Клетки живых организмов содержат генетическую информацию. Она расположена в хромосомах, представленных в форме нитей ДНК и РНК. В них сосредоточена важная информация, передающаяся потомству. Не все люди знают, чем отличается ДНК от РНК, каковы их основные и вспомогательные функции. Поэтому важно пройти краткий курс, освоив информацию о нуклеотидах.

Молекулы нуклеотидов в цепи

Нуклеиновые кислоты — общая характеристика

В процессе жизнедеятельности все клетки вступают в процедуру размножения. Благодаря этому продолжается жизнь на земле. Чтобы процесс дал результат, информация, ранее хранившаяся в клеточном материале, должна передаваться потомству. Это происходит посредством нуклеиновых кислот.

Для них характерны следующие свойства:

  • хранение и реализация генетической информации благодаря продукции новых белковых молекул;
  • формирование крупных нуклеотидов, расположенных в разных участках органелл клетки;
  • наличие высокомолекулярных соединений и макромолекул, которые многократно повторяются, поэтому образуют нуклеотиды;
  • в каждой нуклеиновой кислоте содержатся сахара, фосфорная кислота, пуриновые или пиримидиновые основания;
  • если нуклеиновая кислота соединяется с моносахаридом, появляется нуклеозид, при дополнительном сочленении с фосфатом — нуклеотид;
  • основные функции — построение биологических молекул внутри клетки, участие в обмене веществ, перенос различного материала.
Фото белков, содержащихся в нуклеотидах

Физические свойства нуклеиновых кислот:

  • растворимость в воде, но отсутствие данного свойства при воздействии органических растворителей;
  • разрушение при повышении температуры или колебаниях кислотно-основного состояния;
  • фрагментация при механическом влиянии или добавлении ферментов.
Нуклеиновые кислоты входят в состав ДНК и РНК. Цепи должны состоять из огромного количества структурных фрагментов.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

Дезоксирибонуклеиновая кислота — двухцепочечная молекула, сформированная нуклеотидными цепями, закрученными друг вокруг друга. При размножении клетки, такие молекулы делятся на 2 части, осуществляя передачу информации обоим дочерним клеткам.

Структура двойной цепочки

Структура молекулы ДНК

Спираль имеет следующее строение:

  • азотистое основание (наличие класса пиримидинов, пуринов);
  • пентоза, являющаяся моносахаридом;
  • фосфорная кислота.
Основная опция дезоксирибонуклеиновой кислоты — это сохранение и передача генетических сведений.

Содержание пиримидинов:

  • тимин;
  • цитозин.

Структура пуринов:

  • аденин;
  • гуанин.
Строение пуринов и пиримидинов

В каждой молекуле перечисленные структурные единицы включены в разные комбинации, от этого меняется набор генетической информации. Поэтому у каждой клетки цепь может значительно отличаться, структурные единицы остаются одними и теми же.

Несмотря на малые размеры, цепь может содержать сотни миллионов компонентов, хотя их длина достигает лишь нескольких сантиметров.

Химические свойства ДНК

Для двухцепочечного набора генетической информации характерны отличительные химические свойства:

  • расформирование цепи при нагревании, действии щелочей, но возврат в исходное состояние при нормализации внешних условий;
  • при увеличении pH в кислую сторону начинается гидролиз с расщеплением до фрагментов, состоящих из мономерных, двухмерных, трехмерных кислот;
  • при действии дезоксирибонуклеазы (белковое соединение поджелудочной железы) происходит постепенное расщепление.

Цепь требуется расщеплять для того, чтобы изучать ее составные части. Таким образом, можно выяснить комбинацию генов вирусов, бактерий, других клеток.

Также для изучения состава аденина, тимина, гуанина, цитозина используют специальные ферменты. Например, при помощи PSt 1 цепь разрушают для изучения гуанина и цитозина, их взаимосвязи. Затем на полученный состав влияют большим набором остальных ферментов по определенной методике, чтобы выявить определенную последовательность связей в ДНК.

На данный момент методики используются для научных, диагностических биохимических исследований. Например, если требуется выявить вирусное заболевание или изучить родство людей.

