uabooks.top » Biológia » 18. A nukleinsavak felépítése és biológiai szerepe
Інформація про новину
  • Переглядів: 60
  • Дата: 5-07-2020, 20:15
5-07-2020, 20:15

18. A nukleinsavak felépítése és biológiai szerepe

Категорія: Biológia




Emlékezzetek, milyen szénhidrátokat nevezünk pentózoknakl? Milyen tulajdonságai vannak a genetikai kódnak? Mi a genom? Milyen a viroidok szerveződésének sajátossága? Mélyen a riboszóma szerkezete? Mik azok a ribozimek?

A nukleinsavak felépítését és funkcióit tanultátok tavaly a biológia keretein belül. Ezek összetett óriásmolekulájú biopolimerek, melyek monomerjei a nukleot-idok. A nukleotid 3 részből áll: nitrogéntartalmú szerves bázisból, monoszacharid-ból (a kétféle pentóz egyikéből: dezoxiribózból vagy ribózból) és ortofoszforsav maradékból (18. 1 ábra).

Már tudjátok, hogy a nukleotid pentóztartalmától függően megkülönböztetünk kétféle nukleinsavat: ribonukleinsavat (RNS), amely ribózt, és dezoxiribonuklein-savat (DNS) amely dezoxiribózt tartalmaz (18. 1 ábra). Minden DNS nukleotid a négy közül valamelyik nitrogénbázist tartalmazza: adenin (rövidítve A-val jelöljük), guanin (G), citozin (C) és timin (T). Az RNS-molekulákban T helyett uracil (U) van.

18.3. ábra. Erwin Chargaff (1905-2002) - ukrán származású amerikai biokémikus (Csernyiveiben született). Munkatársaival meghatározta a DNS-ben található nitrogénbázisok mennyiségi

arányát

A nukleinsavakat alkotó nukleotidok kovalens kötésekkel lánccá kapcsolódnak, amelyek az egyik nukleotid pentóza és a másik nukleotid ortofoszforsav-maradéka között alakulnak ki (18. 2 ábra).

A DNS felépítése. Az adenin nukleotidok száma minden DNS- molekulában megegyezik a timin nukleotidok számával (A=T), a guanin nukleotidok száma pedig a citozinéval (G=C). Az adenin és a guanin nukleotidok összege egyenlő a timin és a citozin nukleotidok összegével (A+G=T+C). A DNS-molekulák-ban lévő különböző nukleotidok relatív mennyiségének ezen törvényszerűségei a Chargaff szabály nevet kapta (18.3 ábra). A DNS- molekulák ugyanolyan nukleotid összetétellel rendelkeznek. Ez a korral sem változik, nem függ a táplálkozás jellegétől, a környezet változásaitól (csupán mutáció következtében változhat).

A DNS-molekula két, egymással hidrogén-kötésekkel összekapcsolt polinukleotid szálból áll. Ezek a kötések két különböző méretű nukleotid között jönnek létre. Az A és a G mérete valamelyest nagyobbak, mint a T és C; ezért az A mindig a T-vel (közöttük két hidrogénkötés alakul ki), a G a C-val (közöttük 3 hidrogén kötés alakul ki) alkot párt. Vagyis a két lánc mindegyiket másik egyfajta „tükörképe”.

A két DNS-lánc közötti pontos nukleotid megfelelést a komplementaritás elvének nevezték el (ezt az elvet J. Watson és F. Creek fogalmazta meg). A két nukleotid lánc egyike a másikba tekeredik, és jobbra forduló kettős spirált (a DNS másodlagos szerkezetét) alakít ki (18. 4 ábra).

Az eukarióták sejtmagjának minden kromoszómája tartalmaz egy hosszú DNS- molekulát, amely a mag hiszton fehérjéivel együtt bonyolult térszerkezetet (harmadlagos) alkot (18. 5 ábra). Az embernek hosszabb kromoszómájának hossza 10 cm.

A DNS-molekulákkal kapcsolatos az élőlények alapvető tulajdonsága - az öröklődés. A DNS nukleotidjainak sorrendjébe van kódolva a sejtek És a szervezet felépítésének és működésének sajátosságai. Az öröklődés egysége a gén - DNS- molekula szakasz.

A DNS-molekulára jellemző a nagy stabilitás, amely az örökletes információ megbízható tárolását biztosítja.

