В данной статье вы сможете узнать биологическую роль ДНК. Итак, данная аббревиатура всем знакома еще со школьной скамьи, но далеко не все имеют представление, что это такое. В памяти после школьного курса биологии остаются минимальные знания по генетике и наследственности, так как эту сложную тему детям дают только поверхностно. Но эти знания (биологическая роль ДНК, оказываемое влияние на организм) могут быть невероятно полезными.
Начнем с того, что нуклеиновые кислоты выполняют важную функцию, а именно - обеспечивают непрерывность жизни. Эти макромолекулы представлены в двух формах:
- ДНК (DNA);
- РНК (RNA).
Они являются передатчиками генетического плана строения и функционирования клеток организма. Поговорим о них более подробно.
ДНК и РНК
Начнем с того, какая отрасль науки занимается такими сложными вопросами, как:
- изучение принципов хранения наследственной информации;
- ее реализация;
- передача;
- изучение структуры биополимеров;
- их функции.
Все это изучается молекулярной биологией. Именно в этой отрасли биологических наук можно найти ответ на вопрос о том, какова биологическая роль ДНК и РНК.
Эти высокомолекулярные соединения, образованные из нуклеотидов, имеют название "нуклеиновые кислоты". Именно здесь хранится информация об организме, которая определяет развитие особи, рост и наследственность.
Открытие дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислоты приходится на 1868 год. Тогда ученым удалось обнаружить их в ядрах лейкоцитов и сперматозоидах лося. Последующее изучение показало, что ДНК можно обнаружить во всех клетках растительной и животной природы. Модель ДНК была представлена в 1953 году, а Нобелевская премия за открытие вручена в 1962 году.
ДНК
Начнем этот раздел с того, что всего выделяется 3 типа макромолекул:
- дезоксирибонуклеиновая кислота;
- рибонуклеиновая кислота;
- белки.
Сейчас мы более подробно рассмотрим строение, биологическую роль ДНК. Итак, этот биополимер передает данные о наследственности, особенностях развития не только носителя, но и всех предыдущих поколений. Мономер ДНК - нуклеотид. Таким образом, ДНК является главным компонентом хромосом, содержащим генетический код.
Как становится возможной передача этой информации? Все дело заключается в умении этих макромолекул самовоспроизводиться. Число их бесконечно, что можно объяснить большими размерами, а как следствие - огромным количеством всевозможных последовательностей нуклеотидов.
Структура ДНК
Для того чтобы понять биологическую роль ДНК в клетке, необходимо ознакомиться со структурой данной молекулы.
Начнем с самого простого, все нуклеотиды в своей структуре имеют три компонента:
- азотистое основание;
- пентозный сахар;
- фосфатную группу.
Каждый отдельный нуклеотид в молекуле ДНК содержит одно азотистое основание. Оно может быть абсолютно любым из четырех возможных:
- А (аденин);
- Г (гуанин);
- Ц (цитозин);
- Т (тимин).
А и Г - пурины, а Ц, Т и У (урацил) - пирамидины.
Существует несколько правил соотношения азотистых оснований, именуемых правилами Чаргаффа.
- А = Т.
- Г = Ц.
- (А + Г = Т + Ц) можем перенести все неизвестные в левую сторону и получить: (А + Г)/(Т + Ц) = 1 (эта формула является наиболее удобной при решении задач по биологии).
- А + Ц = Г + Т.
- Величина (А + Ц)/(Г + Т) постоянная. У человека она равняется 0,66, а вот, например, у бактерии - от 0,45 до 2,57.
Строение каждой молекулы ДНК напоминает двойную закрученную спираль. Обратите внимание на то, что полинуклеотидные цепи при этом являются антипараллельными. То есть расположение нуклеотидных пар у одной цепи имеет обратную последовательность, чем у другой. Каждый виток этой спирали содержит целых 10 нуклеотидных пар.
Как же скрепляются между собой эти цепочки? Почему молекула прочная и не распадается? Все дело в водородной связи между азотистыми основаниями (между А и Т - две, между Г и Ц - три) и гидрофобном взаимодействии.
