BUDOWA I FUNKCJE DNA I RNA

DNA jest nośnikiem informacji genetycznej. Występuje ono w jądrze komórkowym, a także mitochondrium. Jądro komórkowe ulega podziałom, zawsze musi być przekazywana informacja genetyczna. DNA nie może zabraknąć, dlatego też ulega ono procesowi replikacji (sytezy nowej nici DNA na matrycy starej nici DNA) - podczas tego procesu biorą udział: jony magnezu, energia z ATP, oraz enzymy.

Wyróżniamy trzy rodzaje replikacji:

• replikacja semikonserwatywna - polega ona na rozplątaniu helixa, a potomne cząstki DNA są w połowie nowe, a w połowie ze starej nici

• replikacja konserwatywna - macierzysta cząsteczka DNA nie ulega rozplątaniu, w wyniku tej replikacji powstaje jedna nowa cząsteczka DNA, oraz jedna stara cząsteczka DNA

• replikacja przypadkowa - podczas tej replikacji macierzysta cząsteczka DNA ulega fragmentacji, w wyniku czego nowa nić DNA zawiera elementy starej i nowej nici]

DNA bierze udział w procesie biosyntezy białka. Proces ten przebiega w dwóch etapach:

• transkrypcja - zachodzi ona w jądrze komórkowym, jest to proces przepisania informacji genetycznej z RNA na DNA

• translacja - zachodzi ona w cytoplazmie komórki, jest to przypisanie informacji genetycznej zakodowanej w układzie nukleinowym na aminokwasy

RNA występuje w organellach komórkowych, głównie w rybosomach, w jądrze komórkowym, a także w cytoplazmie, oraz jądrach komórkowych. Główne zadanie RNA to przekazywanie informacji genetycznej z DNA na białko podczas procesu biosyntezy białka.

Wyróżniamy trzy rodzaje RNA:

• mRNA - jest to tak zwane „informacyjne RNA”, przekazuje ono bezpośrednio informację

• tRNA - tak zwane "transportowe RNA", tłumaczy sekwencję nukleotydów mRNA na sekwencję aminokwasów w łańcuchu białkowym

• rRNA - „rybosomalne RNA”, tworzące wraz z grupą białek rybosomy, w których dochodzi do procesu biosyntezy białka

DNA w całości nie zawiera informacji kodujących. Zbudowane jest z odcinków kodujących, tak zwanych egzanów, i niekodujących, noszących nazwę intronów. Te drugie nie zawierają informacji genetycznej, dlatego też ulegają reakcji wycinania. Odbywa się ona po przepisaniu całej informacji na rRNA. Wycinanie przy udziale enzymów i składanie genów mRNA zawiera już tylko pełną informację o ułożeniu kodowanych aminokwasów i opuszcza jądro komórkowe.

Budowa DNA jest makrocząsteczką zbudowaną z deoksyry- bonukleotydów . Są to związki kwasu fosforowego, pięciowęglowego cukru - deoksyrybozy i jednej z 4 rodzajów zasad azotowych A, G, C, T .W pojedynczej nici DNA nukleotydy są ze sobą połączone wiązaniami kowalencyjnymi w ten sposób, że cząsteczki cukru są ułożone na zmianę z resztami fosforanowymi, podczas gdy zasady azotowe są odchylone od utworzonej w ten sposób długiej cząsteczki .Końce takiej nici zbudowanej z nukleotydów nie są równomierne. Wynika to stąd, że reszta kwasu fosforowego łączy ze sobą niejednakowe atomy węgla cząsteczki cukru. W nici polinukleotydowej można wyróżnić kierunek od atomu węgla pierścienia cząsteczki cukru do atomu węgla grupy CH2OH oraz kierunek odwrotny.

Cząsteczkę DNA tworzą dwie nici polinukleotydowe. Są one owinięte wokół siebie w ten sposób, że zasady azotowe znajdują się wewnątrz, zaś łańcuch cukrowo-fosforanowy na zewnątrz. Struktura ta to podwójny heliks

Replikacja DNA to cząsteczka DNA która zawiera w sobie informację potrzebną do wiernego kopiowania swych sekwencji. Mechanizm replikacji polega na rozpleceniu podwójnego heliksu i dobudowaniu do każdej nici, nowej nici komplementarnej .Replikacja to proces semikonserwatywny. Na każdej nici DNA powstaje druga nić potomna i identyczna. W nowej cząsteczce DNA jedna nić pochodzi od pierwotnego DNA a druga a druga jest nowo syntezowana. Replikacja nie rozpoczyna się w dowolnym miejscu chromosomu. W nici DNA jest specjalne miejsce - origin, do którego przyłącza się białko inicjatorowe. W komórce prokariota jest tylko 1 takie miejsce, natomiast w dużych genomach jest ich wiele. Do tego miejsca poprzez białko inicjatorowe przyłączają się również enzymy niezbędne do przeprowadzenia procesu replikacji i to wszystko tworzy kompleks replikacyjny.

Kwasy rybonukleinowe (RNA)-Informacja o budowie organizmu zapisana jest w DNA, jednak organizm to przede wszystkim białka. W uproszczeniu można powiedzieć, że dla informacji genetycznej droga między genotypem a fenotypem to droga między DNA a białkiem. Na tej drodze DNA jest dwukrotnie przekształcana: po raz pierwszy podczas transkrypcji, czyli przepisywaniu DNA na RNA i po raz drugi podczas translacji, gdy informacja zawarta w sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego jest tłumaczona na sekwencję aminokwasów cząsteczki białka.

Budowa RNA- W przekazywaniu informacji genetycznej z DNA do białka biorą udział kwasy rybonukleinowe. Budowa chemiczna DNA i RNA jest podobna. RNA różni się od DNA cukrem - rybozą. Również zasady azotowe mają drobną różnicę. Otóż zamiast tyminy występuje tu uracyl. Tworzy on komplementarną parę tak jak tymina w DNA. RNA nie występuje w postaci dwuniciowego podwójnego heliksu, jednakże może zachodzić parowanie zasad między komplementarnymi odcinkami tej samej nici RNA .Transkrypcja- Podstawą tego procesu jest reguła parowania się zasad azotowych. Wtedy sekwencja nukleotydów w syntetyzowanej nici RNA jest jednoznacznie określona przez sekwencje nukleotydów w nici DNA służącej jako matryca. Kod genetyczny jest sposobem, według którego można przetłumaczyć informację genetyczną z języka nukleotydów na język aminokwasów. Kod genetyczny jest kodem trójkowym. Trójkę nukleotydów oznaczającą aminokwas nazywa się kodonem. Oznaczenie wielu aminokwasów jest możliwe za pomocą kilku różnych trójek nukleotydów w mRNA. Kod genetyczny jest uniwersalny dla wszystkich organizmów żyjących na Ziemi. Translacja zachodzi w szorstkiej siateczce wewnątrzplazmatycznej. To przepisywanie kodu genetycznego na sekwencję aminokwasową w białku. Rybosomy są miejscem translacji. Kluczową rolę odgrywa w tym procesie tRNA. Rozpoznaje z jednej strony trójkę zasad, z drugiej zaś odpowiadający jej aminokwas. W tRNA znajduje się trójka nukleotydów tworząca pary z jednym kodonem w mRNA. Trójkę tę nazywamy antykodonem.

1

Budowa cząsteczki RNA. U samej góry nazwy zasad azotowych, poniżej - nazwy czterech rodzajów monomerów.

Budowa DNA. Widoczne dwie nici biegnące antyrównolegle i pary komplementarnych zasad A-T i G-C.

---