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RNA 분자는 또한 중합체이며, 그 단량체는 리보뉴클레오티드이고 RNA는 단일 가닥 분자입니다. 그것은 DNA 가닥 중 하나와 같은 방식으로 만들어집니다. RNA 뉴클레오티드는 DNA 뉴클레오티드와 유사하지만 동일하지는 않습니다. 또한 4개가 있으며 질소 염기, 5탄당 및 인산의 잔기로 구성됩니다. 3개의 질소 염기는 DNA에서와 정확히 동일합니다. 하지만, G그리고 씨. 그러나 대신 티 RNA의 DNA에는 유사한 구조의 피리미딘 염기인 우라실( ~에). DNA와 RNA의 주요 차이점은 탄수화물의 성질입니다. DNA 뉴클로타이드에서 단당류는 데옥시리보스이고 RNA에서는 리보스입니다. 뉴클레오티드 간의 연결은 DNA에서와 같이 당과 인산 잔기를 통해 수행됩니다. 특정 유기체의 세포에서 함량이 일정한 DNA와 달리 RNA의 함량은 변동합니다. 집중적인 합성이 일어나는 곳에서 눈에 띄게 더 높습니다.

수행되는 기능과 관련하여 여러 유형의 RNA가 구별됩니다.

전달 RNA (tRNA). tRNA 분자는 가장 짧습니다. 80-100개의 뉴클레오티드로 구성됩니다. 이러한 입자의 분자량은 25-30,000이며 수송 RNA는 주로 세포의 세포질에 포함됩니다. 그들의 기능은 아미노산을 단백질 합성 부위로 리보솜으로 옮기는 것입니다. 세포의 총 RNA 함량 중 tRNA는 약 10%를 차지합니다.

리보솜 RNA (rRNA). 이들은 큰 분자입니다 : 각각 3-5,000 뉴클레오티드를 포함하고 분자량은 1-150 만에 이릅니다. 리보솜 RNA는 리보솜의 필수 부분을 구성합니다. 세포의 총 RNA 함량 중 rRNA는 약 90%를 차지합니다.

메신저 RNA (mRNA), 또는 메신저 RNA (mRNA), 핵과 세포질에서 발견됩니다. 그 기능은 DNA에서 리보솜의 단백질 합성 부위로 단백질 구조에 대한 정보를 전달하는 것입니다. mRNA의 몫은 세포의 총 RNA 함량의 약 0.5-1%를 차지합니다. mRNA의 크기는 100개에서 10,000개 뉴클레오티드로 매우 다양합니다.

모든 유형의 RNA는 일종의 주형 역할을 하는 DNA에서 합성됩니다.

DNA는 유전 정보의 운반자입니다.

각 단백질은 하나 이상의 폴리펩타이드 사슬로 표시됩니다. 하나의 폴리펩타이드 사슬에 대한 정보를 전달하는 DNA 부분을 게놈. 세포에 있는 전체 DNA 분자는 유전 정보의 운반체 역할을 합니다. 유전 정보는 모세포에서 딸 세포로, 부모에서 자녀로 전달됩니다. 유전자는 유전의 단위이다., 또는 유전 정보.

DNA는 세포에서 유전 정보의 운반자입니다 - 단백질 합성에 직접 참여하지 않습니다. 진핵 세포에서 DNA 분자는 핵의 염색체에 포함되어 있으며 단백질이 합성되는 세포질에서 핵막에 의해 분리됩니다. 단백질 조립 부위인 리보솜으로 정보 운반체가 핵에서 보내져 핵막의 기공을 통과할 수 있습니다. 메신저 RNA(mRNA)는 그러한 중개자입니다. 상보성의 원리에 따라 RNA-라는 효소의 참여로 DNA에서 합성됩니다. 중합효소.

메신저 RNA는 단일 가닥 분자이며 전사는 이중 가닥 DNA 분자의 한 가닥에서 발생합니다. 그것은 전체 DNA 분자의 사본이 아니라 그 일부일 뿐입니다. 진핵생물의 한 유전자 또는 원핵생물에서 하나의 기능을 수행하는 데 필요한 단백질 구조에 대한 정보를 전달하는 인접 유전자 그룹입니다. 이 유전자 그룹을 오페론. 각 오페론의 시작 부분에는 RNA 중합 효소가 착륙하는 일종의 착륙 지점이 있습니다. 발기인.이것은 화학적 친화성으로 인해 효소가 "인식하는" DNA 뉴클레오티드의 특정 서열입니다. 프로모터에 부착해야만 RNA 중합효소가 RNA 합성을 시작할 수 있습니다. 오페론의 끝에 도달한 효소는 읽기의 끝을 나타내는 신호(특정 염기서열의 형태로)를 만납니다. 완성된 mRNA는 DNA에서 멀어져 단백질 합성 부위로 이동합니다.

전사 과정에는 4단계가 있습니다. 1) RNA 결합- 프로모터가 있는 중합효소; 2) 개시- 합성의 시작. 그것은 ATP 또는 GTP와 합성된 RNA 분자의 두 번째 뉴클레오티드 사이의 첫 번째 포스포디에스테르 결합의 형성으로 구성됩니다. 삼) 연장– RNA 사슬 성장; 저것들. 상보적인 뉴클레오타이드가 전사된 DNA 가닥에 있는 순서대로 뉴클레오타이드를 서로 순차적으로 추가하는 것. 신장률은 초당 50개 뉴클레오티드입니다. 네) 종료- RNA 합성 완료.

핵 외피의 기공을 통과한 후 mRNA는 유전 정보가 해독되는 리보솜으로 보내집니다. 이 리보솜은 뉴클레오타이드의 "언어"에서 아미노산의 "언어"로 번역됩니다. 리보솜에서 일어나는 mRNA 주형에 따른 폴리펩타이드 사슬의 합성을 방송(위도 번역 - 번역).

단백질이 합성되는 아미노산은 수송 RNA(tRNA)라고 하는 특수 RNA의 도움으로 리보솜으로 전달됩니다. 세포에는 아미노산을 코딩하는 코돈의 수만큼 다양한 tRNA가 있습니다. 각 tRNA의 "시트" 상단에는 mRNA에 있는 코돈의 뉴클레오티드에 상보적인 3개의 뉴클레오티드 시퀀스가 ​​있습니다. 그들은 그녀를 부른다 안티코돈.특별한 효소인 codase는 tRNA를 인식하고 안티코돈에 상보적인 삼중항에 의해 암호화된 아미노산을 "잎자루"에 붙입니다. 한 ATP 분자의 에너지는 tRNA와 "자신의" 아미노산 사이의 공유 결합 형성에 사용됩니다.