Функции ДНК

Функции дезоксирибонуклеиновой кислоты должны заключаться в следующих особенностях:

  • отправка наследственной информации потомству, которая переходит к клеткам или целым организмам, что осуществляется благодаря копированию содержащихся данных;
  • копирование белков, обеспечивающих хранение информации;
  • контроль биохимических процессов, протекающих внутри клеток, что формируется благодаря транскрипции;
  • восстановление клеточных элементов после повреждения;
  • воспроизведение переданных данных;
  • синтез полипептидов.

Перечисленные признаки должны отличать ДНК код других структурных клеточных элементов.

Генетика — одна из самых интересных наук, где всегда нужны специалисты

Рибонуклеиновая кислота (РНК)

Рибонуклеиновая кислота или РНК — биополимер, состоящий из последовательности нуклеотидов (мономеров). Благодаря особенному строению выделяют 3 вида молекул:

  • информационная — формируется благодаря РНК-полимеразе, составляет минимальный объем от общего количества молекул, передает информацию из ядра на рибосомы;
  • рибосомальная — основная масса молекул, образующаяся в ядрышках, она составляет структуру рибосомы, где происходит синтез белковых молекул;
  • транспортная — молекулы, которые первоначально накапливаются в ядре, затем мигрируют в цитоплазму, участвуют в переносе аминокислот.

Каждая молекула взаимодействует с другой, в комплексе они выполняют единую функцию. Например, чем отличается тРНК от иРНК — первая разновидность переносит информацию, а вторая накапливает и хранит ее.

Все 3 разновидности могут различаться функциями, но вместе приводят к синтезу белка и работоспособности рибосомы. Они требуются клетке для реализации перенесенной информации.
Изображение одноцепочечной нити

Структура молекулы РНК

В состав рибонуклеиновой кислоты входят монорибонуклеотиды. Они комбинируются по-разному, составляя единую цепь. Определяют следующий состав:

  • рибоза;
  • фосфорная кислота;
  • одно из азотистых оснований — аденин, гуанин, цитозин, урацил.
Молекулы РНК в отличие от ДНК содержат азотистое основание в большом количестве, но ее общая цепь намного меньше.

Благодаря содержанию типов фрагментов формируется функциональность. Она зависит от их местоположения. Чтобы работоспособность была понятной, ее определяют по следующим особенностям:

  • перенос каждой аминокислоты образуется посредством тРНК, аминокислота передается на рибосомы;
  • транспортная молекула является посредником между ядром и матричной РНК;
  • транспортная молекула комбинируется по-разному, включает дополнительные основания (псевдоурацил, инозин);
  • каждая транспортная молекула присоединяет аминокислоту в ядре, создавая комплекс, это приводит к продукции энергии АТФ, которой становится достаточно для ее передачи к соседней аминокислоте, чтобы сформировалась пептидная цепь;
  • перенесенная аминокислота доставляется в РНК, присоединяется к ней, соединяясь с другой молекулой, постепенно формируя крупные цепочки, что и образуют белок.
Структура рибонуклеиновой кислоты

Содержание рибонуклеиновой кислоты определяется в следующих фрагментах клетки:

  • ядрышко;
  • цитоплазма;
  • пластиды, рибосомы, митохондрии.
Несмотря на то, что информационная, липосомальная и транспортная молекула относятся к РНК, между ними присутствует разница в выполняемых функциях.

Химические свойства РНК

Помимо структурных особенностей, требуется изучить биохимию. Для молекулы характерны следующие особенности:

  • химические свойства схожи с ДНК, но разрушение происходит значительно быстрее, так как в структуре содержится -OH группа, а также стабилизированные спиральные участки;
  • гидролиз образуется при добавлении кислот и щелочей, быстрее отцепляется одно из аденозиновых оснований (аденин, урацил, гуанин, цитозин);
  • для появления мономеров с сохранением гидроциклов добавляют ферменты рибонуклеазы.

Изучение различных химических свойств и влияния веществ на молекулы требуется для выявления части или всей РНК. Часто она содержится в составе вирусов, которые требуется определять для назначения лечения. Поэтому методики применяют в дифференциальной диагностике.

