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In che modo una molecola di DNA è diversa dall'RNA. Acido desossiribonucleico

Sostanze come gli acidi nucleici sono presenti nelle cellule degli organismi viventi. Sono necessari per memorizzare, trasmettere e implementare le informazioni genetiche.
RNA e DNA hanno alcune somiglianze, ma è importante conoscere e comprendere le loro differenze.
In primo luogo, analizzeremo separatamente entrambi gli acidi, quindi nella forma della tesi rifletteremo le loro caratteristiche simili e diverse.

Acido desossiribonucleico

Il DNA è un biopolimero. Il monomero del DNA è a base di pentoso. Il carboidrato DNA è un'eccezione alla regola, perché la sua formula (C5H10O4) differisce dal carboidrato "normale" in quanto manca di un atomo di ossigeno, motivo per cui questo carboidrato è chiamato "desossiribosio".

Una base azotata (citosina, timina, adenina e guanina) è attaccata al residuo di desossirobosio. La catena del polimero del DNA è formata collegando tra loro i monomeri. I "collegamenti" adiacenti sono cuciti insieme ai residui di acido fosforico, formando un legame fosfodiestere 3'-5'.

Il DNA è una doppia elica destrorsa antiparallela. Le due catene sono collegate da legami idrogeno che si verificano tra composti eterociclici. Coppie complementari nel DNA: A-G e C-T.

L'unicità del DNA è che è in grado di creare una molecola figlia ( replica). Per fare ciò, l'elica del DNA diverge in due catene madri e con l'aiuto di enzimi (l'enzima principale è la DNA polimerasi), le catene figlie vengono costruite su di esse, in base alla regola della complementarità. Di conseguenza, si formano due filamenti di DNA identici. Questo processo garantisce la trasmissione senza errori di informazioni ereditarie di generazione in generazione.

Acido ribonucleico

L'RNA ha una serie di differenze rispetto al DNA, ma la loro struttura non è fondamentalmente diversa. In primo luogo, gli RNA costituiscono i carboidrati "normali", i ribosi (C5H10O5). In secondo luogo, invece della base eterociclica della timina, l'RNA contiene uracile, privo di un gruppo metilico.

L'RNA è un'unica catena polimerica che, in condizioni favorevoli, è in grado di cambiare configurazione e assumere la forma di una "forcina" quando si legano le basi azotate più vicine tra loro complementari. Nell'RNA, le seguenti coppie di basi: A-G e U-C. L'RNA è parecchie volte più corto dell'elica del DNA.

Occorre menzionare i tipi di RNA. Allocare matrice o RNA messaggero (mRNA), trasferimento RNA (tRNA), RNA ribosomiale (rRNA), RNA della matrice di trasporto (tmRNA) e piccolo RNA nucleare (snRNA). Le loro funzioni sono diverse, ma sono tutte necessarie per la vita. L'RNA è la base per la biosintesi delle proteine, poiché il DNA non è presente nel citoplasma, dove le molecole proteiche vengono sintetizzate sui ribosomi.

Vale la pena notare che il processo di sintesi proteica inizia con il DNA, in cui le informazioni su una particolare sostanza vengono crittografate, poiché il DNA è la fonte delle informazioni sui geni. L'RNA ha origine dal DNA, sintetizzato su di esso con l'aiuto di uno speciale enzima.

Dopo aver analizzato separatamente i due acidi nucleici, possiamo procedere a riassumere. Cosa unisce DNA e RNA e qual è la loro differenza fondamentale?

Somiglianze tra DNA e RNA

DNA e RNA sono polimeri organici i cui monomeri sono mononucleotidi.
I carboidrati di entrambi gli acidi sono nella forma b-D-ribofuranosio.
I monomeri vicini nelle catene sono "reticolati" con l'aiuto di residui di acido fosforico.
Contengono basi eterocicliche (due pirimidine e due purine).

