Nukleiinhapped

üldsõnalisus

Nukleiinhapped on suured bioloogilised molekulid DNA ja RNA, mille olemasolu ja nõuetekohane toimimine elusrakkudes on viimase püsimajäämise seisukohast olulised.

Geneeriline nukleiinhape pärineb suure arvu nukleotiidide lineaarsete ahelate ühendusest.

Joonis: DNA molekul.

Nukleotiidid on väikesed molekulid, milles osalevad kolm elementi: fosfaatrühm, lämmastiku alus ja 5 süsinikuaatomiga suhkur.

Nukleiinhapped on organismi ellujäämiseks elulise tähtsusega, kuna nad teevad koostööd valkude, oluliste molekulide sünteesimisel rakumehhanismide õigeks realiseerimiseks.

DNA ja RNA erinevad mõnes mõttes.

Näiteks DNA-l on kaks antiparalleelsete nukleotiidide ahelat ja sellel on nagu 5 süsinikuaatomiga suhkrut deoksüriboos. Teisest küljest esitab RNA ühe nukleotiidide ahela ja omab nagu 5 süsinikuaatomiga suhkrut riboosi.

Mis on nukleiinhapped?

Nukleiinhapped on bioloogilised makromolekulid DNA ja RNA, mille olemasolu elusolendite rakkudes on selle ellujäämise ja õige arengu seisukohalt ülioluline.

Teise määratluse kohaselt on nukleiinhapped biopolümeerid, mis tulenevad suure arvu nukleotiidide pikkadest lineaarsetest ahelatest.

Biopolümeer või looduslik polümeer on suur bioloogiline ühend, mis koosneb identsetest molekulaarsetest ühikutest, mida nimetatakse monomeerideks .

NUCLEIC ACIDS: KES ON SOOVITUSLIK?

Nukleiinhapped asuvad mitte ainult eukarüootsete ja prokarüootsete organismide rakkudes, vaid ka rakulistes eluvormides nagu viirused ja rakulistes organellides nagu mitokondrid ja kloroplastid .

Üldine struktuur

Ülaltoodud definitsioonide põhjal on nukleotiidid molekulühikud, mis moodustavad DNA ja RNA nukleiinhapped.

Seetõttu esindavad nad selle peatüki põhiteemat, mis on pühendatud nukleiinhapete struktuurile.

GENEERITUD NUCLEOTIDE STRUKTUUR

Üldine nukleotiid on orgaanilise koostisega ühend, mis on tingitud kolme elemendi liitumisest:

  • Fosfaatrühm, mis on fosforhappe derivaat;
  • Pentoos, mis on 5 süsinikuaatomiga suhkur ;
  • Lämmastiku alus, mis on aromaatne heterotsükliline molekul.

Pentoos on nukleotiidide keskseks elemendiks, kuna fosfaatrühm ja lämmastiku alus seonduvad sellega.

Joonis: elemendid, mis moodustavad nukleiinhappe üldise nukleotiidi. Nagu näha, on fosfaatrühm ja lämmastiku alus seotud suhkruga.

Keemiline side, mis hoiab pentoosi ja fosfaadi rühma koos, on fosfodiestri side, samas kui pentoosi ja lämmastiku alust ühendav keemiline side on N-glükosiidne side .

KUIDAS PENTOSO LIIDU TEISTE PUNKTIDE MUUDE ELEMENTIDEGA?

Ettekujutus: keemikud on mõelnud orgaaniliste molekulide moodustavate söe nummerdamisele nii, et nende uuringud ja kirjeldused oleksid lihtsamad. Siis, et 5 pentose sütt: süsinik 1, süsinik 2, süsinik 3, süsinik 4 ja süsinik 5.

Numbrite määramise kriteerium on üsna keeruline, mistõttu peame asjakohaseks jätta selgitus välja.

Nendest 5 söest, mis moodustavad nukleotiidide pentoosi, on need, kes on seotud lämmastiku baasiga ja fosfaatrühmaga, vastavalt süsinik 1 ja süsinik 5 .

  • Pentose süsinik 1 → N-glükosiidne side → lämmastiku alus
  • Pentose süsiniku 5 → fosfodiestri side → fosfaatrühm

MILLISEL OLEMA NUKLEICHAPETE NUKLEOTIDHAPETE KEMIKAALID

Joonis: Pentose struktuur, selle koostisosade süsiniku nummerdamine ja sidemed lämmastiku aluse ja fosfaatrühmaga.

Nukleiinhapete koostamisel organiseeruvad nukleotiidid pikadeks lineaarseteks ahelateks, mida tuntakse paremini kui filamente .

Iga nende pikkade ahelate moodustav nukleotiid seondub järgmise nukleotiidiga fosfodiestri sideme abil pentoosi süsiniku 3 ja vahetult järgneva nukleotiidi fosfaatrühma vahel.

