3.8: Nükleik Asitler Nelerdir?
Genel bakış
Nükleik asitler fosfodiester bağları ile birbirine bağlı uzun nükleotid zincirleridir. İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit, veya DNA, ve ribonükleik asit, veya RNA. Hem DNA hem de RNA'daki nükleotitler bir şeker, bir azot baz ve fosfat molekülünden oluşur.
Nükleik Asitler Hücrenin Genetik Materyalidir
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 gösterirler, ancak tamamen farklı biyolojik roller oynarlar.
Nükleik Asitler Nükleotitlerin Polimerleridir
Kimyasal olarak nükleik asitler polinükleotidlerdir. Bir nükleotit üç bileşenden oluşur: pentoz şeker, bir azot baz ve bir fosfat grubu. Şeker ve baz birlikte bir nükleozit oluşturur. Bu nedenle, bir nükleotit bazen bir nükleozit monofosfat olarak adlandırılır. Bir nükleotitin üç bileşeninin her biri nükleik asitlerin genel montajında önemli bir rol oynar.
Adından da anlaşılacağı gibi, bir pentoz şeker 1o, 2o, 3o, 4o, ve 5oetiketli beş karbon atomu vardır. RNA'daki pentoz şeker ribozdur, yani 2o karbon hidroksil grubu taşır. DNA'daki şeker deoksiribozdur, yani 2o karbon hidrojen atomuna bağlanır. Şeker 1o karbondaki azot tabanına ve 5o karbondaki fosfat molekülüne bağlanır.
Nükleotitler Fosfodiester Bağları ile Birbirine Bağlıdır
Bir nükleotitin 5o karbonuna bağlı fosfat molekülü, başka bir nükleotitin 3o hidroksil grubuyla kovalent bir bağ oluşturarak iki nükleotiti birbirine bağlayabilir. Bu kovalent bağfosfodister bağ denir. Nükleotitler arasındaki fosfodiester bağı, polinükleotid zincirinde alternatif bir şeker ve fosfat omurgası oluşturur. Bir nükleotitin 5o ucunu diğerinin 3o ucuna bağlamak, DNA replikasyonu ve RNA sentezinde önemli bir rol oynayan polinükleotid zincirine yönlülük kazandırır. Polinükleotid zincirinin bir ucunda, 3o uç olarak adlandırılan, şeker serbest 3o hidroksil grubu vardır. Diğer ucunda, 5o sonunda, şeker serbest 5o fosfat grubu vardır.
Pirimidinler ve Pürinler Azot Bazlarının İki Ana Sınıfıdır
Azot bazları karbon ve azot atomlarından oluşan bir veya iki halka içeren moleküllerdir. Bu moleküllerkimyasal olarak temel oldukları ve hidrojen iyonlarına bağlanabildikleri için "bazlar" olarak adlandırılırlar. Azot bazlarının iki sınıfı vardır: pirimidinler ve pürinler. Pirimidinler altı üyeli bir halka yapısına sahipken, pürinler beş üyeli bir halkaya kaynaşmış altı üyeli bir halkadan oluşur. Pirimidinler sitozin (C), timin (T) ve urasil (U) içerir. Pürinler adenin (A) ve guanin (G) içerir.
Sitozin, adenin ve guanin hem DNA hem de RNA'da bulunur. Ancak timin DNA'ya özgüdür ve urasil sadece RNA'da bulunur. Pürinler ve pirimidinler, yapbozun parçalarına benzeyen tamamlayıcı kimyasal grupların varlığına dayanarak, belirli bir örüntüde birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilirler. Normal hücresel koşullar altında, adenin timin ile hidrojen bağları oluşturur (DNA) veya urasil (RNA), guanin sitozin ile hidrojen bağları oluşturur. Bu tamamlayıcı baz eşleşmesi DNA yapısı ve fonksiyonu için çok önemlidir.
DNA ve RNA'nın yapısı
DNA hücre içinde çift sarmal bir yapı benimser. Çift sarmal, iplikçik adı verilen iki polinükleotit zincirden oluşur ve sarmal (yani spiral) bir şekilde birbirlerinin etrafında dönerler. İki iplikçik zıt oryantasyonlarda dır veya birbirine "karşı-paralel"dir, yani bir ipliğin 5o ucu diğerinin 3o ucuna yakındır. İki iplikçik tamamlayıcı baz eşleştirmesi (örn. guanin ile sitozin) ile bir arada tutulur.
DNA çift sarmalı, şeker-fosfat omurgası dışında bulunurken, hidrojenle bağlı bazlar içeridedir. RNA çoğunlukla tek iplikçikli bir molekül olarak ortaya çıkar. Tek RNA iplikçikleri, iplikçik içi tamamlayıcı baz eşleştirmesi yoluyla lokalize sekonder yapılar oluşturabilir. Farklı RNA ikincil yapıları hücre içinde farklı işlevlere sahiptir.