아미노산이 폴리펩타이드 사슬에 포함되기 위해서는 tRNA에서 떨어져 나와야 합니다. 이것은 tRNA가 리보솜에 들어가고 안티코돈이 mRNA에서 코돈을 인식할 때 가능합니다. 리보솜에는 2개의 tRNA 분자를 결합하는 2개의 부위가 있습니다. 이러한 영역 중 하나라고 하는 수용자, tRNA는 아미노산과 함께 들어가 코돈(I)에 붙습니다. 이 아미노산은 성장하는 단백질 사슬(II) 자체에 부착(수용)합니까? 그들 사이에 펩타이드 결합이 형성됩니다. tRNA는 현재 mRNA 코돈과 함께 부착되어 있습니다. 기증자리보솜 부분. 새로운 tRNA는 다음 코돈(III)에 의해 암호화되는 아미노산에 결합된 비어 있는 수용체 부위에 옵니다. 기증자 부위에서 분리된 폴리펩타이드 사슬은 다시 여기로 옮겨지고 하나 이상의 링크로 확장됩니다. 성장하는 사슬의 아미노산은 이를 암호화하는 코돈이 mRNA에 있는 순서로 연결됩니다.

리보솜에서 세 개의 삼중항 중 하나가 발견되면( UAA, UAG, UGA) 유전자 사이의 "구두점"인 경우에는 수용체 부위에 tRNA가 자리를 차지할 수 없습니다. 사실은 "구두점"의 뉴클레오티드 서열에 상보적인 안티코돈이 없다는 것입니다. 분리된 사슬은 수용체 부위에 부착할 것이 없고 리보솜을 떠납니다. 단백질 합성이 완료되었습니다.

원핵생물에서 단백질 합성은 코돈으로 시작 8월, 각 유전자의 사본에서 첫 번째 위치에있는 리보솜에서 특수 tRNA의 안티코돈이 상호 작용하는 위치를 차지합니다. 포르밀멘티오닌. 아미노산 메티오닌의 이 변형된 형태는 즉시 기증자 부위에 들어가고 문구에서 대문자 역할을 합니다. 모든 폴리펩타이드 사슬의 합성은 박테리아 세포에서 시작됩니다. 세쌍둥이 때 8월처음에는 아니지만 유전자의 사본 내부에서 아미노산 메티오닌을 암호화합니다. 폴리펩타이드 사슬의 합성이 완료된 후, 포르밀메티오닌은 그것으로부터 절단되고 완성된 단백질에는 존재하지 않는다.

단백질 생산을 증가시키기 위해 mRNA는 종종 하나가 아니라 여러 리보솜을 동시에 통과합니다. 하나의 mRNA 분자로 결합된 구조를 무엇이라고 합니까? 폴리솜. 각 리보솜에서 동일한 단백질이 이 구슬 모양의 조립 라인에서 합성됩니다.

아미노산은 tRNA에 의해 리보솜에 지속적으로 공급됩니다. 아미노산을 기증한 tRNA는 리보솜을 떠나 코다아제의 도움으로 연결됩니다. 단백질 생산을 위한 모든 "식물의 서비스"의 높은 일관성은 수백 개의 아미노산으로 구성된 폴리펩티드 사슬을 몇 초 안에 합성할 수 있게 합니다.

유전자 코드의 속성. 세포에서 전사 과정을 통해 정보는 DNA에서 단백질로 전달됩니다.

DNA → mRNA → 단백질

DNA와 mRNA에 포함된 유전 정보는 분자의 염기 배열에 포함됩니다.

뉴클레오티드의 "언어"에서 아미노산의 "언어"로의 정보 번역은 어떻게 이루어집니까? 이 번역은 유전자 코드를 사용하여 수행됩니다. 코드 또는 암호, 정보의 한 형태를 다른 형태로 번역하기 위한 기호 시스템입니다. 유전자 코드 mRNA의 뉴클레오티드 서열을 이용하여 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 기록하는 시스템이다.

유전자 코드의 속성은 무엇입니까?

트리플렛 코드. RNA에는 4개의 뉴클레오티드가 포함되어 있습니다. A, G, C, W.하나의 뉴클레오티드로 하나의 아미노산을 지정하려고 하면 20개 아미노산 중 16개가 암호화되지 않은 상태로 남게 됩니다. 두 글자 코드는 16개의 아미노산을 암호화합니다. Nature는 세 글자 또는 삼중항 코드를 만들었습니다. 그 의미 20개의 아미노산 각각은 삼중항 또는 코돈이라고 하는 3개의 뉴클레오티드 서열에 의해 암호화됩니다.

코드가 퇴화합니다.그 의미 각 아미노산은 하나 이상의 코돈에 의해 암호화됩니다.예외: 메오닌과 트립토판은 각각 하나의 삼중항으로 인코딩됩니다.

코드는 명확합니다. 각 코돈은 단 하나의 아미노산을 암호화합니다.

유전자 사이에는 "구두점"이 있습니다.인쇄된 텍스트에서는 각 구문 끝에 마침표가 있습니다. 여러 관련 문구가 단락을 구성합니다. 유전 정보의 언어에서 그러한 단락은 오페론과 그 상보적 mRNA입니다. 원핵생물 오페론 또는 개별 진핵생물 유전자의 각 유전자는 하나의 폴리펩타이드 사슬(구)을 암호화합니다. 어떤 경우에는 mRNA 주형에 여러 개의 서로 다른 폴리펩타이드 사슬이 순차적으로 생성되기 때문에 서로 분리되어야 합니다. 이를 위해 유전 연도에는 UAA, UAG, UGA의 세 가지 특별한 세 쌍이 있으며 각각은 하나의 폴리 펩타이드 사슬 합성이 중단되었음을 나타냅니다. 따라서 이러한 삼중항은 구두점의 기능을 수행합니다. 그들은 모든 유전자의 끝에 있습니다.

유전자 내에는 "구두점"이 없습니다.

