keluasan
Asam nukleat adalah molekul biologi yang besar DNA dan RNA, yang kehadirannya dan berfungsi dengan baik, di dalam sel-sel hidup, adalah asas untuk kelangsungan hidup.
Asid nukleik generik berasal dari kesatuan, dalam rantai linier, bilangan nukleotida yang tinggi.
Rajah: Molekul DNA.
Nukleotida adalah molekul kecil, di mana tiga elemen terlibat: kumpulan fosfat, asas nitrogenus dan gula dengan 5 atom karbon.
Asid nukleik adalah penting untuk kelangsungan hidup organisma, kerana mereka bekerjasama dalam sintesis protein, molekul penting untuk merealisasikan mekanisme selular yang tepat.
DNA dan RNA berbeza dalam sesetengah keadaan.
Sebagai contoh, DNA mempunyai dua rantai nukleotida antiparallel dan mempunyai, seperti gula dengan 5 atom karbon, deoxyribose. RNA, sebaliknya, biasanya membentangkan satu rangkaian nukleotida dan mempunyai, seperti gula dengan 5 atom karbon, ribosa.
Apakah asid nukleik?
Asid nukleik adalah makromolekul biologi DNA dan RNA, yang kehadirannya, dalam sel-sel makhluk hidup, adalah asas untuk kelangsungan hidup dan pembangunan yang betul.
Menurut definisi lain, asid nukleik adalah biopolimer yang dihasilkan dari kesatuan, dalam rantai linier yang panjang, bilangan nukleotida yang tinggi .
Polimer biopolimer atau semulajadi adalah sebatian biologi yang besar yang terdiri daripada unit molekul yang sama, yang dipanggil monomer .
ASLI NUCLEIC: Siapakah yang menyumbang?
Asid nukleik tidak hanya berada di dalam sel-sel organisma eukariotik dan prokariotik, tetapi juga dalam bentuk kehidupan acellular, seperti virus, dan dalam organel selular, seperti mitokondria dan kloroplas .
Struktur umum
Berdasarkan definisi di atas, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asid nukleik DNA dan RNA.
Oleh itu, mereka akan mewakili topik utama bab ini, yang dikhususkan untuk struktur asid nukleik.
STRUKTUR A NUCLEOTIDE GENERIK
Nukleotida generik adalah sebatian sifat organik, hasil kesatuan tiga elemen:
- Kumpulan fosfat, yang merupakan derivatif asid fosforik;
- Pentose, iaitu gula dengan 5 atom karbon ;
- Asas nitrogenous, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.
Pentose adalah unsur utama nukleotida, kerana kumpulan fosfat dan asas nitrogenous mengikatnya.
Rajah: Unsur yang membentuk nukleotida generik asid nukleik. Seperti yang dapat dilihat, kumpulan fosfat dan asas nitrogen terikat kepada gula.
Ikatan kimia yang memegang kumpulan pentos dan fosfat bersama-sama adalah ikatan fosfodiester, manakala ikatan kimia yang menyatukan pentos dan asas nitrogen adalah ikatan N-glikosid .
BAGAIMANA PENTOS BERSAMA BONO BERBEDA DENGAN ELEMEN LAIN?
Premis: ahli kimia memikirkan penomboran arang yang membentuk molekul organik sedemikian rupa untuk mempermudahkan kajian dan perihalan mereka. Di sini, maka, 5 arang pentos menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5.
Kriteria untuk memberi nombor adalah agak rumit, maka kami menganggapnya sesuai untuk meninggalkan penjelasan.
Daripada 5 arang yang membentuk pentos nukleotida, mereka yang terlibat dalam ikatan dengan asas nitrogen dan kumpulan fosfat masing-masing, karbon 1 dan karbon 5 .
- Pentose karbon 1 → ikatan n-glikosida → asas nitrogenous
- Pentose karbon 5 → ikatan fosfodiester → kumpulan fosfat
APAKAH JENIS BUKU KIMIA NUCLEOTID DENGAN ACIDS NUCLEIC?
Rajah: Struktur pentose, penomboran karbon dan konstituennya dengan kumpulan nitrogenous dan kumpulan fosfat.
Dalam menyusun asid nukleik, nukleotida menyusun diri ke rantai linier yang panjang, lebih dikenali sebagai filamen .
Setiap nukleotida yang membentuk helai panjang ini mengikat ke nukleotida yang seterusnya, melalui ikatan fosfodiester di antara karbon 3 pentosinya dan kumpulan fosfat nukleotida yang berikut segera.
