Yleisyys
Nukleiinihapot ovat suuria biologisia molekyylejä DNA ja RNA, joiden läsnäolo ja asianmukainen toiminta elävissä soluissa ovat olennaisia jälkimmäisten selviytymisen kannalta.
Yleinen nukleiinihappo on peräisin suuren määrän nukleotidien liitosta lineaarisissa ketjuissa.
Kuva: DNA -molekyyli.
Nukleotidit ovat pieniä molekyylejä, joiden muodostumiseen osallistuu kolme elementtiä: fosfaattiryhmä, typpipohjainen emäs ja 5-hiilisokeri.
Nukleiinihapot ovat elintärkeitä organismin selviytymiselle, koska ne tekevät yhteistyötä proteiinien, molekyylien, jotka ovat välttämättömiä solumekanismien oikealle toteuttamiselle, synteesissä.
DNA ja RNA eroavat toisistaan jossain suhteessa.
Esimerkiksi DNA: ssa on kaksi rinnakkaista nukleotidiketjua ja siinä on deoksiriboosia 5-hiilisokerina. Toisaalta RNA: ssa on yleensä yksi nukleotidiketju ja siinä on riboosia sokerina, jossa on 5 hiiliatomia.
Mitä ovat nukleiinihapot?
Nukleiinihapot ovat biologisia makromolekyylejä DNA ja RNA, joiden läsnäolo elävien olentojen solujen sisällä on välttämätöntä viimeksi mainittujen selviytymisen ja oikean kehityksen kannalta.
Toisen määritelmän mukaan nukleiinihapot ovat biopolymeerejä, jotka syntyvät monien nukleotidien pitkien lineaaristen ketjujen liitosta.
Biopolymeeri tai luonnollinen polymeeri on suuri biologinen yhdiste, joka koostuu samanlaisista molekyyliyksiköistä, joita kutsutaan monomeereiksi.
YDINHAPPOT: KUKA ON ASIASSA?
Nukleiinihapot eivät ole vain eukaryoottisten ja prokaryoottisten organismien solujen sisällä, vaan myös solullisissa elämänmuodoissa, kuten viruksissa, ja soluorganelleissa, kuten mitokondrioissa ja kloroplasteissa.
Yleinen rakenne
Edellä olevien määritelmien perusteella nukleotidit ovat molekyyliyksiköitä, jotka muodostavat nukleiinihappojen DNA: n ja RNA: n.
Siksi ne edustavat tämän luvun pääaihetta, joka on omistettu nukleiinihappojen rakenteelle.
YLEISEN NUKLEOTIDIN RAKENNE
Yleinen nukleotidi on orgaaninen yhdiste, joka on seurausta kolmen elementin yhdistämisestä:
- Fosfaattiryhmä, joka on fosforihapon johdannainen;
- Pentoosi eli sokeri, jossa on 5 hiiliatomia;
- Typpipitoinen emäs, joka on aromaattinen heterosyklinen molekyyli.
Pentoosi edustaa nukleotidien keskeistä elementtiä, koska fosfaattiryhmä ja typpipitoinen emäs sitoutuvat siihen.
Kuva: Elementit, jotka muodostavat nukleiinihapon geneerisen nukleotidin. Kuten voidaan nähdä, fosfaattiryhmä ja typpiemäs sitoutuvat sokeriin.
Kemiallinen sidos, joka pitää pentoosin ja fosfaattiryhmän yhdessä, on fosfodiesterisidos, kun taas kemiallinen sidos, joka sitoo pentoosin ja typpiemäksen, on N-glykosidisidos.
MITEN PENTOOSI OSALLISTUU Erilaisiin linkkeihin muiden elementtien kanssa?
Lähtökohta: kemistit ovat ajatelleet numeroida orgaanisia molekyylejä muodostavat hiilet siten, että niiden tutkimus ja kuvaus on yksinkertaisempaa. Tässä siis, että pentoosin 5 hiilestä tulee: hiili 1, hiili 2, hiili 3, hiili 4 ja hiili 5.
Numeroiden myöntämisperuste on melko monimutkainen, joten katsomme aiheelliseksi jättää selityksen pois.
Niistä viidestä hiilestä, jotka muodostavat nukleotidien pentoosin, typpiemäksen ja fosfaattiryhmän sidoksissa mukana olevat hiili 1 ja hiili 5.
- Pentoosihiili 1 → N-glykosidisidos → typpiemäs
- Pentoosihiili 5 → fosfodiesterisidos → fosfaattiryhmä
MITÄ KEMIALLISIA SITOUMUKSIA SITOA YDINHAPPOJEN NUKLEOTIIDIT?
Kuva: Pentoosin rakenne, sen ainesosien numerointi ja sidokset typpiemäksen ja fosfaattiryhmän kanssa.
Nukleiinihappoja muodostettaessa nukleotidit järjestäytyvät pitkiin lineaarisiin ketjuihin, jotka tunnetaan paremmin filamentteina.