코드는 보편적입니다.유전자 코드는 지구에 사는 모든 생물에게 동일합니다. 박테리아와 곰팡이, 밀과 목화, 물고기와 벌레, 개구리와 인간에서 동일한 삼중항은 동일한 아미노산을 암호화합니다.

DNA 복제의 원리. 세포와 유기체의 세대에서 유전 물질의 연속성은 프로세스에 의해 보장됩니다. 복제 - DNA 분자의 복제.이 복잡한 과정은 폴리뉴클레오티드 사슬에 원하는 형태를 부여하는 데 필요한 촉매 활성이 없는 여러 효소와 단백질의 복합체에 의해 수행됩니다. 복제의 결과로 두 개의 동일한 DNA 이중 나선이 형성됩니다. 이러한 소위 딸 분자는 서로, 그리고 원래의 부모 DNA 분자와 다르지 않습니다. 분열 전에 세포에서 복제가 일어나므로 각 딸세포는 모세포가 가지고 있는 것과 똑같은 DNA 분자를 받습니다. 복제 프로세스는 다음과 같은 여러 원칙을 기반으로 합니다.

이 경우에만 DNA 중합효소는 부모 가닥을 따라 이동할 수 있고 딸 가닥의 오류 없는 합성을 위한 템플릿으로 사용할 수 있습니다. 그러나 수백만 개의 염기쌍으로 구성된 나선의 완전한 풀림은 셀 조건에서는 불가능한 그러한 상당한 수의 회전 및 에너지 비용과 관련이 있습니다. 따라서 진핵 생물의 복제는 DNA 분자의 일부 위치에서 동시에 시작됩니다. 딸 사슬의 합성이 시작되는 두 지점 사이의 영역을 복제. 그는 복제 단위.

진핵 세포의 각 DNA 분자는 많은 레플리콘을 포함합니다. 각 레플리콘에서 복제 포크(특수 효소의 작용으로 이미 풀린 DNA 분자의 일부)를 볼 수 있습니다. 포크의 각 가닥은 상보적인 딸 가닥 합성을 위한 템플릿 역할을 합니다. 복제하는 동안 포크는 부모 분자를 따라 이동하는 반면 DNA의 새로운 부분은 꼬이지 않습니다. DNA 중합효소는 매트릭스 가닥을 따라 한 방향으로만 이동할 수 있고 가닥이 역평행으로 배향되어 있기 때문에 두 개의 다른 효소 복합체가 각 포크에서 동시에 합성됩니다. 또한, 각 포크에서 하나의 딸(선도) 사슬이 연속적으로 성장하고 다른(지연) 사슬은 몇 개의 뉴클레오티드 길이의 별도 단편에 의해 합성됩니다. 이러한 효소를 발견한 일본 과학자의 이름을 따서 명명되었습니다. 오카자키의 파편 DNA 리가아제에 의해 연결되어 연속적인 사슬을 형성합니다. DNA 단편의 딸 사슬 형성 메커니즘을 불연속이라고합니다.

프라이머 DNA 중합효소의 필요성은 선행 가닥의 합성을 시작할 수 없으며 지연 가닥의 오카자키 단편 합성을 시작할 수 없습니다. 그것은 3'-OH 말단에 데옥시리보뉴클레오티드를 순차적으로 부착함으로써 이미 존재하는 폴리뉴클레오티드 가닥을 구축할 수 있습니다. 성장하는 DNA 가닥의 초기 5' 말단은 어디에서 왔습니까? 그것은 DNA 주형에서 라고 불리는 특별한 RNA 중합효소에 의해 합성됩니다. 영장류(영어 입문서 - 종자). 리보뉴클레오타이드 프라이머의 크기는 DNA 포이머라제에 의해 형성되는 DNA 사슬의 크기에 비해 작습니다(20개 뉴클레오타이드 미만). 그의 성취 기능 RNA 프라이머는 특수한 효소에 의해 제거되고, 이 과정에서 생긴 틈은 DNA 중합효소에 의해 수선되는데, DNA 중합효소는 이웃하는 오카자키 단편의 3'-OH 말단을 프라이머로 사용한다.

선형 DNA 분자 말단의 복제 부족 문제. 익스트림 RNA 프라이머 제거, 선형 부모 DNA 분자의 두 가닥의 3'-말단에 상보적이어서 자식 가닥이 10-20개 뉴클레오티드보다 짧다는 사실을 초래합니다. 이것은 선형 분자의 끝 부분이 과소 복제되는 문제입니다.

선형 DNA 분자의 3' 말단의 과소 복제 문제는 특수 효소를 사용하여 진핵 세포에 의해 해결됩니다 - 텔로머라제.

텔로머라제는 짧은 반복 서열을 가진 염색체의 3' 말단 DNA 분자를 완성하는 DNA 중합효소입니다. 그들은 차례로 위치하여 최대 10,000 뉴클레오티드 길이의 규칙적인 말단 구조를 형성합니다. 단백질 부분 외에도 텔로머라아제는 반복으로 DNA를 확장하는 주형 역할을 하는 RNA를 포함합니다.

DNA 분자 끝의 연장 방식. 먼저 튀어나온 DNA 말단이 텔로머라제 RNA의 주형 부위에 상보적 결합이 일어나면 텔로머라제가 3'-OH 말단을 종자로 하고 효소의 일부인 RNA를 주형으로 하여 DNA를 형성한다. 이 단계를 신장이라고 합니다. 그 후 전위가 발생합니다. 효소에 대해 하나의 반복으로 확장된 DNA의 이동. 그 다음에는 신장과 또 다른 전위가 뒤따릅니다.

결과적으로 염색체의 특수화된 말단 구조가 형성됩니다. 그들은 반복적으로 반복되는 짧은 DNA 서열과 특정 단백질로 구성됩니다.

핵산의 구조

핵산 – 유전 정보의 보존 및 전달을 보장하는 생물체의 인 함유 바이오폴리머.

핵산 거대분자는 1869년 스위스 화학자 F. Miescher에 의해 분뇨에서 발견된 백혈구의 핵에서 발견되었습니다. 나중에 핵산은 식물과 동물, 곰팡이, 박테리아 및 바이러스의 모든 세포에서 발견되었습니다.

