Подібність ДНК і РНК. Порівняльна характеристика ДНК і РНК: таблиця

Кожен живий організм в нашому світі не схожий на інші. Один від одного відрізняються не тільки люди. Тварини і рослини одного виду теж мають відмінності. Причиною тому є не тільки різні умови проживання і життєвий досвід. Індивідуальність кожного організму закладається в ньому за допомогою генетичного матеріалу.

Важливі і цікаві питання про нуклеїнові кислоти

Ще до появи на світ кожен організм має свій особистий набір генів, який визначає абсолютно всі особливості будови. Це не тільки колір шерсті або форма листя, наприклад. В генах закладаються і більш важливі характеристики. Адже у кішки не може народитися хом`ячок, а з насіння пшениці не виросте баобаб.

І за весь цей величезний обсяг інформації відповідають нуклеїнові кислоти - молекули РНК і ДНК. Їх важливість дуже важко переоцінити. Адже вони не тільки зберігають інформацію протягом усього життя, вони допомагають реалізувати її за допомогою білків, а крім цього, передають її наступному поколінню. Як це у них виходить, наскільки складне мають будову молекули ДНК і РНК? Чим вони схожі і які їхні відмінності? У всьому цьому ми і розберемося в наступних розділах статті.

Всю інформацію ми будемо розбирати по частинах, починаючи з самих основ. Спочатку дізнаємося, що таке нуклеїнові кислоти, як вони були відкриті, потім поговоримо про їх структуру та функції. В кінці статті нас чекає порівняльна таблиця РНК і ДНК, до якої ви зможете звернутися в будь-який момент.

Що таке нуклеїнові кислоти

Нуклеїнові кислоти - це органічні сполуки, що мають високу молекулярну масу, є полімерами. У 1869 році вони були вперше описані Фрідріхом Мішером - біохіміком зі Швейцарії. Він виділив речовину, до складу якого входять фосфор і азот, з клітин гною. Припустивши, що воно розташовується тільки в ядрах, вчений назвав його нуклеін. А ось те, що залишилося після відділення білків, було названо нуклеїнової кислотою.

Її мономерами є нуклеотиди. Їх кількість в молекулі кислоти індивідуально для кожного виду. Нуклеотиди являють собою молекули, що складаються з трьох частин:

• моносахарид (пентоза), може бути двох видів - рибоза і дезоксірібоза;
• азотна основа (одне з чотирьох) ;
• залишок фосфорної кислоти.

Далі ми розглянемо відмінності і подібності ДНК і РНК, таблиця в самому кінці статті підведе загальний підсумок.

Особливості будови: пентози

Найперше схожість ДНК і РНК полягає в тому, що до їх складу входять моносахариди. Але для кожної кислоти вони свої. Саме залежно від того, яка в молекулі пентоза, нуклеїнові кислоти ділять на ДНК і РНК. До складу ДНК входить дезоксирибоза, а до складу РНК - рибоза. Обидві пентози зустрічаються в кислотах тільки в beta - формі.

У дезоксирибози при другому атомі вуглецю (позначається як 2 `) відсутній кисень. Вчені припускають, що його відсутність:

• вкорочує зв`язок між С₂ і С₃;
• робить молекулу ДНК більш прочной;
• створює умови для компактного укладання ДНК в ядрі.

Порівняння будівель: азотисті основи

Порівняльна характеристика ДНК і РНК - справа непроста. Але відмінності видно вже з самого початку. Азотисті основи - це найважливіші "цеглинки" в наших молекулах. Саме вони несуть в собі генетичну інформацію. Точніше, не самі підстави, а їх порядок в ланцюжку. Вони бувають пуринові і піримідинові.

Склад ДНК і РНК розрізняється вже на рівні мономерів: в дезоксирибонуклеїнової кислоти ми можемо зустріти аденін, гуанін, цитозин і тимін. А ось в РНК замість тиміну міститься урацил.