LÕPETA

Nukleotiidfilamentidel (või polünukleotiidfilamentidel ), mis moodustavad nukleiinhappeid, on kaks otsa, mida tuntakse 5'-otsana (loetakse "tip viis esimesteks") ja otsast 3 ' (loe "tip kolm esimest"). Tavaliselt on bioloogid ja geneetikud kindlaks teinud, et 5'- ots kujutab nukleiinhapet moodustava hõõgniidi pead, samas kui 3'-ots kujutab endast saba .

Keemilisest vaatenurgast langeb nukleiinhapete 5'-ots kokku ahela esimese nukleotiidi fosfaatrühmaga, samas kui nukleiinhapete 3'-ots langeb kokku viimase nukleotiidi süsinikuga 3 asetatud hüdroksüülrühmaga (OH). .

Selle organisatsiooni põhjal kirjeldatakse geneetika ja molekulaarbioloogia raamatutes nukleiinhappe nukleotiidseid ahelaid järgmiselt: P-5 '→ 3'-OH.

* NB! Tähis P näitab fosfaatrühma fosforiaatomit.

Rakendades 5'-otsade ja 3'-otsade mõisteid ühele nukleotiidile, on viimase 5'-ots fosfaatrühm, mis on seotud süsinikuga 5, samas kui selle 3'-ots on hüdroksüülrühm, mis on ühendatud süsinikuga 3.

Mõlemal juhul palutakse lugejal pöörata tähelepanu numbrilisele kordumisele: 5'-ots-fosfaatrühm süsiniku 5 ja 3 'otsa hüdroksüülrühmale 3.

Üldine funktsioon

Nukleiinhapped sisaldavad, transportivad, dekodeerivad ja väljendavad geneetilist informatsiooni valkudes .

Aminohapetest koosnevad valgud on bioloogilised makromolekulid, millel on oluline roll elusorganismi rakumehhanismide reguleerimisel.

Geneetiline teave sõltub nukleotiidide järjestusest, mis moodustavad nukleiinhapete ahelad.

Ajaloo vihjed

Nukleiinhapete avastamise väärtus, mis toimus 1869. aastal, kuulub Šveitsi arsti ja bioloogi Friedrich Miescherile .

Miescher tegi oma järeldused leukotsüütide raku tuuma uurimisel, eesmärgiga paremini mõista sisemist kompositsiooni.

Miescheri eksperimendid kujutasid endast pöördepunkti molekulaarbioloogia ja geneetika valdkonnas, sest nad alustasid mitmeid uuringuid, mille tulemusel tuvastati DNA struktuur (Watson ja Crick, 1953) ja RNA, et teada saada geneetilise pärandi mehhanismid ja valgusünteesi täpsed protsessid.

NIMI PÄRITOLU

Nukleiinhapetel on see nimi, sest Miescher tuvastas need leukotsüütide tuumas (tuum - nukleiin) ja avastas, et need sisaldavad fosfaatrühma, fosforhappe derivaati (fosforhappe derivaadid - happed).

DNA

Tuntud nukleiinhapete hulgas on DNA kõige kuulsam, kuna see esindab geneetilise informatsiooni (või geenide ) ladustamist , mis aitab suunata elusorganismi rakkude arengut ja kasvu.

Lühend DNA tähendab deoksüribonukleiinhapet või deoksüribonukleiinhapet .

DOUBLE PROPELLER

Nukleiinhappe DNA struktuuri selgitamiseks pakkusid bioloogid James Watson ja Francis Crick 1953. aastal välja nn " topelthelixi " mudeli, mis hiljem osutus õigeks.

"Topeltheliksi" mudeli põhjal on DNA suur molekul, mis on saadud kahe pika antiparalleelsete nukleotiidide ahelate liitumisest ja rullitakse üksteisesse.

Termin "antiparalleel" viitab sellele, et kahel kiul on orientatsioon, st: hõõgniidi pea ja saba suhtlevad vastavalt teise filamenti saba ja otsaga.

Vastavalt "kahekordse heeliksi" mudeli teisele olulisele punktile on nukleiinhappe DNA nukleotiididel selline paigutus, et lämmastiku alused on orienteeritud iga spiraali kesktelje suunas, samas kui pentoosid ja fosfaatrühmad moodustavad karkassi. viimane.

MIS ON DNA PENTOSO?

DNA nukleiinhappe nukleotiide moodustav pentoos on deoksüriboos .

See 5 süsinikuaatomiga suhkur kannab oma nime hapniku aatomite puudumisele süsinikul 2. Lisaks tähendab deoksüriboos "hapnikuvaba".

Joonis: deoksüriboos.