비고 1

핵산에는 두 가지 유형이 있습니다. 디옥시리보핵(DNA) 및 리보핵(RNA).

이름에서 알 수 있듯이 DNA 분자에는 5탄당 데옥시리보스가 포함되어 있고 RNA 분자에는 리보스가 포함되어 있습니다.

이제 신진 대사의 구조와 중요성이 서로 다른 많은 종류의 DNA와 RNA가 알려져 있습니다.

실시예 1

E. coli의 박테리아 세포에는 약 1000가지 종류의 핵산이 포함되어 있으며 동식물에는 훨씬 더 많습니다.

유기체의 각 종에는 고유한 이러한 산 세트가 있습니다. DNA는 주로 세포 핵의 염색체(전체 세포 DNA의 %)와 엽록체 및 미토콘드리아에 국한되어 있습니다. RNA는 세포질, 핵소체, 리보솜, 미토콘드리아 및 색소체에서 발견됩니다.

DNA 분자는 서로에 대해 나선형으로 꼬인 두 개의 폴리뉴클레오티드 사슬로 구성됩니다. 도리깨는 역평행, 즉 3단과 5단으로 배열됩니다.

이러한 각 사슬의 구조적 구성요소(단량체)는 다음과 같습니다. 뉴클레오티드. 핵산 분자에서 뉴클레오타이드의 수는 수송 RNA 분자의 80개에서 DNA의 수만 개까지 다양합니다.

모든 DNA 뉴클레오티드는 4개의 질소 염기 중 하나를 포함합니다( 아데닌, 티민, 시토신 및 구아닌), 데옥시리보스그리고 인산 잔류물.

비고 2

뉴클레오티드는 가족 관계가 있는 질소 염기에서만 다릅니다. 티민, 시토신 및 우라실은 피리미딘 염기이고 아데닌과 구아닌은 퓨린 염기입니다.

폴리뉴클레오타이드 사슬의 이웃 뉴클레오타이드는 한 뉴클레오타이드의 DNA 분자(또는 RNA 리보스)의 디옥시리보스와 다른 뉴클레오타이드의 인산 잔기 사이에 형성된 공유 결합에 의해 연결됩니다.

비고 3

DNA 분자에는 4가지 유형의 뉴클레오티드만 있지만 긴 사슬에서 위치 순서의 변화로 인해 DNA 분자는 엄청난 다양성을 달성합니다.

두 개의 폴리뉴클레오티드 사슬은 서로 다른 사슬의 뉴클레오티드의 질소 염기 사이에 형성되는 수소 결합을 사용하여 단일 DNA 분자로 결합됩니다.

동시에 아데닌(A)은 티민(T)과만 결합할 수 있고 구아닌(G)은 시토신(C)과만 결합할 수 있습니다. 그 결과, 다양한 유기체에서 아데닐 뉴클레오티드의 수는 티미딜 뉴클레오티드의 수와 같고 구아닐 뉴클레오티드의 수는 시티딜 뉴클레오티드의 수와 같습니다. 이와 같은 패턴을 "샤가프의 법칙". 따라서 한 사슬의 뉴클레오티드 서열은 다른 사슬의 서열에 따라 결정됩니다.

이러한 뉴클레오티드가 선택적으로 결합하는 능력을 상보성, 그리고 이 특성은 원래 분자를 기반으로 새로운 DNA 분자의 형성을 보장합니다. (복제).

비고 4

이중 나선은 수많은 수소 결합(A와 T 사이에 2개, G와 C 사이에 3개)과 소수성 상호 작용에 의해 안정화됩니다.

DNA 직경은 2nm이고 나선 피치는 3.4nm이며 각 회전에는 10개의 염기쌍이 있습니다.

핵산 분자의 길이는 수십만 나노미터에 이릅니다. 이것은 펼쳐진 형태의 길이가 100-200 nm 이하인 가장 큰 단백질 거대 분자를 크게 초과합니다.

DNA 분자의 자가 복제

뉴클레오티드 서열을 절대적으로 엄격하게 준수하는 각 세포 분열은 DNA 분자의 복제가 선행됩니다.

DNA의 이중나선이 일시적으로 풀렸다는 사실에서 시작됩니다. 이것은 효소 DNA topoisomerase와 DNA helicase의 작용으로 발생합니다. DNA 중합효소와 DNA 프리마제는 뉴클레오시드 삼인산의 중합과 새로운 사슬의 형성을 촉매합니다.

복제의 정확성은 구축되고 있는 매트릭스 사슬의 질소 염기의 상보적(A - T, G - C) 상호작용에 의해 보장됩니다.

비고 5

각 폴리뉴클레오티드 사슬은 새로운 상보적 사슬의 주형입니다. 결과적으로 두 개의 DNA 분자가 형성되며, 각각의 절반은 모 분자에서 유래하고 다른 하나는 새로 합성됩니다.

더욱이 새로운 사슬은 먼저 짧은 단편의 형태로 합성되고, 그런 다음 이 단편은 특수 효소에 의해 긴 사슬로 "가교"됩니다.

형성된 두 개의 새로운 DNA 분자는 복제로 인해 원래 분자의 정확한 사본입니다.

이 과정은 세포 및 유기체 수준에서 수행되는 유전 정보 전달의 기초입니다.

비고 6

DNA 복제의 가장 중요한 특징은 "복제 기계"라는 특수한 단백질 복합체에 의해 보장되는 높은 정확도입니다.

"복제 기계"의 기능:

• 모 기질 사슬의 뉴클레오티드와 상보적인 쌍을 형성하는 탄수화물을 생성합니다.
• 성장하는 사슬의 끝과 각각의 새로운 뉴클레오티드 사이의 공유 결합 형성에 촉매 역할을 합니다.
• 잘못 배치된 뉴클레오티드를 제거하여 가닥을 수정합니다.

"복제 기계"의 오류 수는 10억 뉴클레오티드당 하나의 오류 미만으로 매우 적습니다.

그러나 "복제 기계"가 T 대신 C 또는 G 대신 A를 포함하는 몇 가지 추가 염기를 건너뛰거나 삽입할 수 있는 경우가 있습니다. DNA 분자에서 이러한 뉴클레오티드 서열의 교체는 각각 유전적 오류이며 돌연변이. 모든 후속 세대의 셀에서 이러한 오류가 다시 재현되어 눈에 띄는 부정적인 결과를 초래할 수 있습니다.

