általánosság
A nukleinsavak azok a nagyszerű biológiai molekulák, amelyek DNS és RNS, amelyek jelenléte és megfelelő működése az élő sejtek belsejében alapvetőek az utóbbi életben maradásához.
Egy generikus nukleinsav a nagyszámú nukleotid lineáris láncaiból származik.
Ábra: DNS-molekula.
A nukleotidok kis molekulák, amelyekben három elem van: egy foszfátcsoport, egy nitrogén bázis és egy 5 szénatomos cukor.
A nukleinsavak létfontosságúak egy szervezet túléléséhez, mivel együttműködnek a fehérjék, esszenciális molekulák szintézisében a sejtmechanizmusok megfelelő megvalósításához.
A DNS és az RNS bizonyos szempontból különbözik.
Például a DNS-nek két antiparallel nukleotid láncai vannak, és 5 szénatomos cukorhoz hasonlóan deoxiribóz. Másfelől az RNS általában egy nukleotidláncot mutat be, és 5 szénatomos cukorral rendelkezik, ribóz.
Mik azok a nukleinsavak?
A nukleinsavak a biológiai makromolekulák, a DNS és az RNS, amelyek jelenléte az élő lények sejtjeiben alapvető az utóbbi életben maradásához és megfelelő fejlődéséhez.
Egy másik meghatározás szerint a nukleinsavak olyan biopolimerek, amelyek a hosszú lineáris láncok nagyszámú nukleotidok egyesüléséből származnak.
A biopolimer vagy természetes polimer egy nagy molekuláris egységből álló, nagy mennyiségű biológiai vegyület, amelyet monomereknek neveznek.
NUKLEIC-savak: KI AZ ÁLLAPOT?
A nukleinsavak nemcsak az eukarióta és a prokarióta organizmusok sejtjein belül találhatók, hanem acelluláris életformákban, például vírusokban és celluláris organellákban, például mitokondriumokban és kloroplasztokban .
Általános szerkezet
A fenti definíciók alapján a nukleotidok azok a molekuláris egységek, amelyek alkotják a DNS és az RNS nukleinsavakat.
Ezért ezek a fejezet fő témáját képviselik, a nukleinsavak szerkezetére.
A GENERIC NUCLEOTIDE SZERKEZETE
Az általános nukleotid szerves természetű vegyület, amely három elemből áll:
- 1. Foszfátcsoport, amely foszforsav származéka;
- Pentóz, azaz 5 szénatomos cukor ;
- Egy nitrogén bázis, amely aromás heterociklusos molekula.
A pentóz a nukleotidok központi eleme, mivel a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik hozzá.
Ábra: Olyan elemek, amelyek egy nukleinsav általános nukleotidját alkotják. Mint látható, a foszfátcsoport és a nitrogénbázis cukorhoz kötődik.
A pentóz- és foszfátcsoportot tartalmazó kémiai kötés egy foszfodiészter kötés, míg a pentózt és a nitrogénbázist egyesítő kémiai kötés egy N-glikozid kötés .
HOGYAN KAPCSOLAT A PENTOSO A VÁLTOZATOKHOZ EGYÉB ELEMEKT?
Előfeltétel: a kémikusok úgy gondolták, hogy a szerves molekulákat alkotó szének számozása oly módon történik, hogy egyszerűsítse tanulmányaikat és leírásaikat. Itt tehát, hogy az 5 pentóz szén: 1 szén, 2 szén, 3 szén, 4 szén és 5 szénatom.
A számok hozzárendelésének kritériuma meglehetősen összetett, ezért helyénvalónak tartjuk a magyarázat elhagyását.
A nukleotidok pentózját képező 5 szén közül a nitrogénbázissal és a foszfát-csoporttal kötődő szénatomok az 1 szénatom és a szén 5 .
- Pentóz szén 1 → N-glikozid kötés → nitrogén bázis
- Pentóz-szén 5 → foszfodiészter kötés → foszfátcsoport
Milyen típusú nukleinsavakat tartalmaz a nukleinsavak?
Ábra: Pentóz szerkezete, alkotórészeinek számozása és a nitrogén bázissal és a foszfáttal való kötés.
A nukleinsavak összeállításában a nukleotidok hosszú lineáris láncokká alakulnak, amelyek jobban ismertek, mint filamentumok .
Minden ilyen nukleotid, amely ezeket a hosszú szálakat képezi, a következő nukleotidhoz kötődik, foszfodiészter kötéssel pentóz szén és a közvetlenül a következő nukleotid foszfátcsoportja között.
