تفاوت جدول DNA و RNA چگونه سنتز یک پروتئین رمزگذاری شده توسط یک ژن خاص اتفاق می افتد؟ معنی اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک و اسیدهای ریبونوکلئیک

مسئله فرآیند انتقال اطلاعات ارثی و بیوسنتز پروتئین از دیرباز مورد توجه دانشمندان بوده است. تنها با ظهور بیولوژی مولکولی و ژنتیک اسرار بسیاری کشف شد. در مقاله ما به ویژگی های این ساختارهای عملکردی و همچنین تفاوت بین DNA و RNA خواهیم پرداخت.

اسیدهای نوکلئیک چیست؟

اگر اولین بار است که با این اختصارات روبرو می شوید، ارزش دارد که با رمزگشایی آنها آشنا شوید. DNA اسید دئوکسی ریبونوکلئیک است. همه می دانند که اطلاعات مربوط به ژن های سلول ها را پوشش می دهد. RNA اسید ریبونوکلئیک است. وظیفه اصلی آن تشکیل پروتئین است. این یک ماده آلی است که اساس همه موجودات زنده است. با این حال، این تمام تفاوت نیست. RNA نه تنها در نام ها و زمینه های استفاده با DNA متفاوت است.

ساختار مونومر

نوکلئوتیدها عناصر ساختاری تکرار شونده RNA و DNA هستند که توسط سه جزء نمایش داده می شوند. RNA چه تفاوتی با DNA دارد؟ فقط دو جزء مونومر. اما این ویژگی تفاوت آنها را نه تنها در ساختار موجودات زنده تعیین می کند.

پنتوز کربوهیدرات

اول از همه، DNA از نظر محتوای نوع کربوهیدرات با RNA متفاوت است. قندهای ساده، موادی هستند که در فرمول کلی، مقدار مشخصی عنصر کربن دارند. ترکیب اسیدهای نوکلئیک توسط پنتوزها نشان داده می شود. تعداد کربن موجود در آنها پنج است. به همین دلیل به آنها پنتوز می گویند.

اگر عدد کربن و فرمول مولکولی دقیقاً یکسان باشند، در اینجا چه تفاوتی وجود دارد؟ همه چیز بسیار ساده است: در یک سازمان ساختاری. این گونه مواد با ترکیب و فرمول مولکولی یکسان، اما دارای تفاوت در ساختار و خواص مشخصه، در شیمی ایزومر نامیده می شوند.

مونوساکارید ریبوز بخشی از RNA است. این ویژگی برای نام این پلیمرهای زیستی تعیین کننده بود. مونوساکارید موجود در DNA، دئوکسی ریبوز نامیده می شود.

پایه های نیتروژنی

بیایید به تفاوت دیگری بین مولکول های DNA و RNA نگاه کنیم. همچنین بر خواص این مواد تأثیر می گذارد. ساختار مونومرهای DNA شامل یکی از چهار باقیمانده باز نیتروژنی است: آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین. آنها طبق یک قانون خاص قرار می گیرند.

در یک مولکول DNA که از دو زنجیره مارپیچ به هم پیچیده تشکیل شده است، همیشه یک باز تیمیدیل در مقابل باز آدنیل وجود دارد و یک باز سیتیدیل مربوط به باز گوانیل است. این قاعده را اصل مکملیت می نامند. همیشه بین آدنین و گوانین دو پیوند هیدروژنی و بین گوانین و سیتوزین سه پیوند هیدروژنی تشکیل می شود.

وضعیت با اسید ریبونوکلئیک کاملاً متفاوت است. به جای تیمین، حاوی پایه نیتروژنی دیگری است. اوراسیل نامیده می شود. شایان ذکر است که در مقایسه با DNA، RNA از نظر اندازه بسیار کوچکتر است، زیرا از یک مولکول مارپیچ تشکیل شده است.

تفاوت بین DNA و RNA: جدول

ویژگی های اصلی که مولکول های DNA را از RNA متمایز می کند در جدول مقایسه ای ما ارائه شده است.

همانطور که می بینید، تفاوت بین DNA و RNA نه تنها در ویژگی های ساختاری آنهاست.

انواع RNA

علم سه نوع اسید ریبونوکلئیک را می شناسد. RNA انتقالی بر روی DNA تشکیل می شود و سپس به داخل سیتوپلاسم حرکت می کند. این مولکول ها از نظر اندازه کوچکترین هستند. آنها اسیدهای آمینه را که مونومرهای پروتئینی هستند به هم متصل می کنند و سپس آنها را به محل تجمع ماکرومولکول ها منتقل می کنند. ساختار فضایی RNA انتقالی از نظر شکل شبیه به برگ شبدر است. نوع بعدی این نوکلئیک اسید وظیفه انتقال اطلاعات در مورد ساختار پروتئین آینده را از هسته سلول به ساختارهای تخصصی انجام می دهد. آنها ریبوزوم هستند. این اندامک های تخصصی در سطح شبکه آندوپلاسمی قرار دارند. و به نوع RNAی که این عملکرد را انجام می دهد، اطلاعاتی می گویند.

یک گروه سوم وجود دارد - اینها RNA های ریبوزومی هستند که در مناطقی از اندامک های مربوطه قرار دارند. آنها قادر به شکل دادن به آرایش فضایی مولکول های ضروری در طول تشکیل مولکول های پروتئین هستند. اما به طور کلی، هر سه نوع این ماکرومولکول ها با یکدیگر برهمکنش دارند و یک عملکرد واحد را انجام می دهند.

شباهت بین DNA و RNA

ما قبلاً عملاً متوجه شده ایم که چگونه RNA با DNA متفاوت است. اما از آنجایی که این مواد در یک گروه ترکیب می شوند، ویژگی های مشترکی در بین آنها مشاهده می شود. نکته اصلی این است که آنها پلی نوکلئوتید هستند. بنابراین، DNA شامل چند ده هزار تا میلیون ها مونومر است. RNA نمی تواند به چنین مقداری ببالد که توسط ده هزار نوکلئوتید تشکیل شده است. با این حال، تمام مونومرهای اسید نوکلئیک ساختار کلی مشابهی دارند که به آنها امکان می دهد در فرآیندهای بیوسنتز پروتئین شرکت کنند.

تفاوت عملکردی بین DNA و RNA

تفاوت بین DNA و RNA به ویژگی های مشخصه و ویژگی های ساختاری محدود نمی شود. به عنوان مثال، DNA قادر به دناتوره شدن، تغییر طبیعت و تخریب است. ماهیت آن این است که مولکول ها را به حالت خاصی باز کند و در صورت امکان به عقب برگرداند. در طی این فرآیندها، تخریب پیوندهای هیدروژنی مشاهده می شود.

