Τα νουκλεϊκά οξέα είναι χημικές ενώσεις μεγάλης βιολογικής σημασίας. όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν νουκλεϊκά οξέα με τη μορφή DNA και RNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ και ριβονουκλεϊκό οξύ αντίστοιχα). Τα νουκλεϊνικά οξέα είναι πολύ σημαντικά μόρια επειδή ασκούν τον πρωταρχικό έλεγχο των θεμελιωδών διαδικασιών ζωής σε όλους τους οργανισμούς.
Όλα δείχνουν ότι τα νουκλεϊνικά οξέα έπαιξαν τον ίδιο ρόλο από τις πρώτες μορφές πρωτόγονης ζωής που κατάφεραν να επιβιώσουν (όπως τα βακτήρια).
Στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών, το DNA υπάρχει κυρίως στα χρωμοσώματα (στα διαιρούμενα κύτταρα) και στη χρωματίνη (στα διακυνητικά κύτταρα).
Είναι επίσης παρόν εκτός του πυρήνα (ιδιαίτερα στα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια, όπου εκτελεί τη λειτουργία του ως κέντρο πληροφοριών για τη σύνθεση μέρους ή ολόκληρου του οργανιδίου).
Το RNA, από την άλλη πλευρά, υπάρχει τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα: στον πυρήνα είναι πιο συγκεντρωμένο στον πυρήνα · στο κυτταρόπλασμα είναι πιο συγκεντρωμένο στα πολυσώματα.
Η χημική δομή των νουκλεϊκών οξέων είναι αρκετά περίπλοκη. σχηματίζονται από νουκλεοτίδια, καθένα από τα οποία (όπως είδαμε) σχηματίζεται από τρία συστατικά: ένυδρο άνθρακα (πεντόζη), βάση αζώτου (πουρίνη ή πυριμιδίνη) και φωσφορικό οξύ.
Τα νουκλεϊκά οξέα είναι επομένως μεγάλα πολυνουκλεοτίδια, που προκύπτουν από τη συνένωση μονάδων που ονομάζονται νουκλεοτίδια. Η διαφορά μεταξύ DNA και RNA έγκειται στην πεντόζη και τη βάση. Υπάρχουν δύο τύποι πεντόζης, ένας για κάθε τύπο νουκλεϊκού οξέος:
1) Ριβόζη στο RNA.
2) Δεσοσιριβόζη στο DNA.
Όσον αφορά τις βάσεις, πρέπει να επαναλάβουμε τη διάκριση. Οι βάσεις πυριμιδίνης περιλαμβάνουν:
1) Κυτοσίνη.
2) Θυμίνη, παρούσα μόνο στο DNA.
3) Uracil, παρόν μόνο στο RNA.
Οι βάσεις πουρίνης, από την άλλη πλευρά, αποτελούνται από:
1) Αδενίνη
2) Γκουανίν.
Συνοψίζοντας, στο DNA βρίσκουμε: Κυτοσίνη - Αδενίνη - Γουανίνη - Θυμίνη (C -A -G -T); ενώ στο RNA έχουμε: Κυτοσίνη - Αδενίνη - Γουανίνη - Ουρακίλη (C -A -G -U).
Όλα τα νουκλεϊκά οξέα έχουν τη γραμμική δομή της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας. η ιδιαιτερότητα των πληροφοριών δίνεται από τη διαφορετική ακολουθία των βάσεων.
