općenitost
Nukleinske kiseline su velike biološke molekule DNA i RNA, čija je prisutnost i pravilno funkcioniranje, unutar živih stanica, temelj za opstanak potonjih.
Generička nukleinska kiselina proizlazi iz sjedinjenja, u linearnim lancima, velikog broja nukleotida.
Slika: DNA molekula.
Nukleotidi su male molekule, u koje su uključena tri elementa: fosfatna skupina, dušična baza i šećer s 5 ugljikovih atoma.
Nukleinske kiseline su vitalne za opstanak organizma, jer surađuju u sintezi proteina, esencijalnih molekula za ispravnu realizaciju staničnih mehanizama.
DNA i RNA se razlikuju u nekim aspektima.
Na primjer, DNA ima dva lanca antiparalelnih nukleotida i ima, poput šećera s 5 ugljikovih atoma, dezoksiribozu. RNA, s druge strane, obično predstavlja jedan lanac nukleotida i posjeduje, poput šećera s 5 ugljikovih atoma, ribozu.
Što su nukleinske kiseline?
Nukleinske kiseline su biološke makromolekule DNA i RNA, čija je prisutnost, unutar stanica živih bića, temelj za opstanak i ispravan razvoj potonjih.
Prema drugoj definiciji, nukleinske kiseline su biopolimeri koji nastaju iz sjedinjavanja, u dugim linearnim lancima, velikog broja nukleotida .
Biopolimer ili prirodni polimer je veliki biološki spoj sastavljen od identičnih molekularnih jedinica, koje se nazivaju monomeri .
NUKLEČNE KISELINE: TKO JE U POSEBNOSTI?
Nukleinske kiseline se nalaze ne samo unutar stanica eukariotskih i prokariotskih organizama, već također u acelularnim životnim oblicima, kao što su virusi, i u staničnim organelama, kao što su mitohondrije i kloroplasti .
Opća struktura
Na temelju gornjih definicija, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine nukleinske kiseline DNA i RNA.
Stoga će oni predstavljati glavnu temu ovog poglavlja, posvećenu strukturi nukleinskih kiselina.
STRUKTURA GENERIČKOG NUKLEOTIDA
Generički nukleotid je spoj organske prirode, rezultat je sjedinjenja triju elemenata:
- 1. Fosfatna skupina, koja je derivat fosforne kiseline;
- Pentoza, koja je šećer s 5 ugljikovih atoma ;
- Dušična baza, koja je aromatska heterociklička molekula.
Pentoza je središnji element nukleotida, jer se na nju vežu fosfatna skupina i dušična baza.
Slika: Elementi koji čine generički nukleotid nukleinske kiseline. Kao što se može vidjeti, fosfatna skupina i dušikova baza su vezani za šećer.
Kemijska veza koja drži pentoznu i fosfatnu skupinu zajedno je fosfodiesterska veza, dok je kemijska veza koja objedinjuje pentozu i dušikovu bazu N-glikozidna veza .
KAKO PENTOSO ULAZI U RAZLIČITE OBVEZNICE S DRUGIM ELEMENTIMA?
Premisa: kemičari su razmišljali o numeriranju ugljena koji čine organske molekule na način koji pojednostavljuje njihovo proučavanje i opis. Ovdje, dakle, da 5 ugljena pentoze postanu: ugljik 1, ugljik 2, ugljik 3, ugljik 4 i ugljik 5.
Kriterij za dodjeljivanje brojeva je prilično složen, stoga smatramo prikladnim izostaviti objašnjenje.
Od 5 ugljena koji formiraju pentozu nukleotida, oni koji su uključeni u veze s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom su, redom, ugljik 1 i ugljik 5 .
- Pentozni ugljik 1 → N-glikozidna veza → dušična baza
- Pentoza ugljik 5 → fosfodiesterska veza → fosfatna skupina
KAKVA VRSTA KEMIJSKIH OBLOGA NUKLEOTIDNIH KISELINA NUKLIČNIH KISELINA?
Slika: Struktura pentoze, numeracija njegovih sastavnih ugljika i veze s dušikovom bazom i fosfatnom skupinom.
U sastavljanju nukleinskih kiselina, nukleotidi se organiziraju u duge linearne lance, poznatije kao filamenti .
Svaki nukleotid koji formira ove duge niti veže se na sljedeći nukleotid, pomoću fosfodiesterske veze između ugljika 3 njegove pentoze i fosfatne skupine odmah iza nukleotida.
