DNA nukleotidy: co jsou, vlastnosti a funkce

Projekt lidského genomu, zahájený v roce 1990 s rozpočtem 3 miliardy dolarů, si stanovil globální cíl zmapovat chemické báze, které produkují naši DNA, a identifikovat všechny geny přítomné v genomu druhu člověk. Sekvenování bylo dokončeno v roce 2003, o 13 let později.

Díky této titánské molekulární a genetické práci nyní víme, že lidský genom obsahuje přibližně 3 000 milionů párů bází a 20 000–25 000 genů. I tak zbývá ještě mnoho popsat, protože funkce každé jednotlivé části genetické informace, kterou máme zakódovanou v každé z našich buněk, nejsou známy.

Jak vědci zkoumají, obecná populace si stále více uvědomuje, co je genetika věda, která studuje tuto abecedu molekul, které organizují a kódují dědičnost a každou z našich funkcí vitální. Bez svých genů nejsme nic, a přestože nejsou pouhým okem viditelné, veškerý živý materiál „je“ díky nim. Protože nemůžeme získat znalosti, aniž bychom začali od začátku, v tomto článku vám představujeme základní struktura, která kóduje naši existenci: nukleotidy DNA.

• Související článek: „Rozdíly mezi DNA a RNA“

Co je to nukleotid?

Nukleotid je definován jako organická molekula tvořená kovalentní vazbou nukleosidu (pentóza + dusíkatá báze) a fosfátové skupiny.

Sekvence nukleotidů je svým vlastním genetickým slovem, protože její pořadí kóduje syntézu proteinů buněčným aparátem a tím i metabolismus živé bytosti. Ale nepředbíhejme: nejprve se zaměříme na každou z částí, které dávají vzniknout této jedinečné molekule.

1. pentóza

Pentózy jsou monosacharidy, jednoduché sacharidy (cukry), tvořené řetězcem 5 atomů uhlíku společně plní jasnou strukturální funkci. Pentóza může být ribóza, která dává vzniknout ribonukleosidu, základní struktuře RNA. Na druhé straně, pokud ribóza ztratí atom kyslíku, vzniká deoxyribóza, pentóza, která je součástí deoxyribonukleosidu, hlavní struktury DNA.

2. Dusíková báze

Jak jsme již řekli, pentóza a dusíkatá báze dávají vzniknout ribonukleosidu nebo deoxyribonukleosidu, ale co je to báze? Dusíkaté báze jsou cyklické organické sloučeniny, které obsahují dva nebo více atomů dusíku. v nich klíč ke genetickému kódu je nalezen, protože dávají specifické jméno každému z nukleotidů, jehož jsou součástí. Existují 3 typy těchto heterocyklických sloučenin:

Purinové dusíkaté báze: adenin (A) a guanin (G). Oba jsou součástí DNA i RNA. Pyrimidinové dusíkaté báze: cytosin (C), thymin (T) a uracil (U). Thymin je jedinečný pro DNA, zatímco uracil je jedinečný pro RNA.

Isoaloxacin dusíkaté báze: flavin (F). Není součástí DNA ani RNA, ale plní další procesy.

Pokud tedy nukleotid obsahuje thyminovou bázi, nazývá se přímo (T). Dusíkaté báze jsou ty, které dávají názvy těm sekvencím, které jsme všichni někdy v životě viděli na nějaké tabuli nebo informativním vědeckém materiálu. Například, GATTACA je příkladem sekvence DNA o 7 nukleotidech, z nichž každý má bázi, která mu dává jméno..

• Mohlo by vás zajímat: "Mendelovy 3 zákony a hrách: to nás učí"

3. Fosfátová skupina

Již máme kompletní nukleosid, protože jsme popsali pentózu, která je navázána glykosidickou vazbou na jednu z bází A, G, C a T. Nyní potřebujeme pouze jednu sloučeninu, která má celý nukleotid: fosfátovou skupinu.

Fosfátová skupina je polyatomový ion složený z centrálního atomu fosforu (P) obklopeného čtyřmi stejnými atomy kyslíku v tetraedrickém uspořádání. Tato kombinace atomů je nezbytná pro život, protože je součástí nukleotidů DNA a RNA, ale také těch, které přenášejí chemickou energii (ATP).

Nukleotid: Nukleosid (báze + pentóza) + fosfátová skupina

Dešifrování života pomocí nukleotidů DNA

Všechny tyto chemické informace jsou skvělé, ale jak je uvést do praxe? No, v první řadě s tím musíme počítat každé tři kódující nukleotidy tvoří jinou frázi, která poskytuje informace o každém ze sestav, které dávají vzniknout proteinu. Vezměme si příklad:

• ATT: adenin, thymin a thymin
• ACT: adenin, cytosin a thymin
• ATA: adenin, thymin a adenin

Tyto tři nukleotidové sekvence kódované v jádře DNA buňky obsahují instrukce pro sestavit aminokyselinu isoleucin, což je jedna z 20 aminokyselin používaných pro syntézu bílkovin funkční. Objasňujeme následující: nejde o to, že tyto tři sekvence jsou nutné k sestavení isoleucinu, ale že tyto tři jsou zaměnitelné, protože všechny kódují tuto aminokyselinu (redundance).