Jokainen nukleotidi, joka muodostaa nämä pitkät juosteet, sitoutuu seuraavaan nukleotidiin fosfodiesterisidoksen avulla sen pentoosin hiilen 3 ja välittömästi seuraavan nukleotidin fosfaattiryhmän välillä.
EXTREMITIES
Nukleotidisäikeillä (tai polynukleotidisäikeillä), jotka muodostavat nukleiinihappoja, on kaksi päätä, jotka tunnetaan nimellä 5 "pää (lue" viisi prime ") ja 3" pää (lue "kolme prime"). Sopimuksen mukaan biologit ja geneettiset tutkijat ovat todenneet, että "pää 5" edustaa nukleiinihappoa muodostavan säikeen päätä ja "pää 3" sen häntää.
Kemiallisesta näkökulmasta nukleiinihappojen "5 -pää" on sama kuin ketjun ensimmäisen nukleotidin fosfaattiryhmä, kun taas nukleiinihappojen "3 -pää" on hiili -3: n hydroksyyli (OH) -ryhmä viimeisestä nukleotidista.
Tämän organisaation perusteella genetiikkaa ja molekyylibiologiaa koskevissa kirjoissa kuvataan nukleiinihapon nukleotidiketjut seuraavasti: P -5 "→ 3" -OH.
* Huomaa: kirjain P osoittaa fosfaattiryhmän fosforiatomin.
Sovellettaessa käsitteitä 5 "pää ja 3" pää yhteen nukleotidiin, jälkimmäisen "5 pää" on fosfaattiryhmä, joka on sitoutunut hiileen 5, kun taas sen 3 "pää on hydroksyyliryhmä, joka on liitetty hiileen 3.
Molemmissa tapauksissa s "kehottaa lukijaa kiinnittämään huomiota numeeriseen toistumiseen: loppu 5" - fosfaattiryhmä hiilellä 5 ja loppu 3 " - hydroksyyliryhmä hiilellä 3.
Yleinen toiminto
Nukleiinihapot sisältävät, kuljettavat, purkavat ja ilmaisevat geneettistä tietoa proteiineissa.
Aminohapoista koostuvat proteiinit ovat biologisia makromolekyylejä, joilla on keskeinen rooli elävän organismin solumekanismien säätelyssä.
Geneettinen informaatio riippuu nukleotidisekvenssistä, joka muodostaa nukleiinihapposäikeet.
Vinkkejä historiaan
Vuonna 1869 tapahtuneen nukleiinihappojen löytämisen ansiot ovat sveitsiläinen lääkäri ja biologi Friedrich Miescher.
Miescher teki havaintonsa tutkiessaan leukosyyttien soluydintä tarkoituksenaan ymmärtää paremmin niiden sisäistä koostumusta.
Miescherin kokeet edustivat käännekohtaa molekyylibiologian ja genetiikan alalla, koska ne aloittivat sarjan tutkimuksia, jotka johtivat DNA: n (Watson ja Crick, vuonna 1953) ja RNA: n rakenteen tunnistamiseen sekä mekanismien tuntemukseen. geneettinen perintö ja proteiinisynteesin tarkkojen prosessien tunnistaminen.
NIMEN ALKUPERÄ
Nukleiinihapoilla on tämä nimi, koska Miescher tunnisti ne leukosyyttien ytimessä (ydin - nukleiini) ja havaitsi, että ne sisälsivät fosfaattiryhmän, fosforihapon johdannaisen (fosforihapon johdannainen).
DNA
Tunnetuista nukleiinihapoista DNA on tunnetuin, koska se edustaa geneettisen tiedon (tai geenien) varastoa, joka ohjaa elävän organismin solujen kehitystä ja kasvua.
Lyhenne DNA tarkoittaa deoksiribonukleiinihappoa tai deoksiribonukleiinihappoa.
KAKSOISKIERRE
Vuonna 1953 "nukleiinihappo -DNA: n rakenteen selittämiseksi" biologit James Watson ja Francis Crick ehdottivat mallia - joka myöhemmin osoittautui oikeaksi - ns. "Kaksoiskierre".
"Kaksoiskierre" -mallin mukaan DNA on suuri molekyyli, joka syntyy kahden pitkän rinnakkaisvastaisten nukleotidien yhdistämisestä ja kääritty toisiinsa.
Termi "antiparallel" osoittaa, että kahdella filamentilla on vastakkainen suunta, toisin sanoen: yhden filamentin pää ja häntä ovat vuorovaikutuksessa toisen hehkulangan hännän ja pään kanssa.
"Kaksoiskierre" -mallin toisen tärkeän kohdan mukaan DNA -nukleiinihapon nukleotideilla on sellainen järjestely, että typpiemäkset ovat suunnattu kunkin spiraalin keskiakselille, kun taas pentoosit ja fosfaattiryhmät muodostavat telineen. jälkimmäinen.
MIKÄ ON DNA: N PENTOSE?
Pentoosi, joka muodostaa DNA -nukleiinihapon nukleotidit, on deoksiriboosi.
