Bendrumas
Nukleino rūgštys yra didelės biologinės molekulės DNR ir RNR, kurių buvimas ir tinkamas veikimas gyvose ląstelėse yra būtinas pastarųjų išlikimui.
Bendra nukleorūgštis susidaro iš daugybės nukleotidų sujungimo linijinėmis grandinėmis.
Paveikslas: DNR molekulė.
Nukleotidai yra mažos molekulės, kurių sudėtyje dalyvauja trys elementai: fosfato grupė, azoto bazė ir 5 anglies cukrus.
Nukleino rūgštys yra gyvybiškai svarbios organizmo išlikimui, nes jos bendradarbiauja sintezuojant baltymus, molekules, būtinas tinkamam ląstelių mechanizmų įgyvendinimui.
DNR ir RNR kai kuriais atžvilgiais skiriasi.
Pavyzdžiui, DNR turi dvi antiparalelines nukleotidų grandines ir dezoksiribozę kaip 5 anglies cukrų. Kita vertus, RNR paprastai turi vieną nukleotidų grandinę ir turi ribozę kaip cukrų su 5 anglies atomais.
Kas yra nukleorūgštys?
Nukleino rūgštys yra biologinės makromolekulės DNR ir RNR, kurių buvimas gyvų būtybių ląstelėse yra būtinas pastarųjų išlikimui ir teisingam vystymuisi.
Pagal kitą apibrėžimą nukleorūgštys yra biopolimerai, susidarantys dėl daugybės nukleotidų sujungimo ilgose tiesinėse grandinėse.
Biopolimeras arba natūralus polimeras yra didelis biologinis junginys, sudarytas iš vienodų molekulinių vienetų, vadinamų monomerais.
Branduolinės rūgštys: KAS VEIKIA?
Nukleino rūgštys yra ne tik eukariotinių ir prokariotinių organizmų ląstelėse, bet ir ląstelinėse gyvybės formose, tokiose kaip virusai, ir ląstelių organelėse, tokiose kaip mitochondrijos ir chloroplastai.
Bendra struktūra
Remiantis aukščiau pateiktais apibrėžimais, nukleotidai yra molekuliniai vienetai, sudarantys nukleorūgštis DNR ir RNR.
Todėl jie bus pagrindinė šio skyriaus tema, skirta nukleorūgščių struktūrai.
BENDRO NUKLEOTIDO STRUKTŪRA
Bendras nukleotidas yra organinio pobūdžio junginys, susidedantis iš trijų elementų:
- Fosfatų grupė, kuri yra fosforo rūgšties darinys;
- Pentozė, tai yra cukrus, turintis 5 anglies atomus;
- Azoto bazė, kuri yra aromatinė heterociklinė molekulė.
Penktozė yra pagrindinis nukleotidų elementas, nes prie jo jungiasi fosfatų grupė ir azoto bazė.
Paveikslas: elementai, sudarantys bendrąjį nukleorūgšties nukleotidą. Kaip matyti, fosfatų grupė ir azoto bazė jungiasi su cukrumi.
Cheminė jungtis, laikanti pentozę ir fosfato grupę kartu, yra fosfodiesterinė jungtis, o cheminė jungtis, jungianti pentozę ir azoto bazę, yra N-glikozidinė jungtis.
KAIP PENTOZĖ DALYVAUJA ĮVAIRIUOSE SUSIJUSIOSE SU KITAIS ELEMENTAIS?
Prielaida: chemikai sumanė suskaičiuoti organines molekules sudarančias anglis taip, kad supaprastintų jų tyrimą ir aprašymą.Taigi 5 pentozės angliavandeniliai tampa: anglimi 1, anglimi 2, anglimi 3, anglimi 4 ir anglimi 5.
Skaičių priskyrimo kriterijus yra gana sudėtingas, todėl manome, kad tikslinga atsisakyti paaiškinimo.
Iš 5 anglies atomų, sudarančių nukleotidų pentozę, jungtys su azoto baze ir fosfatų grupe yra atitinkamai anglies 1 ir anglies 5.
- Penktozė anglis 1 → N-glikozidinė jungtis → azoto bazė
- Pentozės anglis 5 → fosfodiesterinis ryšys → fosfatų grupė
KOKIOS CHEMINĖS SUSIJIMO SUSIJUSIOS Branduolinių rūgščių nukleotidai?
Paveikslėlis: pentozės sandara, sudedamųjų angliavandenių numeracija ir jungtys su azoto baze ir fosfatų grupe.
Kurdami nukleorūgštis, nukleotidai susiskirsto į ilgas linijines grandines, geriau žinomas kaip gijos.
