Чем отличается днк от рнк

Отличие ДНК от РНК: таблица

Главные признаки, представляющие отличие молекул ДНК от РНК, представлены в нашей сравнительной таблице.

Как видите, отличие ДНК от РНК заключается не только в особенностях структуры, их строение обусловливает различные функции, необходимые всем живым организмам.

Репликация (редупликация) ДНК

— процесс самоудвоения, главное свойство молекулы ДНК. Репликация относится к категории реакций матричного синтеза, идет с участием ферментов. Под действием ферментов молекула ДНК раскручивается, и около каждой цепи, выступающей в роли матрицы, по принципам комплементарности и антипараллельности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Такой способ синтеза называется полуконсервативным
.

«Строительным материалом» и источником энергии для репликации являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты
(АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), содержащие три остатка фосфорной кислоты. При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка фосфорной кислоты отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование фосфодиэфирной связи между нуклеотидами.

В репликации участвуют следующие ферменты:

1. геликазы («расплетают» ДНК);
2. дестабилизирующие белки;
3. ДНК-топоизомеразы (разрезают ДНК);
4. ДНК-полимеразы (подбирают дезоксирибонуклеозидтрифосфаты и комплементарно присоединяют их к матричной цепи ДНК);
5. РНК-праймазы (образуют РНК-затравки, праймеры);
6. ДНК-лигазы (сшивают фрагменты ДНК).

С помощью геликаз в определенных участках ДНК расплетается, одноцепочечные участки ДНК связываются дестабилизирующими белками, образуется репликационная вилка
. При расхождении 10 пар нуклеотидов (один виток спирали) молекула ДНК должна совершить полный оборот вокруг своей оси. Чтобы предотвратить это вращение ДНК-топоизомераза разрезает одну цепь ДНК, что дает ей возможность вращаться вокруг второй цепи.

ДНК-полимераза может присоединять нуклеотид только к 3″-углероду дезоксирибозы предыдущего нуклеотида, поэтому данный фермент способен передвигаться по матричной ДНК только в одном направлении: от 3″-конца к 5″-концу этой матричной ДНК. Так как в материнской ДНК цепи антипараллельны, то на ее разных цепях сборка дочерних полинуклеотидных цепей происходит по-разному и в противоположных направлениях. На цепи 3″-5″ синтез дочерней полинуклеотидной цепи идет без перерывов; эта дочерняя цепь будет называться лидирующей
. На цепи 5″-3″ — прерывисто, фрагментами (фрагменты Оказаки
), которые после завершения репликации ДНК-лигазами сшиваются в одну цепь; эта дочерняя цепь будет называться запаздывающей
(отстающей
).

Особенностью ДНК-полимеразы является то, что она может начинать свою работу только с «затравки»
(праймера
). Роль «затравок» выполняют короткие последовательности РНК, образуемые при участи фермента РНК-праймазы и спаренные с матричной ДНК. РНК-затравки после окончания сборки полинуклеотидных цепочек удаляются.

Репликация протекает сходно у прокариот и эукариот. Скорость синтеза ДНК у прокариот на порядок выше (1000 нуклеотидов в секунду), чем у эукариот (100 нуклеотидов в секунду). Репликация начинается одновременно в нескольких участках молекулы ДНК. Фрагмент ДНК от одной точки начала репликации до другой образует единицу репликации — репликон
.

Репликация происходит перед делением клетки. Благодаря этой способности ДНК осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним.

Как и для чего делают ДНК тест?

Так как ДНК содержится в каждой клетке нашего тела, изучая генетический материал – кровь, кожу, волосы, слюну и т.п. – с помощью принципов микробиологии – ученые могут узнать владельца конкретной ДНК. Однако для получения точных результатов специалисты советуют сдать кровь из вены. Сегодня анализ ДНК позволяет определить наследственную предрасположенность к разным заболеваниям, которыми страдали или страдают родственники человека. Одним из таких заболеваний является шизофрения – в своей предыдущей статье я подробно рассказывала о том, почему эту болезнь так сложно лечить и изучать.

Более того, проанализировав ДНК специалисты могут рассказать о том, какие заболевания могут возникнуть у человека в будущем, определить индивидуальную непереносимость лекарств, склонность к наркомании и алкоголизму и многое другое.

ДНК есть у всех живых организмов.