В завершение раздела хочется упомянуть о том, что ДНК являются самыми крупными органическими молекулами, длина которых варьируется от 0,25 до 200 нм.
Комплементарность
Остановимся более подробно на парных связях. Уже мы говорили о том, что пары азотистых оснований образуются не хаотичным характером, а в строгой последовательности. Так, аденин может связаться только с тимином, а гуанин - только с цитозином. Это последовательное расположение пар в одной цепи молекулы диктует расположение их в другой.
При репликации или удвоении для образования новой молекулы ДНК обязательно соблюдается данное правило, имеющее название "комплементарность". Можно заметить следующую закономерность, которую упоминали в сводке правил Чаргаффа - одинаково число следующих нуклеотидов: А и Т, Г и Ц.
Репликация
Теперь поговорим о биологической роли репликации ДНК. Начнем с того, что у данной молекулы есть эта уникальная способность к самовоспроизведению. Под этим термином понимается синтез дочерней молекулы.
В 1957 году было предложено три модели данного процесса:
- консервативная (сохраняется исходная молекула и образуется новая);
- полуконсервативная (разрыв исходной молекулы на моноцепи и присоединение комплементарных оснований к каждой из них);
- дисперсная (распад молекулы, репликация фрагментов и сбор в случайном порядке).
Процесс репликации имеет три этапа:
- инициация (расплетение участков ДНК при помощи фермента хеликазы);
- элонгация (удлинение цепи путем присоединения нуклеотидов);
- терминация (достижение необходимой длины).
У этого сложного процесса есть особенная функция, то есть биологическая роль - обеспечение точной передачи генетической информации.
РНК
Рассказали, в чем заключается биологическая роль ДНК, теперь предлагаем переходить к рассмотрению рибонуклеиновой кислоты (то есть РНК).
Начнем этот раздел с того, что эта молекула имеет не менее важное значение по сравнению с ДНК. Мы ее можем обнаружить абсолютно в любом организме, клетках прокариот и эукариот. Данная молекула наблюдается даже в некоторых вирусах (речь идет об РНК-содержащих вирусах).
Отличительная особенность РНК - наличие одной цепи молекул, но, как и ДНК, она состоит из четырех азотистых оснований. В данном случае это:
- аденин (А);
- урацил (У);
- цитозин (Ц);
- гуанин (Г).
Все РНК делятся на три группы:
- матричная, которую принято называть информационной (сокращение возможно двумя формами: иРНК или мРНК);
- транспортная (тРНК);
- рибосомная (рРНК).
Функции
Разобравшись с биологической ролью ДНК, ее строением и особенностями РНК, предлагаем переходить к особым миссиям (функциям) рибонуклеиновых кислот.
Начнем с иРНК или мРНК, основной задачей которой является передача информации от молекулы ДНК к цитоплазме ядра. Также мРНК является матрицей для синтеза белка. Что касается процентного содержания этого вида молекул, то оно достаточно низкое (порядка 4 %).
А процентное содержание рРНК в клетке равняется 80. Они необходимы, так как являются основой рибосом. Рибосомная РНК принимает участие в синтезе белка и сборке полипептидной цепи.
Адаптер, выстраивающий аминокислоты цепи - тРНК, переносящий аминокислоты в область синтеза белка. Процентное содержание в клетке - порядка 15 %.
Биологическая роль
Подведем итог: какова биологическая роль ДНК? В момент открытия этой молекулы очевидной информации по этому поводу дать не могли, но и сейчас далеко не все известно о значении ДНК и РНК.
Если говорить об общебиологическом значении, то их роль заключается в передаче наследственной информации от поколения к поколению, синтезе белка и кодировке белковых структур.
Многие высказывают и такую версию: эти молекулы связаны не только с биологической, но и с духовной жизнью живых существ. Если верить мнению метафизиков, то в ДНК содержится опыт прошлых жизней и божественная энергия.
