sinh học

Axit nucleic

tổng quát

Các axit nucleic là các phân tử sinh học tuyệt vời DNA và RNA, có sự hiện diện và hoạt động đúng, bên trong các tế bào sống, là nền tảng cho sự sống sót sau này.

Một axit nucleic chung có nguồn gốc từ liên minh, trong các chuỗi tuyến tính, với số lượng lớn các nucleotide.

Hình: Phân tử DNA.

Nucleotide là các phân tử nhỏ, trong đó có ba nguyên tố tham gia: một nhóm phốt phát, một gốc nitơ và 5 nguyên tử cacbon đường.

Axit nucleic rất quan trọng cho sự sống còn của một sinh vật, vì chúng hợp tác trong quá trình tổng hợp protein, các phân tử cần thiết để thực hiện chính xác các cơ chế tế bào.

DNA và RNA khác nhau giữa chúng ở một số khía cạnh.

Ví dụ, DNA có hai chuỗi nucleotide chống song song và có, như đường 5 carbon, deoxyribose. Mặt khác, RNA thường có một chuỗi nucleotide duy nhất và sở hữu ribose, giống như đường 5 carbon.

Axit nucleic là gì?

Các axit nucleic là các đại phân tử sinh học DNARNA, có sự hiện diện của chúng, trong các tế bào của sinh vật, là nền tảng cho sự tồn tại và phát triển chính xác của loại thứ hai.

Theo một định nghĩa khác, axit nucleic là các biopolyme được tạo ra từ sự kết hợp, trong các chuỗi tuyến tính dài, có số lượng nucleotide cao .

Một polymer sinh học, hay polymer tự nhiên, là một hợp chất sinh học lớn bao gồm tất cả các đơn vị phân tử giống nhau, được gọi là monome .

ACIDS NUCLEIC: AI ĐANG CÓ KHẢ NĂNG?

Các axit nucleic không chỉ nằm trong các tế bào của sinh vật nhân chuẩnsinh vật nhân sơ, mà còn ở dạng sống của tế bào trứng, như virut và trong các bào quan của tế bào, như ty thểlục lạp .

Cấu trúc chung

Trên cơ sở các định nghĩa trước đó, các nucleotide là đơn vị phân tử tạo nên các axit nucleic DNA và RNA.

Do đó, họ sẽ đại diện cho chủ đề chính của chương này, dành riêng cho cấu trúc của axit nucleic.

CẤU TRÚC CỦA MỘT NUCLEOTIDE CHUNG

Một nucleotide chung là một hợp chất có tính chất hữu cơ, kết quả của sự kết hợp của ba yếu tố:

  • Một nhóm phốt phát, là một dẫn xuất của axit photphoric;
  • Một pentose, đó là một loại đường có 5 nguyên tử carbon ;
  • Một cơ sở nitơ, là một phân tử dị vòng thơm.

Pentose là nguyên tố trung tâm của các nucleotide, vì nó được liên kết với nhóm phốt phát và bazơ nitơ.

Hình: Các yếu tố cấu thành một nucleotide chung của axit nucleic. Có thể thấy, nhóm phốt phát và bazơ nitơ liên kết với đường.

Liên kết hóa học giữ liên kết giữa pentose và nhóm phosphate là liên kết phosphodiesteric, trong khi liên kết hóa học kết hợp với pentose và bazơ nitơ là liên kết N-glycosid .

LÀM THẾ NÀO ĐỂ THAM GIA PENTOSY TRONG CÁC TIỀN THƯỞNG VARIOUS VỚI CÁC YẾU TỐ KHÁC?

Lời nói đầu: các nhà hóa học đã nghĩ đến việc đánh số than tạo nên các phân tử hữu cơ theo cách đơn giản hóa nghiên cứu và mô tả của họ. Ở đây, sau đó, 5 than của một pentoso trở thành: carbon 1, carbon 2, carbon 3, carbon 4 và carbon 5.

Tiêu chí phân bổ số khá phức tạp, vì vậy chúng tôi cho rằng nó phù hợp để bỏ qua phần giải thích.

Trong số 5 nguyên tử cacbon tạo thành pentose của các nucleotide, những chất liên quan đến liên kết với bazơ nitơ và nhóm phốt phát lần lượt là carbon 1carbon 5 .

  • Carbon 1 của pentose → Liên kết N-glycosid → gốc nitơ
  • Carbon 5 của pentose → liên kết phosphodiesteric → nhóm phosphate

NHỮNG LOẠI LIÊN KẾT HÓA CHẤT LÀ NHỮNG AXIT NUCLEOTID CỦA ACIDS NUCLEIC?

Hình: Cấu trúc của một pentose, đánh số các thành phần than và liên kết của nó với bazơ nitơ và nhóm phốt phát.

Trong việc tổng hợp axit nucleic, nucleotide được tổ chức thành các chuỗi tuyến tính dài, được gọi là các sợi .

