Νουκλεϊκά οξέα και DNA

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι χημικές ενώσεις μεγάλης βιολογικής σημασίας. όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί περιέχουν νουκλεϊνικά οξέα με τη μορφή ϋΝΑ και RNA (αντιστοίχως δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ και ριβονουκλεϊνικό οξύ). Τα νουκλεϊνικά οξέα είναι πολύ σημαντικά μόρια επειδή ασκούν πρωταρχικό έλεγχο σε ζωτικές ζωτικές διεργασίες σε όλους τους οργανισμούς.

Όλα δείχνουν ότι τα νουκλεϊνικά οξέα έχουν παίξει τον ίδιο ρόλο από τις πρώτες μορφές πρωτόγονης ζωής που θα μπορούσαν να επιβιώσουν (όπως τα βακτήρια).

Στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών, το DNA υπάρχει κυρίως σε χρωμοσώματα (σε κύτταρα διαίρεσης) και στη χρωματίνη (στα ενδοκυτταρικά κύτταρα).

Είναι επίσης παρούσα εκτός του πυρήνα (ιδιαίτερα στα μιτοχόνδρια και στα πλαστίδια, όπου εκπληρώνει τη λειτουργία του ως κέντρο πληροφοριών για τη σύνθεση μέρους ή του συνόλου των οργανιδίων).

Το RNA, αντιθέτως, υπάρχει τόσο στον πυρήνα όσο και στο κυτταρόπλασμα: στον πυρήνα είναι περισσότερο συγκεντρωμένος στον πυρήνα. στο κυτταρόπλασμα είναι περισσότερο συγκεντρωμένο σε πολυσωμικά.

Η χημική δομή των νουκλεϊνικών οξέων είναι αρκετά περίπλοκη. σχηματίζονται από νουκλεοτίδια, έκαστο των οποίων (όπως είδαμε) αποτελείται από τρία συστατικά: ένυδρο άλας άνθρακα (πεντόζη), βάση αζώτου (πουρίνη ή πυριμιδίνη) και φωσφορικό οξύ.

Επομένως, τα νουκλεϊκά οξέα είναι μακρά πολυνουκλεοτίδια, που προκύπτουν από τη σύζευξη μονάδων που ονομάζονται νουκλεοτίδια. Η διαφορά μεταξύ DNA και RNA βρίσκεται στην πεντόζη και στη βάση. Υπάρχουν δύο τύποι πεντόζης, ένας για κάθε τύπο νουκλεϊκού οξέος:

1) Ribose σε RNA.

2) Αποσιωδίωση στο DNA.

Επίσης, όσον αφορά τις βάσεις, πρέπει να επαναλάβουμε τη διάκριση. πυριμιδίνης περιλαμβάνουν:

1) Κυτοσίνη.

2) Θυμίνη, παρούσα μόνο στο DNA.

3) Ουρακίλη, παρούσα μόνο στο RNA.

Οι βάσεις πουρίνης αποτελούνται από:

1) Αδενίνη

2) Guanina.

Συνοπτικά, στο DNA βρίσκουμε: Cytosine - Adenine - Guanina - Timina (CAGT); ενώ στο RNA έχουμε: Κυτοσίνη - Αδενίνη - Γουανίνη - Ουρακίλη (CAGU).

Όλα τα νουκλεϊκά οξέα έχουν τη δομή της γραμμικής αλυσίδας πολυνουκλεοτιδίου. η ιδιαιτερότητα της πληροφορίας δίνεται από τη διαφορετική ακολουθία των βάσεων.

Δομή DNA

Τα νουκλεοτίδια της ϋΝΑ αλυσίδας συνδέονται μαζί με τον εστέρα μεταξύ φωσφορικού οξέος και πεντόζης. το οξύ βρίσκεται δεσμευμένο στον άνθρακα 3 της νουκλεοτιδικής πεντόζης και στον άνθρακα 5 του επόμενου. σε αυτούς τους δεσμούς χρησιμοποιεί δύο από τις τρεις όξινες ομάδες του. η υπόλοιπη όξινη ομάδα δίνει τον χαρακτήρα οξέος στο μόριο και επιτρέπει να σχηματίζονται δεσμοί με βασικές πρωτεΐνες.

Το DNA έχει μια δομή διπλής έλικας: δύο συμπληρωματικές αλυσίδες, μία από τις οποίες "κατεβαίνει" και η άλλη "ανεβαίνει". Αυτή η έννοια αντιστοιχεί στην έννοια των "αντιπαράλληλων" αλυσίδων, δηλαδή παράλληλων αλλά σε αντίθετες κατευθύνσεις. Ξεκινώντας από τη μία πλευρά, μία από τις αλυσίδες ξεκινά με ένα δεσμό μεταξύ φωσφορικού οξέος και άνθρακα 5 της πεντόζης και τελειώνει με ελεύθερο άνθρακα 3. ενώ η κατεύθυνση της συμπληρωματικής αλυσίδας είναι αντίθετη. Βλέπουμε επίσης ότι οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αυτών των δύο αλυσίδων εμφανίζονται μόνο μεταξύ μιας βάσης πουρίνης και μιας βάσης πυριμιδίνης και αντιστρόφως, δηλαδή μεταξύ της Αδενίνας και της Τιμίνας και μεταξύ της Κυτοσίνης και της Γουανίνης και αντιστρόφως. υπάρχουν δύο δεσμοί υδρογόνου στο ζεύγος AT, ενώ στο ζεύγος GC υπάρχουν τρεις δεσμοί. Αυτό σημαίνει ότι το δεύτερο ζεύγος έχει μεγαλύτερη σταθερότητα.