THE ENDS
Filamen nukleotida (atau filamen polynukleotida ), yang membentuk asid nukleik, mempunyai dua hujung, yang dikenali sebagai 5 'hujung (baca "tip lima pertama") dan akhir 3' (baca "tip tiga pertama"). Dengan konvensyen, ahli biologi dan ahli genetik telah menubuhkan bahawa akhir 5 'mewakili ketua filamen membentuk asid nukleik, manakala 3' akhir mewakili ekornya .
Dari sudut pandangan kimia, 5 'akhir asid nukleik bertepatan dengan kumpulan fosfat nukleotida pertama rantai, manakala akhir 3' asid nukleik bertepatan dengan kumpulan hidroksil (OH) yang diletakkan pada karbon 3 nukleotida terakhir .
Ia berdasarkan organisasi ini, dalam buku-buku genetik dan biologi molekul, helaian nukleotida asid nukleik digambarkan seperti berikut: P-5 '→ 3'-OH.
* NB: huruf P menunjukkan atom fosfor dari kumpulan fosfat.
Dengan menggunakan konsep 5 'hujung dan 3' hujung kepada nukleotida tunggal, hujung 5 'ialah kumpulan fosfat terikat kepada karbon 5, manakala hujung 3' ialah kumpulan hidroksil yang digabungkan dengan karbon 3.
Dalam kedua-dua kes, pembaca dijemput untuk memberi perhatian kepada kekangan berulang: 5 'kumpulan akhir fosfat pada karbon 5 dan 3' akhir - kumpulan hidroksil pada karbon 3.
Fungsi umum
Asam nukleik mengandungi, mengangkut, menguraikan dan menyatakan maklumat genetik dalam protein .
Dibuat daripada asid amino, protein adalah makromolekul biologi, yang memainkan peranan penting dalam mengawal selia mekanisme sel organisma hidup.
Maklumat genetik bergantung pada urutan nukleotida, yang membentuk helai asid nukleik.
Petua sejarah
Kebaikan penemuan asid nukleik, yang berlaku pada tahun 1869, tergolong dalam doktor Swiss dan ahli biologi Friedrich Miescher .
Miescher membuat penemuannya semasa dia sedang mengkaji nukleus sel leukosit, dengan niat untuk memahami komposisi dalaman.
Eksperimen Miescher mewakili titik perubahan dalam bidang biologi molekular dan genetik, kerana mereka memulakan satu siri kajian yang membawa kepada pengenalan struktur DNA (Watson dan Crick, pada tahun 1953) dan RNA, kepada pengetahuan tentang mekanisme warisan genetik dan pengenalpastian proses sintesis protein yang tepat.
ORIGIN NAMA
Asid nukleik mempunyai nama ini, kerana Miescher mengenal pasti mereka di dalam nukleus leukosit (nukleus - nukleik) dan mendapati bahawa mereka mengandungi kumpulan fosfat, terbitan asid fosfat (derivatif asid fosfat - asid).
DNA
Antara asid nukleik yang diketahui, DNA adalah yang paling terkenal, kerana ia mewakili gudang maklumat genetik (atau gen ) yang berfungsi untuk mengarahkan pembangunan dan pertumbuhan sel dalam organisma hidup.
Singkatan DNA bermaksud asid deoxyribonucleic atau asid deoksiribonukleik .
PROPELLER DOUBLE
Pada tahun 1953, untuk menjelaskan struktur DNA asid nukleik, ahli biologi James Watson dan Francis Crick mencadangkan model - yang kemudian terbukti betul - yang disebut " heliks ganda ".
Berdasarkan model "helix berganda", DNA adalah molekul yang besar, hasil daripada kesatuan dua helai panjang nukleotida antiparallel dan bergelung dalam satu sama lain.
Istilah "antiparallel" menunjukkan bahawa dua filamen mempunyai orientasi yang berlawanan, iaitu: kepala dan ekor filamen berinteraksi, masing-masing, dengan ekor dan akhir filamen lain.
Menurut satu lagi titik penting model "helix double", nukleotida DNA asid nukleik mempunyai pelupusan sehingga asas nitrogenus berorientasikan ke arah paksi tengah setiap lingkaran, manakala kumpulan pentoses dan fosfat membentuk perancah luaran yang kedua.
APAKAH PENTOSO DNA?
Pentose yang membentuk nukleotida dari asid nukleik DNA adalah deoxyribose .
Gula ini dengan 5 atom karbon terhutang namanya kepada kekurangan atom oksigen pada karbon 2. Selain itu, deoxyribose bermaksud "bebas oksigen".
Rajah: deoxyribose.
