Nukleové kyseliny – štruktúra a funkcia
Čo potrebujete vedieť o DNA a RNA
DNA je dôležitá nukleová kyselina. KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
The nukleových kyselín sú životne dôležité biopolyméry nachádzajú sa vo všetkých živých veciach, kde fungujú na kódovanie, prenos a vyjadrenie génov . Tieto veľké molekuly sa nazývajú nukleové kyseliny, pretože boli prvýkrát identifikované vo vnútri jadro buniek , nachádzajú sa však aj v mitochondrie a chloroplasty ako aj baktérie a vírusy. Dve hlavné nukleové kyseliny sú kyselina deoxyribonukleová ( DNA ) a ribonukleová kyselina ( RNA ).
DNA a RNA v bunkách
Porovnanie DNA a RNA. Klip
DNA je dvojvláknová molekula organizovaná do chromozómov, ktorá sa nachádza v jadre buniek, kde kóduje genetickú informáciu organizmu. Keď sa bunka delí, kópia tohto genetického kódu sa odovzdá novej bunke. Kopírovanie genetického kódu je tzv replikácie .
RNA je jednovláknová molekula, ktorá sa môže dopĺňať alebo „prispôsobovať“ DNA. Typ RNA nazývaný messenger RNA alebo mRNA číta DNA a vytvára jej kópiu prostredníctvom a proces nazývaný transkripcia . mRNA nesie túto kópiu z jadra do ribozómov v cytoplazme, kde prenosová RNA alebo tRNA pomáha priradiť aminokyseliny ku kódu, čím sa v konečnom dôsledku vytvárajú proteíny prostredníctvom proces nazývaný preklad .
Nukleotidy nukleových kyselín
DNA sa skladá z dvoch sacharidovo-fosfátových hlavných reťazcov a nukleotidových báz. Existujú štyri rôzne bázy: guanín, cytozín, tymín a adenín. DNA obsahuje časti nazývané gény, ktoré kódujú genetickú informáciu tela. ALFRED PASIEKA/VEDECKÁ FOTOGRAFIA / Getty Images
DNA aj RNA sú polyméry tvorené monomérmi nazývanými nukleotidy. Každý nukleotid pozostáva z troch častí:
- dusíkatú bázu
- päťuhlíkový cukor (pentózový cukor)
- fosfátová skupina (PO43-)
Bázy a cukor sú odlišné pre DNA a RNA, ale všetky nukleotidy sa spájajú pomocou rovnakého mechanizmu. Primárny alebo prvý uhlík cukru sa viaže na bázu. Číslo 5 uhlíka cukru sa viaže na fosfátovú skupinu. Keď sa nukleotidy navzájom viažu za vzniku DNA alebo RNA, fosfát jedného z nukleotidov sa pripojí k 3-uhlíku cukru druhého nukleotidu, čím sa vytvorí to, čo sa nazýva cukor-fosfátový hlavný reťazec nukleovej kyseliny. Spojenie medzi nukleotidmi sa nazýva fosfodiesterová väzba.
Štruktúra DNA
jack0m / Getty Images
DNA aj RNA sa vyrábajú pomocou báz, pentózového cukru a fosfátových skupín, ale dusíkaté bázy a cukor nie sú v týchto dvoch makromolekulách rovnaké.
DNA sa vyrába pomocou báz adenínu, tymínu, guanínu a cytozínu. Bázy sa navzájom spájajú veľmi špecifickým spôsobom. Adenín a tymín sa viažu (A-T), zatiaľ čo cytozín a guanín (G-C). Pentózový cukor je 2'-deoxyribóza.
RNA sa vyrába pomocou báz adenínu, uracilu, guanínu a cytozínu. Páry báz sa tvoria rovnakým spôsobom, okrem adenínu sa spája s uracilom (A-U), pričom guanín sa viaže na cytozín (G-C). Cukor je ribóza. Jeden jednoduchý spôsob, ako si zapamätať, ktoré základy sa navzájom spárujú, je pozrieť sa na tvar písmen. C a G sú obe zakrivené písmená abecedy. A a T sú obe písmená vyrobené z pretínajúcich sa priamych čiar. Môžete si zapamätať, že U zodpovedá T, ak si spomeniete na U a po T, keď recitujete abecedu.
Adenín, guanín a tymín sa nazývajú purínové bázy. Sú to bicyklické molekuly, čo znamená, že pozostávajú z dvoch kruhov. Cytozín a tymín sa nazývajú pyrimidínové bázy. Pyrimidínové bázy pozostávajú z jedného kruhu alebo heterocyklického amínu.
Nomenklatúra a história
DNA môže byť najväčšia prirodzená molekula. Ian Cuming / Getty Images
Rozsiahly výskum v 19. a 20. storočí viedol k pochopeniu podstaty a zloženia nukleových kyselín.
- V roku 1869 objavil Friedrick Miescher nukleín v eukaryotických bunkách. Nukleín je materiál nachádzajúci sa v jadre, ktorý pozostáva hlavne z nukleových kyselín, bielkovín a kyseliny fosforečnej.
- V roku 1889 Richard Altmann skúmal chemické vlastnosti nukleínu. Zistil, že sa správa ako kyselina, a tak bol materiál premenovaný nukleová kyselina . Nukleová kyselina označuje DNA aj RNA.
- V roku 1938 Astbury a Bell publikovali prvý röntgenový difrakčný obrazec DNA.
- V roku 1953 Watson a Crick opísali štruktúru DNA.
Zatiaľ čo boli objavené v eukaryotoch, vedci si časom uvedomili, že bunka nemusí mať jadro, aby mala nukleové kyseliny. Všetky pravé bunky (napr. z rastlín, zvierat, húb) obsahujú DNA aj RNA. Výnimkou sú niektoré zrelé bunky, napríklad ľudské červené krvinky. Vírus má buď DNA alebo RNA, ale zriedka obe molekuly. Zatiaľ čo väčšina DNA je dvojvláknová a väčšina RNA je jednovláknová, existujú výnimky. Vo vírusoch existuje jednovláknová DNA a dvojvláknová RNA. Dokonca sa našli nukleové kyseliny s tromi a štyrmi vláknami!