Δομή DNA
Τα νουκλεοτίδια της αλυσίδας του DNA συνδέονται με έναν εστερικό δεσμό μεταξύ φωσφορικού οξέος και πεντόζης. Το οξύ συνδέεται με τον άνθρακα 3 της νουκλεοτιδικής πεντόζης και με τον άνθρακα 5 του επόμενου · σε αυτούς τους δεσμούς χρησιμοποιεί δύο από τις τρεις όξινες ομάδες του · η υπόλοιπη ομάδα οξέων δίνει στο μόριο τον όξινο χαρακτήρα του και του επιτρέπει να σχηματίσει δεσμούς με βασικές πρωτεΐνες Το
Το DNA έχει δομή διπλής έλικας: δύο συμπληρωματικές αλυσίδες, μία από τις οποίες "κατεβαίνει" και η "άλλη" ανεβαίνει. "Σε αυτή τη διάταξη αντιστοιχεί η έννοια των" αντιπαραλληλών "αλυσίδων, δηλαδή παράλληλων αλλά με αντίθετες κατευθύνσεις. Ξεκινώντας από από τη μία πλευρά, μία από τις αλυσίδες ξεκινά με έναν δεσμό μεταξύ φωσφορικού οξέος και άνθρακα 5 της πεντόζης και τελειώνει με έναν ελεύθερο άνθρακα 3 · ενώ η κατεύθυνση της συμπληρωματικής αλυσίδας είναι αντίθετη. Βλέπουμε επίσης ότι οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αυτών των δύο αλυσίδων συμβαίνουν μόνο μεταξύ βάσης πουρίνης και πυριμιδίνης και αντίστροφα, δηλαδή μεταξύ αδενίνης και θυμίνης και μεταξύ κυτοσίνης και γουανίνης και αντιστρόφως. υπάρχουν δύο δεσμοί υδρογόνου στο ζεύγος ΑΤ, ενώ στο ζεύγος GC υπάρχουν τρεις δεσμοί. Αυτό σημαίνει ότι το δεύτερο ζεύγος έχει μεγαλύτερη σταθερότητα.
Αναπαραγωγή DNA
Όπως ήδη αναφέρθηκε σε σχέση με τον διακυνητικό πυρήνα, το DNA μπορεί να βρίσκεται στην "αυτοσυνθετική" και "αλλοσυνθετική" φάση, δηλαδή να συμμετέχει αντίστοιχα στη σύνθεση ζευγών του εαυτού του (αυτοσύνθεση) ή μιας "άλλης ουσίας (RNA: αλλοσύνθεση). θεωρείται χωρισμένο σε τρεις φάσεις, που ονομάζονται G1, S, G2. Στη φάση G1 (στην οποία το G μπορεί να ληφθεί ως αρχική ανάπτυξη) το κύτταρο συνθέτει, υπό τον έλεγχο του πυρηνικού DNA, όλα όσα χρειάζονται για τον μεταβολισμό του. Στη φάση S (όπου το S σημαίνει σύνθεση, δηλ. Σύνθεση νέου πυρηνικού DNA) λαμβάνει χώρα αναπαραγωγή του DNA. Στη φάση G2 το κύτταρο ξαναρχίζει την ανάπτυξη, προετοιμάζοντας την επόμενη διαίρεση.
ΑΣ ΔΟΥΜΕ ΣΥΝΤΟΜΙΚΑ ΤΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΟΥ ΓΙΝΟΥΝ ΣΤΗ ΦΑΣΗ Σ
Πρώτα απ 'όλα μπορούμε να αντιπροσωπεύσουμε τις δύο αντιπαράλληλες αλυσίδες σαν να ήταν ήδη "απεξαρτημένες". Ξεκινώντας από ένα άκρο, οι δεσμοί μεταξύ των ζευγών βάσεων (A - T και G - C) σπάνε και οι δύο συμπληρωματικές αλυσίδες απομακρύνονται (η σύγκριση του ανοίγματος ενός "φλας" είναι κατάλληλη). Σε αυτό το σημείο ένα ένζυμο ( DNA-πολυμεράση) "ρέει" κατά μήκος κάθε μεμονωμένης αλυσίδας, ευνοώντας το σχηματισμό δεσμών μεταξύ των νουκλεοτιδίων που το συνθέτουν και νέων νουκλεοτιδίων (προηγουμένως "ενεργοποιημένων" με ενέργεια που απελευθερώνεται από το "ATP" που επικρατεί στο καρυόπλασμα. Ένα νέο timína συνδέεται απαραίτητα με κάθε αδενίνη και ούτω καθεξής, σχηματίζοντας σταδιακά μια νέα διπλή αλυσίδα από κάθε μεμονωμένη αλυσίδα.
