V tomto článku se můžete dozvědět o biologické roli DNA. Tuto zkratku tedy zná každý ze školní lavice, ale ne každý tuší, co to je. Po kurzu školní biologie zůstávají v paměti minimální znalosti z genetiky a dědičnosti, protože dětem je toto složité téma věnováno jen povrchně. Ale tyto znalosti (biologická role DNA, účinek, který má na tělo) mohou být neuvěřitelně užitečné.
Začněme tím, že nukleové kyseliny plní důležitou funkci, totiž zajišťují kontinuitu života. Tyto makromolekuly jsou prezentovány ve dvou formách:
- DNA (DNA);
- RNA (RNA).
Jsou přenašečem genetického plánu pro strukturu a fungování tělesných buněk. Pojďme si o nich promluvit podrobněji.
DNA a RNA
Začněme tím, jaké vědní odvětví se zabývá takovým komplexemotázky typu:
- studium zásad uchovávání dědičných informací;
- jeho implementace;
- transmission;
- studium struktury biopolymerů;
- jejich funkce.
To vše studuje molekulární biologie. Právě v tomto odvětví biologických věd lze nalézt odpověď na otázku, jakou biologickou roli DNA a RNA lze nalézt.
Tyto makromolekulární sloučeniny vytvořené z nukleotidů se nazývají „nukleové kyseliny“. Právě zde se ukládají informace o těle, které určují vývoj jedince, růst a dědičnost.
Objev deoxyribonukleové a ribonukleové kyseliny připadá na rok 1868. Pak se je vědcům podařilo detekovat v jádrech leukocytů a spermií losa. Následná studie ukázala, že DNA lze nalézt ve všech buňkách rostlinné a živočišné povahy. Model DNA byl představen v roce 1953 a Nobelova cena za objev byla udělena v roce 1962.
DNA
Začněme tuto sekci tím, že existují celkem 3 typy makromolekul:
- deoxyribonukleová kyselina;
- ribonukleová kyselina;
- proteiny.
Nyní se blíže podíváme na strukturu, biologickou roli DNA. Tento biopolymer tedy přenáší data o dědičnosti, vývojových rysech nejen nositele, ale i všech předchozích generací. Monomer DNA je nukleotid. DNA je tedy hlavní složkou chromozomů, která obsahuje genetický kód.
Jak probíhá přenos tohotoinformace? Celá podstata spočívá ve schopnosti těchto makromolekul se samy reprodukovat. Jejich počet je nekonečný, což lze vysvětlit jejich velkou velikostí a v důsledku toho obrovským počtem různých nukleotidových sekvencí.
Struktura DNA
Abychom pochopili biologickou roli DNA v buňce, je nutné se seznámit se strukturou této molekuly.
Začněme tím nejjednodušším, všechny nukleotidy ve své struktuře mají tři složky:
- dusíkatá báze;
- pentózový cukr;
- fosfátová skupina.
Každý jednotlivý nukleotid v molekule DNA obsahuje jednu dusíkatou bázi. Může to být naprosto kterékoli ze čtyř možných:
- A (adenin);
- G (guanin);
- C (cytosin);
- T (thymin).
A a G jsou puriny a C, T a U (uracil) jsou pyramidiny.
Existuje několik pravidel pro poměr dusíkatých bází, nazývaných Chargaffova pravidla.
- A=T.
- G=C.
- (A + G=T + C) můžeme převést všechny neznámé na levou stranu a získat: (A + G) / (T + C)=1 (tento vzorec je nejvhodnější při řešení problémů v biologie).
- A + C=G + T.
- Hodnota (A + C)/(G + T) je konstantní. U lidí je to 0,66, ale například u bakterií je to od 0,45 do 2,57.
Struktura každé molekuly DNA připomíná dvojitou stočenou šroubovici. Všimněte si, že polynukleotidové řetězce jsou antiparalelní. Tedy umístění nukleotidupáry na jednom řetězci jsou v opačném pořadí než páry na druhém. Každé otočení této šroubovice obsahuje až 10 nukleotidových párů.
Jak jsou tyto řetězy spojeny dohromady? Proč je molekula silná a nerozpadá se? Je to všechno o vodíkové vazbě mezi dusíkatými bázemi (mezi A a T - dva, mezi G a C - tři) a hydrofobní interakci.