AZ ÁLLAPOT
A nukleotidszálak (vagy polinukleotid szálak ), amelyek a nukleinsavakat alkotják, két vége van, az úgynevezett 5'-vég (az "ötödik csúcs") és a 3 ' vég (lásd "első három vég"). Megegyezés szerint a biológusok és a genetikusok megállapították, hogy az 5'-vég egy olyan filamentum fejét jelenti, amely egy nukleinsavat képez, míg a 3'-vége a farok .
Kémiai szempontból a nukleinsavak 5'-vége egybeesik a lánc első nukleotidjának foszfátcsoportjával, míg a nukleinsavak 3'-vége egybeesik az utolsó nukleotid 3 szénatomjára helyezett hidroxilcsoporttal (OH). .
Ennek a szervezetnek az alapja, hogy a genetikai és molekuláris biológiai könyvekben a nukleinsav nukleotid szálai a következők: P-5 '→ 3'-OH.
* Megjegyzés: a P betű a foszfátcsoport foszforatomját jelzi.
Az 5'-végek és a 3'-végek egyetlen nukleotidra történő alkalmazásával az utóbbi 5'-vége az 5-ös szénhidrogénhez kötött foszfátcsoport, míg a 3'-vége a 3-as szénatomot tartalmazó hidroxilcsoport.
Mindkét esetben az olvasót arra kérjük, hogy fordítson figyelmet az 5-ös végső foszfátcsoportra az 5-ös szénatomon és a 3'-vég - hidroxilcsoporton a szénatomon.
Általános funkció
A nukleinsavak fehérjékben tartalmaznak, transzportálnak, megfejtik és expresszálják a genetikai információkat.
Aminosavakból álló fehérjék biológiai makromolekulák, amelyek alapvető szerepet játszanak az élő szervezet sejtmechanizmusainak szabályozásában.
A genetikai információ a nukleotidok szekvenciájától függ, amelyek a nukleinsavak szálait alkotják.
Tippek a történelemről
Az 1869-ben bekövetkezett nukleinsavak felfedezésének érdeme Friedrich Miescher svájci orvosnak és biológusnak tartozik.
Miescher megállapította, hogy a leukociták sejtmagját tanulmányozta, azzal a szándékkal, hogy jobban megértse a belső összetételt.
Miescher kísérletei fordulópontot jelentettek a molekuláris biológia és a genetika területén, mivel egy sor olyan tanulmányt indítottak, amely a DNS-szerkezet azonosításához (Watson és Crick, 1953-ban) és az RNS-hez vezetett. a genetikai öröklés mechanizmusai és a fehérjeszintézis pontos folyamatainak azonosítása.
A NEVE ALAPJA
A nukleinsavaknak ez a neve van, mert Miescher azonosította őket a leukociták magjában (nukleáris nukleinsav), és felfedezte, hogy tartalmazzák a foszfát-csoportot, a foszforsav származékát (foszforsav-származék).
DNS
Az ismert nukleinsavak közül a DNS a leghíresebb, mivel a genetikai információ (vagy gének ) tárolója, amely az élő szervezetben a sejtek fejlődését és növekedését irányítja.
A DNS rövidítés dezoxiribonukleinsavat vagy deoxiribonukleinsavat jelent .
DOUBLE PROPELLER
1953-ban James Watson és Francis Crick a nukleinsav DNS szerkezetének magyarázatára javasolta az ún. " Kettős spirál " modelljét, amely később bizonyult helyesnek.
A "kettős hélix" modell alapján a DNS egy nagy molekula, amely az antiparallel nukleotidok két hosszú száljának egyesüléséből származik és egymásba tekercselt.
Az "antiparallel" kifejezés azt jelzi, hogy a két filamentumnak ellentétes iránya van, azaz: az izzószál feje és vége kölcsönhatásba lép a fonattal és a másik izzószál végével.
A "kettős hélix" modell egy másik fontos pontja szerint a nukleinsav DNS nukleotidjai rendelkeznek olyan elrendezéssel, hogy a nitrogénbázisok az egyes spirálok központi tengelye felé irányulnak, míg a pentózok és foszfátcsoportok alkotják az állványt. az utóbbi külső.
MI A DNS PENTOSO?
A DNS-nukleinsav nukleotidjait képező pentóz deoxiribóz .
Ez az 5 szénatomos cukor a 2-es szénatomon lévő oxigénatomok hiányának köszönhető. Ezenkívül a deoxiribóz "oxigénmentes".
Ábra: deoxiribóz.