Наиболее распространенным тестом ДНК является метод полимеразной цепной реакции или ПЦР. На сегодняшний день это один из новейших и наиболее точных способов диагностики. Несмотря на то, что этот метод до сих пор считается экспериментальным, он широко и успешно применяется в медицине. Так, большинство тестов на наличие/отсутствие в организме нового коронавируса SARS-CoV-2, которые проводятся во всем мире, являются именно ПЦР-тесты. Метод ПЦР в 1993 году разработал ученый Кэри Муллис, который получил за свое открытие Нобелевскую премию. Суть метода заключается в применении особых ферментов, которые много раз копируют фрагменты ДНК возбудителей болезни (как, например, с коронавирусом) которые можно обнаружить в пробах генетического материала, например в крови. Затем специалисты сверяют полученные фрагменты с базой данной, что позволяет выявить тип возбудителя болезни и его количество в организме.

Так выглядит амплификатор

Однако выявление и определение склонности к заболеваниям не является единственной областью, в которой прибегают к использованию тестов ДНК. Так, появление ДНК-тестов – как в свое время дактилоскопия (метод определения отпечатков пальцев) – изменило криминалистику. Благодаря анализу ДНК следователи имеют возможность собрать генетический материал преступника и поймать его. Но самое популярное использование ДНК-тестов – определение отцовства. Возможно дело в том, что этот анализ позволяет получить практически 100% результат. Недавно мой коллега Николай Хижняк в своей статье подробно рассказал о будущих возможностях исследования ДНК, рекомендую к прочтению.

Подводя черту отмечу, что сегодня загадка кода ДНК еще не раскрыта. Мы стоим в самом начале познания, что же это такое на самом деле? Приоткрыв небольшую щелочку двери мы можем только догадываться о том, какие перспективы в будущем для человека может открыть понимание что такое ДНК и как мы можем использовать эти знания!

Функция нуклеиновых кислот

Информация о магазине нуклеиновых кислот, как компьютерный код

Безусловно, наиболее важной функцией нуклеиновых кислот для живых организмов является их роль носителя информации. Поскольку нуклеиновые кислоты могут быть созданы с четырьмя «основаниями» и поскольку «правила спаривания оснований» позволяют «копировать» информацию, используя одну цепь нуклеиновых кислот в качестве шаблона для создания другой, эти молекулы способны как содержать, так и копировать информацию

Поскольку нуклеиновые кислоты могут быть созданы с четырьмя «основаниями» и поскольку «правила спаривания оснований» позволяют «копировать» информацию, используя одну цепь нуклеиновых кислот в качестве шаблона для создания другой, эти молекулы способны как содержать, так и копировать информацию.

Чтобы понять этот процесс, может быть полезно сравнить код ДНК с двоичным кодом, используемым компьютерами. Два кода очень разные по своей специфике, но принцип один и тот же. Так же, как ваш компьютер может создавать целые виртуальные реальности, просто считывая строки 1 и 0, клетки могут создавать целые живые организмы, считывая строки из четырех пар оснований ДНК.

Как вы можете себе представить, без бинарного кода у вас не было бы компьютера и компьютерных программ. Точно так же живые организмы нуждаются в неповрежденных копиях своего «исходного кода» ДНК, чтобы функционировать.

Параллели между генетический код и двоичный код даже побудил некоторых ученых предложить создание «генетических компьютеров», которые могли бы хранить информацию гораздо более эффективно, чем жесткие диски на основе кремния. Однако, поскольку наша способность записывать информацию о кремнии возросла, мало внимания уделялось исследованиям «генетических компьютеров».

Защита информации

Поскольку исходный код ДНК так же важен для клетка поскольку ваша операционная система находится на вашем компьютере, ДНК должна быть защищена от возможного повреждения. Чтобы транспортировать инструкции ДНК в другие части клетки, копии ее информации делаются с использованием другого типа нуклеиновой кислоты – РНК.

Это РНК-копии генетической информации, которые отправляются из ядра и вокруг клетки для использования в качестве инструкций клеточным механизмом.

Клетки также используют нуклеиновые кислоты для других целей. Рибосомы – клеточные машины, которые производят белок – и некоторые ферменты сделаны из РНК.

ДНК использует РНК как своего рода защитный механизм, отделяющий ДНК от хаотической среды цитоплазма, Внутри ядра ДНК защищена. За пределами ядра движения органелл, везикул и других клеточных компонентов могут легко повредить длинные и сложные нити ДНК.