وظیفه اصلی DNA حفظ، رمزگذاری، انتقال و تجلی اطلاعات ژنتیکی است که در طی تولید مثل موجودات در تمام سطوح سازمان انجام می شود. این ماده آلی قابلیت رونویسی نیز دارد. ماهیت این پدیده تشکیل مولکول های RNA بر اساس DNA است. اساس آن اصل مکمل بودن است. مولکول DNA همچنین قادر به تکثیر یا تکثیر است. این فرآیند برای روند طبیعی تقسیم سلولی، به ویژه میتوز، زمانی که یک سلول با مجموعه کروموزوم دوگانه به دو کروموزوم یکسان تبدیل می شود، بسیار مهم است. عملکرد RNA برای موجودات زنده نیز مهم است، زیرا بدون سنتز پروتئین وجود آنها به سادگی غیرممکن است.

DNA و RNA اسیدهای نوکلئیک هستند که ماکرومولکول های پیچیده ای هستند که از نوکلئوتیدها تشکیل شده اند. تفاوت اصلی این مواد در این است که دارای انواع مختلفی از بازهای نیتروژنی و کربوهیدرات های پنتوز هستند که عملکرد متفاوت آنها را در سلول های موجودات زنده تعیین می کند.

به اسیدهای نوکلئیکشامل ترکیبات با پلیمر بالا است که در طی هیدرولیز به بازهای پورین و پیریمیدین، پنتوز و اسید فسفریک تجزیه می شوند. اسیدهای نوکلئیک حاوی کربن، هیدروژن، فسفر، اکسیژن و نیتروژن هستند. دو دسته از اسیدهای نوکلئیک وجود دارد: اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA)و اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA).

ساختار و عملکرد DNA

DNA- پلیمری که مونومرهای آن دئوکسی ریبونوکلئوتید هستند. مدلی از ساختار فضایی مولکول DNA به شکل یک مارپیچ دوگانه در سال 1953 توسط جی واتسون و اف. کریک پیشنهاد شد (برای ساخت این مدل از کارهای ام. ویلکینز، آر. فرانکلین، ای. شارگاف استفاده کردند. ).

مولکول DNAتشکیل شده توسط دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی که به صورت مارپیچی به دور یکدیگر و با هم حول یک محور خیالی پیچ خورده اند، یعنی. یک مارپیچ دوگانه است (با این استثنا که برخی از ویروس های حاوی DNA دارای DNA تک رشته ای هستند). قطر مارپیچ دوگانه DNA 2 نانومتر، فاصله بین نوکلئوتیدهای مجاور 0.34 نانومتر است و در هر چرخش مارپیچ 10 جفت نوکلئوتید وجود دارد. طول مولکول می تواند به چندین سانتی متر برسد. وزن مولکولی - ده ها و صدها میلیون. طول کل DNA در هسته یک سلول انسانی حدود 2 متر است.

مونومر DNA - نوکلئوتید (دئوکسی ریبونوکلئوتید)- متشکل از بقایای سه ماده است: 1) یک باز نیتروژن، 2) یک مونوساکارید پنج کربنه (پنتوز) و 3) اسید فسفریک. بازهای نیتروژنی اسیدهای نوکلئیک متعلق به کلاس های پیریمیدین ها و پورین ها هستند. بازهای پیریمیدین DNA(یک حلقه در مولکول آنها وجود دارد) - تیمین، سیتوزین. پایه های پورینی(دارای دو حلقه) - آدنین و گوانین.

مونوساکارید نوکلئوتید DNA دئوکسی ریبوز است.

نام یک نوکلئوتید از نام باز مربوطه گرفته شده است. نوکلئوتیدها و بازهای نیتروژنی با حروف بزرگ نشان داده می شوند.

زنجیره پلی نوکلئوتیدی در نتیجه واکنش های تراکم نوکلئوتیدی تشکیل می شود. در این مورد، بین 3 اینچ کربن باقیمانده دئوکسی ریبوز یک نوکلئوتید و باقی مانده اسید فسفریک یک نوکلئوتید دیگر، پیوند فسفوستری(از دسته پیوندهای کووالانسی قوی است). یک سر زنجیره پلی نوکلئوتیدی با کربن 5 اینچی (که انتهای 5 اینچی نامیده می شود) به پایان می رسد، سر دیگر با کربن 3 اینچی (انتهای 3 اینچی) به پایان می رسد.

در مقابل یک رشته از نوکلئوتیدها یک رشته دوم قرار دارد. آرایش نوکلئوتیدها در این دو زنجیره تصادفی نیست، اما کاملاً تعریف شده است: تیمین همیشه در مقابل آدنین یک زنجیره در زنجیره دیگر قرار دارد و سیتوزین همیشه در مقابل گوانین قرار دارد، دو پیوند هیدروژنی بین آدنین و تیمین ایجاد می‌شود و سه پیوندهای هیدروژنی بین گوانین و سیتوزین ایجاد می شود. الگویی که بر اساس آن نوکلئوتیدهای زنجیره های مختلف DNA به طور دقیق مرتب می شوند (آدنین - تیمین، گوانین - سیتوزین) و به طور انتخابی به یکدیگر متصل می شوند. اصل مکمل بودن. لازم به ذکر است که جی واتسون و اف. کریک پس از آشنایی با آثار ای.چارگاف به اصل مکمل بودن پی بردند. E. Chargaff، با مطالعه تعداد زیادی نمونه از بافت ها و اندام های موجودات مختلف، دریافت که در هر قطعه DNA، محتوای باقی مانده گوانین همیشه دقیقاً با محتوای سیتوزین و آدنین با تیمین مطابقت دارد. "قانون چارگاف") اما او نتوانست این واقعیت را توضیح دهد.

از اصل مکمل بودن نتیجه می شود که توالی نوکلئوتیدی یک زنجیره، توالی نوکلئوتیدی زنجیره دیگر را تعیین می کند.

رشته های DNA ضد موازی (چند جهتی) هستند، یعنی. نوکلئوتیدهای زنجیره های مختلف در جهات مخالف قرار دارند و بنابراین، در مقابل انتهای 3 اینچی یک زنجیره، انتهای 5 اینچی زنجیره دیگر قرار دارد. مولکول DNA گاهی اوقات با یک پلکان مارپیچ مقایسه می شود. "نرده" این راه پله یک ستون فقرات قند فسفات (بقایای متناوب دئوکسی ریبوز و اسید فسفریک) است. "گام ها" پایه های نیتروژنی مکمل هستند.

عملکرد DNA- ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی.

