Დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ) და რიბონუკლეინის მჟავა (რნმ) არის ორი ნუკლეინის მჟავა, რომლებიც ბუნებაში გვხვდება. ნუკლეინის მჟავები თავის მხრივ წარმოადგენს ოთხი "სიცოცხლის მოლეკულას", ანუ ბიომოლეკულებს. სხვები არიან ცილები, ნახშირწყლები და ლიპიდები. ნუკლეინის მჟავები ერთადერთი ბიომოლეკულაა, რომლის წარმოქმნა შეუძლებელია ადენოზინტრიფოსფატი (ATP, უჯრედების "ენერგეტიკული ვალუტა").
დნმ და რნმ ატარებენ ქიმიურ ინფორმაციას თითქმის იდენტური და ლოგიკურად პირდაპირი გენეტიკური კოდის სახით. დნმ არის შემქმნელი გზავნილი და საშუალებები, რომლითაც იგი გადაეცემა უჯრედების შემდგომ თაობებს და მთელ ორგანიზმებს. RNA არის კონვეიერის ინსტრუქციის გამცემიდან ასამბლეის ხაზის მუშაკთათვის გაგზავნილ შეტყობინებას.
მიუხედავად იმისა, რომ დნმ პირდაპირ არის პასუხისმგებელი მესინჯერი RNA (mRNA) ტრანსკრიპციას უწოდებენ სინთეზს, დნმ ასევე ეყრდნობა RNA– ს სწორად ფუნქციონირებას, რათა გადასცეს მითითებები უჯრედებში მდებარე რიბოსომებს. ნუკლეინის მჟავები დნმ და რნმ შეიძლება ითქვას, რომ განვითარდა ურთიერთდამოკიდებულება თითოეული მათგანისთვის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი მისიისთვის.
ნუკლეინის მჟავები: მიმოხილვა
Ნუკლეინის მჟავა გრძელი პოლიმერებია, რომლებიც შედგება ცალკეული ელემენტებისგან, რომელსაც ეწოდება ნუკლეოტიდები. თითოეული ნუკლეოტიდი შედგება სამი საკუთარი ცალკეული ელემენტისგან: ერთიდან სამამდე ფოსფატების ჯგუფები, ა რიბოზის შაქარი და ოთხიდან ერთი აზოტოვანი ფუძეები.
პროკარიოტებში, რომელთაც არ აქვთ უჯრედის ბირთვი, ციტოპლაზმაში თავისუფლად გვხვდება როგორც დნმ, ასევე რნმ. ეუკარიოტებში, რომლებსაც აქვთ უჯრედის ბირთვი და ასევე აქვთ მრავალი სპეციალიზირებული ორგანელები, დნმ გვხვდება ძირითადად ბირთვში. მაგრამ ის ასევე გვხვდება მიტოქონდრიებში და მცენარეებში, ქლოროპლასტებში.
ამასობაში, ეუკარიოტული რნმ გვხვდება ბირთვში და ციტოპლაზმაში.
რა არის ნუკლეოტიდები?
ა ნუკლეოტიდი არის ნუკლეინის მჟავის მონომერული ერთეული, გარდა ამისა, აქვს სხვა ფიჭური ფუნქციები. ნუკლეოტიდი შედგება ა ხუთ ნახშირბადოვანი (პენტოზური) შაქარი ხუთ ატომური ინტერიერის ბეჭდის ფორმატში, ერთიდან სამამდე ფოსფატების ჯგუფები და აზოტოვანი ფუძე.
დნმ-ში არსებობს ოთხი შესაძლო ბაზა: ადენინი (A) და გუანინი (G), რომლებიც პურინებია, და ციტოზინი (C) და თიმინი (T), რომლებიც არიან პირიმიდინები. RNA შეიცავს A, G და C ასევე, მაგრამ შემცვლელებს ურაცილი (U) თიმინისთვის.
ნუკლეინის მჟავებში, ნუკლეოტიდებში ყველას აქვს ერთი ფოსფატის ჯგუფი, რომელიც გაყოფილია ნუკლეინის მჟავას ჯაჭვის შემდეგ ნუკლეოტიდთან. თავისუფალ ნუკლეოტიდებს უფრო მეტი შეიძლება ჰქონდეთ.
