Nükleik asitler
genellik
Nükleik asitler, canlı hücrelerin içinde mevcudiyeti ve uygun işleyişi, ikincisinin yaşaması için temel olan büyük biyolojik moleküller olan DNA ve RNA'dır.
Genel bir nükleik asit, lineer zincirler halinde çok sayıda nükleotidin birleşiminden türetilir.
Şekil: DNA molekülü.
Nükleotidler, üç elementin katıldığı küçük moleküllerdir: bir fosfat grubu, azotlu bir baz ve 5 karbon atomlu şeker.
Nükleik asitler, bir organizmanın hayatta kalması için hayati öneme sahiptir, çünkü proteinlerin sentezinde işbirliği yaparlar, hücresel mekanizmaların doğru şekilde gerçekleştirilmesi için gerekli olan moleküller.
DNA ve RNA, bazı açılardan kendi aralarında farklılık gösterir.
Örneğin, DNA iki antiparalel nükleotit zincirine sahiptir ve 5-karbon şekeri gibi deoksiriboz içerir. Diğer yandan, RNA, genellikle, tek bir nükleotit zincirine sahiptir ve 5-karbon şekeri gibi bir riboza sahiptir.
Nükleik asitler nelerdir?
Nükleik asitler, biyolojik makromoleküller olan DNA ve RNA'dır ; varlıkları, canlıların hücrelerinin içinde, canlılığın yaşaması ve doğru gelişmesi için temeldir.
Başka bir tanımlamaya göre, nükleik asitler uzun doğrusal zincirlerde yüksek sayıda nükleotidin birleşmesinden kaynaklanan biyopolimerlerdir .
Bir biyopolimer veya doğal polimer, monomer adı verilen aynı moleküler birimlerden oluşan büyük bir biyolojik bileşiktir.
NÜKLEİK ASİTLER: POZİSYONDA KİM VAR?
Nükleik asitler sadece ökaryotik ve prokaryotik organizmaların hücrelerinde değil aynı zamanda virüsler gibi aselüler yaşam formlarında ve mitokondri ve kloroplastlar gibi hücresel organellerde bulunur.
Genel yapı
Önceki tanımlara dayanarak, nükleotidler, nükleik asitleri DNA ve RNA'yı oluşturan moleküler birimlerdir .
Bu nedenle, nükleik asitlerin yapısına adanmış bu bölümün ana konusunu temsil edeceklerdir.
GENEL BİR NÜKLEOTİT YAPISI
Genel bir nükleotid, üç elementin birleşmesinin sonucu olan organik doğanın bir bileşiğidir:
- Fosforik asidin bir türevi olan bir fosfat grubu ;
- 5 karbon atomlu bir şeker olan bir pentoz ;
- Aromatik bir heterosiklik molekül olan azotlu bir baz .
Pentoz, fosfat grubu ve azotlu baz ile ilişkili olduğu için nükleotitlerin merkezi elemanıdır.
Şekil: Bir nükleik asidin jenerik bir nükleotidini oluşturan elementler. Görülebileceği gibi, fosfat grubu ve azotlu baz şekere bağlanır.
Pentozu ve fosfat grubunu bir arada tutan kimyasal bağ, bir fosfodiesterik bağdır, pentoza ve azotöz baza birleştirilen kimyasal bağ bir N-glikosidik bağdır .
DİĞER ELEMANLARLA ÇEŞİTLİ BONCUKLARDA PENTOSY NASIL KATILIR?
Önsöz: Kimyacılar, organik molekülleri oluşturan kömürleri, çalışmalarını ve tanımlarını basitleştirecek şekilde numaralandırmayı düşünüyorlardı. İşte o zaman, bir pentoso'nun 5 kömürü şu hale gelir: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 ve karbon 5.
Sayı tahsisi için kriter oldukça karmaşıktır, bu yüzden açıklamayı bırakmanın uygun olduğunu düşünüyoruz.
Nükleotidlerin pentozunu oluşturan 5 karbonun azotlu baz ve fosfat grubu ile bağlara dahil olanlar sırasıyla karbon 1 ve karbon 5'tir .
- Pentozun karbon 1'i → N-glikosidik bağ → azot bazı
- 5 pentoz karbonu → fosfodiesterik bağ → fosfat grubu
KİMYASAL LİNK TÜRÜ NÜKLEİK ASİTLERİN NÜKLEOTİD ASİTLERİ NEDİR?
Şekil: Pentozun yapısı, kurucu kömürlerinin numaralandırılması, azotlu baz ve fosfat grubu ile bağları.
Nükleik asitleri oluştururken, nükleotitler daha iyi filamentler olarak bilinen uzun doğrusal zincirler halinde düzenlenir.
Bu uzun şeritleri oluşturan her bir nükleotit, pentozunun karbon3'ü ile hemen sonraki nükleotidin fosfat grubu arasındaki bir fosfodiesterik bağ vasıtasıyla bir sonraki nükleotide bağlanır.
