Общност
Нуклеиновите киселини са големите биологични молекули ДНК и РНК, чието присъствие и правилното функциониране в рамките на живите клетки са от съществено значение за оцеляването на последните.
Обща нуклеинова киселина произлиза от обединението, в линейни вериги, на голям брой нуклеотиди.
Фигура: ДНК молекула.
Нуклеотидите са малки молекули, в чиято конституция участват три елемента: фосфатна група, азотна основа и 5-въглеродна захар.
Нуклеиновите киселини са жизненоважни за оцеляването на организма, тъй като те си сътрудничат в синтеза на протеини, молекули, необходими за правилното прилагане на клетъчните механизми.
ДНК и РНК се различават помежду си в някои отношения.
Например, ДНК има две антипаралелни нуклеотидни вериги и има дезоксирибоза като 5-въглеродна захар. РНК, от друга страна, обикновено има единична верига от нуклеотиди и притежава рибоза като захар с 5 въглеродни атома.
Какво представляват нуклеиновите киселини?
Нуклеиновите киселини са биологичните макромолекули ДНК и РНК, чието присъствие в клетките на живите същества е от съществено значение за оцеляването и правилното развитие на последните.
Според друго определение, нуклеиновите киселини са биополимери, получени в резултат на обединяването, в дълги линейни вериги, на голям брой нуклеотиди.
Биополимер или естествен полимер е голямо биологично съединение, съставено от еднакви молекулни единици, които се наричат мономери.
НУКЛЕИНОВИ КИСЕЛИНИ: КОЙ Е В СОБСТВЕНОСТ?
Нуклеиновите киселини се намират не само в клетките на еукариотни и прокариотни организми, но и в ацелуларни форми на живот, като вируси, и в клетъчни органели, като митохондрии и хлоропласти.
Обща структура
Въз основа на горните определения, нуклеотидите са молекулните единици, които съставляват ДНК и РНК на нуклеиновите киселини.
Следователно те ще представляват основната тема на тази глава, посветена на структурата на нуклеиновите киселини.
СТРУКТУРА НА ГЕНЕРИЧЕН НУКЛЕОТИД
Общият нуклеотид е съединение от органична природа, резултат от обединението на три елемента:
- Фосфатна група, която е производно на фосфорна киселина;
- Пентоза, тоест захар с 5 въглеродни атома;
- Азотна основа, която е ароматна хетероциклична молекула.
Пентозата представлява централният елемент на нуклеотидите, тъй като фосфатната група и азотната основа се свързват с нея.
Фигура: Елементи, които съставляват генеричен нуклеотид на нуклеинова киселина. Както може да се види, фосфатната група и азотната основа се свързват със захарта.
Химическата връзка, която държи пентозата и фосфатната група заедно, е фосфодиестерна връзка, докато химическата връзка, която свързва пентозата и азотната основа, е N-гликозидна връзка.
КАК ПЕНТОЗА УЧАСТВА В РАЗЛИЧНИТЕ ВРЪЗКИ С ДРУГИТЕ ЕЛЕМЕНТИ?
Помещение: химиците са помислили да номерират въглеродите, които изграждат органични молекули по такъв начин, че да опростят тяхното изучаване и описание. Тук 5 -те въглерода на пентозата стават: въглерод 1, въглерод 2, въглерод 3, въглерод 4 и въглерод 5.
Критерият за присвояване на номера е доста сложен, затова считаме за подходящо да изоставим обяснението.
От 5 -те въглерода, които образуват пентозата на нуклеотидите, тези, които участват във връзките с азотната основа и фосфатната група, са съответно въглерод 1 и въглерод 5.
- Пентозен въглерод 1 → N-гликозидна връзка → азотна основа
- Пентозен въглерод 5 → фосфодиестерна връзка → фосфатна група
КАКВА ХИМИЧНА ВРЪЗКА, СВЪРЗВАЩА НУКЛЕОТИДИТЕ НА НУКЛЕИНОВИТЕ КИСЕЛИНИ?
Фигура: Структура на пентоза, номериране на съставляващите я въглероди и връзки с азотна основа и фосфатна група.
При съставянето на нуклеинови киселини нуклеотидите се организират в дълги линейни вериги, по -известни като нишки.
