Asam nukleat memainkan peran penting dalam sel, memastikan aktivitas vital dan reproduksinya. Sifat-sifat ini memungkinkan untuk menyebutnya sebagai molekul biologis terpenting kedua setelah protein. Banyak peneliti bahkan menempatkan DNA dan RNA di tempat pertama, menyiratkan kepentingan utama mereka dalam perkembangan kehidupan. Namun demikian, mereka ditakdirkan untuk menempati urutan kedua setelah protein, karena dasar kehidupan justru molekul polipeptida.
Asam nukleat adalah tingkat kehidupan yang berbeda, jauh lebih kompleks dan menarik karena fakta bahwa setiap jenis molekul melakukan pekerjaan tertentu untuk itu. Ini harus dilihat lebih detail.
Konsep asam nukleat
Semua asam nukleat (DNA dan RNA) adalah polimer heterogen biologis yang berbeda dalam jumlah rantainya. DNA adalah molekul polimer beruntai ganda yang mengandunginformasi genetik organisme eukariotik. Molekul DNA sirkular mungkin mengandung informasi herediter dari beberapa virus. Ini adalah HIV dan adenovirus. Ada juga 2 jenis khusus DNA: mitokondria dan plastid (ditemukan di kloroplas).
RNA, di sisi lain, memiliki lebih banyak jenis, karena fungsi asam nukleat yang berbeda. Ada RNA nuklir, yang berisi informasi keturunan bakteri dan sebagian besar virus, matriks (atau messenger RNA), ribosom dan transportasi. Semuanya terlibat baik dalam penyimpanan informasi herediter atau dalam ekspresi gen. Namun, perlu dipahami lebih detail apa fungsi asam nukleat di dalam sel.
Molekul DNA untai ganda
Jenis DNA ini adalah sistem penyimpanan yang sempurna untuk informasi keturunan. Molekul DNA untai ganda adalah molekul tunggal yang terdiri dari monomer heterogen. Tugas mereka adalah membentuk ikatan hidrogen antara nukleotida rantai lain. Monomer DNA itu sendiri terdiri dari basa nitrogen, residu ortofosfat, dan deoksiribosa monosakarida lima karbon. Tergantung pada jenis basa nitrogen yang mendasari monomer DNA tertentu, ia memiliki namanya sendiri. Jenis monomer DNA:
- deoksiribosa dengan residu ortofosfat dan basa nitrogen adenil;
- basa nitrogen timidin dengan deoksiribosa dan residu ortofosfat;
- basa nitrogen sitosin, residu deoksiribosa dan ortofosfat;
- ortofosfat dengan residu nitrogen deoksiribosa dan guanin.
Secara tertulis, untuk menyederhanakan skema struktur DNA, residu adenil diberi tanda "A", residu guanin diberi tanda "G", residu timidin adalah "T", dan residu sitosin diberi nama "C ". Adalah penting bahwa informasi genetik ditransfer dari molekul DNA untai ganda ke RNA pembawa pesan. Ini memiliki beberapa perbedaan: di sini, sebagai residu karbohidrat, tidak ada deoksiribosa, tetapi ribosa, dan bukannya basa nitrogen timidil, urasil terjadi pada RNA.
Struktur dan fungsi DNA
DNA dibangun berdasarkan prinsip polimer biologis, di mana satu rantai dibuat terlebih dahulu sesuai dengan templat yang diberikan, tergantung pada informasi genetik sel induk. Nukleotida DNA dihubungkan di sini oleh ikatan kovalen. Kemudian, menurut prinsip komplementaritas, nukleotida lain melekat pada nukleotida dari molekul beruntai tunggal. Jika dalam molekul beruntai tunggal permulaan diwakili oleh nukleotida adenin, maka pada rantai kedua (komplementer) itu akan sesuai dengan timin. Guanin melengkapi sitosin. Dengan demikian, molekul DNA untai ganda dibangun. Itu terletak di nukleus dan menyimpan informasi herediter, yang dikodekan oleh kodon - triplet nukleotida. Fungsi DNA untai ganda:
- pengawetan informasi turun-temurun yang diterima dari sel induk;
- ekspresi gen;
- pencegahan perubahan mutasi.
Pentingnya protein dan asam nukleat
Dipercaya bahwa fungsi protein dan asam nukleat adalah umum, yaitu:mereka terlibat dalam ekspresi gen. Asam nukleat itu sendiri adalah tempat penyimpanannya, dan protein adalah hasil akhir dari membaca informasi dari gen. Gen itu sendiri adalah bagian dari satu molekul DNA integral, dikemas ke dalam kromosom, di mana informasi tentang struktur protein tertentu dicatat melalui nukleotida. Satu gen mengkode urutan asam amino dari hanya satu protein. Ini adalah protein yang akan mengimplementasikan informasi herediter.
Klasifikasi tipe RNA
Fungsi asam nukleat dalam sel sangat beragam. Dan mereka paling banyak dalam hal RNA. Namun, multifungsi ini masih relatif, karena salah satu jenis RNA bertanggung jawab atas salah satu fungsi. Dalam hal ini, ada jenis RNA berikut:
- RNA inti virus dan bakteri;
- matriks (informasi) RNA;
- RNA ribosom;
- pesan RNA plasmid (kloroplas);
- RNA ribosom kloroplas;
- RNA ribosom mitokondria;
- mitokondria messenger RNA;
- transfer RNA.