Differenze tra DNA e RNA

I monomeri degli acidi desossiribonucleico e ribonucleico sono a base di carboidrati, rispettivamente pentoso e ribosio.
Il DNA nella sua composizione contiene una base azotata (base pirimidinica) - timina e RNA - uracile (non esiste un gruppo metilico).
Il DNA è una doppia elica destrorsa antiparallela, mentre l'RNA è un singolo filamento.
Il DNA può replicarsi, ma l'RNA no.
Le principali funzioni del DNA: Conservazione, trasmissione e implementazione di informazioni ereditarie di generazione in generazione.

Le principali funzioni dell'RNA: Conservazione delle informazioni genetiche e sintesi proteica nella cellula.

La molecola di DNA è più grande e più pesante della molecola di RNA.

La questione del processo di trasferimento delle informazioni ereditarie e della biosintesi proteica è stata a lungo di interesse per gli scienziati. Fu solo con l'avvento della biologia molecolare e della genetica che furono scoperti molti misteri. Nel nostro articolo considereremo le caratteristiche di queste strutture funzionali, nonché la differenza tra DNA e RNA.

Cosa sono gli acidi nucleici

Se è la prima volta che incontri queste abbreviazioni, dovresti familiarizzare con la loro decodifica. Il DNA è acido desossiribonucleico. Tutti sanno che copre informazioni sui geni delle cellule. RNA - acido ribonucleico. La sua funzione principale è la formazione di proteine. È una sostanza organica che è alla base di tutti gli esseri viventi. Tuttavia, questa non è tutta la differenza. L'RNA differisce dal DNA non solo nei nomi e nelle aree di utilizzo.

Struttura dei monomeri

I nucleotidi sono chiamati elementi strutturali ripetuti di RNA e DNA, rappresentati da tre componenti. In che modo l'RNA è diverso dal DNA? Solo due componenti di monomeri. Ma questa caratteristica determina la loro differenza non solo nella struttura, negli organismi viventi hanno scopi funzionali diversi.

Carboidrato pentoso

Innanzitutto, il DNA differisce dall'RNA per il contenuto del tipo di carboidrato. Gli zuccheri semplici sono sostanze con una certa quantità dell'elemento carbonio nella formula generale. La composizione degli acidi nucleici è rappresentata dai pentosi. Il numero di atomi di carbonio in essi contenuto è cinque. Ecco perché sono chiamati pentosi.

Qual è la differenza qui se il numero di carbonio e la formula molecolare sono esattamente gli stessi? Tutto è molto semplice: nell'organizzazione strutturale. Tali sostanze con la stessa composizione e formula molecolare, con differenze nella struttura e nelle proprietà caratteristiche, sono chiamate isomeri in chimica.

Il monosaccaride ribosio fa parte dell'RNA. Questa caratteristica è stata decisiva per i nomi di questi biopolimeri. Il monosaccaride caratteristico del DNA è chiamato desossiribosio.

Basi azotate

Considera un'altra differenza tra le molecole di DNA e RNA. Colpisce anche le proprietà di queste sostanze. La struttura dei monomeri del DNA comprende uno dei quattro residui di basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina. Sono posizionati secondo una certa regola.

Nella molecola del DNA, che consiste di due filamenti elicoidali, c'è sempre una base timidilica opposta alla base adenile e una base citidilica corrisponde alla base guanile. Questa regola è chiamata principio di complementarità. Si formano sempre due legami idrogeno tra adenina e guanina e tre legami idrogeno tra guanina e citosina.

La situazione è abbastanza diversa con l'acido ribonucleico. Al posto della timina, contiene un'altra base azotata. Si chiama uracile. Vale la pena dire che, rispetto al DNA, l'RNA è di dimensioni molto più ridotte, poiché è costituito da una molecola elicoidale.

La differenza tra DNA e RNA: tabella

Le caratteristiche principali che rappresentano la differenza tra le molecole di DNA e RNA sono presentate nella nostra tabella comparativa.

