Általánosság
A nukleinsavak a nagy biológiai molekulák DNS és RNS, amelyek jelenléte és megfelelő működése az élő sejtekben elengedhetetlen az utóbbiak túléléséhez.
Egy általános nukleinsav nagyszámú nukleotid lineáris láncokban való egyesüléséből származik.
Ábra: DNS -molekula.
A nukleotidok kis molekulák, amelyek felépítésében három elem vesz részt: foszfátcsoport, nitrogénbázis és 5 szénatomos cukor.
A nukleinsavak létfontosságúak a szervezet túléléséhez, mivel együttműködnek a fehérjék szintézisében, amelyek a sejtmechanizmusok helyes végrehajtásához nélkülözhetetlen molekulák.
A DNS és az RNS bizonyos tekintetben különböznek egymástól.
Például a DNS-nek két párhuzamos anti-nukleotid lánca van, és dezoxiribózja 5 szénatomos cukor. Az RNS viszont általában egyetlen nukleotidláncot tartalmaz, és 5 szénatomos cukorként ribózt tartalmaz.
Mik azok a nukleinsavak?
A nukleinsavak a DNS és az RNS biológiai makromolekulái, amelyek jelenléte az élőlények sejtjein belül elengedhetetlen az utóbbiak túléléséhez és helyes fejlődéséhez.
Egy másik meghatározás szerint a nukleinsavak olyan biopolimerek, amelyek nagyszámú nukleotid hosszú, lineáris láncban történő egyesüléséből származnak.
A biopolimer vagy természetes polimer nagy biológiai vegyület, amely azonos molekuláris egységekből áll, amelyeket monomereknek neveznek.
NUKLIUMSAVAK: KI VAN ELŐBEN?
A nukleinsavak nemcsak az eukarióta és a prokarióta organizmusok sejtjeiben találhatók, hanem a sejtes életformákban is, mint például a vírusok, és a sejtszervecskékben, például a mitokondriumokban és a kloroplasztokban.
Általános szerkezet
A fenti definíciók alapján a nukleotidok azok a molekuláris egységek, amelyek a DNS és az RNS nukleinsavakat alkotják.
Ezért ők képviselik e fejezet fő témáját, amely a nukleinsavak szerkezetével foglalkozik.
GENERIKUS NUKLEOTID FELÉPÍTÉSE
A generikus nukleotid szerves vegyület, három elem egyesülésének eredménye:
- Foszfátcsoport, amely a foszforsav származéka;
- Pentóz, azaz 5 szénatomos cukor;
- Nitrogénbázis, amely aromás heterociklusos molekula.
A pentóz a nukleotidok központi elemét képviseli, mivel a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik hozzá.
Ábra: Elemek, amelyek egy nukleinsav általános nukleotidját alkotják. Amint látható, a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik a cukorhoz.
A kémiai kötés, amely a pentózt és a foszfátcsoportot egyben tartja, egy foszfodiészter kötés, míg a kémiai kötés, amely a pentózt és a nitrogénbázist köti, egy N-glikozidos kötés.
HOGYAN VÉGZIK RÉSZT A PENTOSZ A KÜLÖNBÖZŐ LINKEKBEN A MÁS ELEMEKKEL?
Feltevés: a vegyészek úgy gondolták, hogy számozzák a szerves molekulákat alkotó széneket úgy, hogy egyszerűsítsék tanulmányukat és leírásukat. Itt tehát a pentóz 5 szénatomja: szén 1, szén 2, szén 3, szén 4 és szén 5 lesz.
A számkijelölési kritérium meglehetősen összetett, ezért helyénvalónak tartjuk a magyarázat kihagyását.
A nukleotidok pentózját alkotó 5 szén közül a nitrogénbázissal és a foszfátcsoporttal kötésben részt vevő szénatom 1 és szén 5.
- Pentózszén 1 → N-glikozidos kötés → nitrogénbázis
- Pentóz szén 5 → foszfodiészter kötés → foszfátcsoport
Miféle kémiai kötés megköti a nukleinsavak nukleotidjait?
Ábra: A pentóz szerkezete, az alkotó szénatomok számozása és a nitrogénbázissal és foszfátcsoporttal való kötése.
A nukleinsavak összeállítása során a nukleotidok hosszú lineáris láncokká szerveződnek, ismertebb nevén szálak.
Mindegyik, ezeket a hosszú szálakat alkotó nukleotid foszfodiészter -kötés révén kötődik a következő nukleotidhoz a pentózja 3. szénszáma és a közvetlenül azt követő nukleotid foszfátcsoportja között.