Ці п`ять підстав є головними (мажорними), вони складають більшу частину нуклеїнових кислот. Але крім них, зустрічаються й інші. Це відбувається дуже рідко, називаються такі підстави мінорними. І ті, й інші зустрічаються в обох кислотах - це ще одна схожість ДНК і РНК.

Послідовність цих азотистих основ (а відповідно, і нуклеотидів) у ланцюжку ДНК визначає, які білки може синтезувати дана клітина. Які молекули будуть створюватися в даний момент, залежить від потреб організму.

Перейдемо до рівнів організації нуклеїнових кислот. Для того щоб порівняльна характеристика ДНК і РНК вийшла максимально повної та об`єктивної, ми розглянемо структуру кожній. У ДНК їх чотири, а кількість рівнів організації у РНК залежить від її виду.

Відкриття структури ДНК, принципи будови

Всі організми діляться на прокаріотів та еукаріотів. Така класифікація заснована на оформленості ядра. У тих і інших ДНК міститься в клітині у вигляді хромосом. Це особливі структури, в яких молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти пов`язані з білками. ДНК має чотири рівні організації.

Первинна структура представлена ланцюжком нуклеотидів, послідовність яких суворо дотримується для кожного окремого організму і які пов`язані між собою фосфодіефірнимі зв`язками. Величезних успіхів у вивченні цепочечной структури ДНК досягли Чаргафф і його співробітники. Вони визначили, що співвідношення азотистих основ підкоряються певним законам.

Їх назвали правилами Чаргаффа. Перше з них свідчить, що сума пуринових підстав повинна дорівнювати сумі піримідинових. Це стане зрозуміло після знайомства з вторинною структурою ДНК. З її особливостей слід і друге правило: молярні співвідношення А / Т і Г / Ц рівні одиниці. Це ж правило вірно і для другої нуклеїнової кислоти - ось і ще одна схожість ДНК і РНК. Тільки у другій замість тиміну скрізь стоїть урацил.

Також багато вчених стали класифікувати ДНК різних видів за більшою кількістю підстав. Якщо сума "А + Т" більше "Г + Ц", таку ДНК називають АТ-типом. Якщо ж навпаки, то ми маємо справу з ГЦ-типом ДНК.

Модель вторинної структури була запропонована в 1953 році вченими Уотсоном і Криком, вона й донині є загальновизнаною. Модель являє собою подвійну спіраль, яка складається з двох антипаралельних ланцюгів. Основними характеристиками вторинної структури є:

• склад кожної ланцюга ДНК строго специфічний для виду;
• зв`язок між ланцюгами воднева, утворюється за принципом компліментарності азотистих основаній;
• полінуклеотидні ланцюга обвивають один одного, утворюючи правозакрученной спіраль, яка називається "Хелікс" ;
• залишки фосфорної кислоти розташовуються зовні спіралі, азотисті основи - всередині.

Далі, щільніше, складніше

Третинна структура ДНК - це суперспіралізірованная структура. Тобто мало того, що в молекулі два ланцюжки скручуються один з одним, для більшої компактності ДНК намотується на спеціальні білки - гістони. Їх ділять на п`ять класів в залежності від вмісту в них лізину і аргініну.

Самий останній рівень ДНК - хромосома. Щоб зрозуміти, наскільки щільно в ній укладена носій генетичної інформації, уявіть таке: якби Ейфелева вежа пройшла всі етапи компактизации, як і ДНК, її можна було б помістити в сірникову коробку.

Хромосоми бувають одинарними (складаються з однієї хроматиди) і подвійними (складаються з двох хроматид). Вони забезпечують надійне зберігання генетичної інформації, а при необхідності можуть розгорнутися і відкрити доступ до потрібної ділянки.