Come puoi vedere, la differenza tra DNA e RNA non sta solo nelle caratteristiche strutturali, la loro struttura determina le varie funzioni necessarie a tutti gli organismi viventi.

Tipi di RNA

La scienza conosce tre tipi di acido ribonucleico. L'RNA di trasferimento si forma sul DNA e quindi si sposta nel citoplasma. Queste molecole sono di dimensioni più piccole. Legano gli amminoacidi, che sono monomeri proteici, e poi li trasportano al sito di assemblaggio delle macromolecole. La struttura spaziale dell'RNA di trasferimento ha una forma simile a una foglia di trifoglio. Il prossimo tipo di questo acido nucleico svolge la funzione di trasferire informazioni sulla struttura della futura proteina dal nucleo cellulare a strutture specializzate. Sono ribosomi. Questi organelli specializzati si trovano sulla superficie del reticolo endoplasmatico. E il tipo di RNA che svolge questa funzione è chiamato informativo.

C'è anche un terzo gruppo: si tratta di RNA ribosomiale situato nei siti degli organelli corrispondenti. Sono in grado di formare la disposizione spaziale delle molecole necessarie durante la formazione di molecole proteiche. Ma in generale, tutti e tre i tipi di queste macromolecole interagiscono tra loro, svolgendo un'unica funzione.

Somiglianze tra DNA e RNA

Qual è la differenza tra RNA e DNA, l'abbiamo già praticamente scoperto. Ma poiché queste sostanze sono combinate in un gruppo, si osservano anche caratteristiche comuni tra di loro. Il principale è che sono polinucleotidi. Pertanto, la composizione del DNA comprende da diverse decine di migliaia a milioni di monomeri. L'RNA non può vantare una tale quantità, è formato da un massimo di diecimila nucleotidi. Tuttavia, tutti i monomeri dell'acido nucleico hanno un piano strutturale generale simile, che consente loro di partecipare all'implementazione dei processi di biosintesi proteica.

Differenza funzionale tra DNA e RNA

La differenza tra DNA e RNA non si limita alle caratteristiche e alle caratteristiche strutturali. Ad esempio, il DNA è capace di denaturazione, rinaturazione e distruzione. La sua essenza è nello svolgimento delle molecole a un certo stato e ritorno, se possibile. Durante questi processi si osserva la distruzione dei legami idrogeno.

La funzione principale del DNA è la conservazione, la crittografia, la trasmissione e la manifestazione dell'informazione genetica, svolta durante la riproduzione degli organismi a tutti i livelli dell'organizzazione. Questa sostanza organica è anche in grado di trascrivere. L'essenza di questo fenomeno è la formazione di molecole di RNA basate sul DNA. La sua base è il principio di complementarità. La molecola del DNA è anche in grado di autoduplicarsi o replicarsi. Questo processo è molto importante per il normale corso della divisione cellulare, in particolare la mitosi, quando due cellule identiche si formano da una cellula con un doppio set cromosomico. La funzione dell'RNA è importante anche per gli organismi viventi, perché senza la sintesi proteica la loro esistenza è semplicemente impossibile.

DNA e RNA sono acidi nucleici, che sono macromolecole complesse costituite da nucleotidi. La principale differenza tra queste sostanze è che contengono diversi tipi di basi azotate e carboidrati pentoso, che ne determinano le varie funzioni nelle cellule degli esseri viventi.

Inizialmente, le persone sembravano che le molecole proteiche fossero la base fondamentale della vita. Tuttavia, la ricerca scientifica ha rivelato quell'importante aspetto che distingue la fauna selvatica dalla natura non vivente: gli acidi nucleici.

Cos'è il DNA?