Η DNA-πολυμεράση φαίνεται να δρα in vivo αδιάφορα στις δύο αλυσίδες, όποια και αν είναι η "κατεύθυνση" (από 3 έως 5 ή αντίστροφα). Με αυτόν τον τρόπο, όταν έχει καλυφθεί όλη η αρχική διπλή αλυσίδα DNA, δύο διπλές αλυσίδες, ακριβώς Ο όρος που ορίζει αυτό το φαινόμενο είναι "ημισυντηρητική αναπαραγωγή", όπου η "αναπαραγωγή" συγκεντρώνει τις έννοιες του ποσοτικού διπλασιασμού και της ακριβούς αντιγραφής, ενώ "ημισυντηρητικό" υπενθυμίζει το γεγονός ότι, για κάθε νέα διπλή αλυσίδα DNA, μόνο μια αλυσίδα είναι νεο-εντετική.
Το DNA περιέχει γενετικές πληροφορίες, τις οποίες μεταδίδει στο RNA. Το τελευταίο με τη σειρά του το μεταδίδει σε πρωτεΐνες, ρυθμίζοντας έτσι τις μεταβολικές λειτουργίες του κυττάρου. Κατά συνέπεια, ολόκληρος ο μεταβολισμός βρίσκεται άμεσα ή έμμεσα υπό τον έλεγχο του πυρήνα.
Η γενετική κληρονομιά που βρίσκουμε στο DNA προορίζεται να δώσει συγκεκριμένες πρωτεΐνες στο κύτταρο.
Αν τα πάρουμε σε ζεύγη, οι τέσσερις βάσεις θα δώσουν 16 πιθανούς συνδυασμούς, δηλαδή 16 γράμματα, που δεν επαρκούν για όλα τα αμινοξέα. Αν αντ 'αυτού τα πάρουμε σε τρίδυμα, θα υπάρχουν 64 συνδυασμοί, οι οποίοι μπορεί να φαίνονται πάρα πολλοί, αλλά οι οποίοι, στην πραγματικότητα, χρησιμοποιούνται όλοι καθώς η επιστήμη ανακάλυψε ότι διαφορετικά αμινοξέα κωδικοποιούνται από περισσότερες από μία τριπλέτες. Έχουμε, λοιπόν, τη μετάφραση από τα 4 γράμματα των αζωτούχων βάσεων των νουκλεοτιδίων στα 21 των αμινοξέων. Ωστόσο, πριν από τη "μετάφραση", το c "είναι η" μεταγραφή ", ακόμα στο πλαίσιο" τεσσάρων γραμμάτων ", δηλαδή το πέρασμα των γενετικών πληροφοριών από τα 4 γράμματα του DNA στα 4 γράμματα του RNA, λαμβάνοντας υπόψη ότι, αντί για ντροπαλό (DNA), το c "είναι" ουρακίλη (RNA).
Η διαδικασία μεταγραφής συμβαίνει όταν, παρουσία ριβονουκλεοτιδίων, ενζύμων (RNA-πολυμεράση) και ενέργειας που περιέχονται στα μόρια ΑΤΡ, ανοίγει η αλυσίδα DNA και συντίθεται RNA, η οποία είναι μια πιστή αναπαραγωγή των γενετικών πληροφοριών που περιέχονται σε αυτό το τμήμα ανοιχτή αλυσίδα.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι RNA και όλοι προέρχονται από πυρηνικό DNA:
- RNAm (αγγελιοφόρος)
- RNAr (ριβοσωμικό)
- RNAt ή RNAs (μεταφορά ή διαλυτό)
