Недавно, в интернете попалась статья, которая довольно доходчево описывает что такое ДНК и РНК.
Кратко суть понятого из статьи такова..
ДНК это некая библиотека с данными, в которых расказывается как сделать тело человека. Данные эти по возможности хранятся компактно, то есть архивируются. И чтобы их прочесть - нужно сначала разархивировать.
Книги из библиотеки вывносить нельзя, наверное, чтобы не потерялись..) То есть за пределы ядра клетки молекулы ДНК не выходят.
Но молекулы РНК могут входить в библиотеку (ядро клетки) и выходить.
Поэтому, если нужно что-то построить, то в библиотеку посылается РНК, под конкретный запрос разархивируются нужные данные, делаются их копии и РНК доставляет их по месту назначения.
Ну а теперь подробнее..
Расшифровываются эти абривиатуры так
- ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота
- РНК – это химически рибонуклеиновая кислота
Кратко из истории открытия ДНК
ДНК было открыто в 1869 году Иоганном Фридрихом Мишером. Химически ДНК – это дезоксирибонуклеиновая кислота.
Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком.
В клетке человека имеется множество органоидов, которые выполняют различные функции. ДНК располагается в ядре. Ядро – это маленькая органелла, которая окружена специальной мембраной, и в которой хранится весь генетический материал – ДНК.
Органоиды (их еще называют органеллами) - постоянные составляющие элементы любой клетки, которые делают ее целостной и выполняют определенные функции.
То есть ДНК это место хранения генетического матерала, а РНК это некая транспортная конструкция, которая считывает информацию с ДНК и транспортирует ее за прелелы мембраны ядра.
Сама ДНК – это очень длинная молекула, состоящая из структурных элементов – нуклеотидов. Имеется 4 вида нуклеотидов
Нуклеотиды ДНК по азотистому основанию представлены четырьмя видами:
- аденин (А)
- гуанин (Г)
- тимин (Т)
- цитозин (Ц)
В одной молекуле ДНК имеется две цепочки нуклеотидов, которые спирально закручены вокруг друг друга.
Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.
Как же эти нуклеотидные цепочки держатся рядом и закручиваются в спираль?
Данный феномен обусловлен свойством комплементарности.
Комплементарность означает, что друг напротив друга в двух цепочках могут находиться только определенные нуклеотиды (комплементарные). Так, напротив аденина всегда стоит тимин, а напротив гуанина всегда только цитозин.
Таким образом, гуанин комплементарен с цитозином, а аденин – с тимином.Такие пары нуклеотидов, стоящие напротив друг друга в разных цепочках также называются комплементарными.
Комплементарные пары схематически можно изобразить следующим образом:
- Г — Ц
- Т — А
- Т — А
- Ц — Г
то есть образование связи между не комплементарными Г и А – невозможно.
Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов –
- аденина (А)
- урацила (У)
- гуанина (Г)
- цитозина (Ц)
«Упаковка» ДНК
Почему же эти нуклеотидные цепочки ДНК закручиваются вокруг друг друга? Зачем это нужно? Дело в том, что количество нуклеотидов огромно и нужно очень много места, чтобы разместить такие длинные цепочки. По этой причине происходит спиральное закручивание двух нитей ДНК вокруг друга. Данное явление носит название спирализации. В результате спирализации цепочки ДНК укорачиваются в 5-6 раз.
Некоторые молекулы ДНК активно используются организмом, а другие используются редко.
Такие редко используемые молекулы ДНК помимо спирализации подвергается еще более компактной «упаковке». Такая компактная упаковка называется суперспирализацией и укорачивает нить ДНК в 25-30 раз!
Как происходит упаковка спиралей ДНК?
Для суперспирализации используются гистоновые белки, которые имеют вид и структуру стержня или катушки для ниток. На эти «катушки» - гистоновые белки наматываются спирализованные нити ДНК. Таким образом, длинная нить становится очень компактно упакованной и занимает очень мало места.
При необходимости использовать ту или иную молекулу ДНК происходит процесс «раскручивания», то есть нить ДНК «сматывается» с «катушки» - гистонового белка (если была на нее накручена) и раскручивается из спирали в две параллельные цепи. А когда молекула ДНК находится в таком раскрученном состоянии, то с нее можно считать необходимую генетическую информацию. Причем считывание генетической информации происходит только с раскрученных нитей ДНК!
Совокупность суперспирализованных хромосом называется гетерохроматин, а хромосом, доступных для считывания информации – эухроматин.
