Nukleiinihapot tallentavat ja välittävät geneettistä tietoa, jonka olemme perineet esi-isiltämme. Jos sinulla on lapsia, heidän genomissasi oleva geneettinen tietosi yhdistetään ja yhdistetään kumppanisi geneettiseen tietoon. Oma genomi monistuu joka kerta, kun jokainen solu jakautuu. Lisäksi nukleiinihapot sisältävät tiettyjä geeneiksi kutsuttuja segmenttejä, jotka vastaavat kaikkien solujen proteiinien synteesistä. Geenien ominaisuudet säätelevät kehosi biologisia ominaisuuksia.
Yleistä tietoa
Nukleiinihappoja on kaksi: deoksiribonukleiinihappo (tunnetaan paremmin nimellä DNA) ja ribonukleiinihappo (tunnetaan paremmin nimellä RNA).
DNA on lankamainen geeniketju, joka on välttämätön kaikkien tunnettujen elävien organismien ja useimpien virusten kasvulle, kehitykselle, elämälle ja lisääntymiselle.
Monisoluisten organismien DNA:n muutokset johtavat muutoksiin seuraavissa sukupolvissa.
DNA on biogeneettinen substraatti,löytyy kaikista olemassa olevista elävistä olennoista yksinkertaisimmista elävistä organismeista erittäin organisoituneisiin nisäkkäisiin.
Monet viruspartikkelit (virionit) sisältävät RNA:ta tumassa geneettisenä materiaalina. On kuitenkin syytä mainita, että virukset ovat elävän ja elottoman luonnon rajalla, koska ilman isännän solulaitteistoa ne pysyvät passiivisina.
Historiallista taustaa
Vuonna 1869 Friedrich Miescher eristi ytimiä valkosoluista ja havaitsi, että ne sisälsivät runsaasti fosforia sisältävää ainetta, jota hän kutsui nukleiiniksi.
Hermann Fischer löysi puriini- ja pyrimidiiniemäkset nukleiinihapoista 1880-luvulla.
Vuonna 1884 R. Hertwig ehdotti, että nukleiinit ovat vastuussa perinnöllisten ominaisuuksien välittämisestä.
Vuonna 1899 Richard Altmann loi termin "ydinhappo".
Ja myöhemmin, 1900-luvun 40-luvulla, tutkijat Kaspersson ja Brachet löysivät yhteyden nukleiinihappojen ja proteiinisynteesin välillä.
Nukleotidit
Polynukleotidit rakentuvat monista nukleotideistä – monomeereistä, jotka on yhdistetty toisiinsa ketjuiksi.
Nukleiinihappojen rakenteessa eristetään nukleotideja, joista jokainen sisältää:
- Typpipohjainen.
- Pentosokeri.
- Fosfaattiryhmä.
Jokainen nukleotidi sisältää typpeä sisältävän aromaattisen emäksen, joka on kiinnittynyt pentoosisakkaridiin (viisi hiiltä), joka puolestaan on kiinnittynyt fosforihappojäännökseen. Tällaiset monomeerit muodostavat polymeerisiä, kun ne yhdistetään keskenäänketjut. Ne on yhdistetty kovalenttisilla vetysidoksilla, joita esiintyy yhden ketjun fosforijäännöksen ja toisen ketjun pentoosisokerin välillä. Näitä sidoksia kutsutaan fosfodiesterisidoksiksi. Fosfodiesterisidokset muodostavat sekä DNA:n että RNA:n fosfaatti-hiilihydraattirungon (rungon).
Deoksiribonukleotidi
Katsotaan ytimessä sijaitsevien nukleiinihappojen ominaisuuksia. DNA muodostaa solujemme ytimen kromosomilaitteiston. DNA sisältää "ohjelmistoohjeet" solun normaalia toimintaa varten. Kun solu lisää omaa lajiaan, nämä ohjeet välittyvät uudelle solulle mitoosin aikana. DNA näyttää kaksijuosteiselta makromolekyyliltä, joka on kierretty kaksoiskierteiseksi kierteeksi.
Nukleiinihappo sisältää fosfaatti-deoksiriboosisakkaridirungon ja neljä typpipitoista emästä: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T). Kaksijuosteisessa heliksissä adeniini pariutuu tymiinin (A-T) kanssa, guaniini pariutuu sytosiinin (G-C) kanssa.
Vuonna 1953 James D. Watson ja Francis H. K. Crick ehdotti DNA:n kolmiulotteista rakennetta, joka perustuu matalaresoluutioisiin röntgenkristallografisiin tietoihin. He viittasivat myös biologi Erwin Chargaffin havaintoihin, joiden mukaan DNA:ssa tymiinin määrä vastaa adeniinin määrää ja guaniinin määrä vastaa sytosiinin määrää. Watson ja Crick, jotka voittivat Nobel-palkinnon vuonna 1962 panoksestaan tieteeseen, olettivat, että kaksi polynukleotidinauhaa muodostavat kaksoiskierteen. Langat, vaikka ne ovat identtisiä, kiertyvät vastakkaisiin suuntiin.ohjeita. Fosfaatti-hiiliketjut sijaitsevat kierteen ulkopuolella, kun taas emäkset sijaitsevat sisäpuolella, missä ne sitoutuvat toisen ketjun emäksiin kovalenttisilla sidoksilla.
