Сходство днк и рнк. сравнительная характеристика днк и рнк: таблица

Нуклеиновые кислоты. Строение и функции

В клетках встречаются полимерные и мономерные формы рассматриваемых соединений. Полимерные формы называются полинуклеотидами. В таком виде цепочки нуклеотидов связываются остатком фосфорной кислоты. Из-за содержания двух видов гетероциклических молекул, называемых рибозой и дезоксорибозой, кислоты, соответственно, бывают рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые. С их помощью происходит хранение, передача и реализация наследственной информации. Из мономерных форм нуклеиновых кислот наиболее популярная аденозинтрифосфорная кислота. Она участвует в передаче сигналов и обеспечении запасов энергии в клетке.

Чем РНК отличается от ДНК

Большинство из вас слышали о трехбуквенных аббревиатурах ДНК и РНК. Некоторые из вас могут даже знать, к чему они относятся. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) часто упоминается в связи с тем, что она в буквальном смысле диктует дальнейшее развитие организма.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) является менее популярной аббревиатурой, чем ДНК, так как она не в центре внимания, но она так же важна.

Хотя между этими двумя молекулами есть много общего (да, они являются молекулами), их различия гораздо более интересны, ведь именно в этом кроются их основные функции.

По данным Национальной медицинской библиотеки США, ДНК каждого человека состоит из трех миллиардов фундаментальных единиц. Кроме того, более 99 процентов этих единиц одинаковы для всех людей

Другими словами, посмотрите вокруг и обратите внимание, насколько мы все разные. Только 1% из трех миллиардов достаточно, чтобы сделать нас уникальными во многих отношениях

Эти фундаментальные блоки в последовательности ДНК образуют гены, так же как буквы в предложении создают слова. Подобно тому, как мы используем слова, чтобы доносить свои мысли друг другу, клетка использует гены в качестве инструкций для создания белков.

ДНК и РНК являются частью одного из самых важных понятий в биологии, а именно центральной догмы, которая относится к процессу превращения ДНК в РНК, которая превращается в белок.

ДНК, расположенная глубоко внутри клетки в ее ядре, превращается в РНК во время процесса, который называется транскрипцией. Эта РНК, будучи копией ДНК, затем транслируется во все белки, которые делают нас теми, кто мы есть, и поддерживают наши жизненные процессы. Эта центральная догма уже указывает на два существенных различия между ДНК и РНК:

1. ДНК транскрибируется в РНК

ДНК жизненно важна для размножения клеток и для развития организмов. ДНК содержит все гены, которые превращают организм в то, чем он является. Таким образом, ДНК драгоценна и должна быть защищена. Он расположен в ядре, которое никогда не покидает.

Во время транскрипции копии ДНК создаются в форме РНК, которая в свою очередь продолжает кодировать белки.

Разница между этими двумя молекулами заключается в том, что процесс транскрипции идет только одним путем, а именно ДНК превращается в РНК, и никогда наоборот.

2. РНК транслируется в белки

Итак, учитывая вышесказанное, РНК является копией ДНК и готова к превращению в белки.

Этот процесс называется трансляцией, и он происходит в рибосомах или небольших процессорных единицах, которые читают строительные блоки РНК, называемые нуклеотидами.

Учитывая эти два различия, вы уже много знаете о двух молекулах. Одно из сходств между ними состоит в том, что оба являются длинноцепочечными молекулами или длинными цепочками букв, которые являются важными строительными блоками для всего, что следует после, а именно для нуклеотидов. Нуклеотидов всего четыре, что подводит нас к следующему различию между двумя молекулами.

3. Нуклеотидная последовательность

Молекула ДНК состоит из четырех нуклеотидов, а именно цитозина, гуанина, аденина и тимина. Каждый нуклеотид состоит из фосфатной группы, сахарной группы и азотистого основания. Молекула РНК также представляет собой цепочку из четырех нуклеотидов, а именно цитозина, гуанина, аденина и урацила.