Kiekvienas nukleotidas, sudarantis šias ilgas sruogas, jungiasi prie kito nukleotido, naudodamas fosfodiesterinį ryšį tarp savo pentozės anglies 3 ir tuoj pat sekančio nukleotido fosfatų grupės.
EKSPLOATACIJOS
Nukleotidų grandinės (arba polinukleotidinės grandinės), sudarančios nukleorūgštis, turi du galus, žinomus kaip 5 colių galas (skaitykite „penkis pirminius“) ir 3 galus (skaitykite „trys pirminiai“). Pagal susitarimą, biologai ir genetikai nustatė, kad „5 galas“ reiškia grandinės, sudarančios nukleorūgštį, galvą, o „3 galas“ - jos uodegą.
Cheminiu požiūriu nukleorūgščių „5 galas“ sutampa su pirmojo grandinės nukleotido fosfatų grupe, o nukleorūgščių „3 galas“ sutampa su hidroksilo (OH) grupe anglies 3 paskutinio nukleotido.
Remiantis šia organizacija, genetikos ir molekulinės biologijos knygose nukleorūgšties nukleotidinės grandinės apibūdinamos taip: P -5 "→ 3" -OH.
* Pastaba: raidė P nurodo fosfatų grupės fosforo atomą.
Taikant 5 "galo ir 3" galo sąvokas vienam nukleotidui, pastarojo "5 galas" yra fosfato grupė, surišta su anglimi 5, o jos 3 "galas yra hidroksilo grupė, sujungta su anglimi 3.
Abiem atvejais „s“ kviečia skaitytoją atkreipti dėmesį į skaitinį pasikartojimą: 5 pabaiga - fosfato grupė ant anglies 5 ir pabaiga 3 “ - hidroksilo grupė ant anglies 3.
Bendra funkcija
Nukleino rūgštys turi, perneša, iššifruoja ir išreiškia genetinę informaciją baltymuose.
Baltymai, sudaryti iš aminorūgščių, yra biologinės makromolekulės, kurios atlieka pagrindinį vaidmenį reguliuojant gyvo organizmo ląstelių mechanizmus.
Genetinė informacija priklauso nuo nukleotidų, sudarančių nukleorūgščių grandines, sekos.
Istorijos užuominos
Nuopelnas už nukleorūgščių atradimą, įvykusį 1869 m., Priklauso šveicarų gydytojui ir biologui Friedrichui Miescheriui.
Miescher padarė išvadas studijuodamas leukocitų ląstelių branduolį, norėdamas geriau suprasti jų vidinę sudėtį.
Miescherio eksperimentai buvo lūžis molekulinės biologijos ir genetikos srityje, nes jie inicijavo daugybę tyrimų, kurių metu buvo nustatyta DNR (Watson ir Crick, 1953 m.) Ir RNR struktūra, žinant mechanizmus. genetinis paveldėjimas ir tikslių baltymų sintezės procesų nustatymas.
VARDO KILMĖ
Nukleorūgštys turi šį pavadinimą, nes Miescheris jas identifikavo leukocitų (branduolio - branduolio) branduolyje ir atrado, kad jose yra fosfatų grupės, fosforo rūgšties darinio (fosforo rūgšties darinys - rūgštys).
DNR
Tarp žinomų nukleorūgščių DNR yra garsiausia, nes ji yra genetinės informacijos (arba genų) saugykla, kuri padeda nukreipti gyvo organizmo ląstelių vystymąsi ir augimą.
Santrumpa DNR reiškia dezoksiribonukleino rūgštį arba dezoksiribonukleino rūgštį.
Dvigubas HELIX
1953 m., Norėdami paaiškinti „nukleorūgšties DNR struktūrą, biologai Jamesas Watsonas ir Francisas Crickas pasiūlė vadinamosios„ dvigubos spiralės “modelį, kuris vėliau pasirodė teisingas.
Remiantis „dvigubos spiralės“ modeliu, DNR yra didelė molekulė, susidariusi sujungus dvi ilgas antiparallelinių nukleotidų grandines ir susisukusi viena į kitą.
Sąvoka „antiparallel“ reiškia, kad dviejų gijų kryptis yra priešinga, tai yra: vieno kaitinamojo siūlo galvutė ir uodega atitinkamai sąveikauja su kito kaitinamojo siūlo uodega ir galva.
Pagal kitą svarbų „dvigubos spiralės“ modelio tašką, DNR nukleorūgšties nukleotidai yra išdėstyti taip, kad azoto bazės yra nukreiptos į kiekvienos spiralės centrinę ašį, o pentozės ir fosfatų grupės sudaro pastolius. pastarasis.
KAS YRA DNR PENTOSA?
Pentozė, sudaranti DNR nukleorūgšties nukleotidus, yra dezoksiribozė.
Šis 5 anglies cukrus pavadintas dėl deguonies trūkumo ant anglies 2. Galų gale, dezoksiribozė reiškia „be deguonies“.