تکثیر DNA (تکثیر)

- فرآیند خود تکراری، ویژگی اصلی مولکول DNA. همانندسازی متعلق به دسته واکنش های سنتز ماتریکس است و با مشارکت آنزیم ها اتفاق می افتد. تحت تأثیر آنزیم‌ها، مولکول DNA از هم باز می‌شود و یک زنجیره جدید در اطراف هر زنجیره ساخته می‌شود که طبق اصول مکمل و ضد موازی بودن به عنوان یک الگو عمل می‌کند. بنابراین، در هر DNA دختر، یک رشته، رشته مادر است و رشته دوم تازه سنتز شده است. این روش سنتز نامیده می شود نیمه محافظه کار.

"مواد ساختمانی" و منبع انرژی برای تکثیر هستند تری فسفات های دئوکسی ریبونوکلئوزیدی(ATP، TTP، GTP، CTP)، حاوی سه باقیمانده اسید فسفریک. هنگامی که تری فسفات های دئوکسی ریبونوکلئوزیدی در یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی ادغام می شوند، دو باقی مانده اسید فسفریک انتهایی جدا می شوند و انرژی آزاد شده برای تشکیل یک پیوند فسفودی استری بین نوکلئوتیدها استفاده می شود.

آنزیم های زیر در همانندسازی نقش دارند:

1. هلیکازها (DNA "باز کردن")؛
2. پروتئین های بی ثبات کننده؛
3. توپوایزومرازهای DNA (برش DNA)؛
4. DNA پلیمرازها (دئوکسی ریبونوکلئوزید تری فسفات ها را انتخاب کنید و به طور مکمل آنها را به رشته الگوی DNA متصل کنید).
5. پریمازهای RNA (پرایمرهای RNA را تشکیل می دهند).
6. لیگازهای DNA (قطعات DNA را به یکدیگر پیوند می دهند).

با کمک هلیکازها، DNA در بخش های خاصی باز می شود، بخش های تک رشته ای DNA توسط پروتئین های بی ثبات کننده متصل می شوند و چنگال تکثیر. با واگرایی 10 جفت نوکلئوتیدی (یک دور مارپیچ)، مولکول DNA باید یک چرخش کامل حول محور خود انجام دهد. برای جلوگیری از این چرخش، DNA توپوایزومراز یک رشته DNA را قطع می کند و به آن اجازه می دهد تا اطراف رشته دوم بچرخد.

DNA پلیمراز می تواند یک نوکلئوتید را فقط به کربن 3 اینچی دئوکسی ریبوز نوکلئوتید قبلی متصل کند، بنابراین این آنزیم قادر است در امتداد DNA الگو تنها در یک جهت حرکت کند: از انتهای 3 اینچی تا انتهای 5 اینچی این DNA الگو. از آنجایی که در DNA مادر زنجیره ها ضد موازی هستند، در زنجیره های مختلف آن، زنجیره های پلی نوکلئوتیدی به طور متفاوت و در جهت مخالف اتفاق می افتند زنجیر دختر نامیده می شود; منتهی شدن. در یک زنجیره 5 "-3" - به طور متناوب، در قطعات ( تکه هایی از اوکازاکی) که پس از اتمام تکثیر، توسط لیگازهای DNA به یک رشته دوخته می شوند. این زنجیره کودک نامیده می شود عقب ماندن (عقب ماندن).

ویژگی خاص DNA پلیمراز این است که می تواند کار خود را فقط با آن آغاز کند "دانه" (آغازگر). نقش "پرایمرها" توسط توالی های RNA کوتاه تشکیل شده توسط آنزیم RNA پریماز و جفت شده با DNA الگو انجام می شود. پرایمرهای RNA پس از اتمام مونتاژ زنجیره های پلی نوکلئوتیدی حذف می شوند.

همانند سازی در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها به طور مشابه انجام می شود. سرعت سنتز DNA در پروکاریوتها یک مرتبه بزرگتر (1000 نوکلئوتید در ثانیه) نسبت به یوکاریوتها (100 نوکلئوتید در ثانیه) است. همانندسازی به طور همزمان در چندین بخش از مولکول DNA آغاز می شود. قطعه ای از DNA از یک مبدا همانند سازی به دیگری یک واحد همانندسازی را تشکیل می دهد - replicon.

همانندسازی قبل از تقسیم سلولی اتفاق می افتد. به لطف این توانایی DNA، اطلاعات ارثی از سلول مادر به سلول های دختر منتقل می شود.

ترمیم ("تعمیر")

غرامتفرآیند از بین بردن آسیب به توالی نوکلئوتیدی DNA نامیده می شود. توسط سیستم های آنزیمی خاص سلول ( آنزیم های ترمیم کننده). در فرآیند بازیابی ساختار DNA، مراحل زیر قابل تشخیص است: 1) نوکلئازهای ترمیم DNA ناحیه آسیب دیده را شناسایی و حذف می کنند، در نتیجه شکافی در زنجیره DNA ایجاد می شود. 2) DNA پلیمراز این شکاف را پر می کند و اطلاعات رشته دوم ("خوب") را کپی می کند. 3) DNA لیگاز، نوکلئوتیدها را "صلح متقاطع" می کند و ترمیم را تکمیل می کند.

سه مکانیسم ترمیم بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است: 1) ترمیم نوری، 2) ترمیم برش، یا قبل از تکرار، 3) تعمیر پس از تکرار.

تغییرات در ساختار DNA به طور مداوم تحت تأثیر متابولیت های فعال، اشعه ماوراء بنفش، فلزات سنگین و نمک های آنها و غیره در سلول رخ می دهد. بنابراین نقص در سیستم های ترمیم سرعت فرآیندهای جهش را افزایش می دهد و باعث بیماری های ارثی می شود (زیرودرما پیگمنتوزوم، پروگریا، و غیره.).

ساختار و عملکرد RNA

- پلیمری که مونومرهای آن هستند ریبونوکلئوتیدها. بر خلاف DNA، RNA نه توسط دو، بلکه توسط یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل می شود (با این استثنا که برخی از ویروس های حاوی RNA دارای RNA دو رشته ای هستند). نوکلئوتیدهای RNA قادر به ایجاد پیوند هیدروژنی با یکدیگر هستند. زنجیره های RNA بسیار کوتاه تر از زنجیره های DNA هستند.

مونومر RNA - نوکلئوتید (ریبونوکلئوتید)- متشکل از بقایای سه ماده است: 1) یک باز نیتروژن، 2) یک مونوساکارید پنج کربنه (پنتوز) و 3) اسید فسفریک. بازهای نیتروژنی RNA نیز از دسته پیریمیدین ها و پورین ها هستند.