UCU
Nükleik asitleri oluşturan nükleotitlerin (veya polinükleotit filamentleri ) filamanları, uç 5 ' ("ilk önce beşi birinci" okuruz) ve son 3' ("ilk üçü birinci" okuruz) olarak bilinen iki uç uca sahiptir. Geleneksel olarak, biyologlar ve genetikçiler, 5 ' ucunun bir nükleik asit filamentinin başını, 3' ucunun da kuyruğunu temsil ettiğini ortaya koymuşlardır.
Kimyasal açıdan bakıldığında, nükleik asitlerin 5 'ucu, zincirin ilk nükleotitinin fosfat grubuyla çakışırken, nükleik asitlerin 3' ucu, son nükleotitin karbon 3üne yerleştirilen hidroksil grubu (OH) ile çakışmaktadır. .
Genetik ve moleküler biyolojik kitaplarda, bir nükleik asidin nükleotit filamentlerinin aşağıdaki şekilde tarif edildiği bu organizasyona dayanmaktadır: P-5 '→ 3'-OH.
* Not: P harfi, fosfat grubunun fosfor atomunu gösterir.
Uçlar 5 've uçlar 3' kavramlarını tek bir nükleotite uygulayarak, ikincinin 5 'ucu, karbon 5'e bağlı olan fosfat grubudur, bunun 3'ü ise karbon 3 ile birleştirilmiş hidroksil grubudur.
Her iki durumda da, okuyucunun sayısal oluşumuna dikkat etmeye davet edilir: karbon 5 üzerindeki 5 '- son 5' - karbon 3 üzerindeki son '3 - hidroksil grubu.
Genel fonksiyon
Nükleik asitler proteinlerdeki genetik bilgiyi içerir, taşır, deşifre eder ve eksprese eder .
Amino asitlerden oluşan proteinler, canlı bir organizmanın hücresel mekanizmalarının düzenlenmesinde temel bir rol oynayan biyolojik makromoleküllerdir.
Genetik bilgi, nükleik asitlerin filamentlerini oluşturan nükleotitlerin sekansına bağlıdır.
Kısa tarihi
1869'da meydana gelen nükleik asitlerin keşfedilmesinin değeri İsviçreli hekim ve biyolog Friedrich Miescher'e aittir.
Miescher, iç kompozisyonu daha iyi anlamak amacıyla lökositlerin hücre çekirdeğini incelerken bulgularını yaptı.
Miescher'ın deneyleri, moleküler biyoloji ve genetik alanındaki bir dönüm noktasını temsil ediyordu, çünkü DNA yapısının (1953'te Watson ve Crick, 1953) ve RNA'nın bilgisinin bilinmesine neden olan bir dizi çalışma başlattılar. genetik kalıtım mekanizmaları ve kesin protein sentezi işlemlerinin tanımlanması.
ADIN ORJİNİ
Nükleik asitler, bu isme sahiptir çünkü Miescher, bunları lökositlerin çekirdeği (nükleus - nükleik) çekirdeğinde tanımladı ve fosforik asidin bir türevi (fosforik asit - asitlerin türevi) olan fosfat grubunu içerdiğini buldu.
DNA
Bilinen nükleik asitler arasında, DNA en ünlüsüdür, çünkü canlı bir organizmanın hücrelerinin gelişmesini ve büyümesini yönlendirmeye yarayan genetik bilginin (veya genlerin ) depolanmasını temsil eder.
DNA kısaltması deoksiribonükleik asit veya deoksiribonükleik asit anlamına gelir.
ÇİFT ELICA
1953 yılında, nükleik asit DNA'sının yapısını açıklamak için, biyologlar James Watson ve Francis Crick, daha sonra " çifte sarmal " denilen şeyin doğru olduğunu ortaya koymuş modeli önerdi.
"İki sarmallı" modeline dayanan DNA, iki uzun antiparalel nükleotit şeridinin birleşmesinden kaynaklanan ve birbirinin içinde dolanan büyük bir moleküldür.
"Antiparalel" terimi, iki filamentin zıt yönelime sahip olduğunu belirtir, yani: bir filamentin başı ve kuyruğu sırasıyla diğer filamentin kuyruğu ve başı ile etkileşime girer.
"Çift sarmallı" modeldeki bir başka önemli noktaya göre, nükleik asit DNA'sının nükleik asitleri, azotlu bazların her bir sarmalın merkezi eksenine yönelik, pentozlar ve fosfat grupları iskele oluşturduğu şekilde bir düzenlemeye sahiptir. ikincisi
DNA'NIN AMACI NEDİR?
Nükleik asit DNA'sının nükleotitleri olan pentoz deoksiribozdur .
