment komplementarne regije RNA. Dušikove baze so obarvane modro
Struktura RNA
Povezavo številnih skupin nukleotidov tvorijo lasnice RNA (primarna struktura):
Številni zatiči v traku se združijo, da tvorijo dvojno vijačnico. Ko je ta struktura razširjena, je podobna drevesu (sekundarna struktura):
Spirale tudi medsebojno delujejo (terciarna struktura). Vidite lahko, kako so različne spirale povezane med seboj:
Druge RNA se zvijajo podobno. Spominja na niz trakov (kvaternarna struktura).
Zaključek
Za izračun konformacij, ki jih bo RNA sprejela na podlagi svojega primarnega zaporedja, obstajajoOdvisno od tega, kateri monosaharid je v strukturni enoti polinukleotida - riboza oz 2-deoksiriboza, razlikovati
- ribonukleinske kisline(RNA) in
- deoksiribonukleinske kisline(DNK).
Nukleotidne enote makromolekul DNK lahko vsebujejo adenin, gvanin, citozin in timin. Sestava RNK se razlikuje v tem, da namesto Timina prisoten uracil.
Molekulska masa DNK doseže več deset milijonov amu. To so najdaljše znane makromolekule. Molekulska masa RNA je bistveno manjša (od nekaj sto do deset tisoč). DNK se nahaja predvsem v celičnih jedrih, RNK v ribosomih in protoplazmi celic.
Pri opisu strukture nukleinskih kislin se upoštevajo različne ravni organizacije makromolekul: primarni in sekundarni struktura.
- Primarna struktura nukleinske kisline to je nukleotidna sestava in določeno zaporedje nukleotidnih enot v polimerni verigi.
V skrajšanem enočrkovnem zapisu je ta struktura zapisana kot ...– A – G – C –...
- Spodaj sekundarna struktura Nukleinske kisline razumejo prostorsko urejene oblike polinukleotidnih verig.
To prostorsko strukturo držijo številne vodikove vezi, ki jih tvorijo dušikove baze, usmerjene v vijačnico. Vodikove vezi nastanejo med purinsko bazo ene verige in pirimidinsko bazo druge verige. Te baze tvorijo komplementarne pare (iz lat. komplementum- dodatek). Tvorba vodikovih vezi med komplementarnimi baznimi pari je posledica njihove prostorske korespondence. Pirimidinska baza je komplementarna purinski bazi:
Vodikove vezi med drugimi baznimi pari preprečujejo, da bi se prilegali v strukturo dvojne vijačnice. torej
- TIMIN (T) je komplementaren ADENINU (A),
- CITOZIN (C) je komplementaren GVANINU (G).
Komplementarnost polinukleotidnih verig služi kot kemična osnova za glavno funkcijo DNK – shranjevanje in prenos dednih lastnosti.
Sposobnost DNK ne le za shranjevanje, ampak tudi za uporabo genetskih informacij določajo njene naslednje lastnosti:
Sekundarna struktura RNA. Za razliko od DNK so molekule RNK sestavljene iz ene polinukleotidne verige in nimajo strogo določene prostorske oblike (sekundarna struktura RNK je odvisna od njihovih bioloških funkcij).
Glavna vloga RNA je neposredno sodelovanje pri biosintezi beljakovin. Poznamo tri vrste celične RNA, ki se razlikujejo po lokaciji v celici, sestavi, velikosti in lastnostih, ki določajo njihovo specifično vlogo pri tvorbi beljakovinskih makromolekul:
- Messenger RNA prenašajo informacije o strukturi proteina, kodiranega v DNA, od celičnega jedra do ribosomov, kjer pride do sinteze proteina;
- prenosne RNA zbirajo aminokisline v celični citoplazmi in jih prenašajo v ribosom; Molekule RNA te vrste se "učijo" iz ustreznih odsekov verige messenger RNA, katere aminokisline naj sodelujejo pri sintezi beljakovin;
- Ribosomske RNA zagotavljajo sintezo proteina določene strukture z branjem informacij iz messenger RNA.