بازهای پیریمیدین RNA اوراسیل و سیتوزین و بازهای پورینی آدنین و گوانین هستند. مونوساکارید نوکلئوتید RNA ریبوز است.

برجسته سه نوع RNA: 1) اطلاعاتی(پیام رسان) RNA - mRNA (mRNA)، 2) حمل و نقل RNA - tRNA، 3) ریبوزومی RNA - rRNA.

همه انواع RNA پلی نوکلئوتیدهای بدون انشعاب هستند، ترکیب فضایی خاصی دارند و در فرآیندهای سنتز پروتئین شرکت می کنند. اطلاعات مربوط به ساختار همه انواع RNA در DNA ذخیره می شود. فرآیند سنتز RNA روی یک الگوی DNA را رونویسی می نامند.

انتقال RNA هامعمولاً حاوی 76 (از 75 تا 95) نوکلئوتید است. وزن مولکولی - 25000-30000 tRNA حدود 10٪ از کل محتوای RNA در سلول را تشکیل می دهد. توابع tRNA: 1) انتقال اسیدهای آمینه به محل سنتز پروتئین، به ریبوزوم، 2) واسطه ترجمه. حدود 40 نوع tRNA در یک سلول یافت می شود که هر کدام دارای یک توالی نوکلئوتیدی منحصر به فرد هستند. با این حال، همه tRNA ها چندین ناحیه مکمل درون مولکولی دارند، به همین دلیل tRNA ها ترکیبی شبیه برگ شبدر به دست می آورند. هر tRNA دارای یک حلقه برای تماس با ریبوزوم (1)، یک حلقه آنتی کدون (2)، یک حلقه برای تماس با آنزیم (3)، یک ساقه پذیرنده (4) و یک آنتی کدون (5) است. اسید آمینه به انتهای 3 اینچی ساقه پذیرنده اضافه می شود. آنتی کدون- سه نوکلئوتید که کدون mRNA را "شناسایی" می کنند. باید تاکید کرد که یک tRNA خاص می تواند یک اسید آمینه کاملاً تعریف شده مربوط به آنتی کدون خود را منتقل کند. ویژگی اتصال بین اسید آمینه و tRNA به دلیل خواص آنزیم aminoacyl-tRNA سنتتاز به دست می آید.

RNA ریبوزومیحاوی 3000-5000 نوکلئوتید؛ وزن مولکولی - 1,000,000-1,500,000 rRNA 80-85 درصد از کل محتوای RNA در سلول را تشکیل می دهد. در ترکیب با پروتئین های ریبوزومی، rRNA ریبوزوم ها را تشکیل می دهد - اندامک هایی که سنتز پروتئین را انجام می دهند. در سلول های یوکاریوتی، سنتز rRNA در هسته اتفاق می افتد. توابع rRNA: 1) یک جزء ساختاری ضروری ریبوزوم ها و در نتیجه اطمینان از عملکرد ریبوزوم ها. 2) اطمینان از تعامل ریبوزوم و tRNA. 3) اتصال اولیه ریبوزوم و کدون آغازگر mRNA و تعیین چارچوب خواندن، 4) تشکیل مرکز فعال ریبوزوم.

RNA های پیام رساناز نظر محتوای نوکلئوتید و وزن مولکولی (از 50000 تا 4000000) متفاوت است. mRNA تا 5 درصد از کل محتوای RNA در سلول را تشکیل می دهد. توابع mRNA: 1) انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبوزوم، 2) ماتریس برای سنتز یک مولکول پروتئین، 3) تعیین توالی اسید آمینه ساختار اولیه یک مولکول پروتئین.

ساختار و عملکردهای ATP

آدنوزین تری فسفریک اسید (ATP)- منبع جهانی و ذخیره کننده اصلی انرژی در سلول های زنده. ATP در تمام سلول های گیاهی و جانوری یافت می شود. مقدار ATP به طور متوسط ​​0.04٪ (از وزن مرطوب سلول) است، بیشترین مقدار ATP (0.2-0.5٪) در عضلات اسکلتی یافت می شود.

ATP از باقی مانده ها تشکیل شده است: 1) یک باز نیتروژن دار (آدنین)، 2) یک مونوساکارید (ریبوز)، 3) سه اسید فسفریک. از آنجایی که ATP حاوی نه یک، بلکه سه باقی مانده اسید فسفریک است، به ریبونوکلئوزید تری فسفات ها تعلق دارد.

بیشتر کارهایی که در سلول ها انجام می شود از انرژی هیدرولیز ATP استفاده می کند. در این حالت، هنگامی که باقیمانده نهایی اسید فسفریک حذف می شود، ATP به ADP (اسید آدنوزین دی فسفریک) تبدیل می شود و هنگامی که باقی مانده اسید فسفریک دوم حذف می شود، به AMP (آدنوزین مونوفسفریک اسید) تبدیل می شود. بازده انرژی آزاد پس از حذف هر دو باقی مانده نهایی و دوم اسید فسفریک 30.6 کیلوژول است. حذف گروه سوم فسفات تنها با آزاد شدن 13.8 کیلوژول همراه است. پیوندهای پایانی و باقی مانده های دوم، دوم و اول اسید فسفریک را پرانرژی (پر انرژی) می نامند.

ذخایر ATP دائماً پر می شود. در سلول های همه موجودات، سنتز ATP در فرآیند فسفوریلاسیون رخ می دهد، یعنی. افزودن اسید فسفریک به ADP فسفوریلاسیون با شدت های مختلف در طول تنفس (میتوکندری)، گلیکولیز (سیتوپلاسم) و فتوسنتز (کلروپلاست) رخ می دهد.

ATP رابط اصلی بین فرآیندهای همراه با آزادسازی و انباشت انرژی و فرآیندهایی است که با مصرف انرژی رخ می دهند. علاوه بر این، ATP، همراه با سایر تری فسفات های ریبونوکلئوزیدی (GTP، CTP، UTP)، بستری برای سنتز RNA است.

رفتن به سخنرانی شماره 3"ساختار و عملکرد پروتئین ها. آنزیم ها"

رفتن به سخنرانی شماره 5"نظریه سلولی. انواع سازمان سلولی

تفاوت اصلی بین RNA و DNA این است که مولکول های RNA تک رشته ای هستند تا دو رشته ای. دلیل این امر ویژگی های زیر ساختار اولیه RNA است:

1. پنتوز در RNA دئوکسی ریبوز نیست، بلکه ریبوز است که حاوی یک گروه هیدروکسی اضافی است. دومی باعث می شود ساختار دو رشته ای کمتر پایدار باشد.