4. Одна спираль, две спирали

ДНК является двухспиральной молекулой. РНК, с другой стороны, состоит только из одной цепи нуклеотидов. Две цепи ДНК удерживается вместе молекулярными связями между нуклеотидами, в результате чего цитозин связывается с гуанином, а аденин связывается с тимином (или урацилом в РНК).

5. Различные типы молекул РНК

Существует несколько различных моделей молекул РНК в зависимости от выполняемых функций. К ним относятся биологически активные РНК, такие как иРНК, тРНК и рРНК. Первая, а именно иРНК, несет информацию ДНК из ядра в рибосому.

В свою очередь, тРНК относится к трансферной РНК, которая важна для распознавания трехбуквенного кода, или кодона, который кодирует конкретную аминокислоту.

Рибосомная РНК, или рРНК, лежит в основе рибосомального механизма, который производит белки благодаря связыванию аминокислот.

Теперь, когда вы знаете немного больше о ДНК и РНК, будьте уверены, что между этими двумя молекулами есть еще больше различий. Они подчеркивают не только то, насколько продвинулись наши представления о молекулярной биологии, но и то, насколько точной и элегантной является природа матери в процессах, которые так важны в жизни.

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.

1. А = Т.
2. Г = Ц.
3. (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).
4. А + Ц = Г + Т.
5. 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.

Особенности дезоксирибонуклеиновой кислоты

Сначала мы рассмотрим строение и функции ДНК. РНК, имеющая более простую пространственную конфигурацию, будет изучена нами в следующем разделе. Итак, две полинуклеотидные нити удерживаются между собой многократно повторяющимися водородными связями, образующимися между азотистыми основаниями. В паре «аденин — тимин» присутствуют две, а в паре «гуанин — цитозин» — три водородные связи.

Консервативное соответствие пуриновых и пиримидиновых оснований было открыто Э. Чаргаффом и получило название принципа комплементарности. В отдельно взятой цепи нуклеотиды связаны между собой фосфодиэфирными связями, формирующимися между пентозой и остатком ортофосфорной кислоты рядом расположенных нуклеотидов. Спиральный вид обеих цепей поддерживается водородными связями, возникающими между атомами водорода и кислорода, находящимися в составе нуклеотидов. Высшая – третичная структура (суперспираль) — характерна для ядерной ДНК эукариотических клеток. В таком виде она присутствует в хроматине. Однако бактерии и ДНК-содержащие вирусы имеют дезоксирибонуклеиновую кислоту, не связанную с белками. Она представлена кольцеобразной формой и называется плазмидой.

Такой же вид имеет ДНК митохондрий и хлоропластов – органелл растительных и животных клеток. Далее мы выясним, чем отличаются между собой функции ДНК и РНК. Таблица, приведенная ниже, укажет нам эти различия в строении и свойствах нуклеиновых кислот.

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.

РНК

Рибонуклеиновая кислота представляет собой длинную цепь, состоящую из нуклеотидов. В их составе присутствуют азотистое основание, сахар рибозы и фосфатная группа. Генетическая информация кодируется с помощью последовательности нуклеотидов. РНК используется для программирования синтеза белков. Рибонуклеиновая кислота создается в ходе транскрипции. Это процесс синтеза РНК на матрице ДНК. Он происходит при участии специальных ферментов. Называются они РНК-полимеразами. После этого матричные рибонуклеиновые кислоты участвуют в процессе трансляции. Так происходит осуществление синтеза белка на матрице РНК. Активное участие в этом процессе принимают рибосомы. Остальные РНК в завершение транскрипции проходят химические преобразования. В результате происходящих изменений образуются вторичная и третичная структуры рибонуклеиновой кислоты. Они функционируют в зависимости от типа РНК.

14 . Рибонуклеиновые кислоты, их виды, строение, назначение.