Il DNA (acido desossiribonucleico) è una macromolecola che immagazzina e trasmette informazioni ereditarie di generazione in generazione. Nelle cellule, la funzione principale della molecola del DNA è quella di memorizzare informazioni accurate sulla struttura delle proteine e dell'RNA. Negli animali e nelle piante, la molecola del DNA è contenuta nel nucleo della cellula, nei cromosomi. Da un punto di vista puramente chimico, la molecola del DNA è costituita da un gruppo fosfato e da una base azotata. Nello spazio, è rappresentato come due fili attorcigliati a spirale. Le basi azotate sono adenina, guanina, citosina e timina e sono collegate tra loro solo secondo il principio di complementarità: guanina con citosina e adenina con timina. La disposizione dei nucleotidi in diverse sequenze consente di codificare diverse informazioni sui tipi di RNA coinvolti nel processo di sintesi proteica.

Cos'è l'RNA?

La molecola di RNA ci è nota con il nome di "acido ribonucleico". Come il DNA, questa macromolecola è inerente alle cellule di tutti gli organismi viventi. La loro struttura coincide in gran parte: l'RNA, come il DNA, è costituito da collegamenti: nucleotidi, che si presentano sotto forma di un gruppo fosfato, una base azotata e uno zucchero ribosio. La disposizione dei nucleotidi in una sequenza diversa consente di codificare un codice genetico individuale. Esistono tre tipi di RNA: i-RNA - responsabile della trasmissione di informazioni, r-RNA - è un componente dei ribosomi, t-RNA - è responsabile della consegna di amminoacidi ai ribosomi. Tra l'altro, il cosiddetto RNA messaggero è utilizzato da tutti gli organismi cellulari per la sintesi proteica. Le singole molecole di RNA hanno una propria attività enzimatica. Si manifesta nella capacità di “spezzare” altre molecole di RNA o di connettere due frammenti di RNA.L'RNA è anche parte integrante dei genomi della maggior parte dei virus, nei quali svolge la stessa funzione degli organismi superiori, la macromolecola del DNA.

Confronto di DNA e RNA

Quindi, abbiamo scoperto che entrambi questi concetti si riferiscono ad acidi nucleici con funzioni diverse: l'RNA è impegnato nel trasferimento di informazioni biologiche registrate nelle molecole di DNA, che a sua volta è responsabile della memorizzazione delle informazioni e della loro trasmissione per ereditarietà. La molecola di RNA è lo stesso polimero del DNA, solo più corto. Inoltre, il DNA è un doppio filamento, l'RNA è una struttura a filamento singolo.

ImGist ha determinato che la differenza tra DNA e RNA è la seguente:

Il DNA contiene deossiribonucleotidi, mentre l'RNA contiene ribonucleotidi.
Basi azotate nella molecola del DNA: timina, adenina, citosina, guanina; L'RNA usa l'uracile invece della timina.
Il DNA è il modello per la trascrizione e memorizza le informazioni genetiche. L'RNA è coinvolto nella sintesi proteica.
Il DNA ha un doppio filamento elicoidale; nell'RNA è singolo.
Il DNA è nel nucleo, nei plastidi, nei mitocondri; RNA - si forma nel citoplasma, nei ribosomi, nel nucleo, il proprio RNA si trova nei plastidi e nei mitocondri.

è stato a lungo di interesse per gli scienziati. Fu solo con l'avvento della biologia molecolare e della genetica che furono scoperti molti misteri. Nel nostro articolo considereremo le caratteristiche di queste strutture funzionali, nonché la differenza tra DNA e RNA.

Cosa sono gli acidi nucleici

Le sostanze discusse nel nostro articolo sono chiamate acidi nucleici. La maggior parte di loro si trova nella matrice nucleare, dove sono stati trovati per la prima volta. Nel tempo, è diventato ovvio che si trovano in diverse parti delle cellule. I plastidi di specie diverse, i mitocondri e anche il citoplasma contengono queste sostanze. Ma hanno preso il nome dalla parola latina "nucleus", che significa "nucleo".