Всеки нуклеотид, образуващ тези дълги нишки, се свързва със следващия нуклеотид чрез фосфодиестерна връзка между въглерода 3 на неговата пентоза и фосфатната група на непосредствено следващия нуклеотид.
ИЗКЛЮЧЕНИЯТА
Нуклеотидните нишки (или полинуклеотидните нишки), които изграждат нуклеинови киселини, имат два края, известни като 5 "край (прочетете" пет основни ") и 3" край (прочетете "три първични"). По конвенция биолози и генетици са установили, че "край 5" представлява главата на верига, образуваща нуклеинова киселина, докато "край 3" представлява опашката.
От химическа гледна точка "5 -ият край" на нуклеиновите киселини съвпада с фосфатната група на първия нуклеотид от веригата, докато "3 -ият край" на нуклеиновите киселини съвпада с хидроксилната (ОН) група върху въглерод 3 на последния нуклеотид.
Въз основа на тази организация в книгите по генетика и молекулярна биология нуклеотидните нишки на нуклеинова киселина са описани, както следва: P -5 "→ 3" -OH.
* Забележка: буквата P показва фосфорния атом от фосфатната група.
Прилагайки концепциите за 5 "край и 3" край към един нуклеотид, "5 край" на последния е фосфатната група, свързана с въглерод 5, докато неговият 3 "край е хидроксилната група, свързана с въглерод 3.
И в двата случая s "приканва читателя да обърне внимание на численото повторение: край 5" - фосфатна група върху въглерод 5 и край 3 " - хидроксилна група върху въглерод 3.
Обща функция
Нуклеиновите киселини съдържат, транспортират, дешифрират и изразяват генетична информация в протеините.
Съставени от аминокиселини, протеините са биологични макромолекули, които играят основна роля в регулирането на клетъчните механизми на живия организъм.
Генетичната информация зависи от последователността на нуклеотидите, които изграждат нишките на нуклеинови киселини.
Съвети от историята
Заслугата за откриването на нуклеинови киселини, станало през 1869 г., е на швейцарския лекар и биолог Фридрих Мишер.
Мишер направи своите открития, докато изучава клетъчното ядро на левкоцитите, с намерението да разбере по -добре техния вътрешен състав.
Експериментите на Мишер представляват повратна точка в областта на молекулярната биология и генетика, тъй като те започват поредица от проучвания, които водят до идентифициране на структурата на ДНК (Уотсън и Крик, през 1953 г.) и на РНК, до познаването на механизмите на генетично наследяване и идентифициране на точните процеси на синтеза на протеини.
ПРОИЗХОД НА ИМЕТО
Нуклеиновите киселини имат това име, тъй като Мишер ги идентифицира в ядрото на левкоцитите (ядро - нуклеиново) и открива, че те съдържат фосфатната група, производно на фосфорната киселина (производно на фосфорната киселина - киселини).
ДНК
Сред известните нуклеинови киселини ДНК е най -известната, тъй като представлява хранилището на генетична информация (или гени), които служат за насочване на развитието и растежа на клетките на живия организъм.
Съкращението ДНК означава дезоксирибонуклеинова киселина или дезоксирибонуклеинова киселина.
ДВОЙЕН ХЕЛИКС
През 1953 г., за да обяснят структурата на "ДНК на нуклеинова киселина, биолозите Джеймс Уотсън и Франсис Крик предлагат модела - който по -късно се оказа правилен - на така наречената" двойна спирала ".
Според модела "двойна спирала", ДНК е голяма молекула, получена в резултат на обединението на две дълги нишки от антипаралелни нуклеотиди и навити една в друга.
Терминът "антипаралелен" показва, че двете нишки имат противоположна ориентация, тоест: главата и опашката на една нишка взаимодействат съответно с опашката и главата на другата нишка.
Съгласно друг важен момент от модела на "двойната спирала", нуклеотидите на ДНК нуклеиновата киселина притежават такова разположение, че азотните бази са ориентирани към централната ос на всяка спирала, докато пентозите и фосфатните групи образуват скелето, външно от последното.
КАКВО Е ПЕНТОЗАТА НА ДНК?
Пентозата, която изгражда нуклеотидите на ДНК нуклеиновата киселина, е дезоксирибоза.
Тази 5-въглеродна захар дължи името си на липсата на кислород върху въглерод 2. В крайна сметка дезоксирибозата означава „без кислород“.
