DNA-nukleotider: hvad de er, egenskaber og funktioner

Det menneskelige genom-projekt, der blev lanceret i 1990 med et budget på 3 milliarder dollars, satte sig det globale mål kortlægge de kemiske baser, der producerer vores DNA og identificere alle de gener, der findes i artens genom human. Sekventering blev afsluttet i 2003, 13 år senere.

Takket være dette titaniske molekylære og genetiske arbejde ved vi nu, at det menneskelige genom indeholder cirka 3.000 millioner basepar og 20.000-25.000 gener. Alligevel er der stadig meget at blive beskrevet, eftersom funktionerne af hver og en af ​​de dele af genetisk information, som vi har kodet i hver af vores celler, ikke er kendt.

Som videnskabsmænd undersøger, bliver den generelle befolkning mere og mere opmærksom på, hvad genetik er, videnskab, der studerer det alfabet af molekyler, der organiserer og koder for arv og hver af vores funktioner vital. Vi er intet uden vores gener, og selvom de ikke er synlige for det blotte øje, "er" alt levende materiale takket være dem. Da vi ikke kan erhverve viden uden at starte fra begyndelsen, præsenterer vi dig i denne artikel

den basale struktur, der koder for vores eksistens: DNA-nukleotiderne.

• Relateret artikel: "Forskelle mellem DNA og RNA"

Hvad er et nukleotid?

Et nukleotid er defineret som et organisk molekyle dannet ved kovalent binding af et nukleosid (pentose + nitrogenholdig base) og en fosfatgruppe.

En sekvens af nukleotider er dets eget genetiske ord, da dens rækkefølge koder for syntesen af ​​proteiner af det cellulære maskineri og derfor metabolismen af ​​det levende væsen. Men lad os ikke komme os selv i forkøbet: vi vil først fokusere på hver af de dele, der giver anledning til dette unikke molekyle.

1. pentose

Pentoser er monosaccharider, simple kulhydrater (sukker), dannet af en kæde på 5 kulstofatomer sammen, der udfylder en klar strukturel funktion. Pentosen kan være en ribose, som giver anledning til et ribonukleosid, den grundlæggende struktur af RNA. På den anden side, hvis ribose mister et oxygenatom, opstår deoxyribose, pentosen, der er en del af deoxyribonukleosid, hovedstrukturen af ​​DNA.

2. Nitrogen base

Som vi har sagt før, giver pentose og en nitrogenholdig base anledning til et ribonukleosid eller deoxyribonukleosid, men hvad er en base? Nitrogenholdige baser er cykliske organiske forbindelser, der omfatter to eller flere nitrogenatomer. i dem nøglen til den genetiske kode findes, da de giver et specifikt navn til hver af de nukleotider, som de er en del af. Der er 3 typer af disse heterocykliske forbindelser:

Purin nitrogenholdige baser: adenin (A) og guanin (G). Begge er en del af både DNA og RNA. Pyrimidin nitrogenholdige baser: cytosin (C), thymin (T) og uracil (U). Thymin er unikt for DNA, mens uracil er unikt for RNA.

Isoaloxacin nitrogenholdige baser: flavin (F). Det er ikke en del af DNA eller RNA, men det opfylder andre processer.

Således, hvis et nukleotid indeholder en thyminbase, kaldes det direkte (T). Nitrogenholdige baser er dem, der giver navn til de sekvenser, som vi alle har set på en tavle eller informativt videnskabeligt materiale på et tidspunkt i vores liv. For eksempel, GATTACA er et eksempel på en DNA-sekvens på 7 nukleotider, hver med en base, der giver den dens navn..

• Du kan være interesseret: "Mendels 3 love og ærter: det er hvad de lærer os"

3. Fosfatgruppe

Vi har allerede det komplette nukleosid, da vi har beskrevet pentosen, som er forbundet med en glykosidbinding til en af ​​baserne A, G, C og T. Nu mangler vi kun én forbindelse for at have nukleotidet i sin helhed: fosfatgruppen.

En fosfatgruppe er en polyatomisk ion sammensat af et centralt fosfor (P) atom omgivet af fire identiske oxygenatomer i et tetraedrisk arrangement. Denne kombination af atomer er essentiel for liv, da den er en del af nukleotiderne af DNA og RNA, men også af dem, der transporterer kemisk energi (ATP).

Nukleotid: Nukleosid (base + pentose) + fosfatgruppe

Dechifrering af liv gennem DNA-nukleotider

Al denne kemiske information er fantastisk, men hvordan omsætter vi den i praksis? Nå, først og fremmest skal vi tage højde for det hver tredje kodende nukleotider danner en anden sætning for at give information om hver af de samlinger, der giver anledning til et protein. Lad os tage et eksempel:

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

Disse tre nukleotidsekvenser kodet i cellens DNA-kerne indeholder instruktionerne for samle aminosyren isoleucin, som er en af ​​20 aminosyrer, der bruges til proteinsyntese funktionelle. Vi præciserer følgende: det er ikke, at de tre sekvenser er nødvendige for at samle isoleucin, men at de tre er udskiftelige, fordi de alle koder for denne aminosyre (redundans).