Come tutte le sostanze organiche, gli acidi nucleici sono biopolimeri presenti in natura. Queste sono grandi macromolecole costituite da un certo numero di elementi identici che si ripetono ciclicamente: i monomeri. Ad esempio, i carboidrati complessi sono monosaccaridi.

Struttura dei monomeri

Carboidrato pentoso

Il monosaccaride ribosio fa parte dell'RNA. Questa caratteristica è stata decisiva per i nomi di questi biopolimeri. Il monosaccaride caratteristico del DNA è chiamato desossiribosio.

Basi azotate

Considera un'altra differenza tra le molecole di DNA e RNA. Colpisce anche le proprietà di queste sostanze. La struttura comprende uno dei quattro residui di basi azotate: adenina, guanina, citosina, timina. Sono posizionati secondo una certa regola.

La differenza tra DNA e RNA: tabella

Le caratteristiche principali che rappresentano la differenza tra le molecole di DNA e RNA sono presentate nella nostra tabella comparativa.

Come puoi vedere, la differenza tra DNA e RNA non sta solo nelle caratteristiche strutturali, la loro struttura determina le varie funzioni necessarie a tutti gli organismi viventi.

Tipi di RNA

La scienza conosce tre tipi di acido ribonucleico. L'RNA di trasferimento si forma sul DNA e quindi si sposta nel citoplasma. Queste molecole sono di dimensioni più piccole. Attaccano gli amminoacidi, dopodiché li trasportano nel sito di assemblaggio delle macromolecole. La struttura spaziale dell'RNA di trasferimento ha una forma simile a una foglia di trifoglio. Il prossimo tipo di questo acido nucleico svolge la funzione di trasferire informazioni sulla struttura della futura proteina dal nucleo cellulare a strutture specializzate. Sono ribosomi. Questi organelli specializzati si trovano sulla superficie del reticolo endoplasmatico. E il tipo di RNA che svolge questa funzione è chiamato informativo.

Somiglianze tra DNA e RNA

Qual è la differenza tra RNA e DNA, l'abbiamo già praticamente scoperto. Ma poiché queste sostanze sono combinate in un gruppo, si osservano anche caratteristiche comuni tra di loro. Il principale è che sono polinucleotidi. Quindi, da diverse decine di migliaia a milioni di monomeri. L'RNA non può vantare una tale quantità, è formato da un massimo di diecimila nucleotidi. Tuttavia, tutti i monomeri dell'acido nucleico hanno un piano strutturale generale simile, che consente loro di partecipare all'implementazione dei processi di biosintesi proteica.

Differenza funzionale tra DNA e RNA

Nonostante l'elevata somiglianza dei meccanismi di funzionamento di base dei due tipi di polimerasi coinvolti nella sintesi degli acidi nucleici, esistono differenze fondamentali tra di loro. La caratteristica principale è che per la DNA polimerasi, il DNA è sia uno stampo che un prodotto di reazione, e questo crea notevoli problemi.

Poiché durante la sintesi dell'RNA esiste temporaneamente una doppia elica ibrida DNA-RNA nel centro attivo della RNA polimerasi (vedi Sezioni 5, 6), la RNA polimerasi può facilmente discriminare l'ibrido dalla consueta doppia elica del DNA. L'elevata affinità dell'ambiente del centro attivo della RNA polimerasi per l'ibrido e il canale di uscita del trascritto nell'RNA garantisce l'elevata processività dell'enzima? la capacità di lavorare senza dissociazione dopo un singolo atto di iniziazione della trascrizione. La DNA polimerasi ha una doppia elica del DNA sia attorno al suo centro attivo che ovunque al di fuori del complesso della polimerasi. Di conseguenza, esiste un'alta probabilità della sua dissociazione: la processività della DNA polimerasi è molto bassa? può sintetizzare per dissociazione solo una sezione lunga 10?. 20 nucleotidi. Quindi, ci deve essere qualche meccanismo aggiuntivo per aumentare la processività.

