Generaliti
Asid nukleik adalah molekul biologi DNA dan RNA yang besar, kehadiran dan fungsi yang betul, dalam sel hidup, sangat penting untuk kelangsungan hidup yang terakhir.
Asid nukleik generik berasal dari kesatuan, dalam rantai linear, sebilangan besar nukleotida.
Rajah: molekul DNA.
Nukleotida adalah molekul-molekul kecil, yang di dalamnya terdapat tiga unsur: unsur fosfat, asas nitrogen dan gula 5-karbon.
Asid nukleik sangat penting untuk kelangsungan hidup organisma, kerana mereka bekerjasama dalam sintesis protein, molekul penting untuk pelaksanaan mekanisme selular yang betul.
DNA dan RNA berbeza antara satu sama lain dalam beberapa aspek.
Sebagai contoh, DNA mempunyai dua rantai nukleotida antiparallel dan mempunyai deoxyribose sebagai gula 5-karbon. RNA, sebaliknya, biasanya mempunyai rantai nukleotida tunggal dan mempunyai ribosa sebagai gula dengan 5 atom karbon.
Apakah asid nukleik?
Asid nukleik adalah DNA makromolekul dan RNA, kehadirannya, di dalam sel-sel makhluk hidup, sangat penting untuk kelangsungan hidup dan perkembangan yang terakhir.
Menurut definisi lain, asid nukleik adalah biopolimer yang dihasilkan dari penyatuan, dalam rantai linier panjang, sebilangan besar nukleotida.
Biopolimer, atau polimer semula jadi, adalah sebatian biologi besar yang terdiri daripada unit molekul yang semuanya sama, yang disebut monomer.
Asid Nukleik: SIAPA YANG BERADA DI KEDUDUKAN?
Asid nukleik berada tidak hanya di dalam sel organisma eukariotik dan prokariotik, tetapi juga dalam bentuk kehidupan aselular, seperti virus, dan dalam organel sel, seperti mitokondria dan kloroplas.
Struktur umum
Berdasarkan definisi di atas, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk DNA dan RNA asid nukleik.
Oleh itu, mereka akan mewakili topik utama bab ini, yang dikhaskan untuk struktur asid nukleik.
STRUKTUR NUCLEOTIDE UMUM
Nukleotida generik adalah sebatian sifat organik, hasil penyatuan tiga unsur:
- Kumpulan fosfat, yang merupakan turunan asid fosforik;
- Pentosa, iaitu gula dengan 5 atom karbon;
- Asas nitrogen, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.
Pentosa mewakili unsur pusat nukleotida, kerana kumpulan fosfat dan asas nitrogen mengikatnya.
Gambar: Unsur-unsur yang membentuk nukleotida generik asid nukleik. Seperti yang dapat dilihat, kumpulan fosfat dan asas nitrogen mengikat gula.
Ikatan kimia yang menahan pentosa dan kumpulan fosfat adalah ikatan fosfodiester, sedangkan ikatan kimia yang mengikat pentosa dan asas nitrogen adalah ikatan N-glikosidik.
BAGAIMANA PENTOSE MENYERTAI DALAM PELBAGAI LINK DENGAN ELEMEN LAIN?
Premis: ahli kimia telah memikirkan untuk menghitung karbon yang membentuk molekul organik sedemikian rupa untuk mempermudah kajian dan penerangannya. Maka, di sinilah 5 karbon pentosa menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5.
Kriteria penugasan nombor agak kompleks, oleh itu kami menganggap wajar untuk meninggalkan penjelasannya.
Daripada 5 karbon yang membentuk pentosa nukleotida, yang terlibat dalam ikatan dengan asas nitrogen dan kumpulan fosfat masing-masing adalah karbon 1 dan karbon 5.
- Pentosa karbon 1 → Ikatan N-glikosidik → asas nitrogen
- Pentosa karbon 5 → ikatan fosfodiester → kumpulan fosfat
APA JENIS BIMBINGAN KIMIA YANG MENGATASI NUKLEOTIDES NUKLEIK ACID?
Rajah: Struktur pentosa, bilangan karbon penyusunnya dan ikatan dengan kumpulan nitrogen dan kumpulan fosfat.
Dalam menyusun asid nukleik, nukleotida menyusun diri mereka menjadi rantai linier panjang, yang lebih dikenali sebagai filamen.
Setiap nukleotida yang membentuk helai panjang ini mengikat pada nukleotida seterusnya dengan ikatan fosfodiester antara karbon 3 pentosa dan kumpulan fosfat dari nukleotida yang segera diikuti.