Тот факт, что РНК может действовать как в качестве наследственного материала, так и в качестве фермента, подтверждает идею о том, что самой первой жизнью могла быть самореплицирующаяся, самокатализирующаяся молекула РНК.

Основное отличие — ДНК против РНК-вирусов

Вирус — это биологический агент, который может самовоспроизводиться внутри клетки-хозяина. Зараженные клетки вирусами могут производить тысячи новых копий исходного вируса с необычайной скоростью. Генетическим материалом вируса может быть либо ДНК, либо РНК. Вирусы, которые содержат ДНК в качестве своего генетического материала, называются ДНК-вирусами. РНК-вирусы, с другой стороны, содержат РНК в качестве своего генетического материала. Генетический материал покрыт белковым капсидом во всех вирусах. Некоторые вирусы содержат конверт, закрывающий капсид. После инфицирования хозяина репликация вирусной ДНК происходит внутри ядра, тогда как репликация вирусной РНК происходит в цитоплазме. главное отличие между ДНК и РНК-вирусами является то, что ДНК-вирусы содержат большие геномы благодаря точной репликации, тогда как РНК-вирусы содержат небольшие геномы из-за подверженной ошибкам репликации.

Ключевые области покрыты

1. Что такое ДНК-вирусы      — определение, классы, биосинтез2. Что такое РНК-вирусы      — определение, классы, биосинтез3. Каковы сходства между ДНК и РНК-вирусами      — Краткое описание общих черт4. В чем разница между ДНК и РНК-вирусами      — Сравнение основных различий

Ключевые слова: Балтиморская классификация, ДНК-вирусы, двухцепочечная ДНК, оболочка, РНК-вирусы, одноцепочечная ДНК

Углевод пентоза

Прежде всего, ДНК от РНК отличается содержанием вида углевода. Простые сахара представляют собой вещества с определенным количеством элемента углерода в общей формуле. Состав нуклеиновых кислот представляют пентозы. Число углерода в них равно пяти. Они и называются поэтому пентозами.

В чем же здесь отличие, если число углерода и молекулярная формула абсолютно одинаковы? Все очень просто: в структурной организации. Такие вещества с одинаковым составом и молекулярной формулой, имеющие отличия в строении и характерных свойствах, в химии именуются изомерами.

Моносахарид рибоза — часть РНК. Этот признак явился определяющим для наименований этих биополимеров. Моносахарид, характерный для ДНК, называется дезоксирибозой.

Основное отличие — ДНК против РНК-полимеразы

ДНК является генетическим материалом практически всех живых организмов. ДНК-полимераза и РНК-полимераза — это два фермента, которые работают на ДНК. ДНК-полимераза — это фермент, используемый при репликации ДНК, а РНК-полимераза — это фермент, используемый в транскрипции. Оба фермента способны образовывать фосфодиэфирные связи между нуклеотидами. Направление полимеризации происходит от 5 ’до 3’. ДНК-полимераза требует праймера для инициации полимеризации, в то время как РНК-полимеразы не требуют праймера. главное отличие между ДНК и РНК-полимеразой является то, что ДНК-полимераза продуцирует двухцепочечную молекулу ДНК во время полимеризации, тогда как РНК-полимераза продуцирует одноцепочечную молекулу РНК во время транскрипции.

Ключевые области покрыты

1. Что такое ДНК-полимераза      — определение, репликация ДНК, процесс2. Что такое РНК-полимераза      — Определение, Транскрипция, Процесс3. Каковы сходства между ДНК и РНК-полимеразой      — Краткое описание общих черт4. В чем разница между ДНК и РНК-полимеразой      — Сравнение основных различий

Ключевые слова: ДНК, ДНК-полимераза, ДНК-репликация, РНК, РНК-полимераза, транскрипция

Различия ДНК и РНК

1. В основе мономеров дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот – углевод – пентоза и рибоза соответственно.
2. ДНК в своем составе содержит азотистое основание (пиримидиновое основание) – тимин, а РНК – урацил (отсутствует метильная группа).
3. ДНК – двойная антипараллельная правозакрученная спираль, а РНК – одиночная цепь.
4. ДНК способна удваиваться, а РНК – нет.
5. Основные функции ДНК: Хранение, передача и реализация наследственной информации из поколения в поколение.

Основные функции РНК: Хранение генетической информации и синтез белка в клетке.

Молекула ДНК превышает в своих размерах и массе молекулу РНК.