ცნობილია, რომ ადენოზინ დიფოსფატი (ADP) და ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) მონაწილეობენ საკუთარ სხეულში წამში უამრავ მეტაბოლურ რეაქციაში.
დნმ-ის სტრუქტურა რნმ
როგორც აღვნიშნეთ, დნმ და რნმ თითოეულში შეიცავს ორ პურინურ აზოტოვან ფუძეს და ორ პირიმიდინ აზოტოვან ფუძეს და შეიცავს იგივე პურინის ფუძეებს (A და G) და ერთი და იგივე პირიმიდინის ფუძე (C), ისინი განსხვავდებიან იმით, რომ დნმ-ს აქვს მეორე პირიმიდინის ფუძე T, ხოლო RNA- ს აქვს U იქ, სადაც T გამოჩნდება დნმ-ში.
პურინები უფრო მეტია, ვიდრე პირიმიდინები, რადგან ისინი შეიცავს ორი აზოტის შემცველ რგოლებს შეუერთდა ერთი პირიმიდინებში. ამას აქვს გავლენა ფიზიკურ ფორმაზე, რომელშიც დნმ ბუნებაში არსებობს: ეს არის ორჯაჭვიანიდა, კონკრეტულად, არის ორმაგი სპირალი. ძაფებს უერთდება პირიმიდინისა და პურინის ფუძეები მიმდებარე ნუკლეოტიდებზე; თუ ორი პურინი ან ორი პირიმიდინი გაერთიანდებოდა, ინტერვალი ძალიან დიდი იქნებოდა ან ორი მცირე შესაბამისად.
RNA, პირიქით, ერთჯაჭვიანია.
დნმ-ში რიბოზის შაქარია დეოქსირიბოზა ვინაიდან RNA– ში არის რიბოზა. დეოქსირიბოზა იდენტურია რიბოზისა, გარდა იმისა, რომ ჰიდროქსილის (-OH) ჯგუფი 2-ნახშირბადის პოზიციაზე შეიცვალა წყალბადის ატომი.
ფუძე-წყვილი შეერთება ნუკლეინის მჟავებში
როგორც აღინიშნა, ნუკლეინის მჟავებში, პურინის ფუძეები უნდა უკავშირდებოდეს პირიმიდინის ბაზებს და წარმოქმნან სტაბილური ორმაგი ჯაჭვიანი (და ბოლოს ორმაგი ხვეული) მოლეკულა. სინამდვილეში ეს უფრო კონკრეტულია. პურინი A უკავშირდება და მხოლოდ პირიმიდინ T- ს (ან U) უკავშირდება, ხოლო პურინი G უკავშირდება და მხოლოდ პირიმიდინს C- ს.
ეს ნიშნავს, რომ როდესაც თქვენ იცით დნმ-ის ძაფის ფუძის თანმიმდევრობა, შეგიძლიათ განსაზღვროთ მისი ფუძის ზუსტი თანმიმდევრობა დამატებითი (პარტნიორი) მიმართულება. დამატებითი სტრიქონები იფიქრეთ, როგორც ერთმანეთის ინვერსიული, ან ფოტოგრაფიული ნეგატივები.
მაგალითად, თუ თქვენ გაქვთ დნმ-ის ბოჭკოვანი ბაზა თანმიმდევრობით ATTGCCATATG, შეგიძლიათ გამოიტანოთ დასკვნა, რომ შესაბამის დამატებით დნმ-ის ძაფს უნდა ჰქონდეს ფუძის მიმდევრობა TAACGGTATAC.
რნმ – ის ძაფები ერთი ძაფია, მაგრამ ისინი სხვადასხვა ფორმით გვხვდება დნმ – ისგან განსხვავებით. Დამატებით mRNA, რნმ-ის დანარჩენი ორი ძირითადი ტიპია რიბოსომული რნმ (rRNA) და გადააქვთ RNA (tRNA).
დნმ-ის როლი RNA ცილების სინთეზში
დნმ და რნმ შეიცავს გენეტიკური ინფორმაცია. სინამდვილეში, mRNA შეიცავს იმავე ინფორმაციას, რაც დნმ-სგან, რომლისგანაც დამზადდა ტრანსკრიფციის დროს, მაგრამ განსხვავებული ქიმიური ფორმით.