   РНК —
класс нуклеиновых
кислот,линейных полимеровнуклеотидов,
в состав которых входят остаток фосфорной
кислоты, рибоза (в отличие отДНК,
содержащей дезоксирибозу) и азотистые
основания -аденин,цитозин,гуанини
урацил (в отличие от ДНК, содержащий
вместо урацила тимин). Эти молекулы
содержатся в клетках всех живых
организмов, а также в некоторых
вирусов.
РНК содержатся главным образом
вцитоплазме
клеток. Эти
молекулы синтезируются в клетках всех
клеточных живых организмов, а также
содержатся в вироидах и некоторых
вирусах. 

Основные функции РНК в
клеточных организмах — это шаблон для
трансляции генетической информации в
белки и поставка соответствующих
аминокислот к рибосомам. В вирусах
является носителем генетической
информации (кодирует белки оболочки и
ферменты вирусов).

Структура
РНК.

Молекула
имеет однонитевое строение. Полимер. В
результате взаимодействия нуклеотидов
друг с другом молекула РНК приобретает
вторичную структуру, различной формы
(спираль, глобула и т.д.). Мономером РНК
является нуклеотид (молекула, в состав
которой входит азотистое основание,
остаток фосфорной кислоты и сахар
(пептоза)). РНК напоминает по своему
строению одну цепь ДНК. Нуклеотиды,
входящие в состав РНК: гуанин, аденин,
цитозин, урацил. Аденин и гуанин относятся
к пуриновым основаниям, цитозин и урацил
к пиримидиновым. В отличие от молекулы
ДНК, в качестве углеводного компонента
рибонуклеиновой кислоты выступает не
дезоксирибоза, а рибоза. Вторым
существенным отличием в химическом
строении РНК от ДНК является отсутствие
в молекуле рибонуклеиновой кислоты
такого нуклеотида как тимин. В
РНК он заменён на урацил.

Виды
и типы РНК клеток.

Существуют
три типа РНК, каждый из которых выполняет
свою особую роль в синтезе белка.

1.
Матричная
РНК
переносит генетический код из ядра в
цитоплазму, определяя таким образом
синтез разнообразных белков.

2.
Транспортная
РНК
переносит активированные аминокислоты
к рибосомам для синтеза полипептидных
молекул.

3.
Рибосомная
РНК
в комплексе примерно с 75 разными белками
формирует рибосомы — клеточные органеллы,
на которых происходит сборка полипептидных
молекул.

Матричная
РНК
представляет собой длинную одноцепочечную
молекулу, присутствующую в цитоплазме.
Эта молекула РНК содержит от нескольких
сотен до нескольких тысяч нуклеотидов
РНК, образующих кодоны, строго
комплементарные триплетам ДНК.

Еще
один тип РНК, играющий важнейшую роль
в синтезе белка, называют транспортной
РНК,
поскольку он транспортирует аминокислоты
к строящейся молекуле белка. Каждая
транспортная РНК специфически связывается
только с одной из 20 аминокислот,
составляющих белковые молекулы.
Транспортные РНК действуют как переносчики
специфических аминокислот, доставляя
их к рибосомам, на которых происходит
сборка полипептидных молекул.

Каждая
специфическая транспортная РНК распознает
«свой» кодон матричной РНК, прикрепившейся
к рибосоме, и доставляет соответствующую
аминокислоту на соответствующую позицию
в синтезируемой полипептидной цепи.
Цепь транспортной РНК гораздо короче
матричной РНК, содержит всего около 80
нуклеотидов и упакована в форме клеверного
листа. На одном конце транспортной РНК
всегда находится аденозинмонофосфат
(АМФ), к которому через гидроксильную
группу рибозы прикрепляется транспортируемая
аминокислота. Транспортные РНК служат
для прикрепления специфических
аминокислот к строящейся полипептидной
молекуле, поэтому необходимо, чтобы
каждая транспортная РНК обладала
специфичностью и в отношении соответствующих
кодонов матричной РНК. Код, посредством
которого транспортная РНК распознает
соответствующий кодон на матричной
РНК, также является триплетом и его
называют антикодоном. Антикодон
располагается примерно посередине
молекулы транспортной РНК. Во время
синтеза белка азотистые основания
антикодона транспортной РНК прикрепляются
с помощью водородных связей к азотистым
основаниям кодона матричной РНК. Таким
образом, на матричной РНК выстраиваются
в определенном порядке одна за другой
различные аминокислоты, формируя
соответствующую аминокислотную
последовательность синтезируемого
белка.