Види РНК, особливості будови

Крім того, що будь-яка РНК відрізняється від ДНК своєї первинної структурою (відсутність тиміну, наявність урацила), такі рівні організації теж відрізняються:

1. Транспортна РНК (тРНК) є одноцепочечной молекулою. Щоб виконувати свою функцію транспортування амінокислот до місця синтезу білка, вона має дуже незвичайну вторинну структуру. Вона називається «лист конюшини». Кожна її петля виконує свою функцію, але найважливішими є акцепторні стебло (на нього чіпляється амінокислота) і антикодон (який повинен збігтися з кодоном на матричної РНК). Третинна структура тРНК вивчена мало, тому що дуже складно виділити таку молекулу без порушення високого рівня організації. Але деяка інформація у вчених є. Наприклад, у дріжджів транспортна РНК має форму літери L.
2. Матрична РНК (також звана інформаційної) виконує функцію перенесення інформації від ДНК до місця синтезу білка. Вона повідомляє, який саме білок вийде в підсумку, по ній рухаються рибосоми в процесі синтезу. Її первинна структура - одноцепочечная молекула. Вторинна структура дуже складна, необхідна для правильного визначення початку синтезу білка. мРНК складається у вигляді шпильок, на кінцях яких розташовуються ділянки початку і закінчення процесингу білка.
3. Рибосомальная РНК міститься в рибосомах. Ці органели складаються з двох субчастиц, в кожній з яких розташовується власна рРНК. Ця нуклеїнова кислота визначає розміщення всіх рибосомних білків і функціональних центрів цієї органели. Первинна структура рРНК представлена послідовністю нуклеотидів, як і у попередніх різновидів кислоти. Відомо, що завершальним етапом укладання рРНК є спаровування кінцевих ділянок одного ланцюга. Утворення таких черешків вносить додатковий внесок у компактизації всієї структури.

Функції ДНК

Дезоксирибонуклеїнова кислота виконує функцію сховища генетичної інформації. Саме в послідовності її нуклеотидів «заховані» всі білки нашого організму. У ДНК вони не тільки зберігаються, а й добре захищені. І навіть якщо при копіюванні відбувається помилка, вона буде виправлена. Таким чином, весь генетичний матеріал збережеться і дійде до потомства.

Для того щоб передати інформацію нащадкам, ДНК має здатність подвоюватися. Цей процес називається реплікацією. Порівняльна таблиця РНК і ДНК покаже нам, що інша нуклеїнова кислота не вміє так робити. Але зате у неї багато інших функцій.

Функції РНК

Кожен вид РНК виконує свої функції:

1. Транспортна рибонуклеїнова кислота здійснює доставку амінокислот до рибосом, де з них роблять білки. тРНК не тільки приносить будівельний матеріал, вона також бере участь у впізнавання кодону. І від її роботи залежить, наскільки правильно буде будуватися білок.
2. Інформаційна РНК зчитує інформацію з ДНК і переносить її до місця синтезу білків. Там вона прикріплюється до рибосоми і диктує порядок амінокислот у білку.
3. Рибосомальная РНК забезпечує цілісність структури органели, регулює роботу всіх функціональних центрів.

Ось і ще одна схожість ДНК і РНК: обидві вони піклуються про генетичної інформації, яку несе в собі клітина.

Порівняння ДНК і РНК

Щоб систематизувати всю наведену вище інформацію, запишемо всю її в таблицю.

Таким чином, ми коротко розповіли про те, які існують подібності ДНК і РНК. Таблиця виявиться незамінним помічником на іспиті або простий пам`яткою.

Крім того що ми вже дізналися раніше, у таблиці з`явилося кілька фактів. Наприклад, здатність ДНК подвоюватися необхідна для ділення клітин, щоб обидві клітини отримали правильний генетичний матеріал у повному обсязі. У той час як для РНК в удваивании немає сенсу. Якщо клітці потрібно ще одна молекула, вона її синтезує по матриці ДНК.

Характеристика ДНК і РНК вийшло короткої, але нами були охоплені всі особливості будови і функцій. Дуже цікавий процес трансляції - синтез білка. Після ознайомлення з ним стає зрозуміло, наскільки велику роль відіграє РНК в житті клітини. А процес подвоєння ДНК дуже захоплюючий. Чого тільки варта розривання подвійної спіралі і зчитування кожного нуклеотиду!

Дізнавайтеся нове кожен день. Особливо, якщо це нове відбувається в кожній клітинці вашого тіла.