L'elevata affinità della RNA polimerasi per l'ibrido DNA-RNA rende facile distruggere la doppia elica del DNA nella direzione della polimerasi durante l'allungamento della trascrizione? la trascrizione sposta semplicemente il filamento di DNA non modello dal duplex. Per la DNA polimerasi, un tale meccanismo è impossibile: i duplex di DNA nel complesso con la polimerasi e davanti ad essa non differiscono in alcun modo l'uno dall'altro; La DNA polimerasi richiede la rimozione di un DNA stampo a filamento singolo dalla doppia elica.

Il terzo problema è che la DNA polimerasi può fare solo un'operazione? continua (modificando) l'estremità 3 "della catena del DNA, può avviare la sintesi, creare il primo legame fosfodiestere. Ciò significa che una certa breve sezione deve essere creata in qualche altro modo in modo che un'ulteriore DNA polimerasi possa continuare la sua sintesi. Tale sezione, senza la quale la DNA polimerasi non può funzionare è chiamata primer.

Entrambi gli acidi nucleici, DNA e RNA, furono scoperti dal biochimico svizzero Friedrich Miescher nel 1869, molto prima che il loro ruolo nella trasmissione di informazioni ereditarie fosse chiarito. E le informazioni più complete sulla loro struttura chimica sono state ricevute da Fabus Aron Theodore Levin (1869-1940), uno scienziato americano nato in Russia e formatosi a San Pietroburgo.

La "struttura portante" di entrambi gli acidi è la cosiddetta "ossa dorsale zucchero-fosfato", che nel DNA assomiglia alla ringhiera di una scala a chiocciola. È costituito da residui di zucchero legati tra loro in una catena utilizzando residui di acido fosforico. È questa costruzione che sostiene e mantiene la struttura della molecola di acido nucleico.

Attaccate alla spina dorsale molecole di zucchero sono "basi" azotate, che sono disposte come gradini di una scala (all'interno della "ringhiera"). È grazie alle interazioni tra gli atomi di idrogeno, azoto e ossigeno delle basi azotate che singoli filamenti di DNA possono essere combinati in strutture a doppio filamento.

Gli acidi nucleici sono sintetizzati nella cellula dai nucleotidi - complessi di una base azotata, residui di zucchero e acido fosforico, che fungono da blocchi universali per la costruzione di DNA e RNA. Esistono cinque tipi di basi azotate: adenina (indicata nei diagrammi dalla lettera A), timina (T), guanina (G), citosina (C) e uracile (U). Una caratteristica delle interazioni delle basi, grazie alla quale possono formare filamenti a doppio filamento, è la loro stretta specificità: A può interagire solo con T e G con C (una corrispondenza così esatta di basi e filamenti di DNA è chiamata complementarità e i fili e le basi stesse sono complementari tra loro).

Le differenze tra RNA e DNA derivano dal fatto che lo zucchero ribosio è incluso nella spina dorsale zucchero-fosfato dell'RNA, mentre nel DNA, il ribosio "perde" un atomo di ossigeno e si trasforma in desossiribosio. Inoltre, al posto della timina (T), l'RNA contiene uracile (U). L'uracile differisce dalla timina quasi quanto il ribosio dal desossiribosio: manca solo di un gruppo metilico laterale (_CH 3). Tuttavia, tali differenze minime nella struttura di RNA e DNA portano a una differenza significativa nella struttura e nelle funzioni di queste molecole.

Una delle differenze più ovvie è che l'RNA della maggior parte degli organismi, a differenza del DNA a doppio filamento, esiste come un singolo filamento. Ciò è spiegato da due ragioni. In primo luogo, tutti gli organismi cellulari mancano di un enzima per catalizzare la reazione di formazione dell'RNA su uno stampo di RNA. Solo alcuni virus hanno un tale enzima, i cui geni sono "registrati" sotto forma di RNA a doppio filamento. Altri organismi possono sintetizzare molecole di RNA solo su un modello di DNA. In secondo luogo, a causa della perdita del gruppo metilico da parte dell'uracile, il legame tra esso e l'adenina è instabile, quindi anche la "ritenzione" del secondo filamento (complementare) per l'RNA è un problema.