Метод ПЦР

ПЦР — это метод полимеразной цепной реакции. О нем наслышаны многие, хотя до эпидемии значение аббревиатуры ПЦР было знакомо лишь криминалистам, генетикам, а также лабораторным работникам, определяющим ВИЧ, сифилис, гепатиты, туберкулез и еще ряд заболеваний.

Как работает ПЦР и какие бывают вирусы

ДНК — это двойная спираль, кодирующая генетическую информацию, в том числе, вирусов. Обе части ДНК соединены по принципу комплементарности. То есть, один элемент может соединяться только с соответствующим ему. Например, гуанин (G) только с цитозином(C). ДНК-содержащие вирусы — это вирус герпеса, оспы, гепатита В. Коронавирус относится к РНК-содержащим вирусам.

Для исследования методом ПЦР берется мазок из ротоглотки. Если в материал для анализа попала вирусная частица, то в лаборатории одна нить ее РНК достраивается до двойной спирали ДНК.

РИА Новости/Сергей Пивоваров

В чем суть метода ПЦР?

Вместо того, чтобы искать иголку в стоге сена (одну нить вирусной частицы), можно сделать целый «клубок» нитей, найти которые не составит труда. Нуклеотидная последовательность («буквы») РНК вируса уже расшифрована. И к этим «буквам» по принципу комплиментарности присоединяются в результате химической реакции другие. В итоге получается молекула ДНК. Она служит матрицей. Затем ее многократно размножают примерно по той же технологии. ДНК помещают в раствор со специальным набором химических веществ в устройство-амплификатор, в котором периодически меняется температура от 50 до 92 градусов. В нем, как в ксероксе, ДНК копируется.

Финальный этап исследования – электрофорез, на нем можно увидеть размноженные копии ДНК. ДНК заряжена отрицательно, и в электрическом поле ее притягивает положительный заряд. Притягиваясь к нему, размноженная ДНК проходит через краситель. Чем больше фрагмент ДНК, тем медленнее он двигается и тем ярче окрашивается.

Если в биоматериале пациента не было вирусной частицы, то и первая цепочка ДНК не выстроится – химическим веществам, подобранным для строительства, не за что будет «зацепиться». Соответственно, форез ничего не покажет.

Что такое РНК?

Молекула РНК известна нам под названием «рибонуклеиновая кислота». Как и ДНК, эта макромолекула неотъемлемо содержится в клетках всех живых организмов. Их строение во многом совпадает – РНК, так же как и ДНК, состоит из звеньев – нуклеотидов, которые представлены в виде фосфатной группы, азотистого основания и сахара рибозы. Расположение нуклеотидов в различной последовательности позволяет кодировать индивидуальный генетический код. РНК бывают трёх видов: и-РНК – отвечает за передачу информации, р-РНК – является составляющей рибосом, т-РНК – отвечает за доставку аминокислот к рибосомам. Помимо всего прочего, так называемая матричная РНК используется всеми клеточными организмами для синтеза белка. У отдельных молекул РНК можно отметить собственную ферментативную активность. Проявляется она способностью как бы “разрывать” другие молекулы РНК или же соединять два РНК-фрагмента.РНК так же является составной частью геномов большинства вирусов, у которых она выполняет ту же функцию что и у высших организмов макромолекула ДНК.

Репликация

В целях улучшения общего понимания необходимо рассмотреть процесс репликации, в результате которого появляются две идентичные молекулы нуклеиновой кислоты. Так начинается деление клетки.

В ней участвуют ДНК-полимеразы, ДНК-зависимые, РНК-полимеразы и ДНК-лигазы.

Процесс репликации состоит из следующих этапов:

• деспирализация — происходит последовательное раскручивание материнской ДНК, захватывающей всю молекулу;
• разрыв водородных связей, при котором цепи расходятся, и появляется репликативная вилка;
• подстройка дНТФ к освободившимся основаниям материнских цепей;
• отщепление пирофосфатов от дНТФ молекул и образование фосфорнодиэфирных связей за счет выделяющейся энергии;
• респирализация.

После образования дочерней молекулы делится ядро, цитоплазма и остальное. Таким образом, образуются две дочерние клетки, полностью получившие всю генетическую информацию.

Кроме этого, кодируется первичная структура белков, которые в клетке синтезируются. ДНК в этом процессе принимает косвенное участие, а не прямое, заключающееся в том, что именно на ДНК происходит синтез, участвующих в образовании белков, РНК. Этот процесс получил название транскрипции.

