ДНК нуклеотиди: какво представляват, характеристики и функции

Проектът за човешкия геном, стартирал през 1990 г. с бюджет от 3 милиарда долара, си постави глобалната цел картографирайте химическите бази, които произвеждат нашата ДНК и идентифицирайте всички гени, присъстващи в генома на вида човек. Секвенирането е завършено през 2003 г., 13 години по-късно.

Благодарение на тази титанична молекулярна и генетична работа сега знаем, че човешкият геном съдържа приблизително 3000 милиона базови двойки и 20 000-25 000 гена. Въпреки това остава много да се опише, тъй като функциите на всяка една от секциите на генетичната информация, които сме кодирали във всяка от нашите клетки, не са известни.

Докато учените изследват, общото население става все по-наясно какво е генетиката наука, която изучава онази азбука от молекули, които организират и кодират наследствеността и всяка от нашите функции жизненоважен. Ние сме нищо без нашите гени и, въпреки че те не се виждат с просто око, целият жив материал "е" благодарение на тях. Тъй като не можем да придобием знания, без да започнем отначало, в тази статия ви представяме

основната структура, която кодира нашето съществуване: нуклеотидите на ДНК.

• Свързана статия: „Разлики между ДНК и РНК“

Какво е нуклеотид?

Нуклеотидът се определя като органична молекула, образувана от ковалентното свързване на нуклеозид (пентоза + азотна основа) и фосфатна група.

Последователността от нуклеотиди е собствена генетична дума, тъй като нейният ред кодира синтеза на протеини от клетъчния механизъм и следователно метаболизма на живото същество. Но нека не изпреварваме: първо ще се съсредоточим върху всяка от частите, които пораждат тази уникална молекула.

1. пентоза

Пентозите са монозахариди, прости въглехидрати (захари), образувани от верига от 5 въглеродни атома заедно, които изпълняват ясна структурна функция. Пентозата може да бъде рибоза, която води до рибонуклеозид, основната структура на РНК. От друга страна, ако рибозата загуби кислороден атом, възниква дезоксирибозата, пентозата, която е част от дезоксирибонуклеозида, основната структура на ДНК.

2. Азотна основа

Както казахме преди, пентозата и азотната основа водят до рибонуклеозид или дезоксирибонуклеозид, но какво е основа? Азотните основи са циклични органични съединения, които включват два или повече азотни атома. в тях ключът към генетичния код е открит, тъй като те дават специфично име на всеки от нуклеотидите, от които са част. Има 3 вида от тези хетероциклични съединения:

Пуринови азотни основи: аденин (A) и гуанин (G). И двете са част както от ДНК, така и от РНК. Пиримидинови азотни основи: цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U). Тиминът е уникален за ДНК, докато урацилът е уникален за РНК.

Изоалоксацин азотни основи: флавин (F). Той не е част от ДНК или РНК, но изпълнява други процеси.

Така, ако даден нуклеотид съдържа тиминова база, той се нарича директно (Т). Азотните бази са тези, които дават имена на онези последователности, които всички сме виждали на черна дъска или информативен научен материал в някакъв момент от живота си. Например, GATTACA е пример за ДНК последователност от 7 нуклеотида, всеки с база, която му дава името..

• Може да се интересувате: „3-те закона на Мендел и грах: това ни учат те“

3. Фосфатна група

Вече имаме пълния нуклеозид, тъй като описахме пентозата, която е свързана чрез гликозидна връзка с една от базите A, G, C и T. Сега имаме нужда само от едно съединение, за да имаме нуклеотида в неговата цялост: фосфатната група.

Фосфатната група е многоатомен йон, съставен от централен фосфорен (P) атом, заобиколен от четири еднакви кислородни атома в тетраедрична подредба. Тази комбинация от атоми е от съществено значение за живота, тъй като е част от нуклеотидите на ДНК и РНК, но също и от тези, които транспортират химическа енергия (АТФ).

Нуклеотид: Нуклеозид (база + пентоза) + фосфатна група

Дешифриране на живота чрез ДНК нуклеотиди

Цялата тази химическа информация е страхотна, но как да я приложим на практика? Е, първо трябва да вземем предвид това всеки три кодиращи нуклеотида образуват различна фраза, за да осигурят информация за всяка от групите, които пораждат протеин. Да вземем пример:

• ATT: аденин, тимин и тимин
• ДЕЙСТВАТ: аденин, цитозин и тимин
• ATA: аденин, тимин и аденин

Тези три нуклеотидни последователности, кодирани в ДНК ядрото на клетката, съдържат инструкциите за сглобяване на аминокиселината изолевцин, която е една от 20-те аминокиселини, използвани за синтеза на протеини функционален. Изясняваме следното: не че трите последователности са необходими за сглобяването на изолевцин, а че трите са взаимозаменяеми, защото всички те кодират тази аминокиселина (излишък).