Фигура: дезоксирибоза.
Поради наличието на дезоксирибоза, нуклеотидите на ДНК нуклеиновата киселина се наричат дезоксирибонуклеотиди.
ВИДОВЕ НУКЛЕОТИДИ И АЗОТНИ ОСНОВИ
ДНК нуклеиновата киселина има 4 различни типа дезоксирибонуклеотиди.
За да се разграничат 4-те различни типа дезоксирибонуклеотиди е само азотната основа, свързана с образуването на пентозо-фосфатна група (която за разлика от азотната основа никога не се променя).
Поради очевидни причини азотните основи на ДНК са 4, по -специално: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (Т).
Аденинът и гуанинът принадлежат към класа на пурините, ароматни хетероциклични съединения с двоен пръстен.
Цитозинът и тиминът, от друга страна, попадат в категорията на пиримидини, ароматни хетероциклични съединения с един пръстен.
С модела "двойна спирала" Уотсън и Крик също обясниха каква е организацията на азотните бази в ДНК:
- Всяка азотна основа на нишка се присъединява чрез водородни връзки към азотна основа, присъстваща на антипаралелната нишка, ефективно образувайки двойка, чифт бази.
- Сдвояването между азотните основи на двете нишки е много специфично: всъщност аденинът се свързва само с тимина, докато цитозинът се свързва само с гуанин.
Това важно откритие подтикна молекулярните биолози и генетиците да въведат термините за „взаимно допълване между азотни основи“ и „допълващо сдвояване между азотни основи“, за да покажат уникалността на свързването на аденин с тимин и цитозин с гуанин. .
КЪДЕ СЕ НАМЕРЯ ВЪВ ЖИВИТЕ КЛЕТКИ?
В еукариотните организми (животни, растения, гъбички и протисти) ДНК нуклеиновата киселина се намира в ядрото на всички клетки с тази клетъчна структура.
При прокариотни организми (бактерии и археи) обаче нуклеиновата киселина на ДНК се намира в цитоплазмата, тъй като прокариотните клетки нямат ядрото.
РНК
Между двете съществуващи в природата нуклеинови киселини, РНК представлява биологичната макромолекула, която превежда нуклеотидите на ДНК в аминокиселините, съставляващи протеините (процес на синтез на протеин).
Всъщност, РНК на нуклеинова киселина е сравнима с речник на генетична информация, докладвана за ДНК на нуклеинова киселина.
Съкращението РНК означава рибонуклеинова киселина.
РАЗЛИКИ, КОИТО ГО РАЗЛИЧЯВАТ ОТ ДНК
РНК на нуклеинова киселина има няколко разлики в сравнение с ДНК:
- РНК е по -малка биологична молекула от ДНК, обикновено съставена от една верига нуклеотиди.
- Пентозата, съставляваща нуклеотидите на рибонуклеиновата киселина, е рибоза. За разлика от дезоксирибозата, рибозата има кислороден атом върху въглерод 2.
Поради наличието на рибозна захар биолозите и химиците са присвоили на РНК името рибонуклеинова киселина. - РНК нуклеотидите са известни също като рибонуклеотиди.
- РНК на нуклеинова киселина споделя само 3 от 4 азотни основи с ДНК.Всъщност, вместо тимин, тя има азотна основа урацил.
- РНК може да се намира в различни отделения на клетката, от ядрото до цитоплазмата.
ВИДОВЕ РНК
Фигура: рибоза.
В рамките на живите клетки РНК на нуклеинова киселина съществува в четири основни форми: транспортна РНК (или РНК трансфер или tRNA), месинджър РНК (или РНК месинджър или иРНК), рибозомна РНК (или рибозомна РНК или рРНК) и малката ядрена РНК (o малка ядрена РНК или snRNA).
Въпреки че играят различни специфични роли, четирите гореспоменати форми на РНК си сътрудничат за обща цел: синтеза на протеини, започвайки от нуклеотидните последователности, присъстващи в ДНК.
Изкуствени модели
През последните десетилетия молекулярните биолози синтезираха в лаборатория няколко нуклеинови киселини, идентифицирани с прилагателното „изкуствена“.
Сред изкуствените нуклеинови киселини заслужават специално споменаване: TNA, PNA, LNA и GNA.
