Generellitet
Nukleinsyrer er de store biologiske molekylene DNA og RNA, hvis tilstedeværelse og riktig funksjon, i levende celler, er avgjørende for sistnevnte overlevelse.
En generisk nukleinsyre stammer fra foreningen, i lineære kjeder, av et stort antall nukleotider.
Figur: DNA -molekyl.
Nukleotider er små molekyler, i hvis konstitusjon tre elementer deltar: en fosfatgruppe, en nitrogenholdig base og et 5-karbon sukker.
Nukleinsyrer er avgjørende for overlevelse av en organisme, ettersom de samarbeider om syntese av proteiner, molekyler som er viktige for riktig implementering av cellulære mekanismer.
DNA og RNA skiller seg fra hverandre på noen måter.
For eksempel har DNA to antiparallelle nukleotidkjeder og har deoksyribose som et 5-karbon sukker. RNA, derimot, har vanligvis en enkelt kjede av nukleotider og har ribose som et sukker med 5 karbonatomer.
Hva er nukleinsyrer?
Nukleinsyrer er de biologiske makromolekylene DNA og RNA, hvis tilstedeværelse, inne i cellene til levende vesener, er avgjørende for overlevelse og korrekt utvikling av sistnevnte.
I henhold til en annen definisjon er nukleinsyrer biopolymerer som stammer fra forening, i lange lineære kjeder, av et stort antall nukleotider.
En biopolymer, eller naturlig polymer, er en stor biologisk forbindelse som består av molekylære enheter som alle er like, som kalles monomerer.
KJEMMESYRE: HVEM ER I POSSJON?
Nukleinsyrer bor ikke bare i cellene til eukaryote og prokaryote organismer, men også i acellulære livsformer, for eksempel virus, og i cellulære organeller, for eksempel mitokondrier og kloroplaster.
Generell struktur
Basert på definisjonene ovenfor, er nukleotider de molekylære enhetene som utgjør nukleinsyrene DNA og RNA.
Derfor vil de representere hovedemnet i dette kapitlet, viet til strukturen til nukleinsyrer.
STRUKTUR AV ET GENERISK NUKLEOTID
Et generisk nukleotid er en forbindelse av organisk natur, resultatet av foreningen av tre elementer:
- En fosfatgruppe, som er et derivat av fosforsyre;
- En pentose, det vil si et sukker med 5 karbonatomer;
- En nitrogenbasert base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyl.
Pentosen representerer det sentrale elementet i nukleotidene, ettersom fosfatgruppen og nitrogenbasen binder seg til den.
Figur: Elementer som utgjør et generisk nukleotid av en nukleinsyre. Som det sees, binder fosfatgruppen og nitrogenbasen seg til sukkeret.
Den kjemiske bindingen som holder pentosen og fosfatgruppen sammen er en fosfodiesterbinding, mens den kjemiske bindingen som binder pentosen og den nitrogenholdige basen er en N-glykosidbinding.
HVORDAN DELTAR PENTOSEN I DE ULIKE LENKENE MED DE ANDRE ELEMENTENE?
Premiss: kjemikere har tenkt på å nummerere karbonene som utgjør organiske molekyler på en slik måte at de forenkler studien og beskrivelsen. Her at de fem karbonatomer i en pentose blir: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 og karbon 5.
Kriteriet for tildeling av tall er ganske komplekst, derfor anser vi det som hensiktsmessig å utelate forklaringen.
Av de 5 karbonatomer som danner pentosen til nukleotidene, er de som er involvert i bindingene med nitrogenbasen og fosfatgruppen, henholdsvis karbon 1 og karbon 5.
- Pentose karbon 1 → N-glykosidbinding → nitrogenbase
- Pentose karbon 5 → fosfodiesterbinding → fosfatgruppe
HVILKEN KJEMISK OBIND BINNER NUKLEOTIDENE AV KJEMESYRE?
Figur: Struktur av en pentose, nummerering av dets bestanddeler av karbonatomer og bindinger med nitrogenbase og fosfatgruppe.
Ved sammensetting av nukleinsyrer organiserer nukleotider seg i lange lineære kjeder, bedre kjent som filamenter.
