Koha në të cilën jetojmë karakterizohet nga ndryshime mahnitëse, përparim i madh, kur njerëzit marrin përgjigje për gjithnjë e më shumë pyetje të reja. Jeta po ecën me shpejtësi përpara dhe ajo që deri vonë dukej e pamundur ka filluar të bëhet e vërtetë. Është shumë e mundur që ajo që sot duket të jetë një komplot nga zhanri i fantashkencës së shpejti do të marrë gjithashtu tiparet e realitetit.
Një nga zbulimet më të rëndësishme në gjysmën e dytë të shekullit të njëzetë ishin acidet nukleike ARN dhe ADN, falë të cilave njeriu iu afrua më shumë zbulimit të mistereve të natyrës.
Acidet nukleike
Acidet nukleike janë komponime organike me veti makromolekulare. Ato përbëhen nga hidrogjeni, karboni, azoti dhe fosfori.
Ato u zbuluan në 1869 nga F. Miescher, i cili ekzaminoi qelb. Megjithatë, në atë kohë zbulimit të tij nuk iu kushtua shumë rëndësi. Vetëm më vonë, kur këto acide u gjetën në të gjitha qelizat shtazore dhe bimore, u kuptua roli i tyre i madh.
Ekzistojnë dy lloje të acideve nukleike: ARN dhe ADN (ribonukleike dhe deoksiribonukleikeacidet). Ky artikull ka të bëjë me acidin ribonukleik, por për një kuptim të përgjithshëm, le të shqyrtojmë gjithashtu se çfarë është ADN-ja.
Çfarë është acidi deoksiribonukleik?
ADN është një acid nukleik i përbërë nga dy vargje që lidhen sipas ligjit të komplementaritetit me lidhje hidrogjenore të bazave azotike. Zinxhirët e gjatë janë të përdredhur në një spirale, një kthesë përmban pothuajse dhjetë nukleotide. Diametri i spirales së dyfishtë është dy milimetra, distanca midis nukleotideve është rreth gjysmë nanometër. Gjatësia e një molekule ndonjëherë arrin disa centimetra. Gjatësia e ADN-së së bërthamës së një qelize njerëzore është pothuajse dy metra.
Struktura e ADN-së përmban të gjithë informacionin gjenetik. ADN-ja ka replikim, që nënkupton procesin gjatë të cilit dy molekula bija absolutisht identike formohen nga një molekulë.
Siç u përmend tashmë, zinxhiri përbëhet nga nukleotide, të cilat nga ana e tyre përbëhen nga baza azotike (adeninë, guaninë, timinë dhe citozinë) dhe një mbetje të acidit fosfor. Të gjitha nukleotidet ndryshojnë në bazat azotike. Lidhja hidrogjenore nuk ndodh midis të gjitha bazave; adenina, për shembull, mund të kombinohet vetëm me timinën ose guaninën. Kështu, në trup ka po aq nukleotide adenil sa nukleotide timidil, dhe numri i nukleotideve guanil është i barabartë me nukleotidet citidil (rregulli i Chargaff-it). Rezulton se sekuenca e një zinxhiri paracakton sekuencën e një tjetri, dhe zinxhirët duket se pasqyrojnë njëri-tjetrin. Një model i tillë, ku nukleotidet e dy zinxhirëve janë të rregulluar në mënyrë të rregullt, dhe gjithashtu janë të lidhur në mënyrë selektive, quhetparimi i komplementaritetit. Përveç përbërjeve të hidrogjenit, spiralen e dyfishtë ndërvepron edhe në mënyrë hidrofobike.
Dy zinxhirë janë në drejtime të kundërta, domethënë janë të vendosur në drejtime të kundërta. Prandaj, përballë skajit tre' të njërit është skaji pesë' i zinxhirit tjetër.
Në pamje të jashtme, molekula e ADN-së i ngjan një shkalle spirale, parmaku i së cilës është një shtyllë kurrizore me sheqer-fosfat dhe shkallët janë baza plotësuese të azotit.
Çfarë është acidi ribonukleik?
ARN është një acid nukleik me monomerë të quajtur ribonukleotide.
Në vetitë kimike, ajo është shumë e ngjashme me ADN-në, pasi që të dyja janë polimere të nukleotideve, të cilat janë një N-glikozid i fosforiluar, i cili është ndërtuar mbi një mbetje pentozë (sheqer me pesë karbon), me një grup fosfat në atomi i pestë i karbonit dhe një bazë azoti në atomin e parë të karbonit.
Është një zinxhir i vetëm polinukleotid (përveç viruseve), i cili është shumë më i shkurtër se ai i ADN-së.