A DNS manipuláció módszerei. A DNS- molekula sejtekből való kivonásának és manipulációjának különböző módszerei vannak. Emlékezzetek: a polimeráz láncreakciók (PCR) segítségével a kivont DNS nagy mennyiségű másolatát kaphatjuk, amely megkönnyíti a vele történő későbbi munkát. A molekuláris klónozás módszerével a DNS-molekula nagy részleteinek másolatát kaphatjuk. A kapott DNS- molekulákat tanulmányozzák úgy, hogy enzimek segítségével szétválasztják őket szakaszokra. így elemzik a génexpressziót és meghatározzák a különböző élőlények genomjainak rokonsági fokát. A szekvenálási módszerrel határozzá meg a különböző DNS-molekulák nukleotid sorrendjét, azaz meg fejtik a különböző élőlények genomját.

A rendszertanban alkalmazzák a genom hibridizációjának módszerét, amely lehetővé teszi az élőlények rokonsági fokának meghatározását. Ez egy szervezet DNS- molekuláinak hibridizációján alapul, amelyek összetételében radioaktív izotópok vagy festék anyagokat és nem jelzett más DNS-eket juttattak be. így határozzák meg az identikus gének számát, és amennyiben belőlük több van, akkor ezen élőlények rokonsági foka közelebbi. Ezt a módszert az onkológiában is alkalmazzák úgy, hogy a daganatos sejtek génszerkezetét összehasonlítják a normál sejtekével. A különböző kutatási módszereket és a DNS- molekulák manipulációját széleskörűen alkalmazzák a génsebészetben és a biotechnológiában, főleg genetikailag módosított szervezetek (GMO) előállítására.

Az RNS típusai, szerkezetük és funkcióik. Az RNS-molekulák többsége

egy polinukleotid-láncból áll. Ezáltal az egy molekula belül előforduló komplementer szakaszon gyakran képeznek kettőspirálú ún. húrkokat. Ennek következtében az RNS- molekula gyakran alkot bonyolult térszerkezetet (harmadlago-sat). Egyes vírusoknak a DNS-hez hasonló RNS-ük van.

Minden sejt típusban az RNS- molekulák három fajtáját különböztetjük meg, amelyek nukleotid- összetételükben, méretükben és funkcióikban különböznek egymástól.

A messenger RNS-t (mRNS, más néven információsnak is hívják iRNS) a DNS szakaszán szintetizálódik, amely egy bizonyos fehérje szerkezetéről szóló információt hordozza és az egyik DNS-szál ezen szakaszának másolata. Ez a DNS-en lévő örökletes információt viszi át a polipeptidlánc szintézisének a helyére - a ribo-szómára, ahol mátrixként szolgál.

Szállító RNS-ek (tRNS) magukhoz kapcsolják az aminosavakat (mindegyik a sajátját) és elszállítják a fehérjemolekula szintézisének helyére. A szállító RNS-nek másodlagos szerkezete van, amely lóhere-levél alakú. Később meghatározott térszerkezet (harmadlagost) alkot (18. 6 ábra).

Riboszomális RNS (rRNS) a riboszómákban a riboszóma-fehérjékkel együtt részt vesz a nukleoproteid komplexek kialakításában, amelyek a riboszómák 2/3-át teszik ki (18. 6 ábra).

Ez határozza meg az iRNS és a tRNS kölcsönös elhelyezkedését a riboszómák a fehérjeszintézis során. Az eukarióta sejtekben az rRNS a magvacskában szinteti-zálódik, azaz a riboszóma-alegységek képződésének helyén.

A sejtekben más típusú RNS-ek is vannak, amelyek az mRNS és a rRNS szintézis utáni „részében” vesznek részt, és amelyek érdekeltek más RNS-ek és más fehérjék szintézisében is.

Ti már tudjátok, hogy az RNS- molekulák lehetnek sajátos enzimek is, amelyeket ribozimoknak nevezünk. Ezek, akárcsak az összetett enzimek fehérjetermé-szetűek, lehetnek kofaktoraik, mint például Mg2+ ionok. Sok ribozim képes katalizálni saját lebontását vagy más RNS-ekét is. A ribozimok a riboszómák aktív részei..

1. Milyen sajátosságai vannak a nukleinsavak felépítésének? Milyen típusai vannak a nuklein-savaknak? 2. Fogalmazzák meg a Chargaff szabályt! 3. Az RNS milyen típusait ismeritek? A sejtben zajló melyik folyamatban vesznek részt az RNS- molekulák? 4. Milyen az mRNS-molekula felépítése és mi a funkciója? 5. Milyen a tRNS felépítése funkciójából adódóan? 6. Melyek az rRNS funkciói? Mik azok a ribozimok? Milyen funkciókat látnak el?

Hogyan hatott a DNS-molekula nukleotid összetételéről szóló törvényszerűség (Chargaff szabály) felállítása ezen molekula térszerkezetének felállítására?

 

 

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij

 





^