Разрушение цепочки под действием химических веществ

Функции РНК

Если изучать рибонуклеиновую кислоту в целом, можно выявить общие, простые функции:

  • применение наследственной информации, которая хранится в центральной части клетки;
  • продукция белков на рибосомах.

Важно знать, какую именно функцию выполняют отдельные виды рибонуклеиновой кислоты. Требуется отличить их друг от друга.

  • Матричная молекула. Эта часть копирует структуру ДНК, то есть один из генов, содержащихся в ядре. Она нужна для перемещения информации с последующим синтезом белка, но сама лишь хранит ее, не транспортирует.
  • Транспортная. Участок взаимодействует с матричной молекулой, чтобы перенести аминокислоты из ядра к рибосоме. Они цепляют их одним концом, постепенно распространяясь по цитоплазме в место продукции белков.
  • Рибосомная. Это большая часть всех фрагментов, которые участвуют в передаче информации. Молекула содержится внутри рибосом, входя во взаимосвязь с содержащимися белками. Основная функция заключается в пространственном расположении информационной и транспортной молекулы на рибосоме.
Количество белков внутри рибосом отличается в зависимости от типа клетки. Если это эукариоты, их число колеблется в пределах 100. У прокариот их меньше. Также у эукариот содержится 4 рибосомальные молекулы, а у прокариот 3.
Разная структура цепочек

Сходства и различия ДНК и РНК

В биологии требуется тщательно изучить дезоксирибонуклеиновую и рибонуклеиновую кислоту. Нужно различать их по структуре и функциям. Для РНК и ДНК свойственны разнообразные отличия.

  • Общее месторасположение. Дезоксирибонуклеиновая кислота располагается в ядре, хлоропластах и митохондриях. Рибонуклеиновая — в тех же самых фрагментах, дополнительно в рибосомах и цитоплазме.
  • Локализация в ядре. ДНК хранится в хромосомах, РНК — в ядрышках.
  • Строение. Для 1 молекулы свойственна двойная структура, состоящая из полимеров в виде спирали. Для второй — одноцепочечный вид из полинуклеотидов.
  • Мономеры и состав. Дезоксирибонуклеиновая кислота содержит аденин, гуанин, тимин, цитизин, а также добавлен участок фосфорной кислоты. Рибонуклеиновая кислота включает рибонуклеазу, в составе которой содержится аденин, гуанин, урацил, цитозин. Из дополнительных элементов выделяют рибозу и остаток фосфорной кислоты.
  • Основные особенности. ДНК может самостоятельно удваиваться в процессе размножения, она более стабильная при действии кислот, щелочей и ферментов. РНК не может самостоятельно размножаться, быстро разрушается при изменении внешних факторов.
  • Функции. ДНК предназначена для хранения, воспроизводства, удвоения генетической информации, содержащейся в белках. Функция РНК зависит от ее типа. Информационная — отдает аминокислоту с содержащимся наследственным кодом. Транспортная — передает полученную аминокислоту на рибосомы. Рибосомальная — участвует в продукции новых белков.
Требуется понимать, чем молекула иРНК отличается от ДНК. Обе они несут информацию, но предназначены для совсем разных функций. Первая требуется для передачи информации в целях построения новых белков. А вторая — для передачи этой информации потомству.
Основные отличия по схеме

В таблице сходств совсем немного параметров:

  • в основе обеих молекулы лежат нуклеиновые кислоты;
  • в структуру цепей включен нуклеотид;
  • в дополнении к азотистым основаниям входит фосфорная кислота.
Важно понимать, что коды молекулы несут в себе белковые структуры, но они отличаются по функциям и строению.
Инфографика про ДНК и РНК

Видео по теме статьи

Как работает, из чего состоит ДНК, в чем отличие от РНК? Об этом видео ниже.

Заключение

ДНК и РНК — сокращения от слов дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислота. Это важные структурные фрагменты клетки, которые участвуют в продукции белка и передаче его по наследству в процессе размножения. Они обладают отличающимся составом, функциями, химическими особенностями. Эти данные используют для изучения их структурных фрагментов, наследственности, определения строения вирусов, бактерий и других микроорганизмов.