Сходство ДНК и РНК. Сравнительная характеристика ДНК и РНК: таблица

Каждый живой организм в нашем мире не похож на другие. Друг от друга отличаются не только люди. Животные и растения одного вида тоже имеют различия. Причиной тому являются не только разные условия обитания и жизненный опыт. Индивидуальность каждого организма закладывается в нем с помощью генетического материала.

Важные и интересные вопросы о нуклеиновых кислотах

Еще до появления на свет каждый организм имеет свой личный набор генов, который определяет абсолютно все особенности строения. Это не только цвет шерсти или форма листьев, например. В генах закладываются и более важные характеристики. Ведь у кошки не может родиться хомячок, а из семян пшеницы не вырастет баобаб.

И за весь этот огромный объем информации отвечают нуклеиновые кислоты — молекулы РНК и ДНК. Их важность очень трудно переоценить. Ведь они не только сохраняют информацию на протяжении всей жизни, они помогают реализовать ее с помощью белков, а кроме этого, передают ее следующему поколению. Как это у них получается, насколько сложное имеют строение молекулы ДНК и РНК? Чем они похожи и каковы их различия? Во всем этом мы и разберемся в следующих главах статьи.

Всю информацию мы будем разбирать по частям, начиная с самых основ. Сначала узнаем, что такое нуклеиновые кислоты, как они были открыты, затем поговорим об их структуре и функциях. В конце статьи нас ждет сравнительная таблица РНК и ДНК, к которой вы сможете обратиться в любой момент.

Что такое нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты — это органические соединения, имеющие высокую молекулярную массу, являются полимерами. В 1869 году они были впервые описаны Фридрихом Мишером — биохимиком из Швейцарии. Он выделил вещество, в состав которого входят фосфор и азот, из клеток гноя. Предположив, что оно располагается только в ядрах, ученый назвал его нуклеином. А вот то, что осталось после отделения белков, было названо нуклеиновой кислотой.

Ее мономерами являются нуклеотиды. Их количество в молекуле кислоты индивидуально для каждого вида. Нуклеотиды представляют собой молекулы, состоящие из трех частей:

• моносахарид (пентоза), может быть двух видов — рибоза и дезоксирибоза;
• азотистое основание (одно из четырех);
• остаток фосфорный кислоты.

Далее мы рассмотрим различия и сходства ДНК и РНК, таблица в самом конце статьи подведет общий итог.

Особенности строения: пентозы

Самое первое сходство ДНК и РНК заключается в том, что в их состав входят моносахариды. Но для каждой кислоты они свои. Именно в зависимости от того, какая в молекуле пентоза, нуклеиновые кислоты делят на ДНК и РНК. В состав ДНК входит дезоксирибоза, а в состав РНК – рибоза. Обе пентозы встречаются в кислотах только в β-форме.

В дезоксирибозе при втором атоме углерода (обозначается как 2’) отсутствует кислород. Ученые предполагают, что его отсутствие:

• укорачивает связь между С₂ и С₃;
• делает молекулу ДНК более прочной;
• создает условия для компактной укладки ДНК в ядре.

Сравнение строений: азотистые основания

Сравнительная характеристика ДНК и РНК — дело непростое. Но различия видны уже с самого начала. Азотистые основания — это самые важные "кирпичики" в наших молекулах. Именно они несут в себе генетическую информацию. Точнее, не сами основания, а их порядок в цепочке. Они бывают пуриновые и пиримидиновые.

Состав ДНК и РНК различается уже на уровне мономеров: в дезоксирибонуклеиновой кислоте мы можем встретить аденин, гуанин, цитозин и тимин. А вот в РНК вместо тимина содержится урацил.

Эти пять оснований являются главными (мажорными), они составляют большую часть нуклеиновых кислот. Но кроме них, встречаются и другие. Это происходит очень редко, называются такие основания минорными. И те, и другие встречаются в обеих кислотах — это еще одно сходство ДНК и РНК.

Последовательность этих азотистых оснований (а соответственно, и нуклеотидов) в цепочке ДНК определяет, какие белки может синтезировать данная клетка. Какие молекулы будут создаваться в данный момент, зависит от нужд организма.

Перейдем к уровням организации нуклеиновых кислот. Для того чтобы сравнительная характеристика ДНК и РНК получилась максимально полной и объективной, мы рассмотрим структуру каждой. У ДНК их четыре, а количество уровней организации у РНК зависит от ее вида.

Открытие структуры ДНК, принципы строения

Все организмы делятся на прокариотов и эукариотов. Такая классификация основана на оформленности ядра. У тех и других ДНК содержится в клетке в виде хромосом. Это особые структуры, в которых молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты связаны с белками. ДНК имеет четыре уровня организации.

Первичная структура представлена цепочкой нуклеотидов, последовательность которых строго соблюдается для каждого отдельного организма и которые связаны между собой фосфодиэфирными связями. Огромных успехов в изучении цепочечной структуры ДНК достигли Чаргафф и его сотрудники. Они определили, что соотношения азотистых оснований подчиняются определенным законам.

Их назвали правилами Чаргаффа. Первое из них гласит, что сумма пуриновых оснований должна быть равна сумме пиримидиновых. Это станет понятно после знакомства со вторичной структурой ДНК. Из ее особенностей следует и второе правило: молярные соотношения А/Т и Г/Ц равны единице. Это же правило верно и для второй нуклеиновой кислоты — вот и еще одно сходство ДНК и РНК. Только у второй вместо тимина везде стоит урацил.

Также многие ученые стали классифицировать ДНК разных видов по большему количеству оснований. Если сумма "А+Т" больше "Г+Ц", такую ДНК называют АТ-типом. Если же наоборот, то мы имеем дело с ГЦ-типом ДНК.