История открытия

Фактически открытие дезоксирибонуклеиновой кислоты произошло дважды. Первым открытие молекулы совершил Иоганн Фридрих Мишер в 1869 году. Будучи швейцарским биологом и физиологом, он из клеток, содержащихся в гное, смог выделить большую молекулу с высоким содержанием азота и фосфора. Свое открытие он назвал нуклеин, а позже нуклеиновой кислотой, когда были открыты её кислотные свойства.

Первоначально ученые считали, что основная функция нуклеиновой кислоты в хранении фосфора. А предположения, что она может содержать в себе наследственную информацию, вызывали насмешки, поскольку структура молекулы казалась им слишком простой и однообразной для таких функций. Так же считалось, что наличие дезоксирибонуклеиновой кислоты свойственно только животным клеткам, а в растениях содержится только РНК. Но, в 1934-1935 годах советские ученые-биологи А.Н. Белозерский и А.Р. Кезеля — это наглядно опровергли и опубликовали результаты своих работ в советских и мировых научных журналах.

Повторное открытие ДНК уже в качестве носителя наследственной информации и не только, было совершено в 1944 году. Группа исследователей, состоящая из Освальда Эвери, Колина Маклауда и Маклина Маккарти проводили эксперименты с трансформацией бактерий и доказали, что основную роль в этом процессе играет дезоксирибонуклеиновая кислота .

Строение и функции ДНК

ДНК — полимер, мономерами которой являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком (для построения этой модели они использовали работы М. Уилкинса, Р. Франклин, Э. Чаргаффа).

Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль (исключение — некоторые ДНК-содержащие вирусы имеют одноцепочечную ДНК). Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм, расстояние между соседними нуклеотидами — 0,34 нм, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. Молекулярный вес — десятки и сотни миллионов. Суммарная длина ДНК ядра клетки человека — около 2 м. В эукариотических клетках ДНК образует комплексы с белками и имеет специфическую пространственную конформацию.

Мономер ДНК — нуклеотид (дезоксирибонуклеотид) — состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК (имеют в составе своей молекулы одно кольцо) — тимин, цитозин. Пуриновые основания (имеют два кольца) — аденин и гуанин.

Моносахарид нуклеотида ДНК представлен дезоксирибозой.

Название нуклеотида является производным от названия соответствующего основания. Нуклеотиды и азотистые основания обозначаются заглавными буквами.

Полинуклеотидная цепь образуется в результате реакций конденсации нуклеотидов. При этом между 3′-углеродом остатка дезоксирибозы одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает фосфоэфирная связь (относится к категории прочных ковалентных связей). Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5′-углеродом (его называют 5′-концом), другой — 3′-углеродом (3′-концом).

Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь. Расположение нуклеотидов в этих двух цепях не случайное, а строго определенное: против аденина одной цепи в другой цепи всегда располагается тимин, а против гуанина — всегда цитозин, между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином — три водородные связи. Закономерность, согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК строго упорядоченно располагаются (аденин — тимин, гуанин — цитозин) и избирательно соединяются друг с другом, называется принципом комплементарности. Следует отметить, что Дж. Уотсон и Ф. Крик пришли к пониманию принципа комплементарности после ознакомления с работами Э. Чаргаффа. Э. Чаргафф, изучив огромное количество образцов тканей и органов различных организмов, установил, что в любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина — тимину («правило Чаргаффа»), но объяснить этот факт он не смог.