RNA 유형 및 기능

RNA는 단일 폴리뉴클레오티드 사슬입니다(일부 바이러스에는 2개의 사슬이 있습니다).

단량체는 리보뉴클레오티드입니다.

뉴클레오티드의 질소 염기:

• 아데닌(A);*
• 구아닌(G);
• 시토신(C);
• 우라실(U).*

단당류 - 리보스.

세포에서는 핵(핵소체), 미토콘드리아, 엽록체, 리보솜 및 세포질에 국한됩니다.

DNA 가닥 중 하나에 대한 상보성 원리에 따라 매트릭스 합성에 의해 합성되며 복제할 수 없으며(자가 배가) 불안정합니다.

분자 크기, 구조, 세포 위치 및 기능이 다른 여러 유형의 RNA가 있습니다.

저분자량 전달 RNA(tRNA) 세포 RNA 총량의 약 10%를 차지합니다.

유전 정보를 전달하는 과정에서 각 tRNA는 특정 아미노산(예: 라이신)만을 단백질 합성 부위인 리보솜에 부착하여 전달할 수 있습니다. 그러나 각 아미노산에는 하나 이상의 tRNA가 있습니다. 따라서 1차 구조가 다른(다른 염기서열을 가짐) 20개 이상의 서로 다른 tRNA가 있습니다.

리보솜 RNA(rRNA) 모든 RNA 세포의 85%를 차지합니다. 리보솜의 일부이기 때문에 구조적 기능을 수행합니다. 또한, rRNA는 단백질 생합성 과정에서 아미노산 분자 사이에 펩티드 결합이 형성되는 리보솜의 활성 중심 형성에 참여합니다.

와 함께 정보 또는 매트릭스, RNA(mRNA) 단백질 합성은 세포에서 프로그래밍됩니다. 세포 내 그 함량은 세포 내 전체 RNA 총량의 약 5%로 상대적으로 낮지만, mRNA는 단백질 합성을 위한 DNA 코드를 직접 전달하기 때문에 중요성 면에서 우선 순위가 높습니다. 각 세포 단백질은 특정 mRNA를 인코딩합니다. 이것은 합성하는 동안 RNA가 복제된 뉴클레오타이드 서열의 형태로 단백질 구조에 대한 정보를 DNA로부터 받고 처리 및 구현을 위해 리보솜으로 전달한다는 사실에 의해 설명됩니다.

비고 7

모든 유형의 RNA의 중요성은 세포에서 특정 단백질 합성의 구현을 목표로 하는 기능적으로 통합된 시스템이라는 사실에 있습니다.

에너지 대사에서 ATP의 화학 구조와 역할

아데노신 삼인산(ATP ) 모든 세포 - hyaloplasm (세포질의 가용성 부분), 미토콘드리아, 엽록체 및 핵에서 발견됩니다.

그것은 세포에서 일어나는 대부분의 반응에 에너지를 제공합니다. ATP의 도움으로 세포는 단백질, 지방 및 탄수화물의 새로운 분자를 움직이고 합성하고 부패 생성물을 제거하고 능동 수송 등을 수행할 수 있습니다.

ATP 분자는 질소 염기, 5탄당, 리보오스 및 인산의 3개 잔기로 형성됩니다. ATP 분자의 인산염 그룹은 고에너지(거대) 결합으로 상호 연결됩니다.

최종 인산염 그룹의 가수분해 절단 결과, 아데노신 이인산(ADP) 에너지가 방출됩니다.

두 번째 인산기가 제거된 후, 아데노신 일인산(AMP)에너지의 또 다른 부분이 방출됩니다.

ATP는 유기 물질의 산화 및 광합성 과정에서 방출되는 에너지로 인해 ADP와 무기 인산염으로부터 형성됩니다. 이 과정을 인산화라고 합니다. 이 경우 거대 결합에 축적된 ATP의 최소 40kJ/mol을 사용해야 합니다.

이것은 호흡 및 광합성 과정의 주요 중요성이 ATP 합성을 위한 에너지를 공급한다는 것이며, 여기에는 상당한 수의 다양한 과정이 세포에서 발생합니다.

ATP는 매우 빠르게 회복됩니다. 예 인간에서 각 ATP 분자는 하루에 2400번 분해되고 다시 재생되므로 평균 수명은 1분 미만입니다.

ATP 합성은 주로 미토콘드리아와 엽록체에서 수행됩니다. 소포체의 채널을 통해 형성된 ATP는 에너지가 필요한 세포 부분으로 들어갑니다.

모든 종류의 세포 활동은 ATP 가수분해 중에 방출되는 에너지로 인해 발생합니다. 단백질, 지방, 탄수화물 및 기타 유기 화합물의 분자가 분해되는 동안 방출되는 나머지 에너지(약 50%)는 열의 형태로 소산되어 소산되며 세포의 수명에 실질적인 의미가 없습니다.

티민 대신 RNA 분자에 존재합니다. RNA 뉴클레오티드는 데옥시리보스 대신 리보스를 포함합니다. RNA 사슬에서 뉴클레오티드는 한 뉴클레오티드의 리보스와 다른 뉴클레오티드의 인산 잔기 사이의 공유 결합에 의해 연결됩니다.

신체에서 RNA는 단백질과의 복합체 형태로 발견됩니다 - 리보핵 단백질.

RNA 분자에는 2가지 유형이 있습니다.

1) 이중 가닥 RNA는 일부 바이러스의 특징입니다. 유전 정보를 저장하고 재생산하는 역할을 합니다(염색체 기능 수행).

2) 대부분의 세포에서 단일 가닥 RNA는 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 염색체에서 리보솜으로 전달합니다.

단일 가닥 RNA는 공간 조직: 질소 염기의 상호 작용뿐만 아니라 당-인산염 백본의 인산염 및 하이드록실과의 상호 작용으로 인해 사슬이 구형과 같은 조밀한 구조로 접힙니다. 기능: 합성할 단백질의 AA 서열에 대한 정보를 염색체에서 리보솜으로 전달합니다.

단일 가닥 RNA는 기능이나 세포 내 위치에 따라 여러 유형이 있습니다.