A EXTREMITIES
A nukleotidszálak (vagy polinukleotid szálak), amelyek nukleinsavakat alkotnak, két végűek, 5 "végű (olvassuk" öt prím ") és 3" végű (olvasható "három prím"). Megállapodás szerint a biológusok és a genetikusok megállapították, hogy az "5. vég" egy nukleinsavat alkotó szál fejét jelenti, míg a "3. vég" a farkát.
Kémiai szempontból a nukleinsavak "5 vége" egybeesik a lánc első nukleotidjának foszfátcsoportjával, míg a nukleinsavak "3 vége" egybeesik a szén 3 hidroxil (OH) csoportjával az utolsó nukleotidból.
Ennek a szervezetnek az alapján írják le a genetikai és molekuláris biológiai könyvekben a nukleinsav nukleotidszálait a következőképpen: P -5 "→ 3" -OH.
* Megjegyzés: a P betű a foszfátcsoport foszforatomot jelöli.
Az 5 "vég és a 3" vég fogalmát egyetlen nukleotidra alkalmazva, az utóbbi "5 vége" az 5 -ös szénhez kötődő foszfátcsoport, míg 3 "vége a 3 -as szénhez kapcsolódó hidroxilcsoport.
Mindkét esetben az "s" felkéri az olvasót, hogy figyeljen a numerikus ismétlődésre: 5 -ös vége - foszfátcsoport az 5 -ös szénen és 3 vége " - hidroxil -csoport a 3 -as szénen.
Általános funkció
A nukleinsavak tartalmaznak, szállítanak, megfejtenek és kifejeznek genetikai információkat a fehérjékben.
Az aminosavakból álló fehérjék biológiai makromolekulák, amelyek alapvető szerepet játszanak az élő szervezet sejtmechanizmusainak szabályozásában.
A genetikai információ a nukleinsavak szálait alkotó nukleotidok szekvenciájától függ.
Tippek a történelemhez
A nukleinsavak felfedezéséért, amelyre 1869 -ben került sor, Friedrich Miescher svájci orvos és biológus érdeme.
Miescher megállapításait a leukociták sejtmagjának tanulmányozása során tette, azzal a szándékkal, hogy jobban megértse belső összetételüket.
Miescher kísérletei fordulópontot jelentettek a molekuláris biológia és a genetika területén, mivel egy sor tanulmányt kezdeményeztek, amelyek a DNS (Watson és Crick, 1953) és az RNS szerkezetének azonosításához, valamint a mechanizmusok ismeretéhez vezettek. genetikai öröklődés és a fehérjeszintézis pontos folyamatainak azonosítása.
A NEV EREDETE
A nukleinsavaknak ez a neve, mert Miescher azonosította őket a leukociták (mag - nukleinsavak) sejtmagjában, és felfedezte, hogy tartalmazzák a foszfátcsoportot, a foszforsav származékát (foszforsav származéka - savak).
DNS
Az ismert nukleinsavak közül a DNS a leghíresebb, mivel a genetikai információ (vagy gének) tárházát képviseli, amelyek egy élő szervezet sejtjeinek fejlődését és növekedését irányítják.
A DNS rövidítés dezoxiribonukleinsavat vagy dezoxiribonukleinsavat jelent.
DUPLA HELIX
1953 -ban James "Watson és Francis Crick biológusok a" nukleinsav -DNS "szerkezetének magyarázatára javasolták az úgynevezett" kettős spirál "modelljét - amely később helyesnek bizonyult.
A "kettős hélix" modell szerint a DNS egy nagy molekula, amely két hosszú párhuzamos antiparallel nukleotid egyesüléséből származik, és egymásba tekeredik.
Az "antiparallel" kifejezés azt jelzi, hogy a két szál ellentétes irányú, vagyis: az egyik szál feje és farka kölcsönhatásba lép a másik szál farkával és fejével.
A "kettős hélix" modell egy másik fontos pontja szerint a DNS nukleinsav nukleotidjai olyan elrendezésűek, hogy a nitrogénbázisok az egyes spirálok középtengelye felé irányulnak, míg a pentózok és a foszfátcsoportok alkotják az állványt. a levél.
MI A DNS PENTOSZA?
A DNS -nukleinsav nukleotidjait alkotó pentóz a dezoxiribóz.
Ez az 5 szénatomos cukor a nevét a szén 2 oxigénhiányának köszönheti. Végül is a dezoxiribóz jelentése "oxigénmentes".
Ábra: dezoxiribóz.