Ανακατασκευή DNA

Όπως έχει ήδη αναφερθεί σε σχέση με τον ενδοκυτταρικό πυρήνα, το DNA μπορεί να βρεθεί στις "αυτοσυνθετικές" και "αλλοσυνθετικές" φάσεις, δηλαδή αντιστοίχως δεσμευμένες να συνθέσουν τα ίδια τα ζεύγη (αυτοσύνθεση) ή άλλη ουσία (RNA: αλλοσύνθεση). από την άποψη αυτή χωρίζεται σε τρεις φάσεις, που ονομάζονται G1, S, G2 . Στη φάση G1 (όπου το G μπορεί να ληφθεί ως αρχική ανάπτυξη, ανάπτυξη) το κύτταρο συνθέτει, υπό τον έλεγχο του πυρηνικού DNA, το μόνο που είναι απαραίτητο για το μεταβολισμό του ατόμου. Στη φάση S (όπου το S αντιπροσωπεύει τη σύνθεση, δηλ. Σύνθεση νέου πυρηνικού DNA) λαμβάνει χώρα αναγωγή DNA. Στη φάση G2 το κύτταρο επαναλαμβάνει την ανάπτυξη, προετοιμάζοντας την επόμενη διαίρεση.

Πρέπει να δούμε τα Φαινόμετρα στο Στάδιο S

Πρώτα απ 'όλα μπορούμε να εκπροσωπήσουμε τις δύο αντιπαράλληλες αλυσίδες σαν να ήταν ήδη «αποπειραμένοι». Ξεκινώντας από το ένα άκρο οι δεσμοί ανάμεσα στα ζεύγη βάσεων (Α - Τ και Γ - Γ) σπάνε και οι δύο συμπληρωματικές αλυσίδες απομακρύνονται (η σύγκριση του ανοίγματος ενός "κεραυνού" είναι κατάλληλη). Σε αυτό το σημείο ένα ρεύμα ( ϋΝΑ-πολυμεράση ) "ρέει" κατά μήκος κάθε μονής αλυσίδας, ευνοώντας το σχηματισμό δεσμών μεταξύ των νουκλεοτιδίων που το συνθέτουν και των νέων νουκλεοτιδίων (προηγουμένως "ενεργοποιημένων" με ενέργεια που δίνεται από την ΑΤΡ). Μια νέα timína δεσμεύεται αναγκαστικά σε κάθε αδενίνη και ούτω καθεξής, σχηματίζοντας κάθε φορά μια νέα διπλή αλυσίδα.

Τα DNA των πολυμερών φαίνεται ότι δρουν in vivo αδιαφορικά στις δύο αλυσίδες, όποια και αν είναι η "κατεύθυνση" (από 3 έως 5 ή αντίστροφα). Με τον τρόπο αυτό, όταν έχει διανυθεί όλη η αρχική διπλή αλυσίδα DNA, θα υπάρχει η παρουσία δύο διπλής αλυσίδας, ακριβώς ίσο με το πρωτότυπο.Ο όρος που ορίζει αυτό το φαινόμενο είναι "ημικυκονεργητική αναγωγή", όπου η "αναγωγή" συγκεντρώνει τις σημασίες του ποσοτικού και ακριβούς διπλασιασμού του αντιγράφου, ενώ η "ημι-συντηρητική" υπενθυμίζει το γεγονός ότι για κάθε νέα διπλή αλυσίδα DNA, μια μονή αλυσίδα είναι neosítetico.

Το DNA περιέχει γενετικές πληροφορίες, τις οποίες μεταδίδει στο RNA. η τελευταία με τη σειρά της μεταδίδει τις πρωτεΐνες, ρυθμίζοντας έτσι τις μεταβολικές λειτουργίες του κυττάρου. Κατά συνέπεια, ολόκληρος ο μεταβολισμός είναι άμεσα ή έμμεσα υπό τον έλεγχο του πυρήνα.

Η γενετική κληρονομιά που βρίσκουμε στο DNA έχει σκοπό 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. Εάν αντίθετα τις παίρνουμε σε τριπλέτες, θα υπάρχουν 64 συνδυασμοί, οι οποίοι μπορεί να φαίνονται υπερβολικοί, αλλά που στην πραγματικότητα χρησιμοποιούνται όλοι, αφού η επιστήμη έχει ανακαλύψει ότι διαφορετικά αμινοξέα κωδικοποιούνται από περισσότερες από μία τριάδες. Έτσι, υπάρχει η μετάφραση από τα 4 γράμματα των νουκλεοτιδικών αζωτούχων βάσεων στα 21 από τα αμινοξέα. Ωστόσο, πριν από την «μετάφραση», υπάρχει η «μεταγραφή», ακόμα στο πλαίσιο των τεσσάρων γραμμάτων, δηλαδή το πέρασμα της γενετικής πληροφορίας από τα 4 γράμματα του DNA στα 4 γράμματα του RNA, λαμβάνοντας υπόψη ότι, αντί για (ΔΝΑ), υπάρχει ουρακίλη (RNA).

Η διαδικασία μεταγραφής λαμβάνει χώρα όταν, παρουσία ριβονουκλεοτιδίων, ενζύμων (RNA-πολυμεράσης) και ενέργειας που περιέχονται στα μόρια ΑΤΡ, ανοίγει η αλυσίδα DNA και συντίθεται RNA, η οποία αποτελεί πιστή αναπαραγωγή γενετικών πληροφοριών που περιέχονται σε αυτή την έκταση ανοιχτής αλυσίδας.

Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι RNA και όλα προέρχονται από πυρηνικό DNA: