3.8: Nükleik Asitler Nelerdir?
Genel Bakış
Nükleik asitler, fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlanmış uzun nükleotid zincirleridir. İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit veya DNA ve ribonükleik asit veya RNA. Hem DNA hem de RNA’daki nükleotidler bir şeker, bir nitrojen bazı ve bir fosfat molekülünden oluşur.
Nükleik Asitler Hücrenin Genetik Malzemesidir
Bir hücrenin kalıtsal materyali, canlı organizmaların genetik bilgiyi bir nesilden diğerine aktarmasını sağlayan nükleik asitlerden oluşur. İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). DNA ve RNA, kimyasal bileşimlerinde çok az farklılık gösterse de tamamen farklı biyolojik roller oynarlar.
Nükleik Asitler, Nükleotitlerin Polimerleridir
Kimyasal olarak nükleik asitler, polinükleotidler ve nükleotid zincirleridir. Bir nükleotid üç bileşenden oluşur: bir pentoz şekeri, bir nitrojen bazı ve bir fosfat grubu. Şeker ve baz birlikte bir nükleosit oluşturur. Bu nedenle, bir nükleotid bazen bir nükleosit monofosfat olarak anılır. Bir nükleotidin üç bileşeninin her biri, nükleik asitlerin genel birleşmesinde önemli bir rol oynar.
Adından da anlaşılacağı gibi, bir pentoz şekerinin 1 o , 2 o , 3 o , 4 o ve 5 o olarak etiketlenmiş beş karbon atomu vardır. RNA’daki pentoz şekeri ribozdur, yani 2 o karbonu bir hidroksil grubu taşır. DNA’daki şeker deoksiribozdur, yani 2 o karbonu bir hidrojen atomuna bağlıdır. Şeker, nitrojen bazına 1 o karbonda ve fosfat molekülüne 5 o karbonda bağlanır.
Nükleotidler, Fosfodiester Bağları ile Birbirine Bağlanır
Bir nükleotidin 5 o karbonuna bağlı fosfat molekülü, iki nükleotidi birbirine bağlayarak başka bir nükleotidin 3 o hidroksil grubu ile kovalent bir bağ oluşturabilir. Bu kovalent bağa fosfodiester bağı denir. Nükleotidler arasındaki fosfodiester bağı, bir polinükleotid zincirinde değişen bir şeker ve fosfat omurgası oluşturur. Bir nükleotidin 5 o ucunu diğerinin 3 o ucuna bağlamak, DNA replikasyonu ve RNA sentezinde anahtar rol oynayan polinükleotid zincirine yönlülük kazandırır. Polinükleotid zincirinin 3 o ucu olarak adlandırılan bir ucunda, şekerin serbest bir 3 o hidroksil grubu vardır. Diğer uçta, 5 o ucunda, şekerin serbest bir 5 o fosfat grubu vardır.
Pirimidinler ve Purinler, Azot Bazlarının İki Ana Sınıfıdır
Azot bazları, karbon ve nitrojen atomlarından oluşan bir veya iki halka içeren moleküllerdir. Bu moleküllere “bazlar” denir çünkü kimyasal olarak baziktirler ve hidrojen iyonlarına bağlanabilirler. İki sınıf nitrojen bazı vardır: pirimidinler ve pürinler. Pirimidinler altı üyeli bir halka yapısına sahipken, pürinler beş üyeli bir halkaya kaynaşmış altı üyeli bir halkadan oluşur. Pirimidinler arasında sitozin (C), timin (T) ve urasil (U) bulunur. Pürinler arasında adenin (A) ve guanin (G) bulunur.
Sitozin, adenin ve guanin hem DNA’da hem de RNA’da bulunur. Bununla birlikte, timin DNA’ya özgüdür ve urasil yalnızca RNA’da bulunur. Pürinler ve pirimidinler, bir yapbozun parçalarına benzeyen tamamlayıcı kimyasal grupların varlığına bağlı olarak belirli bir modelde birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilir. Normal hücresel koşullar altında, adenin, timin (DNA’da) veya urasil (RNA’da) ile hidrojen bağları oluştururken, guanin, sitozin ile hidrojen bağları oluşturur. Bu tamamlayıcı baz eşleşmesi, DNA yapısı ve işlevi için kritik öneme sahiptir.
DNA ve RNA’nın Yapısı
DNA, hücre içinde çift sarmal bir yapıya sahiptir. Bir çift sarmal, sarmal (yani sarmal) bir şekilde birbirinin etrafında dolanan, sarmal adı verilen iki polinükleotit zincirinden oluşur. İki şerit zıt yöndedir veya birbirine “antiparaleldir”, yani bu, bir ipliğin 5 o ucu, diğerinin 3 o ucuna yakın olduğu anlamına gelir. İki iplik, tamamlayıcı baz eşleştirmesi yoluyla bir arada tutulur (örneğin, guanin ile sitozin).
Bir DNA çift sarmalında, şeker—fosfat omurgası dışarıda bulunurken, hidrojen bağlı bazlar iç kısımdadır. RNA, çoğunlukla tek sarmallı bir molekül olarak ortaya çıkar. Tek RNA sarmalı, sarmal içi tamamlayıcı baz eşleşmesi yoluyla yerelleştirilmiş ikincil yapılar oluşturabilir. Farklı RNA tiplerinin ikincil yapıları, hücre içinde farklı işlevlere sahiptir.