1. 리보솜 RNA(rRNA)세포질 RNA의 대부분(80-90%)을 구성합니다. 치수 3000-5000 염기쌍. 이중 나선 헤어핀 형태의 2차 구조. rRNA는 단백질 합성이 일어나는 세포 소기관인 리보솜의 구조적 구성 요소입니다. 리보솜은 세포질, 핵소체, 미토콘드리아 및 엽록체에 국한되어 있습니다. 크고 작은 두 개의 하위 단위로 구성됩니다. 작은 소단위체는 1개의 rRNA 분자와 33개의 단백질 분자로 구성되며, 큰 소단위체는 3개의 rRNA 분자와 50개의 단백질로 구성됩니다. 리보솜 단백질은 효소 및 구조적 기능을 수행합니다.

rRNA 기능:

1) 구조적 구성요소 리보솜- 단백질 생합성에 무결성이 필요합니다.

2) mRNA에 대한 리보솜의 올바른 결합을 보장합니다.

3) t-RNA에 대한 리보솜의 올바른 결합을 보장합니다.

2. 매트릭스(mRNA) - RNA 총량의 2-6%.

섹션으로 구성:

1) 시스트론 - 그들이 암호화하는 단백질에서 AK의 서열을 결정하고 독특한 뉴클레오티드 서열을 갖는다.

2) 번역되지 않은 영역은 분자의 말단에 위치하며, 뉴클레오티드 구성의 공통 패턴을 갖는다.

mRNA의 5' 말단에 있는 특별한 구조인 Cap은 전사 동안 효소적으로 형성되는 7-메틸구아노신 삼인산입니다.

모자 기능:

1) 엑소뉴클레아제에 의한 절단으로부터 5' 말단을 보호하고,

2) 번역 중 mRNA의 특정 인식에 사용됩니다.

Precistronic 비번역 영역 - 3-15개 뉴클레오티드. 기능: mRNA의 5' 말단과 리보솜의 올바른 상호작용을 보장합니다.

시스트론: 시작 및 종료 코돈 - 주어진 시스트론에서 정보 전달의 시작과 끝을 담당하는 특수 뉴클레오티드 서열을 포함합니다.

Postcistronic 비번역 영역 - 3' 말단에 위치하며 헥사뉴클레오티드(종종 AAUAAAA)와 20-250개의 아데닐 뉴클레오티드 사슬을 포함합니다. 기능은 mRNA의 세포내 안정성을 유지하는 것입니다.

3. 트랜스퍼 RNA(tRNA) - 총 RNA의 15%는 70-93개의 염기쌍으로 구성됩니다. 기능: 아미노산을 단백질 합성 부위로 옮기고, 전달된 아미노산에 해당하는 mRNA 영역을 "인식"(상보성의 원리에 따라)합니다. 20개의 AA 각각에 대해 특정 tRNA(보통 하나 이상)가 있습니다. 모든 tRNA는 복잡한 클로버잎 구조를 가지고 있습니다.

클로버잎에는 5개의 섹션이 있습니다.

1) 3' 말단 - 수용체 가지(AA 잔기는 여기에서 에테르 결합에 의해 부착됨),

2) 안티키돈 가지 - 수용체 부위 반대편에 위치하며 3개의 짝을 이루지 않은(자유 결합을 가짐) 뉴클레오타이드(안티코돈)와 특히 mRNA 코돈과 쌍(반평행, 상보적)으로 구성됩니다.

코돈- 합성된 폴리펩티드 사슬에서 주어진 아미노산의 위치를 ​​결정하는 mRNA의 3개 뉴클레오티드(삼중항) 세트. 이것은 모든 유전 정보가 DNA와 RNA 분자에 "기록"되는 유전 암호의 단위입니다.

3) T-가지(슈도우레딘 루프 - 슈도우레딘 함유) - 리보솜에 부착되는 부위.

4) D-branch(dehydrourein loop - dehydrourein 포함) - 아미노산에 해당하는 aminoacyl-tRNA synthetase 효소와의 상호작용을 제공하는 부위.

5) 추가 소규모 지점. 기능은 아직 탐색되지 않았습니다.

6) 핵 RNA(nRNA) - 세포 핵의 구성 요소. 낮은 폴리머, 안정적, 그 역할은 아직 불분명합니다.

모든 유형의 RNA는 효소의 작용에 따라 DNA 매트릭스의 세포 핵에서 합성됩니다. 중합효소. 이 경우 DNA의 디옥시리보뉴클레오티드 서열과 상보적인 리보뉴클레오티드 서열이 형성됩니다. 이것이 전사 과정입니다.

RNA는 DNA와 마찬가지로 폴리뉴클레오티드입니다. RNA 뉴클레오타이드의 구조는 DNA의 구조와 비슷하지만 다음과 같은 차이점이 있습니다.

• 데옥시리보스 대신에, RNA 뉴클레오티드는 5탄당인 리보스를 포함합니다.
• 티민의 질소 염기 대신 우라실;
• RNA 분자는 일반적으로 하나의 사슬(일부 바이러스에서는 2개)로 표시됩니다.

세포에 있다 세 가지 유형의 RNA:정보, 수송 및 리보솜.

정보 제공 RNA(i-RNA)는 DNA의 특정 부분을 복사한 것으로 DNA에서 단백질 합성 부위(리보솜)까지 유전 정보를 전달하는 역할을 하며 분자 조립에 직접 관여합니다.

수송 RNA(tRNA)는 세포질에서 리보솜으로 아미노산을 운반합니다.

리보솜 RNA(rRNA)는 리보솜의 일부입니다. r-RNA는 특정 공간적 관계를 제공한다고 믿어집니다. i-RNA 및 t-RNA.

유전 정보의 실현 과정에서 RNA의 역할.

유전 코드를 사용하여 작성된 유전 정보는 DNA 분자에 저장되고 새로 형성된 세포에 정상적인 발달 및 기능에 필요한 "지시"를 제공하기 위해 증식합니다. 동시에 DNA는 세포의 생명 유지에 직접 참여하지 않습니다. DNA에 저장된 유전 정보를 작업 형태로 번역하는 역할을 하는 중개자의 역할은 다음과 같습니다. 리보핵산 - RNA.