KRAJ
Nukleotidni filamenti (ili polinukleotidni filamenti ), koji sačinjavaju nukleinske kiseline, imaju dva kraja, poznata kao 5 'kraj (prvo čitaju "vrh 5") i završavaju 3' (prvo se čita "tip tri prvi"). Po dogovoru, biolozi i genetičari su utvrdili da 5 ' kraj predstavlja glavu filamenta koji tvori nukleinsku kiselinu, dok 3' kraj predstavlja njegov rep .
S kemijske točke gledišta, 5 'kraj nukleinskih kiselina podudara se s fosfatnom skupinom prvog nukleotida lanca, dok 3' kraj nukleinskih kiselina podudara s hidroksilnom skupinom (OH) smještenom na ugljiku 3 posljednjeg nukleotida,
Na temelju ove organizacije, u knjigama genetike i molekularne biologije, nukleotidni lanci nukleinske kiseline opisani su kako slijedi: P-5 '→ 3'-OH.
* Napomena: slovo P označava fosforni atom fosfatne skupine.
Primjenom koncepata 5 'krajeva i 3' krajeva na jedan nukleotid, 5 'kraj ovog posljednjeg je fosfatna skupina vezana na ugljik 5, dok je njezin 3' kraj hidroksilna skupina kombinirana s ugljikom 3.
U oba slučaja čitatelj je pozvan da obrati pozornost na brojčanu recidivu: 5 'end-fosfatna skupina na ugljiku 5 i 3' kraju - hidroksilnu skupinu na ugljiku 3.
Opća funkcija
Nukleinske kiseline sadrže, prenose, dešifriraju i izražavaju genetičku informaciju u proteinima .
Sastavljene od aminokiselina, proteini su biološke makromolekule, koje igraju temeljnu ulogu u reguliranju staničnih mehanizama živog organizma.
Genetska informacija ovisi o nizu nukleotida, koji čine nizove nukleinskih kiselina.
Savjeti za povijest
Zasluga otkrića nukleinskih kiselina, koja se dogodila 1869. godine, pripada švicarskom liječniku i biologu Friedrichu Miescheru .
Miescher je otkrio svoje nalaze dok je proučavao staničnu jezgru leukocita, s namjerom boljeg razumijevanja unutarnjeg sastava.
Miescherovi eksperimenti predstavljali su prekretnicu u području molekularne biologije i genetike, jer su pokrenuli niz studija koje su dovele do identifikacije strukture DNA (Watson i Crick, 1953.) i RNA, do znanja o mehanizmi genetskog nasljeđivanja i identifikacija preciznih procesa sinteze proteina.
PODRIJETLO IME
Nukleinske kiseline imaju to ime, jer ih je Miescher identificirao unutar jezgre leukocita (nukleusa) i otkrili da sadrže fosfatnu skupinu, derivat fosforne kiseline (derivat fosforne kiseline - kiseline).
DNA
Među poznatim nukleinskim kiselinama, DNK je najpoznatiji jer predstavlja skladište genetskih informacija (ili gena ) koje služe za usmjeravanje razvoja i rasta stanica u živom organizmu.
Kratica DNA znači deoksiribonukleinska kiselina ili deoksiribonukleinska kiselina .
DOUBLE PROPELLER
Godine 1953., da bi objasnili strukturu DNA nukleinske kiseline, biolozi James Watson i Francis Crick predložili su model - koji se kasnije pokazao točnim - takozvanog " dvostrukog heliksa ".
Na temelju modela "dvostruke spirale", DNA je velika molekula, koja nastaje iz sjedinjavanja dviju dugih niti antiparalelnih nukleotida i međusobno se namotava.
Izraz "antiparalelni" označava da dva vlakna imaju suprotnu orijentaciju, tj. Glava i rep filamenta međusobno djeluju, odnosno, s repom i krajem drugog filamenta.
Prema drugoj važnoj točki modela "dvostruke spirale", nukleotidi DNA nukleinske kiseline imaju dispoziciju takvu da su dušične baze orijentirane prema središnjoj osi svake spirale, dok pentoze i fosfatne skupine formiraju skelu vanjski.
ŠTO JE DNK PENTOSO?
Pentoza koja čini nukleotide DNA nukleinske kiseline je dezoksiriboza .
Taj šećer s 5 ugljikovih atoma svoje ime duguje nedostatku atoma kisika na ugljiku 2. Štoviše, deoksiriboza znači "bez kisika".