A dezoxiribóz jelenléte miatt a DNS nukleinsav nukleotidjait dezoxiribonukleotidoknak nevezik.
NUKLEOTIDOK ÉS NITROGÉNBÁZISOK TÍPUSAI
A DNS nukleinsav 4 különböző típusú dezoxiribonukleotidot tartalmaz.
A 4 különböző típusú dezoxiribonukleotid megkülönböztetéséhez csak a nitrogénbázis kapcsolódik a pentóz-foszfát csoport képződéshez (amely a nitrogénbázissal ellentétben soha nem változik).
Nyilvánvaló okokból tehát a DNS nitrogénbázisai 4, különösen: adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T).
Az adenin és a guanin a purinok, a kétgyűrűs aromás heterociklusos vegyületek osztályába tartoznak.
A citozin és a timin viszont a pirimidinek, az egygyűrűs aromás heterociklusos vegyületek kategóriájába tartozik.
A "kettős hélix" modellel Watson és Crick azt is elmagyarázták, hogy mi a DNS -ben lévő nitrogénbázisok szervezete:
- Az izzószál minden nitrogénbázisa hidrogénkötések révén összekapcsolódik az anti -párhuzamos izzószálon található nitrogénbázissal, hatékonyan bázist alkotva.
- A két szál nitrogénbázisai közötti párosítás nagyon specifikus: valójában az adenin csak a timinnek, míg a citozin csak a guaninhoz kötődik.
Ez a fontos felfedezés arra késztette a molekuláris biológusokat és genetikusokat, hogy megalkossák a "komplementaritás a nitrogénbázisok között" és a "komplementer párosítás a nitrogénbázisok között" kifejezéseket, jelezve az adenin timinnel és a citozin guaninnal való kötődésének egyediségét. .
HOL VAN AZ ÉLŐ SEJTEKBEN?
Az eukarióta szervezetekben (állatok, növények, gombák és protisták) a DNS -nukleinsav minden ilyen sejtes szerkezetű sejt magjában található.
A prokarióta szervezetekben (baktériumok és archaea) azonban a DNS nukleinsav a citoplazmában található, mivel a prokarióta sejtekből hiányzik a mag.
RNS
A természetben létező két nukleinsav között az RNS azt a biológiai makromolekulát képviseli, amely a DNS -nukleotidokat a fehérjéket alkotó aminosavakká alakítja (fehérjeszintézis folyamata).
Valójában a nukleinsav RNS összehasonlítható a nukleinsav DNS -ről közölt genetikai információk szótárával.
Az RNS rövidítés ribonukleinsavat jelent.
KÜLÖNBÖZÉSEK, AMELYEK ELKÜLÖNBÖZIK A DNS -TŐL
A nukleinsav RNS -nek számos különbsége van a DNS -hez képest:
- Az RNS egy kisebb biológiai molekula, mint a DNS, általában egyetlen szál nukleotidból áll.
- A ribonukleinsav nukleotidjait alkotó pentóz a ribóz. A dezoxiribózzal ellentétben a ribóz oxigénatomot tartalmaz a szén -dioxidon.
A ribózcukor jelenlétének köszönhető, hogy a biológusok és a vegyészek a ribonukleinsav nevét az RNS -hez rendelték. - Az RNS nukleotidokat ribonukleotidoknak is nevezik.
- A nukleinsav -RNS a 4 -ből csak 3 -at oszt meg a DNS -sel, valójában a timin helyett az uracil nitrogénbázist tartalmazza.
- Az RNS a sejt különböző részeiben tartózkodhat, a magtól a citoplazmáig.
Az RNS típusai
Ábra: ribóz.
Az élő sejtekben a nukleinsav RNS négy fő formában létezik: transzport RNS (vagy RNS transzfer vagy tRNS), hírvivő RNS (vagy RNS hírvivő vagy mRNS), riboszómális RNS (vagy riboszómális RNS vagy rRNS) és a kis nukleáris RNS (o kis nukleáris RNS vagy snRNS).
Bár különböző specifikus szerepeket töltenek be, az RNS négy fent említett formája közös cél érdekében működik együtt: a fehérjék szintézisében, a DNS -ben lévő nukleotidszekvenciákból kiindulva.
Mesterséges modellek
Az utóbbi évtizedekben a molekuláris biológusok laboratóriumban több nukleinsavat szintetizáltak, amelyeket a "mesterséges" jelzővel azonosítottak.
A mesterséges nukleinsavak közül külön említést érdemel: a TNA, a PNA, az LNA és a GNA.