Из принципа комплементарности следует, что последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой.

Цепи ДНК антипараллельны (разнонаправлены), т.е. нуклеотиды разных цепей располагаются в противоположных направлениях, и, следовательно, напротив 3′-конца одной цепи находится 5′-конец другой. Молекулу ДНК иногда сравнивают с винтовой лестницей. «Перила» этой лестницы — сахарофосфатный остов (чередующиеся остатки дезоксирибозы и фосфорной кислоты); «ступени» — комплементарные азотистые основания.

Функция ДНК — хранение и передача наследственной информации.

Методы выделения

Разработаны различные способы получения соединений из естественных источников. Главными условиями этих методик являются результативное разделение нуклеиновых кислот и белков, наименьшая фрагментация веществ, полученных в ходе процесса. На сегодняшний день широко используется классический способ. Суть этого метода заключается в разрушении стенок биологического материала и дальнейшей их обработке анионным детергентом. В результате получается осадок из белка, а нуклеиновые кислоты остаются в растворе. Используется и другой метод. В этом случае нуклеиновые кислоты могут оседать в гелевом состоянии с помощью использования этанола и солевого раствора

При этом следует соблюдать определенную осторожность. В частности, добавлять этанол нужно с большой аккуратностью в солевой раствор для получения гелевого осадка

В какой концентрации выделилась нуклеиновая кислота, какие примеси в ней присутствуют, можно определить спектрофотометрическим методом. Нуклеиновые кислоты с легкостью подвергаются деградации с помощью нуклеазы, представляющей особый класс ферментов. При таком выделении необходимо, чтобы лабораторное оборудование прошло обязательную обработку ингибиторами. К ним относится, например, ингибитор DEPC, который применяется при выделении РНК.

Особенности российских стандартов бухучета

Российский бухучет имеет ряд ключевых отличий, в сравнении с международными стандартами бухучета. Подробнее о МСБУ читайте в статье «Национальные и международные стандарты бухгалтерского учета».

Определим особенности РСБУ:

1. Бухгалтерский учет ведется в валюте страны, то есть в рублях. При совершении хозяйственных операций в иностранной валюте следует конвертировать их в рубли.
2. Составление первичной документации, заполнение регистрационных журналов или журналов-ордеров, а также составление бухотчетности осуществляется исключительно на русском языке.
3. При сотрудничестве с иностранными инвесторами, кредиторами и прочими бизнес-партнерами осуществляется построчный перевод отчетных форм, регистров и первичной документации.
4. Ведение бухучета осуществляется в соответствии с Единым планом счетов. Операции отражаются методом двойной записи. То есть сумма операции записывается одновременно по дебету одного счета и кредиту второго.
5. Для РСБУ отчетным периодом является календарный год, однако предусмотрены исключения для вновь созданных экономических субъектов. Для некоторых категорий организаций установлены промежуточные периоды для формирования и предоставления бухотчетности.

Принципы строения ДНК

Еще одна важная особенность — наличие четырех уровней организации (вы сможете это увидеть на картинке). Как уже стало понятно, первичная структура — это цепочка нуклеотидов, при этом соотношение азотистых оснований подчиняется некоторым законам.

Вторичная структура — двойная спираль, состав каждой цепи которой специфичен для вида. Остатки фосфорной кислоты мы можем обнаружить снаружи спирали, а азотистые основания располагаются внутри.

Далее идет суперспирализованная структура. Помимо сплетения двух цепей, они наматываются на гистоны (для большей компактности). Гистоны — это специальные белки, которые делятся на пять классов.

Последним уровнем выступает хромосома. Представьте, что Эйфелева башня помещается в спичечный коробок, вот так уложена молекула ДНК в хромосоме

Важно заметить еще и то, что хромосома может состоять из одной хроматиды или двух

Поговорим, прежде чем составить таблицу сравнения ДНК и РНК, о структуре РНК.