KECUALI
Jalur nukleotida (atau helai polinukleotida), yang membentuk asid nukleik, mempunyai dua hujung, yang dikenali sebagai hujung 5 "(baca" lima perdana ") dan ujung 3" (baca "tiga perdana"). Secara konvensional, ahli biologi dan ahli genetik telah membuktikan bahawa "hujung 5" mewakili kepala helai yang membentuk asid nukleik, sementara "hujung 3" mewakili ekornya.
Dari sudut pandang kimia, "hujung 5" asid nukleik bertepatan dengan kumpulan fosfat nukleotida rantai pertama, sementara "3 hujung" asid nukleik bertepatan dengan kumpulan hidroksil (OH) pada karbon 3 nukleotida terakhir.
Atas dasar organisasi ini, dalam buku-buku mengenai genetik dan biologi molekul, helai nukleotida asid nukleik dijelaskan sebagai berikut: P-5 "→ 3" -OH.
* Catatan: huruf P menunjukkan atom fosforus kumpulan fosfat.
Menerapkan konsep hujung 5 "dan 3" pada satu nukleotida tunggal, "hujung 5" yang terakhir adalah kumpulan fosfat yang terikat pada karbon 5, manakala hujung 3 "adalah kumpulan hidroksil yang bergabung dengan karbon 3.
Dalam kedua kes tersebut, s "mengajak pembaca untuk memperhatikan pengulangan berangka: akhir 5" - kumpulan fosfat pada karbon 5 dan akhir 3 "- kumpulan hidroksil pada karbon 3.
Fungsi am
Asid nukleik mengandungi, mengangkut, menguraikan dan menyatakan maklumat genetik dalam protein.
Terdiri daripada asid amino, protein adalah makromolekul biologi, yang memainkan peranan penting dalam mengatur mekanisme sel organisma hidup.
Maklumat genetik bergantung pada urutan nukleotida, yang membentuk helai asid nukleik.
Petunjuk sejarah
Kredit untuk penemuan asid nukleik, yang berlaku pada tahun 1869, diberikan kepada doktor dan ahli biologi Switzerland Friedrich Miescher.
Miescher membuat penemuannya semasa dia mengkaji inti sel leukosit, dengan tujuan untuk memahami komposisi dalaman mereka dengan lebih baik.
Eksperimen Miescher mewakili titik perubahan dalam bidang biologi molekul dan genetik, kerana mereka memulakan satu siri kajian yang membawa kepada pengenalpastian struktur DNA (Watson dan Crick, pada tahun 1953) dan RNA, untuk pengetahuan mekanisme pewarisan genetik dan pengenalpastian proses tepat sintesis protein.
ASAL NAMA
Asid nukleik mempunyai nama ini, kerana Miescher mengenalinya dalam nukleus leukosit (nukleus - nukleik) dan mendapati bahawa mereka mengandungi kumpulan fosfat, turunan asid fosforik (turunan asid fosforik - asid).
DNA
Di antara asid nukleik yang diketahui, DNA adalah yang paling terkenal, kerana ia mewakili gudang maklumat genetik (atau gen) yang berfungsi untuk mengarahkan pengembangan dan pertumbuhan sel-sel organisma hidup.
DNA singkatan bermaksud asid deoksiribonukleik atau asid deoksiribonukleik.
HELIKS GANDA DUA
Pada tahun 1953, untuk menjelaskan struktur "DNA asid nukleik, ahli biologi James Watson dan Francis Crick mengusulkan model tersebut - yang kemudian ternyata benar - dari apa yang disebut" heliks berganda ".
Menurut model "heliks berganda", DNA adalah molekul besar, yang terhasil dari penyatuan dua helai panjang nukleotida antiparallel dan melilit satu sama lain.
Istilah "antiparallel" menunjukkan bahawa dua filamen mempunyai arah yang berlawanan, iaitu: kepala dan ekor satu filamen saling berinteraksi, masing-masing, dengan ekor dan kepala filamen yang lain.
Menurut titik penting lain dari model "heliks berganda", nukleotida asid nukleik DNA mempunyai susunan sedemikian rupa sehingga asas nitrogen berorientasi ke arah paksi pusat setiap lingkaran, sementara kumpulan pentosa dan fosfat membentuk perancah. yang terakhir.
APAKAH PENTOSE DNA?
Pentosa yang membentuk nukleotida asid nukleik DNA adalah deoksiribosa.