2. در میان چهار باز اصلی نیتروژنی (عمده)، به جای تیمین، اوراسیل وجود دارد که تنها در غیاب گروه متیل در اتم کربن پنجم با تیمین تفاوت دارد (شکل 12). به همین دلیل، قدرت برهمکنش آبگریز در جفت مکمل A-U کاهش می یابد. این امر احتمال تشکیل مولکول های دو رشته ای پایدار را کاهش می دهد.

3. RNA دارای محتوای بالایی از به اصطلاح بازهای مینور است. از جمله آنها می توان به دی هیدرووریدین (اوراسیل یک پیوند دوگانه ندارد)، پسودوریدین (اوراسیل با ریبوز متفاوت از معمول مرتبط است)، دی متیل آدنین و دی متیل گوانین (در پایه های نیتروژنی دو گروه متیل اضافی وجود دارد) و بسیاری دیگر. تقریباً همه این پایگاه ها نمی توانند در تعاملات مکمل شرکت کنند.

تفاوت های ذکر شده در ساختار RNA از DNA از اهمیت بیولوژیکی بالایی برخوردار است، زیرا مولکول های RNA می توانند عملکرد خود را فقط در حالت تک رشته ای انجام دهند.

ویژگی های کلی ساختار ثانویه RNA

بیشتر مولکول های RNA طبیعی از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی ساخته می شوند. با این حال، در برخی مناطق زنجیره RNA می‌تواند حلقه‌ها یا «گیره‌های مو» با ساختار دو رشته‌ای تشکیل دهد.
(شکل 16A). این ساختار با برهمکنش بازها در جفت A-U، G-C تثبیت می شود. با این حال، جفت های "اشتباه" (به عنوان مثال، G-U) نیز می توانند تشکیل شوند، و در برخی از مناطق "گیره مو" هیچ تعاملی وجود ندارد. چنین حلقه هایی می توانند تا 50 درصد از تمام نوکلئوتیدها را شامل شوند.

ساختار سوم RNA

ب

تحت شرایط فیزیولوژیکی، RNA های تک رشته ای با ساختار ثالثی فشرده و مرتب مشخص می شوند که به دلیل تعامل عناصر ساختار ثانویه آنها ایجاد می شود (شکل 16B).

برنج. 16. ساختار RNA:
الف - ناحیه ساختار ثانویه در زنجیره RNA؛ ب - نمودار ساختار سوم tRNA

دو نوع اسید نوکلئیک وجود دارد - اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسیدهای ریبونوکلئیک (RNA). این بیوپلیمرها از مونومرهایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده اند. مونومرهای نوکلئوتیدی DNA و RNA از نظر ویژگی های ساختاری اولیه مشابه هستند. هر نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده است که با پیوندهای شیمیایی قوی به هم متصل می شوند. U) - و یک باقیمانده اسید فسفریک نوکلئوتیدهایی که DNA را تشکیل می دهند حاوی یک قند پنج کربنه - دئوکسی ریبوز، یکی از چهار باز نیتروژنی: آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین (A، G، C، T) - و بقیه هستند. اسید فسفریک در ترکیب نوکلئوتیدها، یک پایه نیتروژنی به مولکول ریبوز (یا دئوکسی ریبوز) از یک طرف و یک باقیمانده اسید فسفریک از طرف دیگر متصل است. نوکلئوتیدها در زنجیره های بلند به یکدیگر متصل هستند. ستون فقرات چنین زنجیره ای با متناوب شدن بقایای قند و فسفات آلی تشکیل می شود و گروه های جانبی این زنجیره توسط چهار نوع بازهای نیتروژنی متناوب تشکیل شده است یکدیگر در تمام طول توسط پیوندهای هیدروژنی. این ساختار که منحصر به مولکول های DNA است، مارپیچ دوگانه نامیده می شود. یکی از ویژگی های ساختار DNA این است که در مقابل باز نیتروژنی A در یک زنجیره، باز نیتروژنی T در زنجیره دیگر قرار دارد و باز نیتروژنی C همیشه در مقابل پایه نیتروژنی G قرار دارد. A (آدنین) - T (تامین) T (تیمین) - A (آدنین) G (گوانین) - C (سیتوزین) C (سیتوزین) -G (گوانین) این جفت بازها را بازهای مکمل (مکمل یکدیگر) می نامند. رشته های DNA که در آنها بازها مکمل یکدیگر قرار دارند، رشته های مکمل نامیده می شوند. مکان چهار نوع نوکلئوتید در رشته های DNA حاوی اطلاعات مهمی است. مجموعه ای از پروتئین ها (آنزیم ها، هورمون ها و ...) خواص سلول و ارگانیسم را تعیین می کند. مولکول‌های DNA اطلاعات مربوط به این ویژگی‌ها را ذخیره می‌کنند و آن‌ها را به نسل‌های نسل منتقل می‌کنند. به عبارت دیگر DNA حامل اطلاعات ارثی است. انواع اصلی RNA اطلاعات ارثی ذخیره شده در مولکول های DNA از طریق مولکول های پروتئین محقق می شود. اطلاعات مربوط به ساختار پروتئین از DNA خوانده می شود و توسط مولکول های RNA ویژه ای که RNA پیام رسان (i-RNA) نامیده می شود، منتقل می شود. I-RNA به سیتوپلاسم منتقل می شود، جایی که سنتز پروتئین با کمک اندامک های خاص - ریبوزوم ها اتفاق می افتد. این mRNA است که مکمل یکی از رشته های DNA است که ترتیب اسیدهای آمینه را در مولکول های پروتئین تعیین می کند. نوع دیگری از RNA در سنتز پروتئین شرکت می کند - RNA حمل و نقل (t-RNA)، که اسیدهای آمینه را به ریبوزوم ها می آورد. ریبوزوم ها حاوی نوع سوم RNA به نام RNA ریبوزومی (r-RNA) هستند که ساختار ریبوزوم ها را تعیین می کند. مولکول RNA، بر خلاف مولکول DNA، با یک رشته نشان داده می شود. به جای دئوکسی ریبوز - ریبوز و به جای تیمین - اوراسیل. اهمیت RNA با این واقعیت مشخص می شود که آنها سنتز پروتئین های اختصاصی سلول را دو برابر می کنند. قبل از هر تقسیم سلولی، با پایبندی کاملاً دقیق به توالی نوکلئوتیدی، خود تکراری (تکثیر) مولکول DNA رخ می دهد. تکثیر زمانی شروع می شود که مارپیچ دوگانه DNA به طور موقت باز شود. این تحت تأثیر آنزیم DNA پلیمراز در محیطی که حاوی نوکلئوتیدهای آزاد است رخ می دهد. هر زنجیره منفرد، طبق اصل میل ترکیبی شیمیایی (A-T, G-C)، بقایای نوکلئوتیدی خود را جذب می کند و نوکلئوتیدهای آزاد واقع در سلول را با پیوندهای هیدروژنی ایمن می کند. بنابراین، هر زنجیره پلی نوکلئوتیدی به عنوان الگویی برای یک زنجیره مکمل جدید عمل می کند. نتیجه دو مولکول DNA است که نیمی از هر کدام از مولکول اصلی می آید و دیگری به تازگی ساخته شده است، یعنی. دو مولکول DNA جدید کپی دقیقی از مولکول اصلی هستند.