როდესაც დნმ-ს იყენებენ შაბლონად mRNA– ს დასამზადებლად ბირთვში ა ეუკარიოტული უჯრედი, ის სინთეზირებს სტრიქონს, რომელიც წარმოადგენს RNA ანალოგს დამატებითი დნმ-ის სტრიქონთან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იგი შეიცავს რიბოზას ვიდრე დეოქსირიბოზას და სადაც T იქნებოდა დნმ – ში, U არის მის ნაცვლად.
დროს ტრანსკრიფცია, იქმნება შედარებით შეზღუდული სიგრძის პროდუქტი. ეს mRNA ზოლი ჩვეულებრივ შეიცავს გენეტიკურ ინფორმაციას ერთი უნიკალური ცილის პროდუქტისთვის.
MRNA– ს ზედიზედ სამი ფუძის ყოველი ზოლი შეიძლება განსხვავდებოდეს 64 განსხვავებული გზით, თითოეულ ადგილზე ოთხი განსხვავებული ფუძის შედეგი აყვანილია მესამე დონემდე, სამივე ლაქის გათვალისწინებით. როგორც ეს ხდება, თითოეული 20 ამინომჟავა, საიდანაც უჯრედები აშენებენ ცილებს, კოდირებულია mRNA– ს ფუძეების სწორედ ასეთი ტრიადა, რომელსაც ე.წ. სამმაგი კოდონი.
თარგმანი რიბოსომში
მას შემდეგ, რაც ტრანსკრიფციის დროს mRNA სინთეზირდება დნმ-ით, ახალი მოლეკულა ბირთვიდან ციტოპლაზმაში გადადის, ბირთვული მემბრანის გავლით ბირთვული ფორების გავლით. შემდეგ იგი ძალებს უერთდება რიბოსომს, რომელიც ახლახან გაერთიანდება მისი ორი ქვედანაყოფიდან, ერთი დიდი და ერთი პატარა.
რიბოსომები ადგილებია თარგმანი, ან mRNA– ში ინფორმაციის გამოყენება შესაბამისი ცილის წარმოებისათვის.
თარგმნის დროს, როდესაც mRNA ბოჭკო "იწყებს" რიბოსომაზე, ამინომჟავა, რომელიც შეესაბამება სამ გამოვლენილ ნუკლეოტიდულ ფუძეს - ეს არის სამმაგი კოდონი - tRNA– ს მეშვეობით რეგიონში იშლება. TRNA ქვეტიპი არსებობს 20 ამინომჟავასგან თითოეული, რაც ამ წყვეტის პროცესს უფრო მოწესრიგებულს ხდის.
მას შემდეგ, რაც მარჯვენა ამინომჟავა მიერთებულია რიბოსომს, ის სწრაფად გადადის ახლომდებარე რიბოსომულ ადგილზე, სადაც პოლიპეპტიდი, ან ამინომჟავების მზარდი ჯაჭვი, რომელიც წინ უძღვის ყოველი ახალი დამატების მიღებას, დასრულების პროცესშია.
თავად რიბოსომები შედგება პროტეინებისა და rRNA– ს დაახლოებით თანაბარი ნარევიდან. ორი ქვედანაყოფი არსებობს, როგორც ცალკეული ერთეულები, გარდა იმ შემთხვევებისა, როდესაც ისინი აქტიურად ასინთეზებენ ცილებს.
სხვა განსხვავებები დნმ-სა და RNA- ს შორის
დნმ – ის მოლეკულები მნიშვნელოვნად გრძელია ვიდრე RNA– ს მოლეკულები; სინამდვილეში, ერთი დნმ მოლეკულა ქმნის მთლიანი ქრომოსომის გენეტიკურ მასალას, ათასობით გენის აღრიცხვა. ასევე, ის ფაქტი, რომ ისინი საერთოდ გამოყოფილია ქრომოსომებად, მათი შედარებითი მასის დასტურია.
მიუხედავად იმისა, რომ RNA– ს უფრო მოკრძალებული პროფილი აქვს, ის ფაქტობრივად უფრო მრავალფეროვანია ორი მოლეკულის ფუნქციონალური თვალსაზრისით. გარდა tRNA, mRNA და rRNA ფორმებისა, RNA შეიძლება ასევე მოქმედებდეს კატალიზატორი (რეაქციების გამაძლიერებელი) ზოგიერთ სიტუაციაში, მაგალითად, ცილების თარგმნის დროს.