Tämä 5-hiilisokeri johtuu nimestään hiilen 2 hapenpuutteesta. Loppujen lopuksi deoksiriboosi tarkoittaa "ilman happea".
Kuva: deoksiriboosi.
Deoksiriboosin läsnäolon vuoksi DNA -nukleiinihapon nukleotideja kutsutaan deoksiribonukleotideiksi.
NUKLEOTIDI- JA TYYPERÄTYYPIT
DNA -nukleiinihapossa on 4 erilaista deoksiribonukleotidia.
Erottamaan 4 erilaista deoksiribonukleotidityyppiä on vain typpiemäs, joka liittyy pentoosi-fosfaattiryhmän muodostumiseen (joka toisin kuin typpiemäs ei koskaan vaihtele).
Siksi ilmeisistä syistä DNA: n typpiemäkset ovat 4, erityisesti: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T).
Adeniini ja guaniini kuuluvat puriinien, kaksirenkaisten aromaattisten heterosyklisten yhdisteiden luokkaan.
Sytosiini ja tymiini kuuluvat toisaalta pyrimidiinien, yksirenkaisten aromaattisten heterosyklisten yhdisteiden luokkaan.
"Kaksoiskierre" -mallilla Watson ja Crick selittivät myös, mikä on typen emästen organisointi DNA: n sisällä:
- Filamentin jokainen typpipohjainen emäs yhdistää vetysidosten avulla typpipitoisen emäksen, joka on läsnä antiparallel -filamentissa, muodostaen tehokkaasti emäksen parin, parin.
- Kahden filamentin typpipitoisten emästen välinen pariliitos on erittäin spesifinen, itse asiassa adeniini sitoutuu vain tymiiniin ja sytosiini vain guaniiniin.
Tämä tärkeä löytö sai molekyylibiologit ja geneetikot keksimään termejä "typpipitoisten emästen välinen täydentävyys" ja "typpipitoisten emästen välinen täydentävä pariliitos" ilmaistakseen adeniinin sitoutumisen ainutlaatuisuuden tymiinin ja sytosiinin kanssa guaniinin kanssa. .
Missä se asuu ELÄVIEN SOLUJEN SISÄLTÄ?
Eukaryoottisissa organismeissa (eläimet, kasvit, sienet ja protistit) DNA -nukleiinihappo sijaitsee kaikkien solujen ytimessä, joilla on tämä solurakenne.
Prokaryoottisissa organismeissa (bakteerit ja arkeat) DNA -nukleiinihappo on kuitenkin sytoplasmassa, koska prokaryoottisoluista puuttuu ydin.
RNA
Luonnossa olevien kahden nukleiinihapon välillä RNA edustaa biologista makromolekyyliä, joka muuntaa DNA -nukleotidit proteiinien muodostaviksi aminohapoiksi (proteiinisynteesiprosessi).
Itse asiassa nukleiinihappo -RNA on verrattavissa nukleiinihappo -DNA: sta raportoituun geneettisen informaation sanakirjaan.
Lyhenne RNA tarkoittaa ribonukleiinihappoa.
EROT, JOTKA ERITTÄVÄT sen DNA: sta
Nukleiinihappo -RNA: lla on useita eroja verrattuna DNA: han:
- RNA on pienempi biologinen molekyyli kuin DNA, joka koostuu yleensä yhdestä nukleotidisäikeestä.
- Pentose, joka muodostaa ribonukleiinihapon nukleotidit, on riboosi, toisin kuin deoksiriboosi, riboosissa on happiatomi hiilellä 2.
Riboosisokerin läsnäolon vuoksi biologit ja kemistit ovat antaneet RNA: lle ribonukleiinihapon nimen. - RNA -nukleotidit tunnetaan myös ribonukleotideina.
- Nukleiinihappo -RNA: lla on vain 3 neljästä typpipitoisesta emäksestä DNA: n kanssa.
- RNA voi sijaita solun eri osastoissa ytimestä sytoplasmaan.
RNA -TYYPIT
Kuva: riboosi.
Elävissä soluissa nukleiinihappo -RNA on olemassa neljässä päämuodossa: kuljetus -RNA (tai RNA -siirto tai tRNA), lähetti -RNA (tai RNA -lähetin tai mRNA), ribosomaalinen RNA (tai ribosomaalinen RNA tai rRNA) ja pieni ydin -RNA (o pieni ydin -RNA tai snRNA).
Vaikka niillä on erilaisia spesifisiä rooleja, neljä edellä mainittua RNA -muotoa tekevät yhteistyötä yhteisen tavoitteen saavuttamiseksi: proteiinien synteesi, joka alkaa DNA: ssa olevista nukleotidisekvensseistä.
Keinotekoiset mallit
Viime vuosikymmeninä molekyylibiologit ovat syntetisoineet laboratoriossa useita nukleiinihappoja, jotka on tunnistettu adjektiivilla "keinotekoinen".
Keinotekoisista nukleiinihapoista on syytä mainita erityisesti: TNA, PNA, LNA ja GNA.