DNA چه تفاوتی با RNA دارد؟

در ابتدا، مردم فکر می کردند که مولکول های پروتئین اساس اساسی زندگی هستند. با این حال، تحقیقات علمی آن جنبه مهمی را که طبیعت زنده را از طبیعت غیرزنده متمایز می کند، نشان داده است: اسیدهای نوکلئیک.

DNA چیست؟

DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) یک ماکرومولکول است که اطلاعات ارثی را از نسلی به نسل دیگر ذخیره و انتقال می دهد. در سلول ها، وظیفه اصلی مولکول DNA حفظ اطلاعات دقیق در مورد ساختار پروتئین ها و RNA است. در حیوانات و گیاهان، مولکول DNA در هسته سلول، در کروموزوم ها وجود دارد. از دیدگاه صرفا شیمیایی، مولکول DNA از یک گروه فسفات و یک پایه نیتروژنی تشکیل شده است. در فضا به صورت دو رشته مارپیچی نشان داده می شود. بازهای نیتروژن دار آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین هستند و فقط بر اساس اصل مکمل بودن - گوانین با سیتوزین و آدنین با تیمین به یکدیگر متصل می شوند. چیدمان نوکلئوتیدها در توالی های مختلف به آنها اجازه می دهد تا اطلاعات مختلفی را در مورد انواع RNA درگیر در فرآیند سنتز پروتئین رمزگذاری کنند.

RNA چیست؟

مولکول RNA برای ما به نام اسید ریبونوکلئیک شناخته می شود. مانند DNA، این ماکرومولکول به طور یکپارچه در سلول های همه موجودات زنده وجود دارد. ساختار آنها تا حد زیادی یکسان است - RNA، مانند DNA، از واحدهایی تشکیل شده است - نوکلئوتیدها، که به شکل یک گروه فسفات، یک پایه نیتروژنی و قند ریبوز ارائه می شوند. آرایش نوکلئوتیدها در توالی های مختلف امکان کدگذاری یک کد ژنتیکی را فراهم می کند. سه نوع RNA وجود دارد: i-RNA - مسئول انتقال اطلاعات، r-RNA - جزء ریبوزوم ها است، t-RNA - مسئول رساندن اسیدهای آمینه به ریبوزوم ها است. از جمله، به اصطلاح RNA پیام رسان توسط همه موجودات سلولی برای سنتز پروتئین استفاده می شود. تک تک مولکول های RNA می توانند فعالیت آنزیمی خاص خود را داشته باشند. این خود را به عنوان توانایی "شکستن" سایر مولکول های RNA یا اتصال دو قطعه RNA نشان می دهد، همچنین بخشی جدایی ناپذیر از ژنوم اکثر ویروس ها است، که در آن همان عملکرد ماکرومولکول DNA را در ارگانیسم های بالاتر انجام می دهد.

مقایسه DNA و RNA

بنابراین، متوجه شدیم که هر دوی این مفاهیم به اسیدهای نوکلئیک با عملکردهای مختلف اشاره دارند: RNA در انتقال اطلاعات بیولوژیکی ثبت شده در مولکول های DNA مشغول است که به نوبه خود مسئول ذخیره اطلاعات و انتقال آن به ارث است. مولکول RNA همان پلیمر DNA است که کوتاهتر است. علاوه بر این، DNA یک دو رشته است، RNA یک ساختار تک رشته ای است.

TheDifference.ru تشخیص داد که تفاوت بین DNA و RNA به شرح زیر است:

DNA حاوی دئوکسی ریبونوکلئوتید و RNA حاوی ریبونوکلئوتید است.

بازهای نیتروژن دار در مولکول DNA عبارتند از تیمین، آدنین، سیتوزین، گوانین. RNA به جای تیمین حاوی اوراسیل است.

DNA الگوی رونویسی است و اطلاعات ژنتیکی را ذخیره می کند. RNA در سنتز پروتئین نقش دارد.

DNA دارای یک رشته دوتایی است که به صورت مارپیچی پیچ خورده است. برای RNA تک است.

DNA در هسته، پلاستیدها، میتوکندری ها قرار دارد. RNA - در سیتوپلاسم، در ریبوزوم ها، در هسته تشکیل می شود.

با وجود شباهت زیاد مکانیسم های اساسی عملکرد دو نوع پلیمراز که سنتز اسیدهای نوکلئیک را انجام می دهند، تفاوت های اساسی بین آنها وجود دارد. ویژگی اصلی این است که برای DNA پلیمراز، DNA هم الگو و هم محصول واکنش است و این مشکلات قابل توجهی ایجاد می کند.

از آنجایی که در طول سنتز RNA یک مارپیچ دوگانه DNA-RNA هیبریدی به طور موقت در محل فعال RNA پلیمراز وجود دارد (به بخش های 5 و 6 مراجعه کنید)، RNA پلیمراز می تواند به راحتی هیبرید را از یک مارپیچ دوگانه DNA معمولی متمایز کند. آیا میل ترکیبی بالای محیط مرکز فعال RNA پلیمراز برای هیبرید و کانال انتشار رونوشت به RNA راندمان پردازش بالای آنزیم را تضمین می کند؟ توانایی کار بدون تفکیک پس از یک عمل شروع رونویسی. DNA پلیمراز دارای یک مارپیچ دوگانه DNA هم در محیط مرکز فعال خود و هم در خارج از مجموعه پلیمراز است. بر این اساس، احتمال تفکیک آن زیاد است: آیا ظرفیت پردازش DNA پلیمراز بسیار کم است؟ می تواند تنها یک بخش 10 را مدت ها قبل از تفکیک سنتز کند. 20 نوکلئوتید بنابراین، باید مکانیسم دیگری برای افزایش فرآیند وجود داشته باشد.