Një monomer i ARN-së është mbetjet e substancave të mëposhtme:
- baza azoti;
- monosakaridi me pesë karbon;
- acidet e fosforit.
ARN-të kanë baza pirimidine (uracil dhe citozinë) dhe purine (adeninë, guaninë). Riboza është monosakaridi i nukleotidit të ARN-së.
Dallimet midis ARN dhe ADN
Acidet nukleike ndryshojnë nga njëri-tjetri në mënyrat e mëposhtme:
- sasia e saj në një qelizë varet nga gjendja fiziologjike, mosha dhe përkatësia e organeve;
- ADN përmban karbohidratedeoksiribozë, dhe ARN - ribozë;
- Baza azotike në ADN është timina dhe në ARN është uracil;
- klasat kryejnë funksione të ndryshme, por sintetizohen në matricën e ADN-së;
- ADN është spirale e dyfishtë, ARN është një vargësh;
- jo tipike për rregullat e saj Chargaff të ADN-së;
- ARN ka më shumë baza të vogla;
- zinxhirët ndryshojnë ndjeshëm në gjatësi.
Historia e studimit
Qeliza ARN u zbulua për herë të parë nga biokimisti gjerman R. Altman ndërsa studionte qelizat e majave. Në mesin e shekullit të njëzetë, roli i ADN-së në gjenetikë u vërtetua. Vetëm atëherë u përshkruan llojet, funksionet e ARN-së etj. Deri në 80-90% të masës në qelizë bie mbi rARN, e cila së bashku me proteinat formojnë ribozomin dhe marrin pjesë në biosintezën e proteinave.
Në vitet gjashtëdhjetë të shekullit të kaluar, për herë të parë u sugjerua se duhet të ketë një specie të caktuar që mbart informacionin gjenetik për sintezën e proteinave. Pas kësaj, u vërtetua shkencërisht se ekzistojnë acide të tilla informuese ribonukleike që përfaqësojnë kopje plotësuese të gjeneve. Ato quhen gjithashtu ARN-të e dërguara.
Të ashtuquajturat acide transportuese përfshihen në dekodimin e informacionit të regjistruar në to.
Më vonë, filluan të zhvillohen metoda për të identifikuar sekuencën e nukleotideve dhe për të vendosur strukturën e ARN-së në hapësirën acidike. Pra, u zbulua se disa prej tyre, të cilat u quajtën ribozima, mund të çajnë zinxhirët poliribonukleotid. Si rezultat, filloi të supozohej se në kohën kur jeta po shfaqej në planet,ARN funksiononte pa ADN dhe proteina. Madje, të gjitha transformimet janë bërë me pjesëmarrjen e saj.
Struktura e molekulës së acidit ribonukleik
Pothuajse të gjitha ARN-të janë zinxhirë të vetëm polinukleotidesh, të cilat, nga ana tjetër, përbëhen nga monoribonukleotide - baza purine dhe pirimidine.
Nukleotidet shënohen me shkronjat fillestare të bazave:
- adeninë (A), A;
- guaninë (G), G;
- citozinë (C), C;
- uracil (U), U.
Ato janë të lidhura me lidhje me tre dhe pesë fosfodiester.
Numri më i larmishëm i nukleotideve (nga disa dhjetëra në dhjetëra mijëra) përfshihet në strukturën e ARN-së. Ato mund të formojnë një strukturë dytësore të përbërë kryesisht nga fije të shkurtra dyvargëshe që formohen nga baza plotësuese.
Struktura e një molekule të acidit ribnukleik
Siç është përmendur tashmë, molekula ka një strukturë me një fije floku. ARN-ja e merr strukturën dhe formën e saj dytësore si rezultat i bashkëveprimit të nukleotideve me njëri-tjetrin. Është një polimer, monomeri i të cilit është një nukleotid i përbërë nga një sheqer, një mbetje e acidit fosforik dhe një bazë azoti. Nga pamja e jashtme, molekula është e ngjashme me një nga zinxhirët e ADN-së. Nukleotidet adenina dhe guanina, të cilat janë pjesë e ARN-së, janë purine. Citozina dhe uracili janë baza pirimidine.
Procesi i sintezës
Që një molekulë ARN të sintetizohet, shablloni është një molekulë ADN-je. Vërtetë, procesi i kundërt ndodh gjithashtu, kur molekula të reja të acidit deoksiribonukleik formohen në matricën e acidit ribonukleik. Të tillëndodh gjatë riprodhimit të disa llojeve të viruseve.
Baza për biosintezën mund të shërbejë edhe si molekula të tjera të acidit ribonukleik. Transkriptimi i tij, i cili ndodh në bërthamën e qelizës, përfshin shumë enzima, por më e rëndësishmja prej tyre është ARN polimeraza.
