Nukleinsyra

genera

Nukleinsyror är de stora biologiska molekylerna DNA och RNA, vars närvaro och funktion, inuti levande celler, är grundläggande för den senare överlevnaden.

En generisk nukleinsyra härleder från facket, i linjära kedjor, av ett stort antal nukleotider.

Figur: DNA-molekyl.

Nukleotider är små molekyler, i vilka tre element är inblandade: en fosfatgrupp, en kvävebas och ett socker med 5 kolatomer.

Nukleinsyror är avgörande för en organisms överlevnad, eftersom de samverkar i syntesen av proteiner, väsentliga molekyler för korrekt realisering av cellulära mekanismer.

DNA och RNA skiljer sig åt i vissa avseenden.

DNA har till exempel två kedjor av antiparallella nukleotider och har, som socker med 5 kolatomer, deoxiribos. RNA, å andra sidan, presenterar vanligtvis en enda kedja av nukleotider och har, såsom socker med 5 kolatomer, ribos.

Vad är nukleinsyror?

Nukleinsyror är de biologiska makromolekylerna DNA och RNA, vars närvaro, inom levande varelser, är grundläggande för överlevnaden och den korrekta utvecklingen av den senare.

Enligt en annan definition är nukleinsyror de biopolymerer som härrör från facket, i långa linjära kedjor, av ett stort antal nukleotider .

En biopolymer eller naturlig polymer är en stor biologisk förening som består av identiska molekylenheter, som kallas monomerer .

Nukleinsyra: Vilken är i sak?

Nukleinsyror uppehåller sig inte bara inom cellerna av eukaryota och prokaryota organismer utan även i acellulära livsformer, såsom virus och i cellulära organeller, såsom mitokondrier och kloroplaster .

Allmän struktur

Baserat på ovanstående definitioner är nukleotider molekylenheterna som utgör nukleinsyrorna DNA och RNA.

Därför kommer de att representera huvudämnet i detta kapitel, tillägnad strukturen av nukleinsyror.

STRUKTUR FÖR EN GENERISK NUKLEOTID

En generisk nukleotid är en förening av organisk natur, resultatet av fackföreningen av tre element:

En fosfatgrupp, som är ett derivat av fosforsyra;
En pentos, det vill säga ett socker med 5 kolatomer ;
En kvävebas, vilken är en aromatisk heterocyklisk molekyl.

Pentosen är det centrala elementet i nukleotiderna, eftersom fosfatgruppen och kvävebasen binder till den.

Figur: Element som utgör en generisk nukleotid av en nukleinsyra. Såsom kan ses, är fosfatgruppen och kvävebasen bundna till socker.

Den kemiska bindningen som håller pentosen och fosfatgruppen tillsammans är ett fosfodiesterbindning, medan den kemiska bindningen som förenar pentosen och kvävebasen är en N-glykosidbindning .

HUR FINNAR PENTOSONA DE OTTALDA BONDARNA MED ANDRA ELEMENTER?

Premise: Kemister har tänkt på att numrera kol som utgör de organiska molekylerna på ett sådant sätt att de förenklar deras studie och beskrivning. Här då blir de 5 kolarna av en pentos: kol 1, kol 2, kol 3, kol 4 och kol 5.

Kriteriet för att tilldela siffror är ganska komplext, därför anser vi att det är lämpligt att lämna ut förklaringen.

Av de 5 kol som bildar pentosen av nukleotider är de som är involverade i bindningarna med kvävebasen och fosfatgruppen respektive kol 1 och kol 5 .

Pentoskolonn 1 → N-glykosidbindning → kvävebas
Pentosekolonn 5 → fosfodiesterbindning → fosfatgrupp

Vilken typ av kemiska bindande nukleotid syror av kärnor?

Figur: Struktur av en pentos, numrering av dess beståndsdelar och bindningar med kvävebas och fosfatgrupp.

I kompositioner av nukleinsyror organiserar nukleotider sig i långa linjära kedjor, bättre kända som filament .

