DNR ir RNR sandara bei funkcijos
Skaitome pačią gyvybės esmę – genetinį kodą. Suprasime, kaip DNR saugoma informacija virsta realiais organizmo požymiais.
Įvadas: gyvybės informacijos molekulės
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Kas nulemia, kad ameba yra ameba, o žmogus – žmogus? Kas saugo instrukcijas, kaip sukonstruoti ir valdyti sudėtingiausią mums žinomą mašiną – gyvą organizmą? Atsakymas slypi ypatingose makromolekulėse, vadinamose nukleorūgštimis.
Egzistuoja du pagrindiniai nukleorūgščių tipai:
- Deoksiribonukleorūgštis (DNR): Tai gyvybės „brėžinių archyvas“. DNR molekulėse yra užkoduota visa genetinė informacija, reikalinga organizmo vystymuisi, augimui, funkcionavimui ir dauginimuisi. Ji veikia kaip ilgalaikė informacijos saugykla.
- Ribonukleorūgštis (RNR): Tai DNR informacijos „darbinė kopija“ ir vykdytoja. RNR molekulės atlieka daugybę vaidmenų, pernešdamos genetinę informaciją iš DNR į baltymų sintezės vietą ir dalyvaudamos pačiame sintezės procese.
Abi šios molekulės yra polimerai, sudaryti iš pasikartojančių monomerų – nukleotidų. Šioje pamokoje detaliai išnagrinėsime, kaip iš paprastų statybinių blokų susidaro sudėtingos DNR ir RNR molekulės ir kokias gyvybiškai svarbias funkcijas jos atlieka.
Video santrauka: DNR struktūra
Šis video padės įtvirtinti pagrindinius DNR dvigubos spiralės sandaros principus: cukraus-fosfatų karkasą, antilygiagrečias grandines ir komplementarių bazių poravimąsi. Atkreipkite dėmesį, kaip vaizduojami vandeniliniai ryšiai ir bazių poros.
Dauguma vaizdo įrašų yra įgarsinti angliškai, bet visuose galima įjungti lietuviškus subtitrus.
1. Įsijunkite vaizdo įrašą.
2. Spauskite mygtuką, kuris yra video langelio apačioje dešinėje pusėje, kol ekrane matote, jog rodomas tekstas.
2. Atverkite nustatymus paspaudus prie pat esantį mygtuką.
4. Spauskite Subtitrai/CC (arba Subtitles/CC).
5. Pasirinkite lietuvių kalbą, jeigu toks pasirinkimas yra. Jeigu ne, apačioje pasirinkite Automatinis vertimas (Auto-translate).
6. Pasirinkite lietuvių kalbą (kitaip – Lithuanian).
Nukleotidai: nukleorūgščių monomerai
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Tiek DNR, tiek RNR yra sudarytos iš statybinių blokų – nukleotidų. Kiekvieną nukleotidą sudaro trys komponentai:
- Pentozė (penkių anglies atomų cukrus):
- DNR sudėtyje yra deoksiribozė.
- RNR sudėtyje yra ribozė. Esminis skirtumas – ribozės 2' anglies atomas turi hidroksilo grupę (-OH), o deoksiribozė – tik vandenilio atomą (-H).
- Fosfato grupė (-PO₄³⁻): Prijungta prie pentozės 5' anglies atomo. Dėl šios grupės nukleorūgštys turi neigiamą krūvį ir yra vadinamos rūgštimis.
- Azotinė bazė: Prijungta prie pentozės 1' anglies atomo. Egzistuoja penki pagrindiniai azotinių bazių tipai, kurie skirstomi į dvi grupes:
- Purinai (didesni, dviejų žiedų): Adeninas (A) ir Guaninas (G).
- Pirimidinai (mažesni, vieno žiedo): Citozinas (C), Timinas (T) ir Uracilas (U).
| Azotinė bazė | DNR sudėtyje | RNR sudėtyje |
|---|---|---|
| Adeninas (A) | Yra | Yra |
| Guaninas (G) | Yra | Yra |
| Citozinas (C) | Yra | Yra |
| Timinas (T) | Yra | Nėra |
| Uracilas (U) | Nėra | Yra |
DNR sandara: dviguba spiralė
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
DNR molekulė yra sudėtinga trimatė struktūra, kurios modelį 1953 m. pasiūlė Jamesas Watsonas ir Francisas Crickas, remdamiesi Rosalindos Franklin ir Maurice'o Wilkinso rentgenostruktūrinės analizės duomenimis. Ši struktūra vadinama dviguba spirale.