Shikime
Në varësi të llojit të ARN-së, funksionet e saj ndryshojnë gjithashtu. Ka disa lloje:
- i-ARN informative;
- rRNA ribozomale;
- transport t-ARN;
- të vogla;
- ribozimet;
- virale.
Acidi Ribonukleik Informativ
Molekula të tilla quhen gjithashtu matricë. Ato përbëjnë rreth dy për qind të totalit në qelizë. Në qelizat eukariote, ato sintetizohen në bërthamat në shabllonet e ADN-së, më pas kalojnë në citoplazmë dhe lidhen me ribozomet. Më tej, ato bëhen shabllone për sintezën e proteinave: ato bashkohen nga ARN-të e transferimit që mbajnë aminoacide. Kështu zhvillohet procesi i transformimit të informacionit, i cili realizohet në strukturën unike të proteinës. Në disa ARN virale, është gjithashtu një kromozom.
Jakobi dhe Mano janë zbuluesit e kësaj specie. Duke mos pasur një strukturë të ngurtë, zinxhiri i tij formon sythe të lakuara. Nuk funksionon, i-ARN mblidhet në palosje dhe paloset në një top dhe shpaloset në gjendje pune.
i-ARN mbart informacion në lidhje me sekuencën e aminoacideve në proteinën që sintetizohet. Çdo aminoacid është i koduar në një vendndodhje specifike duke përdorur kodet gjenetike që janë:
- treshe - nga katër mononukleotide është e mundur të ndërtohen gjashtëdhjetë e katër kodone (kodi gjenetik);
- jo-kalim - informacioni lëviz në një drejtim;
- vazhdimësi - parimi i funksionimit është që një mARN është një proteinë;
- universaliteti - një ose një lloj tjetër aminoacidi kodohet në të gjithë organizmat e gjallë në të njëjtën mënyrë;
- degjenerimi - njihen njëzet aminoacide dhe gjashtëdhjetë e një kodone, domethënë ato janë të koduara nga disa kode gjenetike.
Acidi ribonukleik ribozomal
Molekula të tilla përbëjnë shumicën dërrmuese të ARN-së qelizore, përkatësisht tetëdhjetë deri në nëntëdhjetë për qind të totalit. Ato kombinohen me proteinat dhe formojnë ribozome - këto janë organele që kryejnë sintezën e proteinave.
Ribozomet janë gjashtëdhjetë e pesë përqind rRNA dhe tridhjetë e pesë përqind proteina. Ky zinxhir polinukleotid paloset lehtësisht së bashku me proteinën.
Ribozomi përbëhet nga rajone aminoacide dhe peptide. Ato janë të vendosura në sipërfaqet e kontaktit.
Ribozomet lëvizin lirshëm në qelizë, duke sintetizuar proteinat në vendet e duhura. Ato nuk janë shumë specifike dhe jo vetëm që mund të lexojnë informacion nga ARNi, por gjithashtu formojnë një matricë me to.
Transport acid ribonukleik
t-ARN është më e studiuara. Ato përbëjnë dhjetë për qind të acidit ribonukleik qelizor. Këto lloje të ARN-së lidhen me aminoacidet falë një enzime të veçantë dhe shpërndahen në ribozome. Në të njëjtën kohë, aminoacidet transportohen me transportmolekulat. Megjithatë, ndodh që kodone të ndryshme kodojnë për një aminoacid. Pastaj disa ARN transportuese do t'i bartin ato.
Kthohet në një top kur është joaktiv, por funksionon si një gjethe tërfili.
Në të dallohen seksionet e mëposhtme:
- rrjedhja pranuese që ka sekuencën nukleotide të ACC;
- vend për t'u lidhur me ribozomin;
- një antikodon që kodon aminoacidin e lidhur me këtë tARN.
Lloje të vogla të acidit ribonukleik
Kohët e fundit, speciet e ARN-së janë rimbushur me një klasë të re, të ashtuquajturën ARN të vogël. Ka shumë të ngjarë që ata janë rregullatorë universalë që ndezin ose çaktivizojnë gjenet në zhvillimin embrional, si dhe kontrollojnë proceset brenda qelizave.
Ribozimet janë identifikuar gjithashtu kohët e fundit, ato përfshihen në mënyrë aktive kur acidi ARN fermentohet, duke vepruar si një katalizator.