Na konci sekce bych rád zmínil, že DNA je největší organická molekula, jejíž délka se pohybuje od 0,25 do 200 nm.
Doplňkovost
Pojďme se blíže podívat na párové dluhopisy. Již jsme řekli, že páry dusíkatých bází se nevytvářejí chaoticky, ale v přísném sledu. Adenin se tedy může vázat pouze na thymin a guanin pouze na cytosin. Toto sekvenční uspořádání párů v jednom řetězci molekuly určuje jejich uspořádání v druhém.
Při replikaci nebo zdvojení za účelem vytvoření nové molekuly DNA je nezbytně dodržováno toto pravidlo zvané „komplementarita“. Můžete si všimnout následujícího vzorce, který byl zmíněn ve shrnutí Chargaffových pravidel - počet následujících nukleotidů je stejný: A a T, G a C.
Replikace
Nyní si promluvme o biologické roli replikace DNA. Začněme tím, že tato molekula má tuto jedinečnou schopnost se reprodukovat. Tento termín označuje syntézu dceřiné molekuly.
V roce 1957 byly navrženy tři modely tohoto procesu:
- konzervativní (původní molekula je zachována a vzniká nová);
- polokonzervativní(rozbití původní molekuly na monořetězce a přidání komplementárních bází ke každému z nich);
- rozptýlené (molekulární rozpad, replikace fragmentů a náhodný sběr).
Proces replikace má tři kroky:
- iniciace (odmotání řezů DNA pomocí enzymu helikázy);
- prodloužení (prodloužení řetězce přidáním nukleotidů);
- ukončení (dosažení požadované délky).
Tento složitý proces má speciální funkci, tedy biologickou roli – zajistit přesný přenos genetické informace.
RNA
Řekli jsme, jaká je biologická role DNA, nyní navrhujeme přejít k úvahám o ribonukleové kyselině (to znamená RNA).
Začněme tuto část tím, že tato molekula je stejně důležitá jako DNA. Můžeme ji detekovat v naprosto jakémkoli organismu, prokaryotických i eukaryotických buňkách. Tato molekula je dokonce pozorována u některých virů (mluvíme o virech obsahujících RNA).
Charakteristickým rysem RNA je přítomnost jediného řetězce molekul, ale stejně jako DNA se skládá ze čtyř dusíkatých bází. V tomto případě je to:
- adenin (A);
- uracil (U);
- cytosin (C);
- guanin (G).
Všechny RNA jsou rozděleny do tří skupin:
- matrice, která se běžně nazývá informační (redukce je možná ve dvou formách: mRNA nebo mRNA);
- transport (tRNA);
- ribozomální (rRNA).
Funkce
Když jsme se zabývali biologickou úlohou DNA, její strukturou a vlastnostmi RNA, navrhujeme přejít ke speciálním misím (funkcím) ribonukleových kyselin.
Začněme mRNA neboli mRNA, jejímž hlavním úkolem je přenést informaci z molekuly DNA do cytoplazmy jádra. Také mRNA je templát pro syntézu proteinů. Pokud jde o procento tohoto typu molekul, je poměrně nízké (asi 4 %).
A procento rRNA v buňce je 80. Jsou nezbytné, protože jsou základem ribozomů. Ribozomální RNA se účastní syntézy proteinů a sestavování polypeptidového řetězce.
Adaptér, který buduje aminokyseliny řetězce - tRNA, která přenáší aminokyseliny do oblasti syntézy bílkovin. Procento v buňce je asi 15 %.
Biologická role
Shrnutí: jaká je biologická role DNA? V době objevu této molekuly nebylo možné o této záležitosti poskytnout žádné zřejmé informace, ale ani nyní není známo vše o významu DNA a RNA.
Pokud mluvíme o obecném biologickém významu, pak jejich úlohou je přenos dědičné informace z generace na generaci, syntéza proteinů a kódování proteinových struktur.
Mnozí vyjadřují následující verzi: tyto molekuly jsou spojeny nejen s biologickým, ale také s duchovním životem živých bytostí. Pokud věříte názoru metafyziků, pak DNA obsahuje zkušenost minulých životů a božskou energii.