Pagrindiniai dvigubos spiralės bruožai:
- Dvi polinukleotidinės grandinės: DNR sudaro dvi ilgos nukleotidų grandinės, susuktos viena aplink kitą.
- Cukraus-fosfatų karkasas: Kiekvienos grandinės „stuburą“ sudaro pakaitomis išsidėsčiusios deoksiribozės ir fosfato grupės, sujungtos stipriais kovalentiniais fosfodiesteriniais ryšiais.
- Antilygiagretumas: Abi grandinės yra orientuotos priešingomis kryptimis. Viena grandinė eina 5'→3' kryptimi, o kita – 3'→5' kryptimi. Tai turi esminę reikšmę DNR replikacijai ir transkripcijai.
- Komplementarių bazių poravimasis: Azotinės bazės yra nukreiptos į spiralės vidų. Būtent jos jungia abi grandines tarpusavyje silpnais vandeniliniais ryšiais pagal griežtą taisyklę, vadinamą komplementarumo principu (Čargafo taisyklės):
- Adeninas (A) visada poruojasi su Timinu (T), sudarydami du vandenilinius ryšius.
- Guaninas (G) visada poruojasi su Citozinu (C), sudarydami tris vandenilinius ryšius.
Dėl šio principo abiejų grandinių bazių sekos yra viena kitą papildančios. Žinant vienos grandinės seką, galima tiksliai nustatyti kitos grandinės seką.
RNR sandara ir funkcijos: universalus tarpininkas
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
RNR molekulė, nors ir panaši į DNR, turi kelis esminius struktūrinius skirtumus, kurie lemia jos funkcinius ypatumus.
RNR struktūriniai skirtumai nuo DNR:
- Cukrus: Vietoj deoksiribozės turi ribozę.
- Azotinė bazė: Vietoj timino (T) turi uracilą (U). Uracilas poruojasi su adeninu (A).
- Grandinės: Dažniausiai yra viengrandė, o ne dvigrandė. Dėl to RNR molekulė gali susilankstyti į sudėtingas trimačias formas, panašiai kaip baltymai.
Pagrindiniai RNR tipai ir jų funkcijos
Ląstelėje egzistuoja keli pagrindiniai RNR tipai, kurie veikia kaip komanda, realizuojanti genetinę informaciją.
| RNR tipas | Pavadinimas | Funkcija |
|---|---|---|
| iRNR | Informacinė RNR (angl. messenger RNA, mRNA) | Veikia kaip genetinės informacijos tarpininkas. Ji nurašoma (transkribuojama) nuo DNR geno branduolyje ir neša informaciją apie baltymo aminorūgščių seką į citoplazmoje esančias ribosomas. |
| tRNR | Transportinė RNR (angl. transfer RNA, tRNA) | Veikia kaip „adapteris“ arba „vertėjas“. Turi specifinę „dobilio lapo“ formą. Viename gale ji prisijungia specifinę aminorūgštį, o kitame gale turi trijų nukleotidų seką – antikodoną, kuris atpažįsta komplementarų kodoną iRNR molekulėje. Taip tRNR atneša reikiamą aminorūgštį į baltymo sintezės vietą. |
| rRNR | Ribosominė RNR (angl. ribosomal RNA, rRNA) | Yra pagrindinis ribosomų struktūrinis komponentas. rRNR sudaro didžiąją dalį ribosomos masės ir veikia kaip fermentas (ribozimas), katalizuojantis peptidinio ryšio susidarymą tarp aminorūgščių. |
DNR ir RNR funkcijų palyginimas
Generuojame audio įrašą...
Dirbtinis intelektas skaito jūsų tekstą. Šis procesas gali užtrukti iki minutės.