Ribonukleotidit
RNA-molekyyli on olemassa yksisäikeisenä spiraalisäikeenä. RNA:n rakenne sisältää fosfaatti-riboosihiilihydraattirungon ja nitraattiemäkset: adeniinia, guaniinia, sytosiinia ja urasiilia (U). Kun DNA-templaattiin syntyy RNA:ta transkription aikana, guaniini pariutuu sytosiinin (G-C) kanssa ja adeniini urasiilin (A-U) kanssa.
RNA-fragmentteja käytetään proteiinien tuottamiseen kaikissa elävissä soluissa, mikä varmistaa niiden jatkuvan kasvun ja jakautumisen.
Nukleiinihapoilla on kaksi päätehtävää. Ensinnäkin ne auttavat DNA:ta toimimalla välittäjinä, jotka välittävät tarvittavan perinnöllisen tiedon kehomme lukemattomille ribosomeille. Toinen RNA:n päätehtävä on toimittaa oikea aminohappo, jota jokainen ribosomi tarvitsee uuden proteiinin valmistamiseksi. RNA:ta on useita eri luokkia.
Viestinvälitys-RNA (mRNA tai mRNA - templaatti) on kopio DNA-segmentin perussekvenssistä, joka on saatu transkription tuloksena. Viesti-RNA toimii välittäjänä DNA:n ja ribosomien välillä – soluorganellit, jotka ottavat vastaan aminohappoja siirto-RNA:sta ja käyttävät niitä polypeptidiketjun rakentamiseen.
Siirto-RNA (tRNA) aktivoi perinnöllisten tietojen lukemisen lähetti-RNA:sta, mikä johtaa translaatioprosessiinribonukleiinihappo - proteiinisynteesi. Se kuljettaa myös oikeat aminohapot sinne, missä proteiini syntetisoituu.
Ribosomaalinen RNA (rRNA) on ribosomien päärakennusaine. Se sitoo templaattiribonukleotidin tiettyyn paikkaan, josta on mahdollista lukea sen tiedot, mikä käynnistää translaatioprosessin.
MiRNA:t ovat pieniä RNA-molekyylejä, jotka toimivat monien geenien säätelijöinä.
Nukleiinihappojen toiminnot ovat äärimmäisen tärkeitä elämälle yleensä ja jokaiselle solulle erityisesti. Lähes kaikkia solun suorittamia toimintoja säätelevät RNA:ta ja DNA:ta käyttämällä syntetisoidut proteiinit. Entsyymit, proteiinituotteet katalysoivat kaikkia elintärkeitä prosesseja: hengitystä, ruoansulatusta, kaikenlaista aineenvaihduntaa.
Nukleiinihappojen rakenteen erot
| Dezoskiribonucleotide | Ribonukleotidi | |
| Toiminto | Perinnöllisten tietojen pitkäaikainen tallennus ja siirto | DNA:han tallennetun tiedon muuntaminen proteiineiksi; aminohappojen kuljetus. Joidenkin virusten perinnöllisten tietojen tallennus. |
| monosakkaridi | Deoksiriboosi | Ribose |
| Rakenne | Kaksisäikeinen spiraalimuoto | Yksisäikeinen kierremuoto |
| Nitraattiemäkset | T, C, A, G | U, C, G, A |
Nukleiinihappoemästen erityisominaisuudet
Adeniini ja guaniini byniiden ominaisuuksia ovat puriinit. Tämä tarkoittaa, että niiden molekyylirakenne sisältää kaksi fuusioitunutta bentseenirengasta. Sytosiini ja tymiini puolestaan kuuluvat pyrimidiineihin ja niillä on yksi bentseenirengas. RNA-monomeerit rakentavat ketjunsa käyttämällä adeniini-, guaniini- ja sytosiiniemäksiä, ja tymiinin sijaan ne lisäävät urasiilia (U). Jokaisella pyrimidiini- ja puriiniemäksellä on oma ainutlaatuinen rakenne ja ominaisuudet, oma joukko funktionaalisia ryhmiä, jotka on liittynyt bentseenirenkaaseen.
Molekyylibiologiassa käytetään erityisiä yksikirjaimia lyhenteitä osoittamaan typpipitoisia emäksiä: A, T, G, C tai U.
Pentosokeri
Erilaisten typpipitoisten emästen lisäksi DNA- ja RNA-monomeerit eroavat pentoosisokereistaan. Viiden atomin hiilihydraatti DNA:ssa on deoksiriboosi, kun taas RNA:ssa se on riboosi. Ne ovat rakenteeltaan lähes identtisiä, mutta vain yhdellä erolla: riboosi lisää hydroksyyliryhmän, kun taas deoksiriboosissa se korvataan vetyatomilla.
Johtopäätökset
Nukleiinihappojen roolia ei voi yliarvioida biologisten lajien kehityksessä ja elämän jatkuvuudessa. Elävien solujen kaikkien ytimien erottamattomana osana ne ovat vastuussa kaikkien soluissa tapahtuvien elintärkeiden prosessien aktivoinnista.
