Kwasy nukleinowe - struktura i funkcja
Co musisz wiedzieć o DNA i RNA
DNA jest ważnym kwasem nukleinowym. KTSDESIGN / NAUKA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ / Getty Images
The kwasy nukleinowe są niezbędne biopolimery znajdują się we wszystkich żywych istotach, gdzie działają, aby kodować, przesyłać i wyrażać geny . Te duże Cząsteczki są nazywane kwasami nukleinowymi, ponieważ zostały po raz pierwszy zidentyfikowane wewnątrz jądro komórek jednak można je znaleźć również w mitochondria oraz chloroplasty a także bakterie i wirusy. Dwa główne kwasy nukleinowe to kwas dezoksyrybonukleinowy ( DNA ) i kwas rybonukleinowy ( RNA ).
DNA i RNA w komórkach
Porównanie DNA i RNA. Spinacz
DNA to dwuniciowa cząsteczka zorganizowana w chromosom znajdujący się w jądrze komórki, gdzie koduje informację genetyczną organizmu. Kiedy komórka się dzieli, kopia tego kodu genetycznego jest przekazywana nowej komórce. Kopiowanie kodu genetycznego nazywa się replikacja .
RNA to jednoniciowa cząsteczka, która może się uzupełniać lub „dopasowywać” do DNA. Rodzaj RNA zwany komunikatorem RNA lub mRNA odczytuje DNA i tworzy jego kopię poprzez a proces zwany transkrypcją . mRNA przenosi tę kopię z jądra do rybosomów w cytoplazmie, gdzie transferowy RNA lub tRNA pomaga dopasować aminokwasy do kodu, ostatecznie tworząc białka przez proces zwany tłumaczeniem .
Nukleotydy kwasów nukleinowych
DNA składa się z dwóch szkieletów cukrowo-fosforanowych i zasad nukleotydowych. Istnieją cztery różne zasady: guanina, cytozyna, tymina i adenina. DNA zawiera sekcje zwane genami, które kodują informację genetyczną organizmu. ALFRED PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
Zarówno DNA, jak i RNA to polimery składające się z monomerów zwanych nukleotydami. Każdy nukleotyd składa się z trzech części:
- zasada azotowa
- cukier pięciowęglowy (cukier pentozowy)
- grupa fosforanowa (PO43-)
Zasady i cukier są różne dla DNA i RNA, ale wszystkie nukleotydy łączą się za pomocą tego samego mechanizmu. Pierwotny lub pierwszy węgiel cukru łączy się z zasadą. Węgiel numer 5 wiązania cukru z grupą fosforanową. Kiedy nukleotydy łączą się ze sobą, tworząc DNA lub RNA, fosforan jednego z nukleotydów przyłącza się do węgla 3 cukru drugiego nukleotydu, tworząc tak zwany szkielet cukrowo-fosforanowy kwasu nukleinowego. Połączenie między nukleotydami nazywa się wiązaniem fosfodiestrowym.
Struktura DNA
Jack0m / Getty Images
Zarówno DNA, jak i RNA są tworzone przy użyciu zasad, cukru pentozowego i grup fosforanowych, ale zasady azotowe i cukier nie są takie same w dwóch makrocząsteczkach.
DNA powstaje przy użyciu zasad adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny. Bazy łączą się ze sobą w bardzo specyficzny sposób. Wiązanie adenina i tymina (A-T), natomiast wiązanie cytozyny i guaniny (G-C). Cukier pentozowy to 2'-deoksyryboza.
RNA powstaje przy użyciu zasad adeniny, uracylu, guaniny i cytozyny. Pary zasad tworzą się w ten sam sposób, z wyjątkiem przyłączenia adeniny do uracylu (A-U), z wiązaniem guaniny z cytozyną (G-C). Cukier to ryboza. Jednym z łatwych sposobów na zapamiętanie, które podstawy łączą się ze sobą, jest przyjrzenie się kształtowi liter. C i G to zakrzywione litery alfabetu. A i T to obie litery złożone z przecinających się linii prostych. Możesz zapamiętać, że U odpowiada T, jeśli przypomnisz sobie U podążaj za T podczas recytacji alfabetu.
Adenina, guanina i tymina nazywane są zasadami purynowymi. Są to cząsteczki bicykliczne, co oznacza, że składają się z dwóch pierścieni. Cytozyna i tymina nazywane są zasadami pirymidynowymi. Zasady pirymidynowe składają się z pojedynczego pierścienia lub aminy heterocyklicznej.
Nomenklatura i historia
DNA może być największą naturalną cząsteczką. Ian Cuming / Getty Images
Poważne badania w XIX i XX wieku doprowadziły do zrozumienia natury i składu kwasów nukleinowych.
- W 1869 r. Friedrick Miescher odkrył: nukleina w komórkach eukariotycznych. Nukleina to materiał znajdujący się w jądrze, składający się głównie z kwasów nukleinowych, białka i kwasu fosforowego.
- W 1889 r. Richard Altmann zbadał chemiczne właściwości nukleiny. Stwierdził, że zachowuje się jak kwas, więc nazwa materiału została zmieniona kwasu nukleinowego . Kwas nukleinowy odnosi się zarówno do DNA, jak i RNA.
- W 1938 roku Astbury i Bell opublikowali pierwszy wzór dyfrakcji rentgenowskiej DNA.
- W 1953 Watson i Crick opisali strukturę DNA.
Chociaż odkryto ją u eukariontów, z czasem naukowcy zdali sobie sprawę, że komórka nie musi mieć jądra, aby posiadać kwasy nukleinowe. Wszystkie prawdziwe komórki (np. z roślin, zwierząt, grzybów) zawierają zarówno DNA, jak i RNA. Wyjątkiem są niektóre dojrzałe komórki, takie jak ludzkie krwinki czerwone. Wirus ma DNA lub RNA, ale rzadko obie cząsteczki. Chociaż większość DNA jest dwuniciowa, a większość RNA jest jednoniciowa, istnieją wyjątki. Jednoniciowy DNA i dwuniciowy RNA występują w wirusach. Znaleziono nawet kwasy nukleinowe z trzema i czterema nićmi!