Nukleīnskābes

vispārinājums

Nukleīnskābes ir lielās bioloģiskās molekulas DNS un RNS, kuru klātbūtne un pareiza darbība dzīvo šūnu iekšpusē ir būtiska pēdējo izdzīvošanai.

Ģenēriska nukleīnskābe iegūst no daudzu nukleotīdu skaita, kas ir lineārajās ķēdēs.

Attēls: DNS molekula.

Nukleotīdi ir nelielas molekulas, kurās ir iesaistīti trīs elementi: fosfātu grupa, slāpekļa bāze un cukurs ar 5 oglekļa atomiem.

Nukleīnskābes ir būtiskas organisma izdzīvošanai, jo tās sadarbojas proteīnu, būtisku molekulu sintezēšanā, lai pareizi realizētu šūnu mehānismus.

DNS un RNS dažos aspektos atšķiras.

Piemēram, DNS ir divas antiparalēlo nukleotīdu ķēdes, un tai, tāpat kā cukuram ar 5 oglekļa atomiem, ir dezoksiriboze. No otras puses, RNS parasti satur vienu nukleotīdu ķēdi un tam piemīt, piemēram, cukurs ar 5 oglekļa atomiem.

Kas ir nukleīnskābes?

Nukleīnskābes ir bioloģiskās makromolekulas DNS un RNS, kuru klātbūtne dzīvo būtņu šūnās ir būtiska pēdējo izdzīvošanai un pareizai attīstībai.

Atbilstoši citai definīcijai nukleīnskābes ir biopolimēri, kas rodas, savienojoties ar lielu skaitu nukleotīdu garās lineārās ķēdēs.

Biopolimērs vai dabīgs polimērs ir liels bioloģisks savienojums, kas sastāv no identiskām molekulārām vienībām, ko sauc par monomēriem .

NUKLEISKIE SKAIDROJUMI: KAS IR PĀRBAUDE?

Nukleīnskābes atrodas ne tikai eukariotisko un prokariotisko organismu šūnās, bet arī acelulārās dzīves formās, piemēram, vīrusos, un šūnu organellās, piemēram, mitohondrijās un hloroplastos .

Vispārējā struktūra

Pamatojoties uz iepriekš minētajām definīcijām, nukleotīdi ir molekulārās vienības, kas veido DNS un RNS nukleīnskābes.

Tāpēc tie būs šīs nodaļas galvenā tēma, kas veltīta nukleīnskābju struktūrai.

ĢENERĀLĀ NUKLEIDĪTES STRUKTŪRA

Vispārējs nukleotīds ir organiska sastāva savienojums, kas ir trīs elementu savienības rezultāts:

Fosfātu grupa, kas ir fosforskābes atvasinājums;
Pentoze, tas ir, cukurs ar 5 oglekļa atomiem ;
Slāpekļa bāze, kas ir aromātiska heterocikliska molekula.

Pentoze ir nukleotīdu centrālais elements, jo tam piesaistās fosfātu grupa un slāpekļa bāze.

Attēls: Elementi, kas veido nukleīnskābes vispārēju nukleotīdu. Kā redzams, fosfātu grupa un slāpekļa bāze ir piesaistīta cukuram.

Ķīmiskā saite, kas satur pentozes un fosfātu grupu kopā, ir fosfodiestera saite, bet ķīmiskā saite, kas apvieno pentozi un slāpekļa bāzi, ir N-glikozīdu saite .

KĀ PENTOSO PIEVIENO DAŽĀDIEM SAVIENOJUMIEM AR CITIEM ELEMENTIEM?

Pielietojums: ķīmiķi ir domājuši par oglēm, kas veido organiskās molekulas, tādā veidā, lai vienkāršotu to izpēti un aprakstu. Tad šeit, ka 5 pentozes oglēm kļūst: ogleklis 1, ogleklis 2, ogleklis 3, ogleklis 4 un ogleklis 5.

Numuru piešķiršanas kritērijs ir diezgan sarežģīts, tāpēc mēs uzskatām, ka ir lietderīgi atstāt paskaidrojumu.

No 5 oglēm, kas veido nukleotīdu pentozi, tās, kas saistītas ar saitēm ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu, ir attiecīgi ogleklis 1 un ogleklis 5 .

Pentozes ogleklis 1 → N-glikozīdu saite → slāpekļa bāze
Pentozes oglekļa 5 → fosfodiesteru saite → fosfātu grupa

KAS IR NUKLEĪNO SKĀBU NUKLEOTIKĀKU ĶĪMISKĀS SAVIENOJUMI?

Attēls: Pentozes struktūra, tā sastāvā esošo ogļūdeņražu numerācija un saites ar slāpekļa bāzi un fosfātu grupu.