Модель вторичной структуры была предложена в 1953 году учеными Уотсоном и Криком, она и по сей день является общепризнанной. Модель представляет собой двойную спираль, которая состоит из двух антипараллельных цепей. Основными характеристиками вторичной структуры являются:

• состав каждой цепи ДНК строго специфичен для вида;
• связь между цепями водородная, образуется по принципу комплиментарности азотистых оснований;
• полинуклеотидные цепи обвивают друг друга, образуя правозакрученную спираль, которая называется "хеликс";
• остатки фосфорной кислоты располагаются снаружи спирали, азотистые основания — внутри.

Дальше, плотнее, сложнее

Третичная структура ДНК — это суперспирализированная структура. То есть мало того, что в молекуле две цепочки скручиваются друг с другом, для большей компактности ДНК наматывается на специальные белки — гистоны. Их делят на пять классов в зависимости от содержания в них лизина и аргинина.

Самый последний уровень ДНК — хромосома. Чтобы понять, насколько плотно в ней уложена носительница генетической информации, представьте следующее: если бы Эйфелева башня прошла все этапы компактизации, как и ДНК, ее можно было бы поместить в спичечный коробок.

Хромосомы бывают одинарными (состоят из одной хроматиды) и двойными (состоят из двух хроматид). Они обеспечивают надежное хранение генетической информации, а при необходимости могут развернуться и открыть доступ к нужному участку.

Виды РНК, особенности строения

Помимо того, что любая РНК отличается от ДНК своей первичной структурой (отсутствие тимина, наличие урацила), следующие уровни организации тоже отличаются:

1. Транспортная РНК (тРНК) является одноцепочечной молекулой. Чтобы выполнять свою функцию транспортировки аминокислот к месту синтеза белка, она имеет очень необычную вторичную структуру. Она называется «клеверный лист». Каждая ее петля выполняет свою функцию, но самыми важными являются акцепторный стебель (на него цепляется аминокислота) и антикодон (который должен совпасть с кодоном на матричной РНК). Третичная структура тРНК изучена мало, потому что очень сложно выделить такую молекулу без нарушения высокого уровня организации. Но некоторая информация у ученых имеется. Например, у дрожжей транспортная РНК имеет форму буквы L.
2. Матричная РНК (также называемая информационной) выполняет функцию переноса информации от ДНК к месту синтеза белка. Она сообщает, какой именно белок получится в итоге, по ней движутся рибосомы в процессе синтеза. Ее первичная структура – одноцепочечная молекула. Вторичная структура очень сложная, необходима для правильного определения начала синтеза белка. мРНК складывается в виде шпилек, на концах которых располагаются участки начала и окончания процессинга белка.
3. Рибосомальная РНК содержится в рибосомах. Эти органеллы состоят из двух субчастиц, в каждой из которых располагается собственная рРНК. Эта нуклеиновая кислота определяет размещение всех рибосомных белков и функциональных центров этой органеллы. Первичная структура рРНК представлена последовательностью нуклеотидов, как и у предыдущих разновидностей кислоты. Известно, что завершающим этапом укладки рРНК является спаривание концевых участков одной цепи. Образование таких черешков вносит дополнительный вклад в компактизацию всей структуры.

Функции ДНК

Дезоксирибонуклеиновая кислота выполняет функцию хранилища генетической информации. Именно в последовательности ее нуклеотидов «спрятаны» все белки нашего организма. В ДНК они не только хранятся, но и хорошо защищены. И даже если при копировании происходит ошибка, она будет исправлена. Таким образом, весь генетический материал сохранится и дойдет до потомства.

Для того чтобы передать информацию потомкам, ДНК имеет способность удваиваться. Этот процесс называется репликацией. Сравнительная таблица РНК и ДНК покажет нам, что другая нуклеиновая кислота не умеет так делать. Но зато у нее много других функций.

Функции РНК

Каждый вид РНК выполняет свои функции:

1. Транспортная рибонуклеиновая кислота осуществляет доставку аминокислот к рибосомам, где из них делают белки. тРНК не только приносит строительный материал, она также участвует в узнавании кодона. И от ее работы зависит, насколько правильно будет строиться белок.
2. Информационная РНК считывает информацию с ДНК и переносит ее к месту синтеза белков. Там она прикрепляется к рибосоме и диктует порядок аминокислот в белке.
3. Рибосомальная РНК обеспечивает целостность структуры органеллы, регулирует работу всех функциональных центров.

Вот и еще одно сходство ДНК и РНК: обе они заботятся о генетической информации, которую несет в себе клетка.

Сравнение ДНК и РНК

Чтобы систематизировать всю приведенную выше информацию, запишем всю ее в таблицу.

Таким образом, мы вкратце рассказали о том, какие существуют сходства ДНК и РНК. Таблица окажется незаменимым помощником на экзамене или простой памяткой.

Кроме того что мы уже узнали ранее, в таблице появилось несколько фактов. Например, способность ДНК удваиваться необходима для деления клеток, чтобы обе клетки получили правильный генетический материал в полном объеме. В то время как для РНК в удваивании нет смысла. Если клетке потребуется еще одна молекула, она ее синтезирует по матрице ДНК.

Характеристика ДНК и РНК получилось краткой, но нами были охвачены все особенности строения и функций. Очень интересен процесс трансляции — синтез белка. После ознакомления с ним становится понятно, насколько большую роль играет РНК в жизни клетки. А процесс удвоения ДНК очень захватывающий. Чего только стоит разрывание двойной спирали и считывание каждого нуклеотида!

Узнавайте новое каждый день. Особенно, если это новое происходит в каждой клеточке вашего тела.