Mỗi nucleotide tạo thành các chuỗi dài này liên kết với các nucleotide tiếp theo, bằng liên kết phosphodiesteric giữa carbon 3 của pentose của nó và nhóm phosphate của nucleotide ngay sau đó.

TUYỆT VỜI

Các sợi của nucleotide (hoặc sợi polynucleotide ), tạo thành axit nucleic, có hai cực, được gọi là kết thúc 5 ' (chúng ta đọc "kết thúc năm đầu tiên") và kết thúc 3' (chúng ta đọc "kết thúc ba trước"). Theo quy ước, các nhà sinh học và nhà di truyền học đã xác định rằng đầu 5 'đại diện cho đầu của một sợi axit nucleic, trong khi đầu 3' đại diện cho đuôi của nó.

Từ quan điểm hóa học, đầu 5 'của axit nucleic trùng với nhóm photphat của nucleotide đầu tiên của chuỗi, trong khi đầu 3' của axit nucleic trùng với nhóm hydroxyl (OH) đặt trên carbon 3 của nucleotide cuối .

Dựa trên tổ chức này, trong các sách sinh học di truyền và phân tử, các sợi nucleotide của axit nucleic được mô tả như sau: P-5 '→ 3'-OH.

* Lưu ý: chữ P chỉ nguyên tử phốt pho của nhóm phốt phát.

Bằng cách áp dụng các khái niệm về đầu 5 'và kết thúc 3' cho một nucleotide, đầu 5 'của nhóm thứ hai là nhóm phốt phát liên kết với carbon 5, trong khi đầu 3' là nhóm hydroxyl được nối với carbon 3.

Trong cả hai trường hợp, người đọc được mời chú ý đến sự xuất hiện của số: end 5 '- nhóm phosphate trên carbon 5 và end 3' - nhóm hydroxyl trên carbon 3.

Chức năng chung

Axit nucleic chứa, vận chuyển, giải mã và thể hiện thông tin di truyền trong protein .

Bao gồm các axit amin, protein là các đại phân tử sinh học, đóng vai trò cơ bản trong việc điều chỉnh các cơ chế tế bào của một sinh vật sống.

Thông tin di truyền phụ thuộc vào trình tự các nucleotide, tạo nên các sợi của axit nucleic.

Lịch sử

Công lao của việc phát hiện ra axit nucleic, xảy ra vào năm 1869, thuộc về bác sĩ và nhà sinh vật học người Thụy Sĩ Friedrich Miescher .

Miescher đã đưa ra phát hiện của mình trong khi ông đang nghiên cứu nhân tế bào của bạch cầu, với mục đích hiểu rõ hơn về thành phần bên trong.

Các thí nghiệm của Miescher đã thể hiện một bước ngoặt trong lĩnh vực sinh học phân tử và di truyền học, khi họ khởi xướng một loạt nghiên cứu dẫn đến việc xác định cấu trúc của DNA (Watson và Crick, vào năm 1953) và về RNA, về kiến ​​thức về cơ chế di truyền và xác định các quá trình tổng hợp protein chính xác.

Nguồn gốc của tên

Các axit nucleic có tên này, bởi vì Miescher đã xác định chúng bên trong nhân của bạch cầu (nhân - nucleic) và thấy rằng chúng có chứa nhóm phốt phát, một dẫn xuất của axit photphoric (dẫn xuất của axit photphoric - axit).

DNA

Trong số các axit nucleic được biết đến, DNA là nổi tiếng nhất, vì nó đại diện cho kho lưu trữ thông tin di truyền (hoặc gen ) phục vụ để chỉ đạo sự phát triển và tăng trưởng của các tế bào của một sinh vật sống.

DNA từ viết tắt có nghĩa là axit deoxyribonucleic hoặc axit deoxyribonucleic .

NHÂN ĐÔI

Năm 1953, để giải thích cấu trúc của DNA axit nucleic, các nhà sinh học James WatsonFrancis Crick đã đề xuất mô hình - sau đó đã tiết lộ chính xác - về cái gọi là " chuỗi xoắn kép ".

Dựa trên mô hình "chuỗi xoắn kép", DNA là một phân tử lớn, kết quả từ sự kết hợp của hai chuỗi nucleotide dài song song và cuộn lại với nhau.

Thuật ngữ "phản song song" chỉ ra rằng hai sợi có hướng ngược nhau, đó là: đầu và đuôi của dây tóc tương tác với đuôi và đầu của dây tóc khác.

Theo một điểm quan trọng khác trong mô hình "chuỗi xoắn kép", các axit nucleic của DNA axit nucleic có sự sắp xếp sao cho các bazơ nitơ được định hướng theo trục trung tâm của mỗi vòng xoắn ốc, trong khi các nhóm ngũ giác và nhóm phốt phát tạo thành giàn giáo của cái sau

PENTOSE của DNA là gì?

Các pentose là nucleotide của DNA axit nucleic là deoxyribose .

Loại đường này với 5 nguyên tử carbon có tên là thiếu, trên carbon 2, của các nguyên tử oxy. Rốt cuộc, deoxyribose có nghĩa là "không có oxy".