Deoksüriboosi olemasolu tõttu nimetatakse DNA nukleiinhappe nukleotiide deoksiribonukleotiidideks .

NUCLEOTIDS JA NITROGEN BASESi liigid

Nukleiinhappe DNA-l on 4 erinevat tüüpi desoksüribonukleotiide .

4 erinevat tüüpi desoksüribonukleotiidide eristamiseks on ainult lämmastiku alus, mis on seotud pentoos-fosfaadi rühma moodustumisega (mis erinevalt lämmastiku alusest ei erine kunagi).

Seetõttu on ilmsetel põhjustel 4 DNA lämmastikku, täpsemalt: adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T).

Adeniin ja guaniin kuuluvad puriinide, kahekordse tsükli aromaatsete heterotsükliliste ühendite klassi.

Tsütosiin ja tümiin seevastu kuuluvad pürimidiinide, ühe tsükli aromaatse heterotsükliliste ühendite kategooriasse.

"Kaksikheliksi" mudeliga selgitasid Watson ja Crick ka lämmastiku aluste organisatsiooni DNA-s:

  • Iga hõõglambi lämmastiku alus ühendab vesiniksidemete abil antiparalleelfilamentis oleva lämmastiku alusega, moodustades tõhusalt paaride, aluste paari .
  • Kahe kihi lämmastiku aluste vaheline sidumine on väga spetsiifiline. Tegelikult liitub adeniin ainult tümiiniga, samas kui tsütosiin seondub ainult guaniiniga.

    See oluline avastus viis läbi molekulaarbioloogid ja geneetikud, et meenutada termineid " lämmastiku aluste komplementaarsus " ja " täiendav sidumine lämmastiku aluste vahel ", et näidata adeniini ühesugust seondumist tümiini ja tsütosiini guaniiniga. .

KUS ON JÄTKAKE JÄRGI?

Eukarüootsetes organismides (loomad, taimed, seened ja protistid) paikneb nukleiinhappeline DNA kõigi rakkude struktuuriga.

Prokarüootsetes organismides (bakterid ja arheebakterid) paikneb nukleiinhappeline DNA tsütoplasmas, kuna prokarüootsetel rakkudel puudub tuum.

RNA

Kahe looduslikult esineva nukleiinhappe hulgast esindab RNA bioloogilist makromolekuli, mis transleerib DNA nukleotiidid valkude moodustavateks aminohapeteks ( valgu sünteesiprotsess ).

Tegelikult on RNA nukleiinhape võrreldav geneetilise informatsiooni sõnastikuga, millest on teatatud nukleiinhappe DNA-st.

Akronüüm RNA tähendab ribonukleiinhapet .

ERINEVAD, MIDA TULEB VÕTMISEKS DNA-lt

RNA nukleiinhappel on DNA-ga võrreldes mitmeid erinevusi:

  • RNA on väiksem bioloogiline molekul kui DNA, mis tavaliselt moodustub nukleotiidide ühest ahelast .
  • Ribonukleiinhappe nukleotiide moodustav pentoos on riboos . Erinevalt deoksüriboosist on riboosil süsinikuaatomil hapnikuaatom.

    Selle tõttu, et bioloogid ja keemikud on riboosi suhkru olemasolu tõttu, on nad RNA-le määranud ribonukleiinhappe nime.

  • Nukleiinhappe RNA nukleotiide tuntakse ka ribonukleotiididena .
  • RNA nukleiinhape jagab DNA-ga ainult nelja lämmastiku baasi . Tümiini asemel kujutab see endast uratsiillämmastikku .
  • RNA võib paikneda raku erinevates ruumides, tuumast tsütoplasma.

RNA LIIGID

Joonis: riboos.

Elusrakkudes eksisteerib nukleiinhappe RNA neljas peamises vormis: transpordi RNA (või RNA või tRNA ülekanne ), messenger RNA (või RNA messenger või mRNA ), ribosomaalne RNA (või ribosomaalne) RNA või rRNA ) ja väikese tuuma RNA (või väike tuuma RNA või snRNA ).

Kuigi need hõlmavad erinevaid spetsiifilisi rolle, teevad RNA neli eespool mainitud vormi ühise eesmärgi nimel: valgu süntees, alustades DNA-s leiduvatest nukleotiidjärjestustest.

Kunstlikud mudelid

Viimastel aastakümnetel on molekulaarbioloogid laboris sünteesinud mitmeid nukleiinhappeid, mis on identifitseeritud omadussõnaga "kunstlik".

Kunstlike nukleiinhapete hulgas on mainida järgmisi: TNA, PNA, LNA ja GNA.

Soovitatav

Nail Pitting - põhjused ja sümptomid
2019
NOVYNETTE ® - etinüülöstradiool + desogestreel
2019
Tadalafil Mylan - tadalafiil
2019