Chemische Zusammensetzung des Chromosoms: DNA, RNA (mit Diagramm)

Die zwei Arten von Nukleinsäuren werden als Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) bezeichnet. Es ist sehr schwer zu schließen, ob eine dieser Substanzen (Proteine ​​oder Nukleinsäuren) das genetische Material enthält oder dass das genetische Material in einigen Kombinationen vorliegt.

Normalerweise besteht Chromatin aus DNA, Protein und RNA. Ihr Prozentsatz unterscheidet sich jedoch von Phase zu Phase. Beispielsweise unterscheidet sich die chemische Zusammensetzung von Metaphasechromosomen deutlich von der von Interphase-Chromatin, das relativ weniger DNA, aber mehr Protein und RNA enthält als das letztere.

Wieder werden einige Bakterien nur mit DNA gefunden. Offenbar wird festgestellt, dass die genetische Information sowohl von DNA als auch von RNA getragen wird. Sie werden als genetisches Hauptmaterial bezeichnet. In den meisten Organismen ist die genetische Information in der DNA codiert, während RNA an der Umsetzung der codierten Information in die Tat beteiligt ist. In Abwesenheit von DNA dient RNA allen Funktionen.

Das genetische Material muss bestimmte definierte Eigenschaften besitzen, die wie folgt zusammengefasst werden können:

(a) Das genetische Material muss extrem stabil sein, damit es jedem Angriff durch physikalische und metabolische Erreger standhalten kann, obwohl gelegentlich durch den Mutationsprozess Veränderungen auftreten können.

(b) Dieses Material muss sich mit großer Genauigkeit replizieren können.

(c) Dieses Material muss in der Lage sein, den Prozess der Synthese von Proteinen zu lenken, die die Aktivitäten innerhalb der Zelle ausführen und eine phänotypische Expression des Gens erzeugen.

(d) Es ist auch notwendig, dass die verschiedenen Teile des genetischen Materials verschiedene Funktionen erfüllen können.

Tatsächlich gibt es in einem Organismus viele tausend vererbte Merkmale, die durch genetische Kontrolle voneinander unterscheidbar sind. Das genetische Material unterscheidet sich jedoch von Individuum zu Individuum sowie von Spezies zu Spezies.

DNA:

Die DNA besteht aus vier verschiedenen Nukleotiden. Diese Nukleotide, die Einheiten der Nukleinsäure sind, zeigen eine stickstoffhaltige organische Base, Zucker und Phosphat. Jedes Nukleotid enthält ein Zuckermolekül, insbesondere Desoxyribose; eine Phosphatgruppe, Phosphorsäure; und eine organische Base - eine Verbindung, die durch Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff gebildet wird.

Die Zucker- und Phosphatgruppe sind in jedem Nukleotid identisch. Aber die organische Basis wird anders. Es bildet sich entweder mit Purin oder mit Pyrimidin. Wieder gibt es zwei Arten von Purinbasen - Adenin (A) und Guanin (G).

Die Pyrimidinbase kann drei Arten haben - Thymin (T), Cytosin (C) und Uracil (U). Die vier Nukleotide, die in der DNA gefunden werden, sind Desoxyadenylsäure (oder Desoxyadenylat), Desoxyguanylsäure (oder Desoxyguanylat), Desoxycylysäuredysäure (oder Desoxycytidylat) und Desoxythymidylsäure (auf Desoxythymidylat). Tausende und Tausende dieser Nukleotide verbinden sich zu einem DNA-Molekülstrang. Als Ergebnis wird eine Polynukleotidkette aufgebaut, bei der zwei Nukleotide eine Phosphatgruppe dazwischen zeigen.

DNA ist ein langes und großes Molekül mit einem sehr hohen Molekulargewicht. Jedes Molekül besteht aus zwei komplementären Strängen, die zu einer Helix zusammengerollt sind. Diese Struktur wird als Watson-Crick-Modell der DNA bezeichnet. Die Nukleotide werden immer paarweise gefunden - A bildet ein Paar mit T und G mit C.

Nach sorgfältigen Messungen wurde festgestellt, dass die genaue Menge an DNA in einer einzelnen Zelle in jeder Zelle innerhalb einer einzelnen Spezies gleich bleibt. Die einzige Ausnahme bilden die Gameten oder Keimzellen, die die Hälfte der DNA-Menge enthalten, die in ihren Körperzellen vorhanden ist.

Dies beweist, dass DNA definitiv das genetische Material ist. Außerdem können die vier Grundlagen des genetischen Alphabets - A, G, T und C - verschiedene Kombinationen und Sequenzen erzeugen, die wiederum eine Vielzahl genetischer Botschaften ergeben. Die Gene sind also die Segmente des DNA-Moleküls, die aus den Buchstaben des genetischen Alphabets bestehen.

RNA:

DNA kann Proteine ​​nicht direkt synthetisieren, sondern benötigt eine Zwischensubstanz, um die Informationen zu den aktiven Synthesezentren der Zellen zu transportieren. Dieser Übersetzer und Aktivator der Nachricht ist eine andere Nukleinsäure, die als Ribonukleinsäure (RNA) bekannt ist.