Paveikslas: dezoksiribozė.
Dėl deoksiribozės buvimo DNR nukleorūgšties nukleotidai vadinami dezoksiribonukleotidais.
NUKLEOTIDŲ IR Azoto bazių tipai
DNR nukleorūgštyje yra 4 skirtingų tipų dezoksiribonukleotidai.
Norint atskirti 4 skirtingus dezoksiribonukleotidų tipus, yra tik azoto bazė, susieta su pentozės-fosfato grupės formavimu (kuris, skirtingai nei azoto bazė, niekada nesikeičia).
Dėl akivaizdžių priežasčių DNR azotinės bazės yra 4, būtent: adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C) ir timinas (T).
Adeninas ir guaninas priklauso purinų, dvigubo žiedo aromatinių heterociklinių junginių klasei.
Kita vertus, citozinas ir timinas patenka į pirimidinų, vieno žiedo aromatinių heterociklinių junginių, kategoriją.
Naudodami „dvigubos spiralės“ modelį, Watsonas ir Crickas taip pat paaiškino, kokia yra azoto bazių organizavimas DNR viduje:
- Kiekviena kaitinimo siūlelio azoto bazė, jungdamasi vandenilio jungtimis, sujungia azoto bazę, esančią ant lygiagrečios gijos, veiksmingai sudarydama porą, porą.
- Sujungimas tarp dviejų gijų azoto bazių yra labai specifinis. Tiesą sakant, adeninas jungiasi tik su timinu, o citozinas - tik su guaninu.
Šis svarbus atradimas paskatino molekulinius biologus ir genetikus sugalvoti „azoto bazių papildomumo“ ir „papildomo azoto bazių suporavimo“ terminus, kad būtų parodytas adenino ir timino ir citozino jungimosi su guaninu unikalumas. .
KUR JIS GYVENANČIŲ Ląstelių viduje?
Eukariotiniuose organizmuose (gyvūnuose, augaluose, grybuose ir protistuose) DNR nukleorūgštis yra visų ląstelių, turinčių šią ląstelinę struktūrą, branduolyje.
Tačiau prokariotiniuose organizmuose (bakterijose ir archeose) DNR nukleorūgštis yra citoplazmoje, nes prokariotinėms ląstelėms trūksta branduolio.
RNR
Tarp dviejų gamtoje esančių nukleorūgščių RNR reiškia biologinę makromolekulę, kuri paverčia DNR nukleotidus į aminorūgštis, sudarančias baltymus (baltymų sintezės procesas).
Tiesą sakant, nukleorūgšties RNR yra panaši į genetinės informacijos žodyną, apie kurį pranešta apie nukleorūgšties DNR.
Santrumpa RNR reiškia ribonukleino rūgštį.
Skirtumai, skiriantys jį nuo DNR
Nukleino rūgšties RNR turi keletą skirtumų, palyginti su DNR:
- RNR yra mažesnė biologinė molekulė nei DNR, paprastai sudaryta iš vienos nukleotidų grandinės.
- Penktozė, sudaranti ribonukleino rūgšties nukleotidus, yra ribozė. Skirtingai nuo dezoksiribozės, ribozė turi deguonies atomą ant anglies 2.
Būtent dėl ribozės cukraus biologai ir chemikai RNR priskyrė ribonukleino rūgšties pavadinimą. - RNR nukleotidai taip pat žinomi kaip ribonukleotidai.
- Nukleino rūgšties RNR turi tik 3 iš 4 azoto bazių su DNR. Tiesą sakant, vietoj timino ji turi azoto bazę uracilą.
- RNR gali būti įvairiuose ląstelės skyriuose - nuo branduolio iki citoplazmos.
RNR TIPAI
Paveikslas: ribozė.
Gyvose ląstelėse nukleorūgšties RNR egzistuoja keturiomis pagrindinėmis formomis: transporto RNR (arba RNR perdavimas arba tRNR), pasiuntinio RNR (arba RNR pasiuntinys arba mRNR), ribosominė RNR (arba ribosominė RNR arba rRNR) ir maža branduolinė RNR (o maža branduolinė RNR arba snRNR).
Nors jie atlieka skirtingus specifinius vaidmenis, keturios minėtos RNR formos bendradarbiauja siekdamos bendro tikslo: baltymų sintezės, pradedant nuo DNR esančių nukleotidų sekų.
Dirbtiniai modeliai
Pastaraisiais dešimtmečiais molekuliniai biologai laboratorijoje susintetino keletą nukleorūgščių, identifikuotų su būdvardžiu „dirbtinis“.
Tarp dirbtinių nukleorūgščių verta paminėti: TNA, PNA, LNA ir GNA.