Sastādot nukleīnskābes, nukleotīdi sakārtojas garās lineārās ķēdēs, kas labāk pazīstamas kā pavedieni .

Katrs nukleotīds, kas veido šos garos virzienus, saistās ar nākamo nukleotīdu, izmantojot fosfodiestera saiti starp tās pentozes oglekli 3 un tūlīt pēc nākamā nukleotīda fosfātu grupu.

IESPĒJU

Nukleotīdu pavedieniem (vai polinukleotīdu pavedieniem ), kas veido nukleīnskābes, ir divi gali, kas pazīstami kā 5'-gals (lasīt "pirmais gals pirmais") un beigas 3 ' (lasīt "pirmais trīs gals"). Pēc vienošanās biologi un ģenētikas speciālisti ir konstatējuši, ka 5 ' gals ir kvēldiega galva, kas veido nukleīnskābi, savukārt 3' gals ir tās astes gals .

No ķīmiskā viedokļa nukleīnskābju 5'-gals sakrīt ar pirmās ķēdes nukleotīda fosfātu grupu, bet nukleīnskābju 3'-gals sakrīt ar hidroksilgrupu (OH), kas novietota uz pēdējās nukleotīda oglekļa 3. .

Pamatojoties uz šo organizāciju, ģenētikas un molekulārās bioloģijas grāmatās nukleīnskābes nukleotīdu virknes ir aprakstītas šādi: P-5 '→ 3'-OH.

* NB: burts P norāda fosfātu grupas fosfora atomu.

Piemērojot 5'-galu un 3'-galu jēdzienus uz vienu nukleotīdu, tā 5'- gals ir fosfātu grupa, kas saistīta ar oglekli 5, bet tā 3'-gals ir hidroksilgrupa, kas apvienota ar oglekli 3.

Abos gadījumos lasītājs tiek aicināts pievērst uzmanību skaitliskai atkārtošanai: 5 'gala fosfātu grupai ar oglekļa 5 un 3' gala - hidroksilgrupu uz oglekļa 3.

Vispārīga funkcija

Nukleīnskābes satur, transportē, atšifrē un izpauž ģenētisko informāciju proteīnos .

Proteīnus veido aminoskābes, kas ir bioloģiskas makromolekulas, kurām ir būtiska loma dzīvā organisma šūnu mehānismu regulēšanā.

Ģenētiskā informācija ir atkarīga no nukleotīdu secības, kas veido nukleīnskābju virknes.

Vēstures padomi

Nukleīnskābju atklāšana, kas notika 1869. gadā, pieder pie Šveices ārsta un biologa Friedrich Miescher .

Miescher secināja, kamēr viņš pētīja leikocītu šūnu kodolu, lai labāk izprastu iekšējo sastāvu.

Mīsačera eksperimenti bija pagrieziena punkts molekulārās bioloģijas un ģenētikas jomā, jo viņi sāka virkni pētījumu, kuru rezultātā tika identificēta DNS struktūra (Watson un Crick, 1953. gadā) un RNS, lai zinātu, ka ģenētiskā mantojuma mehānismi un precīzu proteīnu sintēzes procesu noteikšana.

NOSAUKUMA IZCELSME

Nukleīnskābēm ir šis nosaukums, jo Miescher tos identificēja leikocītu kodolā (kodols - nukleīnskābe) un atklāja, ka tie satur fosfātu grupu - fosforskābes atvasinājumu (fosforskābes atvasinājums - skābes).

DNA

Starp zināmām nukleīnskābēm DNS ir slavenākā, jo tā ir ģenētiskās informācijas (vai gēnu ) krātuve , kas kalpo, lai virzītu šūnu attīstību un augšanu dzīvā organismā.

Saīsinājums DNS ir deoksiribonukleīnskābe vai deoksiribonukleīnskābe .

DOUBLE PROPELLER

1953. gadā, lai izskaidrotu nukleīnskābes DNS struktūru, biologi Džeimss Vatsons un Francis Kriks ierosināja modeli, kas vēlāk izrādījās pareizs - tā saukto " dubultā spirāle ".

Pamatojoties uz "dubultā spirāles" modeli, DNS ir liela molekula, kas rodas, savienojoties divām garām antiparalēlo nukleotīdu daļām un savstarpēji sasitoties.

Termins "antiparalēlijs" norāda, ka abiem pavedieniem ir pretēja orientācija, ti: kvēldiega galvas un astes mijiedarbojas attiecīgi ar astes un otrā kvēldiega galu.

Saskaņā ar vēl vienu svarīgu "dubultā spirāles" modeļa punktu, nukleīnskābes DNS nukleotīdiem piemīt tāds izvietojums, ka slāpekļa bāzes ir orientētas uz katras spirāles centrālo asi, bet pentozes un fosfātu grupas veido pamatnes. pēdējo.

KAS IR DNS PENTOSO?