A causa del singolo filamento forzato, l'RNA, a differenza del DNA, non si attorciglia in una spirale, ma a causa delle interazioni all'interno della stessa molecola, forma strutture come "forcine per capelli", "teste di martello", anelli, croci, grovigli e altre cose .

L'RNA viene copiato dal DNA secondo le stesse leggi che regolano la sintesi del DNA stesso: ogni base di DNA corrisponde ad una base strettamente complementare nella molecola di RNA in costruzione. Tuttavia, a differenza della copia del DNA, quando l'intera molecola viene copiata (replicata), l'RNA copia solo alcune sezioni del DNA. La stragrande maggioranza di queste regioni sono geni che codificano per proteine. È importante per la nostra storia che a causa di tale copia selettiva, le molecole di RNA sono sempre più corte e negli organismi superiori sono molto più corte delle loro "sorelle" - il DNA. È anche importante che il DNA nelle soluzioni acquose sia più stabile dell'RNA. Le differenze nella loro emivita (cioè il tempo durante il quale la metà di un dato numero di molecole viene distrutta) sono migliaia di volte.

Così, verso la metà degli anni '60 del ventesimo secolo, la scienza è venuta a conoscenza dei dettagli del funzionamento di due molecole che, più delle proteine, erano adatte al ruolo di "molecole primordiali di vita": DNA e RNA. Entrambi codificano informazioni genetiche ed entrambi possono essere utilizzati per trasportarli. Ma una cosa è la capacità di trasportare informazioni e un'altra è la capacità di trasferirle ai discendenti da soli, senza un aiuto esterno. In tutti i sistemi viventi moderni, dai virus agli animali superiori, il DNA o l'RNA "utilizzano i servizi" degli enzimi proteici per trasferire in modo rapido ed efficiente, con l'aiuto della catalisi, le loro informazioni codificate nel corso di un certo numero di generazioni. Nessuno degli acidi nucleici nel mondo moderno può replicarsi. Potrebbe esistere tale cooperazione all'origine della vita sulla Terra? Come si è formata la triade di molecole cooperanti - DNA, RNA e proteine - su cui è costruita tutta la vita moderna? Chi e perché potrebbe diventare il "capostipite" di queste tre "balene molecolari"?

RNA MONDIALE

Non è un caso che ci siamo soffermati sui dettagli della struttura dell'RNA. Alla fine del 20° secolo, un'altra rivoluzione nella teoria dell'origine della vita, il cui "colpevole" era proprio questa molecola, che fino a quel momento sembrava studiata con attenzione e abbastanza prevedibile.

Questa storia ha inizio negli anni '70 del XX secolo, quando nelle cellule di alcuni organismi furono scoperti enzimi insoliti: includevano, oltre alle proteine, una molecola di RNA. Alla fine degli anni '70, i biochimici americani Thomas Check e Sidney Altman studiarono in modo indipendente la struttura e la funzione di tali enzimi. Uno dei compiti era chiarire il ruolo dell'RNA, che fa parte della loro composizione. In un primo momento, seguendo l'opinione generalmente accettata, gli scienziati ritenevano che la molecola di RNA fosse solo un elemento ausiliario in tali complessi, forse responsabile della costruzione della corretta struttura dell'enzima o del corretto orientamento durante l'interazione dell'enzima e del substrato (che cioè la molecola che subisce un cambiamento) e la reazione catalizzata è eseguita da una proteina.