Slika: deoksiriboza.
Zbog prisutnosti deoksiriboze, nukleotidi DNA nukleinske kiseline nazivaju se deoksiribonukleotidi .
VRSTE NUKLEOTIDA I DUŠIČNIH BAZA
DNA nukleinske kiseline ima 4 različita tipa deoksiribonukleotida .
Razlikovati 4 različite vrste deoksiribonukleotida je isključivo dušična baza, povezana s formiranjem skupina pentoza-fosfata (koja za razliku od dušične baze nikad ne varira).
Iz očiglednih razloga, dakle, postoje 4 dušične baze DNA, specifično: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T).
Adenin i gvanin spadaju u klasu purina, dvostruko prstenastih aromatskih heterocikličkih spojeva.
Citozin i timin, s druge strane, spadaju u kategoriju pirimidina, aromatski heterociklički spojevi s jednim prstenom.
S modelom "dvostruke zavojnice" Watson i Crick su također objasnili organizaciju dušičnih baza unutar DNK:
- Svaka dušična baza filamenta spaja se pomoću vodikovih veza s dušikovom bazom prisutnom na antiparalelnom niti, učinkovito formirajući par, uparivanje baza.
- Sparivanje između dušikovih baza dvaju lanaca je vrlo specifično. U stvari, adenin se pridružuje samo timinu, dok se citozin veže samo za gvanin.
Ovo važno otkriće navelo je molekularne biologe i genetičare da uokviruju pojmove " komplementarnost između dušičnih baza " i " komplementarnog sparivanja između dušičnih baza ", kako bi ukazali na jednoznačnost vezanja adenina s timinom i citozinom s gvaninom.,
GDJE SE NALAZI U ŽIVOTNIM CELICIMA?
Kod eukariotskih organizama (životinje, biljke, gljivice i protisti), DNA nukleinske kiseline nalazi se unutar jezgre svih stanica koje imaju ovu staničnu strukturu.
Umjesto toga u prokariotskim organizmima (bakterije i arhebakterije) DNA nukleinske kiseline nalazi se u citoplazmi, jer prokariotskim stanicama nedostaje jezgra.
RNK
Među dvije nukleinske kiseline koje se prirodno pojavljuju, RNA predstavlja biološku makromolekulu koja prevodi nukleotide DNA u aminokiseline koje čine proteine (proces sinteze proteina ).
Zapravo, nukleinska kiselina RNA može se usporediti s rječnikom genetskih informacija, koji je objavljen na DNA nukleinske kiseline.
Akronim RNA znači ribonukleinska kiselina .
RAZLIKE KOJE RAZLIČITO OD DNK
RNA nukleinska kiselina ima nekoliko razlika u odnosu na DNA:
- RNA je manja biološka molekula od DNA, koja se obično formira iz jednog lanca nukleotida .
- Pentoza koja čini nukleotide ribonukleinske kiseline je riboza . Za razliku od deoksiriboze, riboza ima atom kisika na ugljiku 2.
Zbog prisutnosti šećera riboze biolozi i kemičari su RNK-u dodijelili ime ribonukleinske kiseline.
- Nukleotidi nukleinske kiseline RNA su također poznati kao ribonukleotidi .
- RNA nukleinska kiselina dijeli samo 3 od 4 dušične baze s DNA. Umjesto timina, on zapravo predstavlja uracilnu azotnu bazu.
- RNA se može nalaziti u različitim odjeljcima stanice, od jezgre do citoplazme.
VRSTE RNA
Slika: riboza.
Unutar živih stanica RNA nukleinske kiseline postoji u četiri glavna oblika: transportna RNA (ili prijenosna RNA ili tRNA ), prijenosna RNA (ili RNA glasnik ili mRNA ), ribosomska RNA (ili ribosomska) RNA ili rRNA ) i male nuklearne RNA (ili male nuklearne RNA ili snRNA ).
Iako pokrivaju različite specifične uloge, četiri gore spomenuta oblika RNA surađuju za zajednički cilj: sintezu proteina, počevši od nukleotidnih sekvenci prisutnih u DNA.
Umjetni modeli
U posljednjih nekoliko desetljeća, molekularni biolozi su u laboratoriju sintetizirali nekoliko nukleinskih kiselina, identificiranih s pridjevom "umjetno".
Među umjetnim nukleinskim kiselinama vrijedi spomenuti sljedeće: TNA, PNA, LNA i GNA.