5 karbon atomlu bu şeker, ismini karbon 2 üzerindeki oksijen atomlarının eksikliğine borçludur. Sonuçta, deoksiriboz "oksijensiz" anlamına gelir.
Şekil: deoksiriboz.
Deoksiribozun mevcudiyeti nedeniyle, nükleik asit DNA'sının nükleik asitlerine deoksiribonükleotitler denir.
NÜKLEOTİD VE NİTROJEN BAZI TÜRLERİ
DNA nükleik asidi 4 farklı deoksiribonükleotit tipine sahiptir .
4 farklı deoksiribonükleotit tipini ayırt etmek için, pentoz-fosfat grubu oluşumuna bağlı azotlu bazdır (azotlu bazın aksine hiç değişmez).
Bu nedenle bariz sebeplerden dolayı, DNA'nın azotlu bazları 4'tür, özellikle: adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T).
Adenin ve guanin, pürinler, çift halka aromatik heterosiklik bileşiklerin sınıfına aittir.
Sitozin ve timin ise tek halka aromatik heterosiklik bileşikler olan pirimidinler kategorisine girer.
"Çift sarmallı" modeliyle Watson ve Crick ayrıca DNA'daki azotlu bazların organizasyonunun ne olduğunu açıkladı:
- Bir filamentin her bir azot bazıları, hidrojen bağları vasıtasıyla, antiparalel filament üzerinde mevcut olan bir azot bazına bağlanır, aslında bir çift, bir çift baz oluşturur.
- İki ipin azotlu bazları arasındaki eşleşme oldukça spesifiktir. Aslında, adenin sadece timine katılırken, sitosin sadece guanine bağlanır.
Bu önemli keşif, adeninin timin ve sitozinin guanin ile bağlanmasının benzersiz olduğunu belirtmek için " azotlu bazlar arasındaki tamamlayıcılık " ve " azotlu bazların tamamlayıcı eşleşmesi " terimlerini bozmaları için moleküler biyologları ve genetikçileri tetikledi. .
YAŞAYAN HÜCRELERİNDE NEREDE YARAR?
Ökaryotik organizmalarda (hayvanlar, bitkiler, mantarlar ve protistler), DNA nükleik asidi, bu hücresel yapıya sahip tüm hücrelerin çekirdeğinde bulunur.
Prokaryotik organizmalarda (bakteri ve arkeobakteriler), bunun yerine, nükleik asit DNA sitoplazmada bulunur, çünkü prokaryotik hücreler çekirdeklerden yoksundur.
RNA
Doğal olarak oluşan iki nükleik asit arasında RNA, DNA'nın nükleotitlerini proteinleri oluşturan amino asitlere ( protein sentez işlemi) dönüştüren biyolojik makromolekülü temsil eder.
Aslında, nükleik asit RNA, nükleik asit DNA'sında bildirilen bir genetik bilgi sözlüğü ile karşılaştırılabilir.
RNA kısaltması ribonükleik asit anlamına gelir.
DNA'DAN ÇIKARAN FARKLAR
Nükleik asit RNA, DNA'ya kıyasla farklı farklılıklar sunar:
- RNA, genellikle tek bir nükleotit şeridinden oluşturulan, DNA'dan daha küçük bir biyolojik moleküldür.
- Ribonükleik asidin nükleotidlerini oluşturan pentoz ribozdur . Deoksiribozun aksine, ribozun karbon 2'de bir oksijen atomu vardır.
Biyologların ve kimyagerlerin RNA'ya ribonükleik asit adını verdikleri riboz şekerinin varlığından kaynaklanmaktadır.
- RNA nükleik asidinin nükleotitleri, ayrıca ribonükleotitler olarak da bilinir.
- RNA nükleik asidi , 4'ten sadece 3 azot bazı DNA ile paylaşır. Timin yerine, aslında, urasil azot bazılarını sunar.
- RNA, çekirdekten sitoplazmaya kadar hücrenin çeşitli bölümlerinde bulunabilir.
RNA TİPLERİ
Şekil: riboz.
Canlı hücrelerin içinde, nükleik asit RNA dört ana formda bulunur: nakil RNA (veya RNA transferi veya tRNA ), haberci RNA (veya RNA haberci veya mRNA ), ribozomal RNA (veya ribozomal) RNA veya rRNA ) ve küçük nükleer RNA (veya küçük nükleer RNA veya snRNA ).
Her ne kadar farklı spesifik roller üstlenmiş olsalar da, yukarıda belirtilen dört RNA formu ortak bir amaç için işbirliği yapar: DNA'da bulunan nükleotit sekanslarından başlayarak proteinlerin sentezi.
Yapay modeller
Son yıllarda moleküler biyologlar, laboratuvarda "yapay" sıfatıyla tanımlanmış farklı nükleik asitleri sentezledi.
Yapay nükleik asitler arasında özel bir teklifi hak eder: TNA, PNA, LNA ve GNA.