Per chiarire la situazione, i ricercatori hanno separato i componenti della proteina e dell'RNA l'uno dall'altro ed hanno esaminato la loro capacità di catalizzare. Con loro grande sorpresa, hanno notato che anche dopo aver rimosso la proteina dall'enzima, l'RNA rimanente era in grado di catalizzare la sua reazione specifica. Una tale scoperta significherebbe una rivoluzione nella biologia molecolare: dopotutto, in precedenza si credeva che solo le proteine, ma non gli acidi nucleici, fossero capaci di catalisi.

L'ultima, più convincente prova della capacità dell'RNA di catalizzare è stata la dimostrazione che anche l'RNA sintetizzato artificialmente, che fa parte degli enzimi studiati, può catalizzare indipendentemente la reazione.

Le molecole di RNA capaci di catalisi erano chiamate ribozimi (per analogia con gli enzimi, cioè gli enzimi proteici). Per la loro scoperta, Chek e Altman hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 1989.

Questi risultati non tardarono a intaccare la teoria dell'origine della vita: la molecola di RNA divenne la "preferita". È stata infatti scoperta una molecola in grado di trasportare informazioni genetiche e, inoltre, catalizzare reazioni chimiche! Difficilmente si potrebbe immaginare un candidato più adatto per l'origine della vita precellulare.

Lo scenario per lo sviluppo della vita è cambiato. Inizialmente, secondo la nuova ipotesi, brevi catene di molecole di RNA sono apparse spontaneamente nelle condizioni della giovane Terra. Alcuni di loro, sempre spontaneamente, hanno acquisito la capacità di catalizzare la reazione della propria riproduzione (replica). A causa di errori nella replicazione, alcune delle molecole figlie differivano dal genitore e avevano nuove proprietà, ad esempio potevano catalizzare altre reazioni.

Un'altra prova chiave che "in principio era l'RNA" proveniva dagli studi sui ribosomi. I ribosomi sono strutture nel citoplasma di una cellula, costituite da RNA e proteine e responsabili della sintesi delle proteine cellulari. Come risultato del loro studio, è stato rivelato che in tutti gli organismi è l'RNA situato nel centro catalitico dei ribosomi ad essere responsabile della fase principale nell'assemblaggio delle proteine: la connessione degli amminoacidi tra loro. La scoperta di questo fatto ha ulteriormente rafforzato le posizioni dei sostenitori del mondo RNA. Infatti, se proiettiamo il quadro moderno della vita sul suo possibile inizio, è ragionevole presumere che i ribosomi - strutture che esistono specificamente nella cellula per "decifrare" il codice degli acidi nucleici e produrre proteine - apparissero un tempo come complessi di RNA capaci di combinando gli amminoacidi in una catena. Così, sulla base del mondo dell'RNA, potrebbe apparire il mondo delle proteine.

Più recentemente, sono state fatte osservazioni che hanno portato a un'altra sensazione. Si scopre che l'RNA non solo catalizza le reazioni chimiche, ma protegge anche le cellule delle piante e degli animali inferiori dai virus invasori. Questa funzione è svolta da una classe speciale di RNA - il cosiddetto RNA corto o piccolo, così chiamato perché la loro lunghezza di solito non supera i ventuno "collegamenti" - nucleotidi. Negli animali superiori, ad esempio, nei mammiferi, anche i piccoli RNA non rimangono senza lavoro e possono partecipare alla regolazione della lettura delle informazioni genetiche dai cromosomi.

42. Ormoni: caratteristiche, classificazione, meccanismo d'azione e azione fisiologica.

Ormoni(antico greco ὁρμάω - eccitare, indurre) - sostanze biologicamente attive di natura organica, prodotte in cellule specializzate delle ghiandole endocrine, che entrano nel flusso sanguigno, si legano ai recettori cellulari bersaglio ed esercitano un effetto regolatorio sul metabolismo e sulle funzioni fisiologiche. Gli ormoni fungono da regolatori umorali (trasmessi dal sangue) di determinati processi in vari organi e sistemi.

Tipo