Нуклеиновая кислота: что это такое?

Для того чтобы составить таблицу сравнения ДНК и РНК, необходимо более подробно познакомиться с данными полинуклеотидами. Начнем с общего вопроса. И ДНК, и РНК — это нуклеиновые кислоты. Как говорилось ранее, они образуются из остатков нуклеотидов.

Эти полимеры можно обнаружить абсолютно в любой клеточке организма, так как именно на их плечи возложена большая обязанность, а именно:

• хранение;
• передача;
• реализация наследственности.

Теперь очень коротко осветим основные их химические свойства:

• хорошо растворяются в воде;
• практически не поддаются растворению в органических растворителях;
• чувствительны к изменениям температуры;
• если молекулу ДНК выделить каким-либо возможным образом из природного источника, то можно наблюдать фрагментацию при механических действиях;
• фрагментирование происходит ферментами под названием нуклеазы.

Азотистые основания

Рассмотрим еще одно различие молекул ДНК и РНК. Оно также влияет на свойства данных веществ. В структуру мономеров ДНК входит один из четырех остатков азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин. Размещаются они согласно определенному правилу.

В молекуле ДНК, которая состоит из двух спирально закрученных цепей, напротив аденилового основания всегда находится тимидиловый, а гуаниловому соответствует цитидиловый. Это правило называется принципом комплементарности. Между аденином и гуанином всегда образуются две, а между гуанином и цитозином — три водородные связи.

Совсем по-другому обстоит дело с рибонуклеиновой кислотой. Вместо тимина в ее состав входит другое азотистое основание. Оно называется урацил. Стоит сказать, что, по сравнению с ДНК, РНК существенно меньших размеров, поскольку состоит из одной спиральной молекулы.

функция

ДНК предоставляет живым организмам руководящие принципы — генетическую информацию в хромосомной ДНК — которая помогает определить природу биологии организма, как он будет выглядеть и функционировать, основываясь на информации, передаваемой от предыдущих поколений в процессе размножения. Медленные, устойчивые изменения, обнаруживаемые в ДНК с течением времени, известные как мутации, которые могут быть разрушительными, нейтральными или полезными для организма, лежат в основе теории эволюции.

Гены находятся в небольших сегментах длинных цепей ДНК; у людей около 19 000 генов. Подробные инструкции, содержащиеся в генах, определяемые тем, как упорядочены нуклеиновые основания в ДНК, несут ответственность как за большие, так и за маленькие различия между разными живыми организмами и даже среди похожих живых организмов. Генетическая информация в ДНК — это то, что заставляет растения выглядеть как растения, собаки — как собаки, а люди — как люди; это также то, что мешает разным видам производить потомство (их ДНК не будет соответствовать новой здоровой жизни). Генетическая ДНК — это то, что заставляет некоторых людей иметь кудрявые, черные волосы, а других — прямые, светлые волосы, и что делает одинаковых близнецов похожими. ( См. Также Генотип против Фенотипа .)

РНК выполняет несколько различных функций, которые, хотя и связаны между собой, немного различаются в зависимости от типа. Существует три основных типа РНК:

• РНК-мессенджер (мРНК) транскрибирует генетическую информацию из ДНК, найденной в ядре клетки, и затем передает эту информацию в цитоплазму и рибосому клетки.
• Трансферная РНК (тРНК) находится в цитоплазме клетки и тесно связана с мРНК в качестве ее помощника. тРНК буквально переносит аминокислоты, основные компоненты белков, в мРНК в рибосоме.
• Рибосомная РНК (рРНК) обнаружена в цитоплазме клетки. В рибосоме он берет мРНК и тРНК и транслирует информацию, которую они предоставляют. Из этой информации он «узнает», должен ли он создавать или синтезировать полипептид или белок.

Гены ДНК экспрессируются или проявляются через белки, которые ее нуклеотиды продуцируют с помощью РНК. Признаки (фенотипы) происходят из того, какие белки сделаны и которые включены или выключены. Информация, найденная в ДНК, определяет, какие признаки должны быть созданы, активированы или деактивированы, в то время как различные формы РНК выполняют свою работу.

Одна гипотеза предполагает, что РНК существовала до ДНК и что ДНК была мутацией РНК. Видео ниже обсуждает эту гипотезу более подробно.