Gula 5-karbon ini berkat kekurangan oksigen pada karbon 2. Lagipun, deoxyribose bermaksud "bebas oksigen".
Rajah: deoxyribose.
Oleh kerana adanya deoxyribose, nukleotida asid nukleik DNA disebut deoxyribonucleotides.
JENIS ASAS NUCLEOTIDES DAN NITROGEN
Asid nukleik DNA mempunyai 4 jenis deoxyribonucleotides.
Untuk membezakan 4 jenis deoxyribonucleotides hanya asas nitrogen, yang dihubungkan dengan pembentukan kumpulan pentosa-fosfat (yang tidak seperti asas nitrogen tidak pernah berbeza).
Oleh kerana alasan yang jelas, asas nitrogen DNA adalah 4, khususnya: adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T).
Adenine dan guanine tergolong dalam kelas purin, sebatian heterosiklik aromatik cincin berganda.
Cytosine dan timin, sebaliknya, termasuk dalam kategori piramidin, sebatian heterosiklik aromatik cincin tunggal.
Dengan model "heliks berganda", Watson dan Crick juga menjelaskan apakah organisasi asas nitrogen di dalam DNA:
- Setiap asas nitrogen filamen bergabung, melalui ikatan hidrogen, suatu asas nitrogen yang terdapat pada filamen antiparallel, dengan berkesan membentuk sepasang, pasangan, dari asas.
- Gandingan antara asas nitrogen kedua filamen adalah sangat spesifik, Sebenarnya adenin hanya mengikat timin, sementara sitosin hanya mengikat guanin.
Penemuan penting ini mendorong ahli biologi molekul dan ahli genetik untuk menentukan istilah "pelengkap antara asas nitrogen" dan "pasangan pelengkap antara asas nitrogen", untuk menunjukkan keunikan pengikatan adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin. .
DI MANA ITU TETAPI DI TEMPAT SEL SEL?
Dalam organisma eukariotik (haiwan, tumbuhan, kulat dan protista), asid nukleik DNA berada di dalam nukleus semua sel yang mempunyai struktur sel ini.
Dalam organisma prokariotik (bakteria dan archaea), asid nukleik DNA berada di sitoplasma, kerana sel prokariotik kekurangan nukleus.
RNA
Di antara dua asid nukleik yang ada di alam, RNA mewakili makromolekul biologi yang menerjemahkan nukleotida DNA menjadi asid amino yang membentuk protein (proses sintesis protein).
Sebenarnya, RNA asid nukleik setanding dengan kamus maklumat genetik, yang dilaporkan mengenai DNA asid nukleik.
RNA akronim bermaksud asid ribonukleik.
PERBEZAAN YANG MENYEBABKAN DARIPADA DNA
RNA asid nukleik mempunyai beberapa perbezaan berbanding DNA:
- RNA adalah molekul biologi yang lebih kecil daripada DNA, biasanya terdiri dari satu helai nukleotida.
- Pentosa yang membentuk nukleotida asid ribonukleat adalah ribosa. Tidak seperti deoksiribosa, ribosa mempunyai atom oksigen pada karbon 2.
Ini disebabkan oleh kehadiran gula ribosa bahawa ahli biologi dan ahli kimia telah memberikan nama asid ribonukleik kepada RNA. - Nukleotida RNA juga dikenali sebagai ribonukleotida.
- RNA asid nukleik hanya berkongsi 3 dari 4 asas nitrogen dengan DNA. Sebenarnya, bukannya timin, ia mempunyai uracil asas nitrogen.
- RNA boleh berada di pelbagai bahagian sel, dari nukleus hingga sitoplasma.
JENIS RNA
Gambar: ribosa.
Di dalam sel hidup, RNA asid nukleik wujud dalam empat bentuk utama: RNA pengangkutan (atau Pemindahan RNA atau tRNA), RNA utusan (atau Utusan RNA atau mRNA), RNA ribosom (atau RNA ribosom atau rRNA) dan RNA nuklear kecil (o RNA nuklear kecil atau snRNA).
Walaupun mereka memainkan peranan khusus yang berbeza, empat bentuk RNA yang disebutkan di atas bekerja sama untuk tujuan bersama: sintesis protein, bermula dari urutan nukleotida yang terdapat dalam DNA.
Model buatan
Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, ahli biologi molekul telah mensintesis, di makmal, beberapa asid nukleik, yang dikenal pasti dengan kata sifat "buatan".
Antara asid nukleik tiruan layak disebut: TNA, PNA, LNA dan GNA.