Gennem en proces, der ikke bekymrer os for meget her, det cellulære maskineri udfører en proces kaldet transkription, hvorved disse DNA-nukleotidtripletter oversættes til RNA. Da den nitrogenholdige base thymin ikke er en del af RNA, bør hver (T) erstattes af en (U). Disse nukleotidtripletter ville således se sådan ud:

• AUU
• ACU
• WUA

Hvis cellen kræver isoleucin, vil et RNA transskriberet med en af ​​disse tre tripletter (nu kaldet kodoner) rejse fra cellekernen til ribosomer af dets cytosol, hvor de får ordren til at integrere aminosyren isoleucin i det protein, der bliver bygget i det øjeblik.

Gennem dette nukleotidsprog baseret på nitrogenholdige baser kan der genereres i alt 64 kodoner., som koder for de 20 aminosyrer, der er nødvendige for at opbygge ethvert protein i levende ting. Det skal bemærkes, at undtagen i sjældne tilfælde kan hver aminosyre kodes af 2,3,4 eller 6 forskellige kodoner. I det tilfælde, vi har set før af isoleucin, for eksempel, er tre mulige nukleotidkombinationer gyldige.

Proteiner består generelt af mellem 100 og 300 aminosyrer.. Således vil et protein sammensat af 100 af dem, der foretager beregninger, blive kodet af 300 kodoner (hver triplet af baser reagerer på en aminosyre, husk), som vil være produktet af translationen af ​​300 DNA-nukleotider til stede i genomet af celle.

En kort forklaring

Vi forstår, at al denne pludselige forklaring kan være noget svimlende, men vi forsikrer dig om, at med lignelser, som vi præsenterer nedenfor, vil funktionen af ​​DNA-nukleotiderne være tydeligere for dig end Vand.

Vi skal se DNA'et inde i cellens kerne som et enormt bibliotek fyldt med bøger. Hver af bøgerne er et gen, som indeholder (i tilfælde af mennesker) omkring 150 bogstaver, som er nukleotider arrangeret til et bestemt formål. Hvert tredje af disse nukleotidbogstaver danner således en kort sætning.

En utrættelig bibliotekar, i dette tilfælde cellens RNA-polymerase-enzym søger at omdanne ordene i en af ​​bøgerne til håndgribeligt materiale. Nå, dette vil være ansvarlig for at lede efter den specifikke bog, den specifikke sætning og, da ordene ikke kan startes af siderne (DNA kan ikke flyttes fra kernen), vil den kopiere den relevante information til sin egen form notesbog.

De "kopierede sætninger" er intet andet end DNA-nukleotider omdannet til RNA-nukleotider, det vil sige kodoner. Når denne information er blevet transskriberet (transskription), er en maskine klar til at samle informationen indeholdt i hvert af ordene i overensstemmelse hermed. Disse er ribosomerne, steder hvor proteiner syntetiseres fra en sekvens af aminosyrer i en bestemt rækkefølge. Nemmere på den måde, ikke?

Resumé

Som du måske har bemærket, er det næsten lige så komplekst at forklare de indviklede processer, der kodes af DNA, som at forstå dem. Alligevel, hvis vi ønsker, at du skal beholde en konkret idé om alt dette terminologiske konglomerat, er dette følgende: rækkefølgen af ​​nukleotiderne i levende væseners DNA koder for den korrekte syntese af proteiner, som udmønter sig i forskellige metaboliske processer og i hver af de dele af vores krop, der definerer os, da disse repræsenterer 50% af tørvægten af ​​næsten ethvert væv.

Således giver ekspressionen af ​​DNA (genotype) gennem cellulære mekanismer anledning til vores egenskaber. ydre (fænotype), de egenskaber der gør os til dem vi er, både individuelt og arter. Nogle gange ligger forklaringen på enorme fænomener i forståelsen af ​​meget mindre ting.

Bibliografiske referencer:

• Nukleinsyrer, Valencia Universitet.
• Genetisk kode, National Human Genome Research Institute (NIH).
• FOX KELLER, E. v. OG. L. Y. N. (2005). Fra nukleotidsekvenser til systembiologi. Videnskaber, (077).
• Spalvieri, MP. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomisk medicin: Anvendelser af enkelt nukleotidpolymorfi og DNA-mikroarrays. Medicin (Buenos Aires), 64(6): s. 533 - 542.