Чрез процес, който не ни засяга твърде много тук, клетъчната машина извършва процес, наречен транскрипция, при който тези ДНК нуклеотидни триплети се транслират в РНК. Тъй като азотната основа тимин не е част от РНК, всеки (T) трябва да бъде заменен с (U). Така тези нуклеотидни триплети ще изглеждат така:

• AUU
• ACU
• ЗВП

Ако клетката се нуждае от изолевцин, РНК, транскрибирана с някой от тези три триплета (сега наричани кодони), ще пътува от клетъчното ядро ​​до рибозомите на неговия цитозол, където ще им бъде дадена заповед да интегрират аминокиселината изолевцин в протеина, който се изгражда в този момент.

Чрез този нуклеотиден език, базиран на азотни бази, могат да бъдат генерирани общо 64 кодона., които кодират 20-те аминокиселини, необходими за изграждането на всеки протеин в живите същества. Трябва да се отбележи, че освен в редки случаи, всяка аминокиселина може да бъде кодирана от 2, 3, 4 или 6 различни кодона. В случая, който сме виждали преди с изолевцин, например, три възможни нуклеотидни комбинации са валидни.

Протеините обикновено се състоят от между 100 и 300 аминокиселини.. По този начин протеин, съставен от 100 от тях, правейки изчисления, ще бъде кодиран от 300 кодона (всеки триплет от бази реагира на аминокиселина, запомнете), която ще бъде продукт на транслацията на 300 ДНК нуклеотида, присъстващи в генома на клетка.

Кратко обяснение

Разбираме, че цялото това внезапно обяснение може да бъде донякъде главозамайващо, но ви уверяваме, че с сравненията, които представяме по-долу, функцията на ДНК нуклеотидите ще ви бъде по-ясна от вода.

Трябва да видим ДНК вътре в ядрото на клетката като огромна библиотека, пълна с книги. Всяка от книгите е ген, който съдържа (в случая на хората) около 150 букви, които са нуклеотиди, подредени за определена цел. Така всеки три от тези нуклеотидни букви образуват кратка фраза.

В случая неуморен библиотекар ензимът РНК полимераза на клетката се стреми да трансформира думите на една от книгите в осезаем материал. Е, това ще отговаря за търсенето на конкретната книга, конкретната фраза и тъй като думите не могат да бъдат започнати на страниците (ДНК не може да бъде преместено от ядрото), то ще копира съответната информация във формата си в своя собствена тетрадка.

„Копираните фрази“ не са нищо повече от ДНК нуклеотиди, превърнати в РНК нуклеотиди, тоест кодони. След като тази информация бъде транскрибирана (транскрипция), машината е готова да събере съответно информацията, съдържаща се във всяка от думите. Това са рибозомите, местата, където се синтезират протеини от последователност от аминокиселини в определен ред. Така е по-лесно, нали?

Резюме

Както може би сте забелязали, обяснението на сложните процеси, кодирани от ДНК, е почти толкова сложно, колкото разбирането им. Въпреки това, ако искаме да имате конкретна представа за целия този терминологичен конгломерат, това е следното: редът на нуклеотидите, присъстващи в ДНК на живите същества, кодира правилния синтез на протеини, което се изразява в различни метаболитни процеси и във всяка част от нашето тяло, която ни определя, тъй като те представляват 50% от сухото тегло на почти всяка тъкан.

По този начин експресията на ДНК (генотип) чрез клетъчни механизми поражда нашите черти. външни (фенотип), характеристиките, които ни правят това, което сме, както индивидуално, така и видове. Понякога обяснението на огромни явления се крие в разбирането на много по-малки неща.

Библиографски справки:

• Нуклеинови киселини, Университет на Валенсия.
• Генетичен код, Национален институт за изследване на човешкия геном (NIH).
• ФОКС КЕЛЪР, Е. v. И. Л. Y. Н. (2005). От нуклеотидни последователности до системна биология. Науки, (077).
• Спалвиери, депутат. & Rotenberg, R.G. (2004). Геномна медицина: Приложения на единичен нуклеотиден полиморфизъм и ДНК микрочипове. Медицина (Буенос Айрес), 64(6): стр. 533 - 542.