Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты являются жизненно важными биополимерами найден во все живых организмах , где они функционируют , чтобы закодировать, передачу и выражающие гены . Эти большие молекулы называют нуклеиновыми кислотами, потому что они были впервые идентифицированы внутри ядра клеток , однако они также обнаружены в митохондриях и хлоропластах, а также в бактериях и вирусах. Двумя основными нуклеиновыми кислотами являются дезоксирибонуклеиновая кислота ( ДНК ) и рибонуклеиновая кислота ( РНК ).

ДНК и РНК в клетках

ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, организованную в хромосому, обнаруженную в ядре клеток, где она кодирует генетическую информацию организма. Когда клетка делится, копия этого генетического кода передается в новую клетку. Копирование генетического кода называется репликацией .

РНК - это одноцепочечная молекула, которая может дополнять или «соответствовать» ДНК. Тип РНК, называемый мессенджер РНК или мРНК, читает ДНК и делает ее копию посредством процесса, называемого транскрипцией . мРНК переносит эту копию из ядра в рибосомы в цитоплазме, где перенос РНК или тРНК помогает сопоставить аминокислоты с кодом, в конечном итоге образуя белки посредством процесса, называемого трансляцией .

Нуклеотиды нуклеиновых кислот

Как ДНК, так и РНК являются полимерами, состоящими из мономеров, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид состоит из трех частей:

• азотистая основа
• пятиуглеродный сахар (пентозный сахар)
• фосфатная группа (PO 4 3- )

Основания и сахар различны для ДНК и РНК, но все нуклеотиды связаны друг с другом с использованием одного и того же механизма. Первичный или первый углерод сахара связывается с основанием. Углерод № 5 сахара связывается с фосфатной группой. Когда нуклеотиды связываются друг с другом, образуя ДНК или РНК, фосфат одного из нуклеотидов присоединяется к 3-углероду сахара другого нуклеотида, образуя так называемый сахарофосфатный остов нуклеиновой кислоты. Связь между нуклеотидами называется фосфодиэфирной связью.

Структура ДНК

Как ДНК, так и РНК получают с использованием оснований, пентозного сахара и фосфатных групп, но азотистые основания и сахар не совпадают в двух макромолекулах.

ДНК производится с использованием оснований аденина, тимина, гуанина и цитозина. Основания связаны друг с другом очень специфическим образом. Связь аденина и тимина (AT), а связь цитозина и гуанина (GC). Пентозный сахар представляет собой 2'-дезоксирибозу.

РНК производится с использованием оснований аденина, урацила, гуанина и цитозина. Пары оснований образуются одинаково, за исключением того, что аденин соединяется с урацилом (AU) с гуаниновой связью с цитозином (GC). Сахар рибоза. Один простой способ запомнить, какие основания сочетаются друг с другом, - взглянуть на форму букв. C и G обе изогнутые буквы алфавита. A и T обе буквы сделаны из пересекающихся прямых линий. Вы можете помнить, что U соответствует T, если вы помните, что U следует за T, когда вы читаете алфавит.

Аденин, гуанин и тимин называются пуриновыми основаниями. Это бициклические молекулы, что означает, что они состоят из двух колец. Цитозин и тимин называются пиримидиновыми основаниями. Пиримидиновые основания состоят из одного кольца или гетероциклического амина.

Номенклатура и история

Значительные исследования в 19 и 20 веках привели к пониманию природы и состава нуклеиновых кислот.

В 1869 году Фридрик Мишер открыл нуклеин в эукариотических клетках. Нуклеин - это материал, содержащийся в ядре, состоящий в основном из нуклеиновых кислот, белка и фосфорной кислоты.

В 1889 году Ричард Альтманн исследовал химические свойства нуклеина. Он обнаружил, что он ведет себя как кислота, поэтому материал был переименован в нуклеиновую кислоту . Нуклеиновая кислота относится как к ДНК, так и к РНК.

В 1938 году Астбери и Белл опубликовали первую рентгенограмму ДНК.

В 1953 году Уотсон и Крик описали структуру ДНК.

Cо временем ученые поняли, что клетке не нужно иметь ядро, чтобы обладать нуклеиновыми кислотами. Все истинные клетки (например, от растений, животных, грибов) содержат как ДНК, так и РНК. Исключение составляют некоторые зрелые клетки, такие как эритроциты человека. Вирус имеет ДНК или РНК, но редко обе молекулы. Хотя большая часть ДНК является двухцепочечной, а большая часть РНК одноцепочечной, существуют исключения. В вирусах существуют одноцепочечная ДНК и двухцепочечная РНК. Даже нуклеиновые кислоты с тремя и четырьмя цепями были найдены!