Fungsi RNA
Klasifikasi ini berisi beberapa jenis RNA, yang dibagi berdasarkan lokasinya. Namun, secara fungsional, mereka harus dibagi menjadi hanya 4 jenis: nuklir, informasional, ribosom dan transportasi. Fungsi RNA ribosom adalah sintesis protein berdasarkan urutan nukleotida messenger RNA. Di manaasam amino "dibawa" ke RNA ribosom, "dirangkai" pada RNA pembawa pesan, melalui asam ribonukleat transportasi. Ini adalah bagaimana sintesis berlangsung dalam organisme apa pun yang memiliki ribosom. Struktur dan fungsi asam nukleat memberikan pelestarian materi genetik dan penciptaan proses sintesis protein.
Asam nukleat mitokondria
Jika hampir semuanya diketahui tentang fungsi-fungsi di dalam sel yang dilakukan oleh asam nukleat yang terletak di dalam nukleus atau sitoplasma, maka masih sedikit informasi tentang DNA mitokondria dan plastid. RNA ribosom dan messenger spesifik juga telah ditemukan di sini. Asam nukleat DNA dan RNA hadir di sini bahkan di sebagian besar organisme autotrofik.
Mungkin asam nukleat masuk ke dalam sel melalui simbiogenesis. Jalur ini dianggap oleh para ilmuwan sebagai yang paling mungkin karena kurangnya penjelasan alternatif. Prosesnya dianggap sebagai berikut: bakteri autotrofik simbiosis masuk ke dalam sel pada periode tertentu. Akibatnya, sel bebas inti ini hidup di dalam sel dan menyediakan energi, tetapi secara bertahap terdegradasi.
Pada tahap awal perkembangan evolusi, mungkin, bakteri non-nuklir simbiosis memindahkan proses mutasi dalam inti sel inang. Hal ini memungkinkan gen yang bertanggung jawab untuk menyimpan informasi tentang struktur protein mitokondria untuk dimasukkan ke dalam asam nukleat sel inang. Namun, untuk saat ini, apa fungsi dalam sel yang dilakukan oleh asam nukleat asal mitokondria,tidak banyak informasi.
Mungkin, beberapa protein disintesis di mitokondria, yang strukturnya belum dikodekan oleh DNA inti atau RNA inang. Kemungkinan juga bahwa sel memerlukan mekanisme sintesis proteinnya sendiri hanya karena banyak protein yang disintesis dalam sitoplasma tidak dapat melewati membran ganda mitokondria. Pada saat yang sama, organel-organel ini menghasilkan energi, dan oleh karena itu, jika ada saluran atau pembawa spesifik untuk protein, itu akan cukup untuk pergerakan molekul dan melawan gradien konsentrasi.
Plasmid DNA dan RNA
Plastid (kloroplas) juga memiliki DNA sendiri, yang mungkin bertanggung jawab atas pelaksanaan fungsi serupa, seperti halnya asam nukleat mitokondria. Ia juga memiliki ribosom, messenger, dan transfer RNA sendiri. Selain itu, plastida, dilihat dari jumlah membrannya, dan bukan dari jumlah reaksi biokimianya, lebih rumit. Kebetulan banyak plastida memiliki 4 lapisan membran, yang dijelaskan oleh para ilmuwan dengan cara yang berbeda.
Satu hal yang jelas: fungsi asam nukleat dalam sel belum sepenuhnya dipelajari. Tidak diketahui apa signifikansi sistem sintesis protein mitokondria dan sistem kloroplastik analog. Juga tidak sepenuhnya jelas mengapa sel membutuhkan asam nukleat mitokondria jika protein (jelas tidak semua) sudah dikodekan dalam DNA inti (atau RNA, tergantung pada organisme). Meskipun beberapa fakta memaksa kita untuk setuju bahwa sistem sintesis protein mitokondria dan kloroplas bertanggung jawab untuk fungsi yang sama sepertidan DNA nukleus dan RNA sitoplasma. Mereka menyimpan informasi turun-temurun, mereproduksi dan menyebarkannya ke sel anak.
CV
Penting untuk memahami fungsi apa di dalam sel yang melakukan asam nukleat asal nukleus, plastid, dan mitokondria. Ini membuka banyak prospek sains, karena mekanisme simbiosis, yang menurutnya banyak organisme autotrofik muncul, dapat direproduksi hari ini. Ini akan memungkinkan untuk memperoleh jenis sel baru, bahkan mungkin sel manusia. Meskipun terlalu dini untuk membicarakan prospek pengenalan organel plastid multi-membran ke dalam sel.
Jauh lebih penting untuk memahami bahwa asam nukleat bertanggung jawab untuk hampir semua proses dalam sel. Ini adalah biosintesis protein dan pelestarian informasi tentang struktur sel. Selain itu, jauh lebih penting bahwa asam nukleat melakukan fungsi mentransfer materi herediter dari sel induk ke sel anak. Ini menjamin perkembangan lebih lanjut dari proses evolusi.