DNA 분자와 달리 리보핵산은 당, 리보스, 인산염 및 네 가지 질소 염기(아데닌, 구아닌, 우라실 또는 시토신) 중 하나를 포함하는 네 가지 유형의 뉴클레오타이드로 구성된 하나의 폴리뉴클레오타이드 사슬로 표시됩니다. RNA는 상보성과 역평행의 원리에 따라 RNA 중합효소를 이용하여 DNA 분자에서 합성되며, 우라실은 RNA에서 DNA 아데닌과 상보적이다. 세포에서 작용하는 모든 다양한 RNA는 mRNA, tRNA, rRNA의 세 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다.

유전과 변이 물질의 화학적 구성에 따르면 진핵 세포와 원핵 세포는 근본적으로 다르지 않습니다. 그들의 유전 물질은 DNA로 표시됩니다. 그들에게 공통된 것은 유전 정보와 유전 코드를 기록하는 원리입니다. 같은 아미노산은 같은 코돈을 가진 원핵생물과 진핵생물에서 암호화됩니다. 원칙적으로 DNA에 저장된 유전 정보의 사용은 이러한 유형의 세포에서 동일한 방식으로 수행됩니다. 먼저 mRNA 분자의 염기서열로 전사된 후 tRNA의 참여로 리보솜에 있는 펩타이드의 아미노산 서열로 번역된다. 그러나 진핵 세포와 원핵 세포를 구별하는 유전 물질 조직의 일부 특징으로 인해 유전 정보 사용에 차이가 있습니다.

원핵 세포의 유전 물질은 주로 단일 원형 DNA 분자에 포함되어 있습니다. 그것은 세포의 세포질에 직접 위치하며 유전자 발현에 필요한 tRNA와 효소가 있으며 그 중 일부는 리보솜에 포함되어 있습니다. 원핵생물 유전자는 단백질, tRNA 또는 rRNA의 합성 중에 실현되는 코딩 뉴클레오티드 서열로 전적으로 구성됩니다.

진핵 생물의 유전 물질은 원핵 생물보다 부피가 큽니다. 그것은 주로 특수 핵 구조물에 위치합니다 - 염색체그것은 핵막에 의해 세포질과 분리됩니다. 리보솜, tRNA, 아미노산 및 효소 세트로 구성된 단백질 합성에 필요한 장치는 세포의 세포질에 있습니다.

진핵 세포의 유전자 분자 구성에는 상당한 차이가 있습니다. 그들 대부분은 코딩 서열을 가지고 있습니다 엑손중단된 인트론 t-RNA, r-RNA 또는 펩타이드 합성에 사용되지 않는 부위. 이러한 영역의 수는 유전자에 따라 다르며, 이러한 영역은 1차 전사된 RNA에서 제거되므로 진핵 세포에서 유전 정보의 사용이 다소 다르게 발생합니다. 유전 물질과 단백질 생합성 장치가 공간적으로 분리되어 있지 않은 원핵 세포에서는 전사와 번역이 거의 동시에 일어난다. 진핵 세포에서 이 두 단계는 핵 외피에 의해 공간적으로 분리될 뿐만 아니라 정보가 없는 서열을 제거해야 하는 mRNA 성숙 과정에 의해 시간적으로 분리됩니다.

유전 정보 표현의 각 단계에서의 이러한 차이 외에도, 진핵생물 및 진핵생물에서 이러한 과정의 일부 특징이 주목될 수 있습니다.

생물 과학 후보 S. GRIGOROVICH.

인간이 이성을 획득하고 추상적으로 생각할 수 있는 능력을 갖게 되었을 때 역사의 가장 초기에 그는 모든 것을 설명해야 하는 거부할 수 없는 욕구의 포로가 되었습니다. 해와 달은 왜 빛날까? 강은 왜 흐를까? 세상은 어때? 물론 가장 중요한 것 중 하나는 살아있는 것의 본질에 대한 질문이었습니다. 산 자와 성장하는 자와 움직이지 않는 죽은 자의 확연한 차이는 무시하기에는 너무 끔찍했다.

1892년 D. Ivanovsky가 기술한 최초의 바이러스는 담배 모자이크 바이러스입니다. 이 발견 덕분에 세포보다 더 원시적인 생물이 있다는 것이 분명해졌습니다.

러시아의 미생물학자 D.I. Ivanovsky(1864-1920), 바이러스학의 창시자.

1924년, A.I. Oparin(1894-1980)은 수소, 메탄, 암모니아, 이산화탄소 및 수증기로 구성된 젊은 지구의 대기에서 아미노산이 합성될 수 있으며, 그런 다음 자발적으로 단백질로 결합될 수 있다고 제안했습니다.

미국 생물학자인 Oswald Avery는 박테리아에 대한 실험에서 유전적 특성의 전달을 담당하는 것은 핵산이라는 것을 설득력 있게 입증했습니다.

RNA와 DNA의 비교 구조.

가장 단순한 유기체 Tetrahymena의 리보자임의 2차원 공간 구조.

단백질 합성을 위한 분자 기계인 리보솜의 개략도.

"시험관 내 진화" 과정의 계획(Selex 방법).

Louis Pasteur(1822-1895)는 동일한 물질인 타르타르산의 결정이 두 개의 거울 대칭 공간 구성을 가질 수 있음을 처음으로 발견했습니다.

1950년대 초, 미국 시카고 대학의 스탠리 밀러(Stanley Miller)는 젊은 지구 조건에서 일어날 수 있는 화학 반응을 모의 실험한 최초의 실험을 했습니다.

아미노산과 같은 키랄 분자는 왼손과 오른손처럼 거울 대칭입니다. "키랄성"이라는 용어 자체는 그리스어 "chiros"(손)에서 유래했습니다.

RNA 세계의 이론.

과학과 생활 // 삽화

역사의 모든 단계에서 사람들은 지구에 생명체가 출현한다는 수수께끼에 대한 자신만의 해결책을 제시했습니다. "과학"이라는 단어를 몰랐던 고대인들은 미지의 것에 대한 간단하고 접근 가능한 설명을 찾았습니다. "주변에 있는 모든 것은 한때 누군가에 의해 만들어졌습니다." 신들은 이렇게 나타났습니다.