Hình: deoxyribose.

Do sự hiện diện của deoxyribose, các axit nucleic của DNA axit nucleic được gọi là deoxyribonucleotide .

CÁC LOẠI NUCLEOTIDES VÀ NITROGEN

Axit nucleic DNA có 4 loại deoxyribonucleotide khác nhau .

Để phân biệt 4 loại deoxyribonucleotide khác nhau chỉ là bazơ nitơ, liên kết với sự hình thành nhóm pentose-phosphate (không giống như bazơ nitơ không bao giờ thay đổi).

Do đó, vì các lý do rõ ràng, các bazơ nitơ của DNA là 4, cụ thể: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) và thymine (T).

Adenine và guanine thuộc nhóm purin, các hợp chất dị vòng thơm hai vòng.

Cytosine và thymine, mặt khác, thuộc nhóm pyrimidine, các hợp chất dị vòng thơm đơn vòng.

Với mô hình "chuỗi xoắn kép", Watson và Crick cũng đã giải thích tổ chức của các bazơ nitơ trong DNA là gì:

  • Mỗi cơ sở nitơ của một dây tóc nối với nhau, bằng các liên kết hydro, đến một cơ sở nitơ có trên dây tóc chống song song, tạo thành một cặp, một cặp, của các bazơ.
  • Sự kết hợp giữa các cơ sở nitơ của hai sợi rất đặc biệt. Trên thực tế, adenine chỉ tham gia với thymine, trong khi cytosine chỉ liên kết với guanine.

    Phát hiện quan trọng này đã khiến các nhà sinh học phân tử và các nhà di truyền học đồng ý các thuật ngữ " bổ sung giữa các bazơ nitơ " và " sự kết hợp bổ sung của các bazơ nitơ ", để chỉ ra sự độc đáo của adenine liên kết với thymine và cytosine với guanine. .

Ở ĐÂU, NÓ ĐẶT CH IN TRONG VÒNG SỐNG Ở ĐÂU?

Trong các sinh vật nhân chuẩn (động vật, thực vật, nấm và protist), axit nucleic DNA nằm trong nhân của tất cả các tế bào có cấu trúc tế bào này.

Ở các sinh vật nhân sơ (vi khuẩn và vi khuẩn cổ), thay vào đó, DNA axit nucleic cư trú trong tế bào chất, do các tế bào prokaryote thiếu nhân.

RNA

Trong số hai axit nucleic tự nhiên, RNA đại diện cho đại phân tử sinh học chuyển các nucleotide của DNA thành các axit amin cấu thành protein (quá trình tổng hợp protein ).

Trên thực tế, RNA axit nucleic có thể so sánh với một từ điển thông tin di truyền, được báo cáo về DNA axit nucleic.

RNA từ viết tắt có nghĩa là axit ribonucleic .

NHỮNG KHÁC BIỆT R DING TUYỆT VỜI TỪ DNA

RNA axit nucleic thể hiện sự khác biệt khác nhau, so với DNA:

  • RNA là một phân tử sinh học nhỏ hơn DNA, thường được hình thành từ một chuỗi nucleotide duy nhất .
  • Các pentose tạo thành các nucleotide của axit ribonucleic là ribose . Không giống như deoxyribose, ribose có một nguyên tử oxy trên carbon 2.

    Đó là do sự hiện diện của đường ribose mà các nhà sinh học và hóa học đã gán, cho RNA, tên của axit ribonucleic.

  • Các nucleotide của axit nucleic RNA còn được gọi là ribonucleotide .
  • RNA nucleic acid chia sẻ với DNA chỉ có 3 bazơ nitơ trong số 4 . Trên thực tế, thymine trình bày cơ sở nitơ uracil .
  • RNA có thể cư trú trong các khoang khác nhau của tế bào, từ nhân đến tế bào chất.

CÁC LOẠI RNA

Hình: ribose.

Bên trong các tế bào sống, RNA axit nucleic tồn tại ở bốn dạng chính: RNA vận chuyển (hoặc RNA truyền hoặc tRNA ), RNA thông tin (hoặc RNA messenger hoặc mRNA ), RNA ribosome (hoặc ribosome RNA hoặc rRNA ) và RNA hạt nhân nhỏ (hoặc RNA hạt nhân nhỏ hoặc snRNA ).

Mặc dù chúng bao gồm các vai trò cụ thể khác nhau, bốn dạng RNA nói trên hợp tác cho một mục tiêu chung: tổng hợp protein, bắt đầu từ các chuỗi nucleotide có trong DNA.

Mô hình nhân tạo

Trong những thập kỷ qua, các nhà sinh học phân tử đã tổng hợp, trong phòng thí nghiệm, các axit nucleic khác nhau, được xác định bằng tính từ "nhân tạo".

Trong số các axit nucleic nhân tạo xứng đáng được trích dẫn cụ thể: TNA, PNA, LNA và GNA.