Varje nukleotid som bildar dessa långa strängar binder till nästa nukleotid, med hjälp av en fosfodiesterbindning mellan kolet 3 i sin pentos och fosfatgruppen av den omedelbart följande nukleotiden.

Slutet

Nukleotidfilament (eller polynukleotidfilament ), som bildar nukleinsyror, har två ändar, känd som 5'-änden (läs "spets fem första") och slut 3 ' (läs "spets tre första"). Enligt konventionen har biologer och genetiker visat att 5'-änden representerar huvudet av ett filament som bildar en nukleinsyra medan 3'-änden representerar sin svans .

Ur kemisk synvinkel sammanfaller 5'-änden av nukleinsyrorna med fosfatgruppen i den första nukleotiden i kedjan, medan 3'-änden av nukleinsyrorna sammanfaller med hydroxylgruppen (OH) placerad på kolet 3 i det sista nukleotiden .

På grundval av denna organisation beskrivs nukleotidsträngarna i en nukleinsyra i böckerna genetik och molekylärbiologi enligt följande: P-5 '→ 3'-OH.

* OBS: Bokstaven P anger fosfatgruppen fosfor.

Genom tillämpning av begreppen 5'-ändar och 3'-ändar till en enda nukleotid är 5'-änden av den senare fosfatgruppen bunden till kol 5 medan dess 3'-ände är hydroxylgruppen kombinerad med kol 3.

I båda fallen uppmanas läsaren att uppmärksamma det numeriska återfallet: 5'-ändfosfatgrupp på kol 5 och 3'-ändhydroxylgrupp på kol 3.

Allmän funktion

Nukleinsyror innehåller, transporterar, dechiffrerar och uttrycker den genetiska informationen i proteiner .

Består av aminosyror, proteiner är biologiska makromolekyler, som spelar en grundläggande roll för att reglera cellmekanismerna hos en levande organism.

Genetisk information beror på sekvensen av nukleotider, vilka utgör strängarna av nukleinsyror.

Hints of history

Förtjänsten av upptäckten av nukleinsyror, som inträffade 1869, tillhör den schweiziska läkaren och biologen Friedrich Miescher .

Miescher gjorde sina fynd medan han studerade leukocyter i cellkärnan, med avsikt att bättre förstå den interna kompositionen.

Mieschers experiment representerade en vändpunkt inom molekylärbiologi och genetik, eftersom de inledde en serie studier som ledde till identifieringen av DNA-strukturen (Watson och Crick, 1953) och av RNA, till kunskapen om mekanismer för genetiskt arv och identifiering av exakta processer för proteinsyntes.

Ursprung av namnet

Nukleinsyror har detta namn, eftersom Miescher identifierade dem inom kärnan av leukocyter (kärnkärnor) och upptäckte att de innehöll fosfatgruppen, ett derivat av fosforsyra (derivat av fosforsyra).

DNA

Bland de kända nukleinsyrorna är DNA den mest kända, eftersom det representerar lagerhuset av genetisk information (eller gener ) som tjänar till att leda utvecklingen och tillväxten av celler i en levande organism.

Förkortnings DNA betyder deoxiribonukleinsyra eller deoxiribonukleinsyra .

DUBBEL PROPELLATOR

1953 förklarade strukturen av nukleinsyra-DNA, föreslog biologerna James Watson och Francis Crick modellen - som senare visat sig vara korrekt - av den så kallade " dubbelhelixen ".

Baserat på "dubbelhelix" -modellen är DNA en stor molekyl, som härrör från föreningen av två långa strängar av antiparallella nukleotider och spolade i varandra.

Uttrycket "antiparallell" indikerar att de båda filamenten har motsatt orientering, dvs: huvudet och svansen av en glödtråd interagerar med svansen och änden av den andra filamenten.

Enligt en annan viktig punkt i "dubbelhelix" -modellen har nukleinsyra-DNA-nukleotiderna en sådan disposition att de kvävebaserade baserna är orienterade mot varje spirals centrala axel, medan pentoserna och fosfatgrupperna bildar ställningen extern av den senare.