이집트, 중국에서 고대 문명이 탄생한 때부터 현대 과학의 요람인 그리스에서 중세까지 "권위"의 관찰과 의견이 세계를 아는 주요 방법으로 사용되었습니다. 끊임없는 관찰은 특정 조건에서 살아있는 것이 무생물에서 나타남을 분명하게 입증했습니다. 모기와 악어 - 늪 진흙, 파리 - 썩은 음식, 쥐 - 밀을 뿌린 더러운 세탁물에서. 특정 온도와 습도를 관찰하는 것만 중요합니다.

중세 유럽의 "과학자"는 세계 창조의 종교적 교리와 신성한 계획의 불가해성에 의존하여 성경과 종교 문헌의 틀 내에서만 생명의 기원에 대해 논쟁하는 것이 가능하다고 생각했습니다. 하나님이 창조하신 것의 본질은 이해될 수 없고 오직 신성한 텍스트의 정보를 사용하거나 신성한 영감의 영향을 받는 것을 사용하여 "명시"될 수 있을 뿐입니다. 당시의 가설을 시험하는 것은 나쁜 매너로 여겨졌고, 거룩한 교회의 의견에 의문을 제기하는 모든 시도는 불쾌한 행위, 이단 및 신성 모독으로 간주되었습니다.

삶의 지식은 물을 밟고 있었다. 고대 그리스 철학자들의 업적은 2000년 동안 과학 사상의 정점으로 남아 있었습니다. 이들 중 가장 중요한 것은 플라톤(428/427 - 347 BC)과 그의 제자 아리스토텔레스(384 - 322 BC)였습니다. 플라톤은 무엇보다도 불멸의 비물질적 영혼인 "정신"의 주입으로 인해 처음에는 무생물에 생기를 불어넣는 아이디어를 제안했습니다. 무생물로부터 생물이 자연발생한다는 이론은 이렇게 나타났다.

과학 "실험"에 대한 위대한 단어는 르네상스와 함께 왔습니다. 한 사람이 고대 과학자들의 권위 있는 진술의 불변성을 의심하기로 결정하는 데 2천년이 걸렸습니다. 우리에게 알려진 최초의 무모한 사람 중 하나는 이탈리아 의사 Francisco Redi(1626-1698)였습니다. 그는 매우 간단하지만 효과적인 실험을 수행했습니다. 여러 개의 그릇에 고기 조각을 넣고 그 중 하나는 촘촘한 천으로 덮고 다른 하나는 거즈로 덮고 세 번째는 열어 두었습니다. 파리 유충이 열린 선박(파리가 착륙할 수 있는)에서만 발달하고 닫힌 선박(아직도 공기에 접근할 수 있는 선박)에서는 발달하지 않았다는 사실은 플라톤과 아리스토텔레스 지지자들이 돌진하는 이해할 수 없는 생명력에 대한 믿음과 크게 모순되었습니다. 공기와 무생물을 생물로 바꾸는 것.

이 실험과 유사한 실험은 두 과학자 그룹, 즉 활력론자와 기계론자 간의 치열한 전투 기간의 시작을 표시했습니다. 논쟁의 본질은 "생물의 기능(및 외양)이 무생물에도 적용되는 물리 법칙으로 설명될 수 있는가?"라는 질문이었습니다. 활력론자들은 그에게 부정적으로 대답했다. "세포 - 세포에서만, 모든 생명체는 - 살아있는 세포에서만!" 19세기 중반에 제기된 이 입장은 활력주의의 기치가 되었다. 이 논쟁에서 가장 역설적인 것은 오늘날에도 우리 몸을 구성하는 원자와 분자의 "무생물" 본성에 대해 알고 기계론적 관점에 일반적으로 동의하는 과학자들이 기원 가능성에 대한 실험적 확인이 없다는 것입니다. 무생물에서 세포 생명의. 살아있는 유기체 외부에 존재하는 "무기" "세부 사항"에서 가장 원시적인 세포조차 "구성"하는 데 성공한 사람은 아직 없습니다. 따라서 이 획기적인 논쟁의 최종 요지는 아직 정해지지 않았다.

그렇다면 어떻게 지구에 생명체가 생길 수 있었을까? 기계론자들의 입장을 공유하면서, 생명체가 먼저 매우 단순하고 원시적으로 배열된 형태로 발생해야 한다고 상상하는 것이 확실히 가장 쉽습니다. 그러나 구조의 단순성에도 불구하고 그것은 여전히 ​​생명, 즉 생물과 무생물을 구별하는 최소한의 속성 집합을 가진 것이어야합니다.

생명을 위한 이 중요한 속성은 무엇입니까? 실제로 살아있는 것과 무생물을 구별하는 것은 무엇입니까?

19세기 말까지 과학자들은 모든 생물이 세포로 구성되어 있다고 확신했으며 이것이 세포와 무생물의 가장 분명한 차이점입니다. 이것은 알려진 모든 세포보다 작지만 다른 유기체를 적극적으로 감염시키고 증식하여 동일한 (또는 매우 유사한) 생물학적 특성을 가진 자손을 생산할 수있는 바이러스가 발견되기 전에 고려되었습니다. 최초로 발견된 바이러스인 담배 모자이크 바이러스는 1892년 러시아 과학자 드미트리 이바노프스키(Dmitry Ivanovsky, 1864-1920)에 의해 기술되었습니다. 그 이후로 세포보다 원시적인 생물도 생명이라고 부를 수 있는 권리를 주장할 수 있다는 것이 분명해졌습니다.

바이러스의 발견과 훨씬 더 원시적인 형태의 생명체인 바이로이드는 결국 연구 대상이 살아 있다고 하는 데 필요하고 충분한 최소한의 속성 집합을 공식화하는 것을 가능하게 했습니다. 첫째, 자신의 종류를 번식할 수 있어야 합니다. 그러나 이것이 유일한 조건은 아닙니다. 생명의 가상의 원시 물질(예를 들어, 원시 세포 또는 분자)이 단순히 자신의 정확한 복제물을 생성할 수만 있다면, 그것은 궁극적으로 젊은 지구의 변화하는 환경 조건과 다른 생명체의 형성에서 살아남을 수 없을 것입니다. , 더 복잡한 형태(진화)는 불가능해질 것입니다. 따라서 우리가 가정하는 원시적인 "첫 번째 생명의 물질"은 가능한 한 단순하게 배열되지만 동시에 그 속성을 변경하고 후손에게 전달할 수 있는 것으로 정의될 수 있습니다.