Строение и функции АТФ

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)
— универсальный источник и основной аккумулятор энергии в живых клетках. АТФ содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ в среднем составляет 0,04% (от сырой массы клетки), наибольшее количество АТФ (0,2-0,5%) содержится в скелетных мышцах.

АТФ состоит из остатков: 1) азотистого основания (аденина), 2) моносахарида (рибозы), 3) трех фосфорных кислот. Поскольку АТФ содержит не один, а три остатка фосфорной кислоты, она относится к рибонуклеозидтрифосфатам.

Для большинства видов работ, происходящих в клетках, используется энергия гидролиза АТФ. При этом при отщеплении концевого остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту), при отщеплении второго остатка фосфорной кислоты — в АМФ (аденозинмонофосфорную кислоту). Выход свободной энергии при отщеплении как концевого, так и второго остатков фосфорной кислоты составляет по 30,6 кДж. Отщепление третьей фосфатной группы сопровождается выделением только 13,8 кДж. Связи между концевым и вторым, вторым и первым остатками фосфорной кислоты называются макроэргическими (высокоэнергетическими).

Запасы АТФ постоянно пополняются. В клетках всех организмов синтез АТФ происходит в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения фосфорной кислоты к АДФ. Фосфорилирование происходит с разной интенсивностью при дыхании (митохондрии), гликолизе (цитоплазма), фотосинтезе (хлоропласты).

АТФ является основным связующим звеном между процессами, сопровождающимися выделением и накоплением энергии, и процессами, протекающими с затратами энергии. Кроме этого, АТФ наряду с другими рибонуклеозидтрифосфатами (ГТФ, ЦТФ, УТФ) является субстратом для синтеза РНК.

Перейти к лекции №3
«Строение и функции белков. Ферменты»

Перейти к лекции №5
«Клеточная теория. Типы клеточной организации»

В клетках живых организмов присутствуют такие вещества, как нуклеиновые кислоты

Они нужны для того, чтобы хранить, передавать и реализовывать генетическую информацию.
РНК и ДНК имеют некоторые сходства, но при этом важно знать и понимать их различия.
Сначала мы разберем по отдельности обе кислоты, а затем в тезисной форме отразим их схожие и различные черты

Принципы строения ДНК

Еще одна важная особенность — наличие четырех уровней организации (вы сможете это увидеть на картинке). Как уже стало понятно, первичная структура — это цепочка нуклеотидов, при этом соотношение азотистых оснований подчиняется некоторым законам.

Вторичная структура — двойная спираль, состав каждой цепи которой специфичен для вида. Остатки фосфорной кислоты мы можем обнаружить снаружи спирали, а азотистые основания располагаются внутри.

Далее идет суперспирализованная структура. Помимо сплетения двух цепей, они наматываются на гистоны (для большей компактности). Гистоны — это специальные белки, которые делятся на пять классов.

Последним уровнем выступает хромосома. Представьте, что Эйфелева башня помещается в спичечный коробок, вот так уложена молекула ДНК в хромосоме

Важно заметить еще и то, что хромосома может состоять из одной хроматиды или двух

Поговорим, прежде чем составить таблицу сравнения ДНК и РНК, о структуре РНК.

ДНК – хранитель генетической информации

Организмы используют расстановку нуклеотидов ДНК для кодирования информации, указывающей аминокислотную последовательность первичной структуры их белков. Этот способ похож на то, как мы кодируем слова в предложении при помощи букв.

Предложение, написанное на русском языке, состоит из комбинации 33 букв алфавита в определённом порядке; код молекулы ДНК состоит из комбинации четырёх типов нуклеотидов в специфической последовательности: А, T, Г, Ц.

ДНК в организмах содержится в виде двух цепей, обёрнутых в виде спирали вокруг друг друга и вместе вокруг общей оси, либо в линейной форме, либо кольцевой у большинства прокариот, а также в хлоропластах и митохондриях эукариот. Исключение – одноцепочечная молекула ДНК некоторых фагов — вирусов, поражающих бактериальные клетки. Две нити ДНК соединены связями-перемычками, как винтовая лестница ступенями. Такая структура молекулы называется двойной спиралью. Каждый шаг винтовой лестницы ДНК состоит из пары оснований. Основание одной цепи притягивается водородной связью к основанию другой цепи.

Строение ДНК

Правила спаривания возникают из наиболее стабильной конфигурации водородного скрепления между двумя основаниями: пары аденина с тимином двумя водородными связями (в ДНК) или с урацилом (в РНК) и пары цитозина с гуанином — тремя водородными связями.