Oleh kerana kehadiran deoxyribose, nukleotida asid nukleik DNA dipanggil deoxyribonucleotides .
JENIS NUCLEOTIDS DAN NITROGEN BASES
DNA asid nukleik mempunyai 4 jenis deoxyribonucleotides .
Untuk membezakan 4 jenis deoxyribonucleotides yang berbeza hanyalah asas nitrogenous, yang dikaitkan dengan pembentukan kumpulan pentosa-fosfat (yang tidak seperti asas nitrogenous tidak pernah berubah).
Oleh sebab alasan yang jelas, terdapat 4 asas nitrogenous DNA, khususnya: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) dan timin (T).
Adenine dan guanine tergolong dalam kelas purine, sebatian heterosiklik aromatik double-ring.
Sebaliknya, sitosin dan timin, jatuh ke dalam kategori pirimidin, sebatian heterosiklik aromatik tunggal.
Dengan model "heliks ganda", Watson dan Crick juga menerangkan organisasi asas nitrogen dalam DNA:
- Setiap asas nitrogen dari filamen bergabung, melalui ikatan hidrogen, ke asas nitrogen yang terdapat pada filamen antiparallel, dengan berkesan membentuk pasangan, sepasang, pangkalan.
- Pasangan antara asas nitrogen dengan kedua-dua helai sangat spesifik. Malah, adenine hanya bergabung dengan timin, sementara sitosin mengikat hanya kepada guanine.
Penemuan penting ini membawa ahli biologi molekul dan ahli genetik untuk mentakrifkan istilah " kesesuaian antara asas nitrogenous " dan " pasangan yang saling melengkapi antara asas nitrogenous ", untuk menunjukkan pengikatan adenina yang tidak pasti dengan timin dan sitosin dengan guanine. .
DI MANA MENINGKAT DALAM SELAMAT?
Dalam organisma eukariotik (haiwan, tumbuh-tumbuhan, kulat dan protikan), DNA asid nukleik berada dalam nukleus semua sel yang mempunyai struktur selular ini.
Dalam organisma prokariotik (bakteria dan archaebacteria), sebaliknya, DNA asid nukleik berada di sitoplasma, kerana sel prokariotik kekurangan nukleus.
RNA
Antara kedua-dua asid nukleik yang semulajadi, RNA mewakili makromolekul biologi yang menerjemahkan nukleotida DNA ke dalam asid amino yang membentuk protein (proses sintesis protein ).
Malah, asid nukleik RNA adalah sebanding dengan kamus maklumat genetik, dilaporkan pada DNA asid nukleik.
RNA akronim bermaksud asid ribonukleik .
PERBEZAAN YANG MENGURANGKAN IT DARI DNA
Asid nukleik RNA mempunyai beberapa perbezaan berbanding dengan DNA:
- RNA adalah molekul biologi yang lebih kecil daripada DNA, biasanya terbentuk daripada satu helai nukleotida .
- Pentose yang merupakan nukleotida asid ribonukleat ialah ribosa . Tidak seperti deoxyribose, ribosa mempunyai atom oksigen pada karbon 2.
Ini disebabkan oleh kehadiran gula ribosa yang ahli biologi dan ahli kimia telah memberikan nama asid ribonukleat kepada RNA.
- Asid nukleat RNA nukleotida juga dikenali sebagai ribonukleotida .
- Saham asid nukleik RNA hanya 3 daripada 4 pangkalan nitrogen dengan DNA. Sebaliknya timin, sebenarnya, ia membentangkan asas nitaseous uracil .
- RNA boleh tinggal di pelbagai ruang sel, dari nukleus ke sitoplasma.
JENIS RNA
Rajah: ribosa.
Di dalam sel-sel hidup, RNA asid nukleik wujud dalam empat bentuk utama: pengangkutan RNA (atau pemindahan RNA atau tRNA ), messenger RNA (atau RNA messenger atau mRNA ), RNA ribosom (atau ribosom RNA atau rRNA ) dan RNA nuklear kecil (atau RNA nuklear kecil atau snRNA ).
Walaupun mereka merangkumi peranan khusus yang berbeza, empat bentuk yang dinyatakan di atas RNA bekerjasama untuk tujuan yang sama: sintesis protein, bermula dari urutan nukleotida yang ada dalam DNA.
Model buatan
Dalam dekad kebelakangan ini, ahli biologi molekul telah disintesis, di makmal, beberapa asid nukleik, yang dikenal pasti dengan kata sifat "buatan".
Di antara asid nukleat tiruan, berikut ini patut disebut: TNA, PNA, LNA dan GNA.