Llojet virale të acideve
Virusi mund të përmbajë ose acid ribonukleik ose acid deoksiribonukleik. Prandaj, me molekulat përkatëse, ato quhen që përmbajnë ARN. Kur një virus i tillë hyn në një qelizë, ndodh transkriptimi i kundërt - ADN-ja e re shfaqet në bazë të acidit ribonukleik, të cilët integrohen në qeliza, duke siguruar ekzistencën dhe riprodhimin e virusit. Në një rast tjetër, formimi i ARN plotësuese ndodh në ARN-në hyrëse. Viruset janë proteina, aktiviteti jetësor dhe riprodhimi vazhdon pa ADN, por vetëm në bazë të informacionit që përmban ARN-ja e virusit.
Përsëritje
Për të përmirësuar mirëkuptimin e përbashkët, është e nevojshmeMerrni parasysh procesin e riprodhimit që prodhon dy molekula identike të acidit nukleik. Kështu fillon ndarja e qelizave.
Ai përfshin polimerazat e ADN-së, polimerazat e varura nga ADN-ja, ARN polimerazat dhe ligazat e ADN-së.
Procesi i përsëritjes përbëhet nga hapat e mëposhtëm:
- despiralizimi - ka një zbërthim vijues të ADN-së së nënës, duke kapur të gjithë molekulën;
- thyerja e lidhjeve hidrogjenore, në të cilat zinxhirët ndryshojnë dhe shfaqet një pirun replikues;
- rregullim i dNTP-ve në bazat e lëshuara të zinxhirëve mëmë;
- ndarja e pirofosfateve nga molekulat dNTP dhe formimi i lidhjeve fosforodisterike për shkak të energjisë së çliruar;
- respiralizimi.
Pas formimit të molekulës së bijës, bërthama, citoplazma dhe pjesa tjetër ndahen. Kështu, formohen dy qeliza bija që kanë marrë plotësisht të gjithë informacionin gjenetik.
Përveç kësaj, struktura primare e proteinave që sintetizohen në qelizë është e koduar. ADN-ja merr pjesë indirekte në këtë proces, dhe jo e drejtpërdrejtë, e cila konsiston në faktin se në ADN ndodh sinteza e proteinave, ARN-së e përfshirë në formim. Ky proces quhet transkriptim.
Transkriptim
Sinteza e të gjitha molekulave ndodh gjatë transkriptimit, domethënë, rishkrimit të informacionit gjenetik nga një operon specifik i ADN-së. Procesi është i ngjashëm me replikimin në disa mënyra, dhe shumë i ndryshëm në të tjera.
Ngjashmëritë janë pjesët e mëposhtme:
- fillon me despiralizimin e ADN-së;
- çarje e hidrogjenitlidhjet midis bazave të zinxhirëve;
- NTF plotësuese të tyre;
- formohen lidhje hidrogjenore.
Ndodh
Ndryshimet nga përsëritja:
- gjatë transkriptimit, vetëm pjesa e ADN-së që korrespondon me transkriptonin nuk përdredhet, ndërsa gjatë replikimit, e gjithë molekula nuk përdredhet;
- kur transkriptohen, NTF-të e sintonizueshme përmbajnë ribozë dhe uracil në vend të timinës;
- informacionet fshihen vetëm nga një zonë e caktuar;
- pas formimit të molekulës, lidhjet e hidrogjenit dhe zinxhiri i sintetizuar prishen dhe zinxhiri rrëshqet nga ADN-ja.
Për funksionimin normal, struktura primare e ARN-së duhet të përbëhet vetëm nga seksione të ADN-së të kopjuara nga ekzonet.
Procesi i maturimit fillon në ARN-në e sapoformuar. Rajonet e heshtura hiqen dhe rajonet informative shkrihen për të formuar një zinxhir polinukleotid. Më tej, çdo specie ka transformimet e veta.
Në i-ARN ndodh ngjitja në fundin fillestar. Poliadenilati është ngjitur në faqen përfundimtare.
Bazat TRNA janë modifikuar për të formuar specie të vogla.
Në rARN, bazat individuale janë gjithashtu të metiluara.
Mbroni proteinat nga shkatërrimi dhe përmirësoni transportin në citoplazmë. ARN-ja e pjekur lidhet me to.
Rëndësia e acideve deoksiribonukleike dhe ribonukleike
Acidet nukleike kanë një rëndësi të madhe në jetën e organizmave. Ajo ruhet në to, transferohet në citoplazmë dhe trashëgohet nga qelizat bijainformacion rreth proteinave të sintetizuara në çdo qelizë. Ato janë të pranishme në të gjithë organizmat e gjallë, qëndrueshmëria e këtyre acideve luan një rol të rëndësishëm për funksionimin normal të qelizave dhe të gjithë organizmit. Çdo ndryshim në strukturën e tyre do të çojë në ndryshime qelizore.