Die Zusammensetzung von Ribonukleinsäure (RNA) ist der Zusammensetzung von Desoxyribonukleinsäure / (DNA) etwas ähnlich. Das Zuckermolekül in seinem Rückgrat besitzt Ribose anstelle von Desoxyribose. Das Phosphat ist das gleiche. Drei der vier Basen sind ebenfalls gleich, Adenin, Guanin und Cytosin.

Die vierte Base ist Uracil (U) und nicht Thymin. Das RNA-Alphabet ist also A, G, C und U anstelle von A, G, C und T wie in der DNA. Die Nukleotide in RNA sind Adenylsäure, Guanylinsäure, Cytidylsäure und Uridylsäure. RNA erscheint im Allgemeinen als Einzelstrang, obwohl doppelsträngige RNA nicht fehlt.

Ribonukleinsäure (RNA) ist auch ein großes organisches Molekül, das aus einer großen Anzahl ähnlicher Einheiten besteht, die als Nukleotide bekannt sind. Jedes Nukleotid enthält eine stickstoffhaltige Base, Ribose und eine Phosphatgruppe. Der RNA-Einzelstrang zeigt eine Doppelhelix, die in der Mitte gefaltet und um sich selbst gedreht ist.

Die eigentliche Proteinsynthese findet in kleinen Partikeln statt und findet sich im Zytoplasma (dem Material außerhalb des Zellkerns). Die kleinen Partikel sind als Ribosomen bekannt, die reich an RNA sind. Für die Proteinsynthese werden zwei Arten von RNA benötigt, nämlich Messenger-RNA und Transfer-RNA. Die Messenger-RNA (mRNA) wird von DNA im Kern produziert. Es ist einzelsträngig und wird aus einem DNA-Strang im Zellkern in Gegenwart des Enzyms RNA-Polymerase synthetisiert.

Diese einzelsträngige Messenger-RNA, die den Bauplan für die Proteinsynthese trägt, wird aus dem Zellkern ausgeschieden und geht zu den Ribosomen und nimmt dort an der Proteinsynthese teil. Während der genetischen Transkription wird der genetische Code der DNA in die Nukleotidsequenz der Messenger-RNA transkribiert.

Transfer-RNA (tRNA) wird auch im Zellkern synthetisiert und anschließend in das Zytoplasma transportiert. Dies sind kleine einzelsträngige Einheiten, von denen viele produziert und in das Cytoplasma transportiert werden, um als Förderer zu fungieren, um geeignete Aminosäuren zu den Ribosomen gemäß dem Code in der mRNA für die Proteinsynthese zu bringen.

Die erblichen Informationen werden von der DNA im Zellkern an den Ort der Proteinsynthese weitergegeben. Ein mRNA-Strang wird mit der bestimmten Sequenz genetischer Alphabete hergestellt, einer organischen Base, die von einem DNA-Abschnitt auferlegt wurde. Dieser Strang trägt die Anweisungen der DNA, verlässt dann den Zellkern und tritt in das Zytoplasma ein.

Die Anweisungen sind die Sequenzen, in denen Aminosäuren miteinander verbunden werden müssen, um ein voll funktionsfähiges Protein zu bilden. Es wird angenommen, dass es sich bei der tRNA um ein relativ kleines Molekül handelt, das für die Aktivierung der Aminosäuren notwendig ist. Jede Aminosäure wird an das Ende eines tRNA-Moleküls gebunden.

Dieser Schritt erstellt ein Array aktivierter Aminosäuren ohne Sequenz. Die mRNA wird mit aktivierten, aber ungeordneten Aminosäuren assoziiert. Tatsächlich werden die Aminosäuren entsprechend der Basensequenz, die die mRNA von der DNA zu den Ribosomen bringt, in eine spezifische Sequenz gebracht. Die Aminosäuren sind in der Sequenz zu einem Protein verknüpft, das letztendlich von der DNA bestimmt wird. Die tRNA wird abgelassen und als Ergebnis wird ein komplettes sowie funktionierendes Proteinmolekül entwickelt.

Daraus kann geschlossen werden, dass sich die Gene als Erbeinheiten in Chromosomen befinden. Die Chromosomen bestehen hauptsächlich aus Proteinen, DNA und einer geringen Menge RNA. Auf die DNA-Replikation folgt normalerweise die Zellteilung, während die RNA-Synthese immer mit der in den Chromosomen vorhandenen DNA verbunden ist.

Das heißt, die RNA-Synthese ist abhängig von der DNA. Es ist auch bekannt, dass verschiedene Arten von RNA (mRNA und tRNA) zu verschiedenen Abschnitten chromosomaler DNA komplementär sind; Die Informationen zur Synthese von chromosomalen Proteinen liefert die DNA. All dies legt nahe, dass die DNA das wichtigste genetische Material ist, während sich die RNA daneben befindet.