آیا میل ترکیبی بالای RNA پلیمراز برای هیبرید DNA-RNA به آن اجازه می دهد تا به راحتی مارپیچ دوگانه DNA را در طول مسیر پلیمراز در طول ازدیاد طول رونویسی از بین ببرد؟ رونوشت به سادگی رشته DNA غیر الگو را از دوبلکس جابجا می کند. برای DNA پلیمراز، چنین مکانیسمی غیرممکن است: DNA دوبلکس در کمپلکس با پلیمراز و در مقابل آن هیچ تفاوتی با یکدیگر ندارند، یعنی. DNA پلیمراز به حضور DNA الگوی تک رشته ای نیاز دارد که باید از مارپیچ دوگانه حذف شود.

مشکل سوم این است که DNA پلیمراز تنها می تواند یک کار را انجام دهد؟ ادامه (با ویرایش) انتهای 3 اینچی زنجیره DNA، می تواند سنتز را آغاز کند، اولین پیوند فسفودی استر را ایجاد کند. که بدون آن مانع از عملکرد DNA پلیمراز می شود پرایمر نامیده می شود.

هر دو اسید نوکلئیک - DNA و RNA - توسط بیوشیمیدان سوئیسی فردریش میشر در سال 1869، مدتها قبل از اینکه نقش آنها در انتقال اطلاعات ارثی روشن شود، کشف شدند. و کامل ترین اطلاعات در مورد ساختار شیمیایی آنها توسط فابوس آرون تئودور لوین (1869-1940) دانشمند آمریکایی متولد روسیه و تحصیل کرده در سن پترزبورگ به دست آمد.

"ساختار پشتیبان" هر دو اسید به اصطلاح "ستون فقرات قند-فسفات" است که در DNA شبیه به نرده یک راه پله مارپیچی است. از بقایای قند تشکیل شده است که در یک زنجیره با استفاده از بقایای اسید فسفریک به هم متصل شده اند. این ساختار است که ساختار مولکول اسید نوکلئیک را در کنار هم نگه می دارد و آن را حفظ می کند.

مولکول های قند به ستون فقرات "پایه های" نیتروژنی متصل هستند که مانند پله های یک نردبان (داخل "نرده") قرار گرفته اند. به لطف فعل و انفعالات بین اتم های هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن بازهای نیتروژنی است که تک رشته های DNA می توانند در ساختارهای دو رشته ای ترکیب شوند.

اسیدهای نوکلئیک در سلول از نوکلئوتیدها سنتز می شوند - کمپلکس هایی از یک باز نیتروژن دار، باقی مانده های قند و اسید فسفریک، که به عنوان بلوک های جهانی برای ساخت DNA و RNA عمل می کنند. پنج نوع پایه نیتروژن دار وجود دارد - آدنین (که در نمودارها با حرف A مشخص می شود)، تیمین (T)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و اوراسیل (U). یکی از ویژگی‌های برهمکنش بازها که به لطف آن می‌توانند رشته‌های دو رشته‌ای تشکیل دهند، ویژگی دقیق آنهاست: A فقط با T و G با C برهمکنش می‌کنند (چنین مطابقت دقیق بازها و رشته‌های DNA مکمل نامیده می‌شود. خود رشته ها و پایه ها مکمل یکدیگر هستند).

تفاوت بین RNA و DNA به این واقعیت مربوط می شود که ستون فقرات قند فسفات RNA شامل ریبوز قند است، در حالی که در DNA، ریبوز یک اتم اکسیژن را از دست می دهد و به دئوکسی ریبوز تبدیل می شود. علاوه بر این، به جای تیمین (T)، RNA حاوی اوراسیل (U) است. تفاوت اوراسیل با تیمین تقریباً به همان اندازه که ریبوز با دئوکسی ریبوز متفاوت است: فقط فاقد یک گروه متیل جانبی (_CH3) است. با این حال، چنین تفاوت های حداقلی در ساختار RNA و DNA منجر به تفاوت های قابل توجهی در ساختار و عملکرد این مولکول ها می شود.

یکی از واضح ترین تفاوت ها این است که RNA اکثر موجودات، بر خلاف DNA دو رشته ای، به صورت یک رشته وجود دارد. این با دو دلیل توضیح داده می شود. اول، همه موجودات سلولی فاقد آنزیمی برای کاتالیز کردن واکنش تشکیل RNA بر روی یک الگوی RNA هستند. فقط برخی از ویروس ها دارای چنین آنزیمی هستند که ژن های آنها به شکل RNA دو رشته ای "نوشته شده" هستند. سایر ارگانیسم ها می توانند مولکول های RNA را فقط بر روی یک الگوی DNA سنتز کنند. ثانیاً، به دلیل از بین رفتن گروه متیل توسط اوراسیل، پیوند بین آن و آدنین ناپایدار است، بنابراین "حفظ" رشته دوم (مکمل) برای RNA نیز یک مشکل است.

به دلیل ماهیت تک رشته ای اجباری خود، RNA، بر خلاف DNA، به صورت مارپیچی نمی پیچد، اما به لطف فعل و انفعالات درون یک مولکول، ساختارهایی مانند «گیره مو»، «سر چکش»، حلقه، صلیب، درهم و برهم شدن را تشکیل می دهد. و چیزهای دیگر.

RNA طبق همان قوانینی که سنتز خود DNA را کنترل می کند از DNA کپی می شود: هر پایه DNA مربوط به یک پایه کاملاً مکمل در مولکول RNA ساخته شده است. با این حال، بر خلاف کپی کردن DNA، که در آن کل مولکول کپی می شود (تکثیر)، RNA فقط بخش های خاصی از DNA را کپی می کند. اکثریت قریب به اتفاق این نواحی ژن‌هایی هستند که پروتئین‌ها را کد می‌کنند. برای داستان ما، مهم است که به لطف چنین کپی برداری انتخابی، مولکول های RNA همیشه کوتاه تر هستند و در موجودات بالاتر بسیار کوتاه تر از "خواهران" خود - DNA هستند. همچنین مهم است که DNA در محلول های آبی پایدارتر از RNA باشد. تفاوت در نیمه عمر آنها (یعنی زمانی که در طی آن نیمی از تعداد معینی از مولکول ها از بین می روند) به هزاران برابر می رسد.