Hvert nukleotid som danner disse lange strengene, binder seg til det neste nukleotidet ved hjelp av en fosfodiesterbinding mellom karbonet 3 i pentosen og fosfatgruppen til det umiddelbart følgende nukleotidet.
EKSTREMITETENE
Nukleotid -tråder (eller polynukleotid -tråder), som utgjør nukleinsyrer, har to ender, kjent som 5 "ende (les" fem prim ") og 3" ende (les "tre prim"). Etter konvensjon har biologer og genetikere fastslått at "ende 5" representerer hodet til en streng som danner en nukleinsyre, mens "ende 3" representerer halen.
Fra kjemisk synspunkt sammenfaller "5 enden" av nukleinsyrene med fosfatgruppen til det første nukleotidet i kjeden, mens "3 enden" av nukleinsyrene sammenfaller med hydroksyl (OH) gruppen på karbon 3 av det siste nukleotidet.
Det er på grunnlag av denne organisasjonen at i bøkene om genetikk og molekylærbiologi er nukleotidstrengene i en nukleinsyre beskrevet som følger: P -5 "→ 3" -OH.
* Merk: bokstaven P angir fosforatomet i fosfatgruppen.
Ved å bruke konseptene 5 "ende og 3" ende på et enkelt nukleotid, er "5 enden" av sistnevnte fosfatgruppen bundet til karbon 5, mens dens 3 "ende er hydroksylgruppen forbundet med karbon 3.
I begge tilfeller inviterer s "leseren til å ta hensyn til den numeriske gjentakelsen: ende 5" - fosfatgruppe på karbon 5 og ende 3 " - hydroksylgruppe på karbon 3.
Generell funksjon
Nukleinsyrer inneholder, transporterer, tyder og uttrykker genetisk informasjon i proteiner.
Proteiner består av aminosyrer og er biologiske makromolekyler, som spiller en grunnleggende rolle i reguleringen av de cellulære mekanismene til en levende organisme.
Den genetiske informasjonen avhenger av sekvensen av nukleotider, som utgjør delene av nukleinsyrer.
Hint av historie
Æren for oppdagelsen av nukleinsyrer, som fant sted i 1869, går til den sveitsiske legen og biologen Friedrich Miescher.
Miescher gjorde sine funn mens han studerte cellekjernen til leukocytter, med den hensikt å bedre forstå deres indre sammensetning.
Mieschers eksperimenter representerte et vendepunkt innen molekylærbiologi og genetikk, da de startet en serie studier som førte til identifisering av strukturen til DNA (Watson og Crick, i 1953) og RNA, til kunnskap om mekanismer for genetisk arv og identifisering av de presise prosessene for proteinsyntese.
OPPRINNELSE AV NAVNET
Nukleinsyrer har dette navnet, fordi Miescher identifiserte dem i kjernen av leukocytter (kjerne - nuklein) og oppdaget at de inneholdt fosfatgruppen, et derivat av fosforsyre (derivat av fosforsyre - syrer).
DNA
Blant de kjente nukleinsyrene er DNA det mest kjente, ettersom det representerer lageret av genetisk informasjon (eller gener) som tjener til å styre utviklingen og veksten av cellene i en levende organisme.
Forkortelsen DNA betyr deoksyribonukleinsyre eller deoksyribonukleinsyre.
DOBBELTSPIRALEN
I 1953, for å forklare strukturen til "nukleinsyre -DNA, foreslo biologene James Watson og Francis Crick modellen - som senere viste seg å være riktig - av den såkalte" dobbelheliksen ".
I følge "dobbel helix" -modellen er DNA et stort molekyl, som følge av foreningen av to lange tråder av antiparallelle nukleotider og viklet inn i hverandre.
Begrepet "antiparallell" indikerer at de to filamentene har motsatt orientering, det vil si: hodet og halen til det ene filamentet interagerer henholdsvis med halen og hodet på det andre filamentet.
I henhold til et annet viktig poeng i "dobbel helix" -modellen, har nukleotidene i DNA -nukleinsyren et slikt arrangement at nitrogenbaser er orientert mot sentralaksen til hver spiral, mens pentosene og fosfatgruppene danner stillaset. sistnevnte.
HVA ER PENTOSEN AV DNA?
Pentosen som utgjør nukleotidene i DNA -nukleinsyren er deoksyribose.