Prostřednictvím procesu, který se nás zde příliš netýká, buněčný aparát provádí proces zvaný transkripce, při kterém se tyto trojice nukleotidů DNA překládají na RNA. Protože dusíkatá báze thymin není součástí RNA, každý (T) by měl být nahrazen (U). Tyto nukleotidové triplety by tedy vypadaly takto:

• AUU
• ACU
• WUA

Pokud buňka vyžaduje isoleucin, bude RNA transkribovaná kterýmkoli z těchto tří tripletů (nyní nazývaných kodony) putovat z buněčného jádra do ribozomy jeho cytosolu, kde dostanou příkaz k integraci aminokyseliny isoleucinu do proteinu, který se v tu chvíli buduje.

Prostřednictvím tohoto nukleotidového jazyka založeného na dusíkatých bázích lze vytvořit celkem 64 kodonů., který kóduje 20 aminokyselin nezbytných k vytvoření jakékoli bílkoviny v živých věcech. Je třeba poznamenat, že kromě vzácných případů může být každá aminokyselina kódována 2, 3, 4 nebo 6 různými kodony. V případě, který jsme již viděli například u isoleucinu, jsou platné tři možné kombinace nukleotidů.

Proteiny se obecně skládají ze 100 až 300 aminokyselin.. Protein složený ze 100 z nich bude tedy při výpočtech kódován 300 kodony (každý triplet bází reaguje na aminokyselinu, pamatujte), která bude produktem translace 300 nukleotidů DNA přítomných v genomu buňka.

Stručné vysvětlení

Chápeme, že toto náhlé vysvětlení může být poněkud závratné, ale ujišťujeme vás, že s přirovnání, která uvádíme níže, vám bude funkce nukleotidů DNA jasnější než funkce nukleotidů DNA Voda.

Musíme vidět DNA uvnitř jádra buňky jako obrovskou knihovnu plnou knih. Každá z knih je gen, který obsahuje (v případě lidí) asi 150 písmen, což jsou nukleotidy uspořádané pro konkrétní účel. Každé tři z těchto nukleotidových písmen tedy tvoří krátkou frázi.

V tomto případě neúnavný knihovník enzym RNA polymeráza buňky se snaží přeměnit slova jedné z knih na hmatatelný materiál. To bude mít na starosti hledání konkrétní knihy, konkrétní fráze a protože slova nelze spustit stránek (DNA nelze přesunout z jádra), zkopíruje příslušné informace do své vlastní podoby notebook.

„Okopírované fráze“ nejsou nic jiného než nukleotidy DNA převedené na nukleotidy RNA, tedy kodony. Jakmile jsou tyto informace přepsány (přepis), je stroj připraven odpovídajícím způsobem sestavit informace obsažené v každém ze slov. Jsou to ribozomy, místa, kde jsou proteiny syntetizovány ze sekvence aminokyselin ve specifickém pořadí. Takhle je to jednodušší, že?

souhrn

Jak jste si možná všimli, vysvětlení složitých procesů kódovaných DNA je téměř stejně složité jako jejich pochopení. Přesto, pokud chceme, abyste si zachovali konkrétní představu o celém tomto terminologickém konglomerátu, je to následující: pořadí nukleotidů přítomných v DNA živých bytostí kóduje správnou syntézu proteinů, což se promítá do různých metabolických procesů a v každé z částí našeho těla, které nás definují, protože představují 50 % suché hmotnosti téměř jakékoli tkáně.

Exprese DNA (genotypu) buněčnými mechanismy tedy dává vzniknout našim rysům. vnější (fenotyp), vlastnosti, které z nás dělají to, kým jsme, jak individuálně, tak druh. Někdy vysvětlení obrovských jevů spočívá v pochopení mnohem menších věcí.

Bibliografické odkazy:

• Nukleové kyseliny, Univerzita ve Valencii.
• Genetický kód, Národní institut pro výzkum lidského genomu (NIH).
• FOX KELLER, E. proti. A. L. Y. N. (2005). Od nukleotidových sekvencí k systémové biologii. vědy, (077).
• Spalvieri, poslanec. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomická medicína: Aplikace jednonukleotidového polymorfismu a DNA microarrays. Medicína (Buenos Aires), 64(6): pp. 533 - 542.