Pentoze, kas veido DNS nukleīnskābes nukleotīdus, ir deoksiriboze .

Šis cukurs ar 5 oglekļa atomiem ir saistīts ar skābekļa atomu trūkumu uz oglekļa 2. Turklāt dezoksiriboze nozīmē "bez skābekļa".

Attēls: deoksiriboze.

Dezoksiribozes klātbūtnes dēļ DNS nukleīnskābes nukleotīdus sauc par dezoksiribonukleotīdiem .

NUKLEIDĒJU UN SITUĻU BĀZU VEIDI

Nukleīnskābes DNS ir 4 dažādi deoksiribonukleotīdu veidi .

Lai nošķirtu 4 dažādus deoksiribonukleotīdu veidus, ir tikai slāpekļa bāze, kas saistīta ar pentozes-fosfātu grupas veidošanos (kas atšķirībā no slāpekļa bāzes nekad nemainās).

Acīmredzamu iemeslu dēļ ir četras DNS slāpekļa bāzes, īpaši: adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C) un timīns (T).

Adenīns un guanīns pieder pie purīnu, dubultgredzenu aromātisko heterociklisko savienojumu klases.

No otras puses, citozīns un timīns ietilpst pirimidīnu, viena riņķa aromātisko heterociklisko savienojumu kategorijā.

Ar "dubultā spirāles" modeli Watson un Crick izskaidroja arī slāpekļa bāzes organizēšanu DNS:

Katra kvēldiega slāpekļa bāze, izmantojot ūdeņraža saites, savienojas ar slāpekļa bāzi, kas atrodas pretparalēlo šķiedru sastāvā, efektīvi veidojot pāru, pārī savienojumu .
Pāra savienojums starp abu dzīslu slāpekļa bāzēm ir ļoti specifisks. Faktiski adenīns pievienojas tikai timīnam, bet citozīns saistās tikai ar guanīnu.
Šis svarīgais atklājums lika molekulārus biologus un ģenētikus apzīmēt terminus " komplementaritāte starp slāpekļa bāzēm " un " papildinošiem savienojumiem starp slāpekļa bāzēm ", lai norādītu uz adenīna vienotu saistīšanos ar timīnu un citozīnu ar guanīnu. .

KĀ ATTIECAS UZ VIENOTO CELLS?

Eukariotiskajos organismos (dzīvnieki, augi, sēnītes un protisti) nukleīnskābes DNS atrodas visu šūnu struktūras šūnu kodolā .

Prokariotiskajos organismos (baktērijās un arhebērās) tā vietā nukleīnskābes DNS atrodas citoplazmā, jo prokariotiskajām šūnām trūkst kodola.

RNS

Starp divām dabiski sastopamajām nukleīnskābēm RNS ir bioloģiskā makromolekula, kas pārvērš DNS nukleotīdus aminoskābēs, kas veido proteīnus ( proteīna sintēzes process).

Faktiski RNS nukleīnskābe ir salīdzināma ar ģenētiskās informācijas vārdnīcu, par kuru ziņots par nukleīnskābes DNS.

Akronīms RNS nozīmē ribonukleīnskābi .

ATKĀPES, KAS ATKĀRTAS IT NO DNS

RNS nukleīnskābei ir vairākas atšķirības, salīdzinot ar DNS:

RNS ir mazāka bioloģiskā molekula nekā DNS, kas parasti veidojas no vienas nukleotīdu daļas .
Pentoze, kas veido ribonukleīnskābes nukleotīdus, ir riboze . Atšķirībā no dezoksiribozes ribozei ir skābekļa atoms uz oglekļa 2.
Tas ir saistīts ar ribozes cukura klātbūtni, ka biologi un ķīmiķi ir piešķīruši ribonukleīnskābes nosaukumu RNS.
Nukleīnskābes RNS nukleotīdi ir pazīstami arī kā ribonukleotīdi .
RNS nukleīnskābei ir tikai 3 no 4 slāpekļa bāzēm ar DNS. Tymīna vietā faktiski tā ir uracila slāpekļa bāze.
RNS var atrasties dažādos šūnu nodalījumos, no kodola līdz citoplazmai.

RNS TIPI

Attēls: riboze.

Dzīvās šūnās nukleīnskābes RNS eksistē četrās galvenajās formās: transporta RNS (vai pārneses RNS vai tRNS ), kurjera RNS (vai RNS ziņotājs vai mRNS ), ribosomu RNS (vai ribosomu) RNS vai rRNS ) un neliela kodolrNS (vai neliela kodola RNS vai snRNS ).

Lai gan tās attiecas uz dažādām specifiskām lomām, četras iepriekš minētās RNS formas sadarbojas kopīgā mērķa sasniegšanā: proteīnu sintēze, sākot no DNS DNS nukleotīdu sekvencēm.