Dette 5-karbonsukkeret skylder navnet sitt på mangel på oksygen på karbon 2. Tross alt betyr deoksyribose "fri for oksygen".
Figur: deoksyribose.
På grunn av tilstedeværelsen av deoksyribose kalles nukleotidene i DNA -nukleinsyren deoksyribonukleotider.
TYPER AV NUKLEOTIDER OG NITROGENBASER
DNA -nukleinsyre har 4 forskjellige typer deoksyribonukleotider.
For å skille de fire forskjellige typene deoksyribonukleotider er bare nitrogenbasen, knyttet til dannelsen av pentose-fosfatgruppe (som i motsetning til nitrogenbasen aldri varierer).
Av åpenbare årsaker er derfor nitrogenbaser av DNA 4, spesielt: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og tymin (T).
Adenin og guanin tilhører klassen puriner, aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.
Cytosin og tymin faller derimot i kategorien pyrimidiner, enkeltring aromatiske heterocykliske forbindelser.
Med modellen "double helix" forklarte Watson og Crick også hva som er organiseringen av nitrogenholdige baser inne i DNA:
- Hver nitrogenbase i et filament forbinder, ved hjelp av hydrogenbindinger, en nitrogenbasert base på det antiparallelle filamentet, og danner effektivt et par, en sammenkobling, av baser.
- Paringen mellom de nitrogenholdige basene til de to filamentene er svært spesifikk: Faktisk binder adenin seg bare til tymin, mens cytosin bare binder seg til guanin.
Denne viktige oppdagelsen fikk molekylærbiologer og genetikere til å mynte begrepene "komplementaritet mellom nitrogenbaser" og "komplementær sammenkobling mellom nitrogenholdige baser", for å indikere særegenheten ved binding av adenin med tymin og cytosin med guanin. .
HVOR BLIR DET INNE I LEVENDE CELLER?
I eukaryote organismer (dyr, planter, sopp og protister) ligger DNA -nukleinsyren i kjernen til alle cellene som har denne cellulære strukturen.
I prokaryote organismer (bakterier og archaea) bor imidlertid DNA -nukleinsyren i cytoplasma, siden prokaryote celler mangler kjernen.
RNA
Mellom de to nukleinsyrene som finnes i naturen, representerer RNA det biologiske makromolekylet som oversetter DNA -nukleotidene til aminosyrene som utgjør proteinene (proteinsynteseprosess).
Faktisk er nukleinsyre -RNA sammenlignbart med en ordbok med genetisk informasjon, rapportert om nukleinsyre -DNA.
Forkortelsen RNA betyr ribonukleinsyre.
FORSKJELLER AT DET FORDELER DET FRA DNA
Nukleinsyre -RNA har flere forskjeller sammenlignet med DNA:
- RNA er et mindre biologisk molekyl enn DNA, vanligvis består av en enkelt nukleotidstreng.
- Pentosen som utgjør nukleotidene i ribonukleinsyre er ribose.I motsetning til deoksyribose har ribose et oksygenatom på karbon 2.
Det er på grunn av tilstedeværelsen av ribosesukker at biologer og kjemikere har tildelt navnet ribonukleinsyre til RNA. - RNA -nukleotider er også kjent som ribonukleotider.
- Nukleinsyre -RNA deler bare 3 av 4 nitrogenholdige baser med DNA. Faktisk har den nitrogenbasert uracil i stedet for tymin.
- RNA kan ligge i forskjellige rom i cellen, fra kjernen til cytoplasma.
TYPER RNA
Figur: ribose.
I levende celler finnes nukleinsyre -RNA i fire hovedformer: transport -RNA (eller RNA -overføring eller tRNA), messenger -RNA (eller RNA messenger eller mRNA), ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA) og det lille kjernefysiske RNA (o lite kjernefysisk RNA eller snRNA).
Selv om de spiller forskjellige spesifikke roller, samarbeider de fire nevnte formene for RNA for et felles mål: syntesen av proteiner, med utgangspunkt i nukleotidsekvensene som er tilstede i DNA.
Kunstige modeller
I de siste tiårene har molekylærbiologer i laboratoriet syntetisert flere nukleinsyrer, identifisert med adjektivet "kunstig".
Blant de kunstige nukleinsyrene fortjener en spesiell omtale: TNA, PNA, LNA og GNA.