Apibendrinkime pagrindinius DNR ir RNR skirtumus bei funkcijas.
| Požymis | DNR (Deoksiribonukleorūgštis) | RNR (Ribonukleorūgštis) |
|---|---|---|
| Pagrindinė funkcija | Ilgalaikis genetinės informacijos saugojimas | Tarpininkavimas genetinės informacijos realizavime (baltymų sintezėje) |
| Cukrus | Deoksiribozė | Ribozė |
| Azotinės bazės | Adeninas, Guaninas, Citozinas, Timinas (A, G, C, T) | Adeninas, Guaninas, Citozinas, Uracilas (A, G, C, U) |
| Grandinės struktūra | Dažniausiai dvigrandė (dviguba spiralė) | Dažniausiai viengrandė |
| Ilgis | Labai ilga (milijonai nukleotidų) | Trumpesnė (nuo šimtų iki tūkstančių nukleotidų) |
| Vieta eukarioto ląstelėje | Daugiausiai branduolyje, šiek tiek mitochondrijose ir chloroplastuose | Sintetinama branduolyje, bet veikia ir branduolyje, ir citoplazmoje (ypač ribosomose) |
| Stabilumas | Chemiškai labai stabili | Mažiau stabili, greičiau suskaidoma |
Nukleorūgščių terminų žodynas
Organinis polimeras, sudarytas iš nukleotidų monomerų. Pagrindinė funkcija – genetinės informacijos saugojimas ir perdavimas.
Nukleorūgštis, sauganti genetinę informaciją. Sudaryta iš deoksiribozės, fosfato grupės ir bazių A, G, C, T.
Nukleorūgštis, dalyvaujanti genetinės informacijos realizavime. Sudaryta iš ribozės, fosfato grupės ir bazių A, G, C, U.
Nukleorūgšties monomeras, sudarytas iš cukraus (pentozės), fosfato grupės ir azotinės bazės.
Pentozė (cukrus), įeinanti į DNR sudėtį.
Pentozė (cukrus), įeinanti į RNR sudėtį.
Purino arba pirimidino darinys, lemiantis genetinį kodą. DNR: A, T, G, C. RNR: A, U, G, C.
Dvigubo žiedo azotinės bazės: Adeninas (A) ir Guaninas (G).
Vieno žiedo azotinės bazės: Citozinas (C), Timinas (T) ir Uracilas (U).
Erdvinė DNR molekulės struktūra, sudaryta iš dviejų antilygiagrečių, susivijusių polinukleotidinių grandinių.
Stiprus kovalentinis ryšys, jungiantis gretimus nukleotidus polinukleotidinėje grandinėje per fosfato grupę ir du cukrus.
Dvigrandės DNR savybė, kai viena grandinė eina 5'→3' kryptimi, o kita – 3'→5' kryptimi.
DNR bazių poravimosi taisyklė: A poruojasi su T, o G poruojasi su C.
RNR tipas, kuris perneša genetinį kodą iš DNR branduolyje į ribosomas citoplazmoje.
RNR tipas, kuris atpažįsta kodoną iRNR ir atneša atitinkamą aminorūgštį į ribosomą.
RNR tipas, kuris yra pagrindinis ribosomų struktūrinis ir funkcinis komponentas.
Trijų nukleotidų seka iRNR molekulėje, koduojanti vieną specifinę aminorūgštį.
Trijų nukleotidų seka tRNR molekulėje, kuri yra komplementari iRNR kodonui.
Specifinė DNR atkarpa, koduojanti funkcinį produktą – dažniausiai baltymą arba RNR molekulę.
Apibrėžimų nėra.
Paruošta užbaigimui!
Sveikiname! Užbaigėte visas užduotis šiame mokymosi rinkinyje. Gaukite 100 XP taškų už savo darbą.
Svarbu žinoti:
Kai užbaigsite mokymosi rinkinį, jo nebegalėsite "atbaigti". XP taškai bus pridėti prie jūsų profilio iš karto.
Mokymosi rinkinys užbaigtas
Jūs sėkmingai gavote 100 XP taškų už šį mokymosi rinkinį.
Tęskite mokymąsi
Norėdami gauti XP taškus, užbaikite visas interaktyvias užduotis šioje pamokoje.
% užbaigta
Ką reikia padaryti:
- • Perskaitykite visą pamokos turinį
- • Atsakykite į refleksijos klausimus
- • Palikite komentarą diskusijos temoms
- • Užbaikite visus testus ir praktinius darbus