Что такое ген?
Ген – это строго определенный участок ДНК, состоящий из определенного количества нуклеотидов, расположенных в строго определенной комбинации. Расположение в строго определенном участке ДНК означает, что конкретному гену отведено его место, и поменять это место невозможно.
Например, ген, кодирующий выработку инсулина, состоит из 60 пар нуклеотидов; ген, кодирующий выработку гормона окситоцина – из 370 пар нуклеотидов.
Помимо генов в цепи ДНК расположены, так называемые «некодирующие последовательности». Такие некодирующие последовательности нуклеотидов регулируют работу генов, помогают спирализации хромосом, отмечают точку начала и конца гена. Однако, на сегодняшний день, роль большинства некодирующих последовательностей остается невыясненной.
Геном
Совокупность генов индивидуума называется геномом. Естественно, весь геном невозможно уложить в одну ДНК. Геном разбит на 46 пар молекул ДНК.
Одна пара молекул ДНК называется хромосома.
Так вот именно этих хромосом у человека имеется 46 штук.
Каждая хромосома несет строго определенный набор генов, например, в 18 хромосоме заложены гены, кодирующие цвет глаз и т.д.Хромосомы различаются друг от друга по длине и форме.
Самые распространенные формы в виде Х или Y, но имеются также и другие.
У человека имеются по две хромосомы одинаковой формы, которые называются парными (парами).
В связи с такими различиями все парные хромосомы пронумерованы – их имеется 23 пары. Это означает, что имеется пара хромосом №1, пара №2, №3 и т.д. Каждый ген ответственный за определенный признак находится в одной и той же хромосоме.
В современных руководствах для специалистов может указываться локализация гена, например, следующим образом: 22 хромосома, длинное плечо.
Помимо форм и размеров хромосомы различаются по выполняемым функциям. Из 23 пар, 22 пары являются соматическими и 1 пара – половые. Что это значит? Соматические хромосомы определяют все внешние признаки индивидуума, особенности его поведенческих реакций, наследственный психотип, то есть все черты и особенности каждого конкретного человека. А пара половых хромосом определяет пол человека: мужчина или женщина.
Существует две разновидности половых хромосом человека – это Х (икс) и У (игрек).
Если они сочетаются как ХХ (икс - икс) – это женщина, а если ХУ (икс - игрек) – перед нами мужчина.
Мне не очень понятно было откуда берутся X и Y, ведь есть две нити ДНК, которые закручиваются спиралью и не пресекаются.. Я предположил, что различные пересечения образуются из-за упаковки ДНК в ядре..
Как происходит синтез белка
Нити ДНК, с которых нужно «считать» информацию, раскручиваются, к ним подходит специальный фермент – «строитель» и синтезирует параллельно нити ДНК комплементарную цепочку РНК. Молекула РНК также состоит из 4 видов нуклеотидов – аденина (А), урацила (У), гуанина (Г) и цитозина (Ц). При этом комплементарными являются следующие пары: аденин – урацил, гуанин – цитозин. Как видно, в отличие от ДНК, в РНК используется урацил вместо тимина. То есть фермент-«строитель» работает следующим образом: если в нити ДНК он видит А, то к нити РНК присоединяет У, если Г – то присоединяет Ц и т.д. Таким образом, с каждого активного гена при транскрипции формируется шаблон – копия РНК, способная проходить через мембрану ядра.
Покинув ядро, РНК попадает в цитоплазму. Уже в цитоплазме РНК может быть, как матрица встроена в специальные ферментные системы (рибосомы), которые могут синтезировать, руководствуясь информацией РНК соответствующую последовательность аминокислот белка.
Как известно, молекула белка состоит из аминокислот.
Как же рибосоме удается узнать, какую именно аминокислоту надо присоединить к растущей белковой цепи? Делается это на основе триплетного кода. Триплетный код означает, что последовательность в три нуклеотида цепочки РНК (триплет, например, ГГУ) кодируют одну аминокислоту (в данном случае глицин). Каждую аминокислоту кодирует определенный триплет. И так, рибосома «прочитывает» триплет, определяет какую аминокислоту надо присоединить следующей по мере считывания информации в РНК. Когда цепочка аминокислот сформирована, она принимает определенную пространственную форму и становится белком, способным осуществлять возложенные на него ферментные, строительные, гормональные и другие функции.
Белок для любого живого организма является продуктом гена. Именно белками определяются все разнообразные свойства, качества и внешние проявления генов.
Подробнее...