VAD ÄR DNA PENTOSO?

Den pentos som utgör nukleotiderna i DNA-nukleinsyran är deoxiribos .

Detta socker med 5 kolatomer har sitt namn till bristen på syreatomer på kol 2. Dessutom betyder deoxiribos "syrefri".

Figur: deoxiribos.

På grund av närvaron av deoxiribos kallas nukleotiderna av DNA-nukleinsyran deoxiribonukleotider .

TYPER NUCLEOTIDER OCH NITROGEN BASER

Nukleinsyra-DNA har 4 olika typer av deoxiribonukleotider .

För att skilja de 4 olika typerna av deoxiribonukleotider är den enda kvävebasen, som är kopplad till bildningen av pentosfosfatgrupp (som i motsats till den kvävebaserade basen aldrig varierar).

Av uppenbara skäl är det därför 4 kvävebaserade baser av DNA, specifikt: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) och tymin (T).

Adenin och guanin tillhör klassen av puriner, aromatiska heterocykliska föreningar med dubbel ring.

Cytosin och tymin faller däremot i kategorin pyrimidiner, aromatiska heterocykliska föreningar med en ring.

Med "double helix" -modellen förklarade Watson och Crick också organisationen av kvävebaserna inom DNA:

Varje kvävebas av en filament förenas med hjälp av vätebindningar till en kvävebas som är närvarande på den antiparallella filamenten, vilket effektivt bildar ett par, en parning av baser.
Parningen mellan de kvävebaserade baserna av de två strängarna är mycket specifik. Faktum är att adenin endast förenar tymin, medan cytosin binder endast till guanin.
Denna viktiga upptäckt ledde molekylärbiologer och genetiker att sammankalla termerna " komplementaritet mellan kvävebaserna " och " komplementära parning mellan kvävebaser " för att indikera den univokala bindningen av adenin med tymin och cytosin med guanin. .

VAR ÄR RESIDER INOM LEVANDE CELLAR?

I eukaryota organismer (djur, växter, svampar och protister) ligger nukleinsyra-DNA i kärnan hos alla celler som har denna cellulära struktur.

I prokaryota organismer (bakterier och archaebakterier) ligger nukleinsyra-DNA i cytoplasman, eftersom de prokaryota cellerna saknar kärnan.

RNA

Bland de två naturligt förekommande nukleinsyrorna representerar RNA den biologiska makromolekylen som översätter DNA-nukleotider till aminosyrorna som bildar proteiner ( proteinsyntesprocess ).

Faktum är att RNA-nukleinsyran är jämförbar med en genetisk informationsordbok, som rapporteras på nukleinsyra-DNA.

Akronym RNA betyder ribonukleinsyra .

Skillnader som skiljer det från DNA

RNA-nukleinsyran har flera skillnader jämfört med DNA:

RNA är en mindre biologisk molekyl än DNA, vanligtvis bildad från en enda nukleotidsträng .
Den pentos som utgör nukleotiderna av ribonukleinsyra är ribos . Till skillnad från deoxyribos har ribos en syreatom på kol 2.
Det beror på närvaron av ribosocker som biologer och kemister har tilldelat ribonukleinsyra till RNA.
Nukleinsyra-RNA-nukleotider är också kända som ribonukleotider .
RNA-nukleinsyra delar endast 3 av 4 kvävebaser med DNA. I stället för tymin presenterar den faktiskt uracil kvävebasen.
RNA kan ligga i olika fack i cellen, från kärnan till cytoplasman.

TYP AV RNA

Figur: ribos.

Inom levande celler finns nukleinsyra-RNA i fyra huvudformer: transport RNA (eller överför RNA eller tRNA ), messenger RNA (eller RNA-budbärare eller mRNA ), ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA ) och litet nukleärt RNA (eller litet nukleärt RNA eller snRNA ).

Trots att de täcker olika specifika roller, samverkar de fyra ovannämnda formerna av RNA för ett gemensamt mål: proteinsyntes, utgående från nukleotidsekvensema närvarande i DNA: n.