Основания, которые участвуют в сопряжении, дополняют друг друга, это свойство носит название комплементарности. Если известна последовательность оснований одной цепи ДНК, то благодаря специфичности их соединения, становится известна структура её партнёра — второй цепи.

Схема строения ДНК

В клетках эукариот ДНК дополнительно комплектуется с белками для формирования структур, называемых хромосомами. Это структуры более высокого порядка, которые влияют на функцию ДНК, поскольку участвуют в контроле за экспрессией генов.

Определение размеров молекул ДНК стало возможным только после изобретения методов электронной микроскопии, ультрацентрифугирования, электрофореза.

Расшифровка структуры ДНК имеет свою предысторию. В 1950 г. американский ученый Э. Чаргафф и его коллеги, исследуя состав молекулы ДНК, установили следующие закономерности, впоследствии названные правилами Чаргаффа.

1. Количество адениловых нуклеотидов в молекуле ДНК равно количеству тимидиловых (А = Т), а количество гуаниловых — количеству цитидиловых (Г = Ц).
2. Количество пуриновых азотистых оснований равно количеству пиримидиновых (А + Г = Т + Ц).
3. Суммарное количество адениловых и цитидиловых нуклеотидов равно суммарному количеству тимидиловых и гуаниловых нуклеотидов (А + Ц = Т + Г), что следует из первого правила.

Это открытие способствовало установлению пространственной структуры ДНК и определению ее роли в передаче наследственной информации от одного поколения другому. В 1953 г. на основании правил Чаргаффа и данных о пространственной структуре молекулы ДНК, полученных английским биофизиком М. Уилкинсом, американский ученый Дж. Уотсон и англичанин Ф. Крик предложили трехмерную модель структуры ДНК, которая получила название «двойной спирали». За разработку модели молекулы ДНК Дж. Уотсон, Ф. Крик и М. Уилкинс в 1962 г. были удостоены Нобелевской премии.

Параметры двойной спирали ДНК

А как насчет тестов, когда у пациента берут кровь?

Это анализ на антитела. При попадании в организм человека инфекции, его иммунная система начинает вырабатывать специальные антитела — иммуноглобулины (обозначаются аббревиатурой Ig). В случае с коронавирусом в основном вырабатываются два вида антител:

• IgM — они появляются в течение 3-5 дней после инфицирования и остаются в организме до 30-35 дней; обнаружить иммуноглобулины М можно в течение инкубационного периода и во время болезни;
• IgG -именно эти антитела атакуют вирус в организме; остаются в крови человека в течении нескольких месяцев, или даже лет — поэтому их можно обнаружить в крови даже после выздоровления;

Результат анализа определяется за счет сочетания иммуноглобулинов, которые присутствуют в крови:

• Есть IgM, но нет IgG — возможна острая инфекция, рекомендуется подтвердить заболевание ПЦР-тестом
• Есть и IgM, и IgG — возможна текущая инфекция, начало выздоровления или недавно перенесенное заболевание
• Нет IgM, но есть IgG — пациент уже переболел коронавирусом
• Нет ни IgM, ни IgG — пациент не болеет и не болел Covid-19

Существует два вида анализов на антитела, в обоих случаях врач берет у пациента анализ крови.

Первый тест называется ИФА — иммуноферментный анализ. Другое название этого теста — ИХЛА, иммунохемилюминесцентный анализ. Этот тест не только покажет наличие антител IgM и IgG, но даже их количество. Другими словами, находится ли пациент в стадии болезни, или у него уже сформирован иммунитет. Для этого анализа возьмут кровь из вены.

Второй вид теста на антитела — иммунохроматографический экспресс-анализ. Позволяет быстро выяснить, болел ли пациент — или, может, болеет прямо сейчас. Для этого теста нужна кровь из пальца, или из вены.

Тест на антитела быстрее, чем ПЦР — результат можно узнать за день. А вот точность у него ниже — специалисты называют цифру в районе 60-65 %.

Цена анализа зависит не в последнюю очередь от скорости его проведения: одна и та же клиника может просить 700 рублей за анализ с результатом через два дня, и 900 рублей — за тот же самый анализ с результатом за день. Впрочем, на цену влияет и тест-система, которую используют в анализе. Как итог, тестирование может стоить в районе 1300-1800 рублей, а порой цена может доходить даже до 2500 рублей.