بنابراین، در اواسط دهه 60 قرن بیستم، علم از جزئیات عملکرد دو مولکول که مناسب تر از پروتئین ها برای نقش "مولکول های حیات اولیه" - DNA و RNA بودند، آگاه شد. هر دو اطلاعات ژنتیکی را رمزگذاری می کنند و می توان از هر دو برای حمل آن استفاده کرد. اما توانایی حمل اطلاعات یک چیز است و توانایی انتقال آن به فرزندان به طور مستقل و بدون کمک خارجی کاملاً چیز دیگری است. در تمام سیستم‌های زنده مدرن، از ویروس‌ها گرفته تا حیوانات عالی، DNA یا RNA از خدمات پروتئین‌های آنزیمی استفاده می‌کنند تا به سرعت و کارآمد، از طریق کاتالیز، اطلاعات رمزگذاری‌شده خود را طی چند نسل منتقل کنند. هیچ یک از اسیدهای نوکلئیک در دنیای مدرن نمی توانند خود را کپی کنند. آیا همین همکاری ممکن است در منشا حیات روی زمین وجود داشته باشد؟ چگونه سه گانه مولکول های همکار - DNA، RNA و پروتئین ها - که تمام زندگی مدرن بر روی آنها ساخته شده است، شکل گرفت؟ چه کسی و چرا می‌توانست «پدر» این سه «نهنگ مولکولی» شود؟

RNA جهان

تصادفی نبود که ما روی جزئیات ساختار RNA تمرکز کردیم. در پایان قرن بیستم، انقلاب دیگری در نظریه منشأ حیات رخ داد که "مقصر" آن دقیقاً این مولکول بود که تا آن زمان کاملاً مطالعه شده و کاملاً قابل پیش بینی به نظر می رسید.

این داستان از دهه 70 قرن بیستم شروع شد، زمانی که آنزیم های غیرمعمول در سلول های برخی از موجودات کشف شد: آنها علاوه بر پروتئین، یک مولکول RNA را نیز شامل می شدند. در اواخر دهه 70، بیوشیمی‌دانان آمریکایی توماس چک و سیدنی آلتمن به طور مستقل ساختار و عملکرد چنین آنزیم‌هایی را مطالعه کردند. یکی از وظایف، روشن کردن نقش RNA موجود در ترکیب آنها بود. در ابتدا، به دنبال عقیده عمومی پذیرفته شده، دانشمندان بر این باور بودند که مولکول RNA تنها یک عنصر کمکی در چنین کمپلکس هایی است که احتمالاً مسئول ساخت ساختار صحیح آنزیم یا جهت گیری صحیح در طول تعامل آنزیم و بستر است. (یعنی مولکولی که دستخوش تغییر می شود) و واکنش کاتالیز شده توسط یک پروتئین انجام می شود.

برای روشن شدن وضعیت، محققان اجزای پروتئین و RNA را از یکدیگر جدا کردند و توانایی‌های کاتالیزوری آنها را بررسی کردند. در کمال تعجب آنها متوجه شدند که حتی پس از حذف پروتئین از آنزیم، RNA باقی مانده قادر به کاتالیز کردن واکنش خاص خود است. چنین کشفی به معنای انقلابی در زیست شناسی مولکولی است: گذشته از همه، قبلاً اعتقاد بر این بود که فقط پروتئین ها، اما نه اسیدهای نوکلئیک، قادر به کاتالیز هستند.

آخرین و قانع‌کننده‌ترین شواهد در مورد توانایی RNA در کاتالیز، نشان دادن این بود که حتی RNA سنتز شده مصنوعی، که بخشی از آنزیم‌های مورد مطالعه است، می‌تواند به طور مستقل واکنش را کاتالیز کند.

مولکول های RNA که قادر به کاتالیز هستند ریبوزیم نامیده می شدند (بر اساس قیاس با آنزیم ها، یعنی آنزیم های پروتئینی). چک و آلتمن به دلیل کشف خود، در سال 1989 جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند.

این نتایج بلافاصله نظریه منشا حیات را تحت تأثیر قرار داد: مولکول RNA به "مورد علاقه" تبدیل شد. در واقع، مولکولی کشف شده است که می تواند اطلاعات ژنتیکی را حمل کند و علاوه بر آن، واکنش های شیمیایی را کاتالیز کند! تصور نامزد مناسب تری برای منشا حیات پیش سلولی دشوار خواهد بود.

سناریوی توسعه زندگی تغییر کرده است. ابتدا، طبق یک فرضیه جدید، زنجیره های کوتاهی از مولکول های RNA به طور خود به خود در شرایط زمین جوان ظاهر شدند. برخی از آنها، دوباره به طور خود به خود، توانایی کاتالیز کردن واکنش تولید مثل خود (تکثیر) را به دست آوردند. برخی از مولکول های دختر به دلیل خطاهایی که در حین تکثیر وجود داشت، با مولکول های مادر متفاوت بودند و خواص جدیدی داشتند، مثلاً می توانستند واکنش های دیگر را کاتالیز کنند.

شواهد مهم دیگری مبنی بر اینکه "در ابتدا RNA بود" از مطالعات ریبوزوم ها به دست آمد. ریبوزوم ها ساختارهایی در سیتوپلاسم سلول هستند که از RNA و پروتئین ها تشکیل شده و وظیفه سنتز پروتئین های سلولی را بر عهده دارند. در نتیجه مطالعه آنها، مشخص شد که در همه موجودات، این RNA است که در مرکز کاتالیزوری ریبوزوم ها قرار دارد و مسئول مرحله اصلی در مونتاژ پروتئین - اتصال اسیدهای آمینه با یکدیگر است. کشف این واقعیت موقعیت حامیان جهان RNA را بیشتر تقویت کرد. در واقع، اگر تصویر مدرن زندگی را در آغاز احتمالی آن نشان دهیم، منطقی است که فرض کنیم ریبوزوم ها - ساختارهایی که به طور خاص در سلول برای "رمزگشایی" رمز اسیدهای نوکلئیک و تولید پروتئین وجود دارند - زمانی به عنوان کمپلکس های RNA ظاهر می شدند که قادر به انجام آن هستند. ترکیب اسیدهای آمینه در یک زنجیره بنابراین، بر اساس دنیای RNA، دنیای پروتئین ها می تواند ظاهر شود.

اخیراً مشاهداتی انجام شد که به احساس دیگری منجر شد. معلوم می شود که RNA نه تنها واکنش های شیمیایی را کاتالیز می کند، بلکه از سلول های گیاهان و حیوانات پایین تر در برابر ویروس های مهاجم محافظت می کند. این عملکرد توسط یک کلاس خاص از RNA انجام می شود - به اصطلاح RNA کوتاه یا کوچک، که به این دلیل نامیده می شود که طول آنها معمولاً از بیست و یک "واحد" نوکلئوتید تجاوز نمی کند. در حیوانات بالاتر، به عنوان مثال در پستانداران، RNA های کوچک نیز بیکار نمی مانند و می توانند در تنظیم خواندن اطلاعات ژن از کروموزوم ها شرکت کنند.