A dezoxiribóz jelenléte miatt a DNS-nukleinsav nukleotidjait dezoxiribonukleotidoknak nevezzük.
NUCLEOTIDS ÉS NITROGEN ALAPOK TÍPUSAI
A nukleinsav DNS-nek 4 különböző típusú dezoxiribonukleotidja van .
A 4 különböző típusú dezoxiribonukleotid megkülönböztetése kizárólag a nitrogénbázis, amely a pentóz-foszfát csoport képződéséhez kapcsolódik (amely a nitrogénbázissal ellentétben soha nem változik).
Nyilvánvaló okokból tehát a DNS 4 nitrogénbázisa van, különösen: adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T).
Az adenin és a guanin a purinok, kettős gyűrűs aromás heterociklusos vegyületek csoportjába tartoznak.
A citozin és a timin ugyanakkor a pirimidinek, az egygyűrűs aromás heterociklusos vegyületek közé tartozik.
A "kettős hélix" modell használatával Watson és Crick is kifejtették a nitrogénbázisok szervezetét a DNS-ben:
- Az izzószálak mindegyik nitrogénbázisa hidrogénkötésekkel egy anti-párhuzamos filamentum nitrogénbázisához kapcsolódik, amely hatékonyan képez egy párot, egy bázispárot .
- A két szál nitrogénbázisai közötti párosítás nagyon specifikus. Valójában az adenin csak a timinhez kapcsolódik, míg a citozin csak a guaninhoz kötődik.
Ez a fontos felfedezés vezette molekuláris biológusokat és genetikusokat, hogy a " nitrogénbázisok komplementaritása " és a " nitrogén bázisok közötti komplementer párosodás " kifejezéseket jelezzék az adenin és a timin és a guaninnal történő citozin együttes kötődésének jelzésére. .
KAPCSOLATBAN AZ ÉLŐ CELLEKBEN?
Az eukarióta szervezetekben (állatok, növények, gombák és protisták) a nukleinsav DNS a sejtsejtek magjában helyezkedik el.
A prokarióta szervezetekben (baktériumok és archaebaktériumok) a nukleinsav DNS a citoplazmában helyezkedik el, mivel a prokarióta sejtek nem rendelkeznek a maggal.
RNS
A két természetesen előforduló nukleinsav közül az RNS a biológiai makromolekulát jelenti, amely a DNS-nukleotidokat a fehérjéket alkotó aminosavaknak ( fehérje-szintézis folyamat) transzformálja .
Valójában az RNS-nukleinsav hasonló a genetikai információs szótárhoz, amelyet a nukleinsav-DNS-ről jelentettek.
Az RNS rövidítés jelentése ribonukleinsav .
KÜLÖNBÖZÉSEK, AMELYEN A TÁMOGATÁS A DNS-TŐL
Az RNS-nukleinsavnak számos különbsége van a DNS-hez képest:
- Az RNS egy kisebb biológiai molekula, mint a DNS, amely általában egy nukleotid szálból áll .
- A ribonukleinsav nukleotidját képező pentóz ribóz . A dezoxiribóztól eltérően a ribóz oxigénatomot tartalmaz a szénatomon.
A ribózcukor jelenléte miatt a biológusok és a kémikusok a ribonukleinsav nevét az RNS-nek adták.
- A nukleinsav-RNS-nukleotidok ribonukleotidokként is ismertek.
- Az RNS nukleinsav a nitrogénbázisok közül csak 3-at oszt meg DNS-sel. A timin helyett valójában az uracil- nitrogén bázist mutatja be.
- Az RNS a sejt különböző részeiben, a magtól a citoplazmáig terjedhet.
RNS TÍPUSA
Ábra: ribóz.
Az élő sejteken belül a nukleinsav RNS négy fő formában létezik: transzport RNS (vagy transzfer RNS vagy tRNS ), messenger RNS (vagy RNS messenger vagy mRNS ), riboszómális RNS (vagy riboszómális) RNS vagy rRNS ) és kis nukleáris RNS (vagy kis nukleáris RNS vagy snRNS ).
Bár az egyes RNS négy említett formája különböző specifikus szerepeket ölel fel, közös célt szolgálnak: a fehérjeszintézis, a DNS-ben lévő nukleotidszekvenciáktól kezdve.
Mesterséges modellek
Az elmúlt évtizedekben a molekuláris biológusok a laboratóriumban számos nukleinsavat szintetizáltak, amelyeket a "mesterséges" melléknévvel azonosítottak.
A mesterséges nukleinsavak közül érdemes megemlíteni a következőket: TNA, PNA, LNA és GNA.
