DNA nukleotiidid: mis need on, omadused ja funktsioonid

1990. aastal 3 miljardi dollari suuruse eelarvega käivitatud inimgenoomi projekt seadis endale ülemaailmse eesmärgi kaardistada meie DNA-d tootvad keemilised alused ja tuvastada kõik liigi genoomis esinevad geenid inimene. Järjestus viidi lõpule 2003. aastal, 13 aastat hiljem.

Tänu sellele titaanlikule molekulaarsele ja geneetilisele tööle teame nüüd, et inimese genoom sisaldab ligikaudu 3000 miljonit aluspaari ja 20 000–25 000 geeni. Sellegipoolest on veel palju kirjeldamist, kuna iga meie rakku kodeeritud geneetilise teabe iga sektsiooni funktsioonid pole teada.

Teadlaste uurimise käigus on elanikkond muutumas üha teadlikumaks sellest, mis on geneetika teadus, mis uurib seda molekulide tähestikku, mis organiseerivad ja kodeerivad pärilikkust ja kõiki meie funktsioone elutähtis. Me pole midagi ilma oma geenideta ja kuigi need pole palja silmaga nähtavad, "on" kogu elav materjal tänu neile. Kuna me ei saa teadmisi omandada ilma algusest alustamata, tutvustame selles artiklis teile põhistruktuur, mis kodeerib meie olemasolu: DNA nukleotiidid.

• Seotud artikkel: "DNA ja RNA erinevused"

Mis on nukleotiid?

Nukleotiid on määratletud kui orgaaniline molekul, mis moodustub nukleosiidi (pentoos + lämmastikalus) ja fosfaatrühma kovalentsel sidemel.

Nukleotiidide järjestus on oma geneetiline sõna, kuna selle järjestus kodeerib valkude sünteesi rakumehhanismide poolt ja seega ka elusolendite ainevahetust. Kuid ärgem saagem endast ette: keskendume kõigepealt igale osale, millest see unikaalne molekul tekib.

1. pentoos

Pentoosid on monosahhariidid, lihtsad süsivesikud (suhkrud), mis moodustuvad 5 süsinikuaatomist koosnevast ahelast koos, mis täidavad selget struktuurilist funktsiooni. Pentoos võib olla riboos, millest moodustub ribonukleosiid, RNA põhistruktuur. Teisest küljest, kui riboos kaotab hapnikuaatomi, tekib desoksüriboos, pentoos, mis on osa desoksüribonukleosiidist, DNA põhistruktuurist.

2. Lämmastiku alus

Nagu oleme varem öelnud, tekivad pentoos ja lämmastikalus ribonukleosiidi või desoksüribonukleosiidi, kuid mis on alus? Lämmastikalused on tsüklilised orgaanilised ühendid, mis sisaldavad kahte või enamat lämmastikuaatomit. neis leitakse geneetilise koodi võti, kuna need annavad igale nukleotiidile, mille osa nad on, konkreetse nime. Neid heterotsüklilisi ühendeid on 3 tüüpi:

Puriini lämmastiku alused: adeniin (A) ja guaniin (G). Mõlemad on osa nii DNA-st kui RNA-st. Pürimidiini lämmastiku alused: tsütosiin (C), tümiin (T) ja uratsiil (U). Tümiin on ainulaadne DNA-le, uratsiil aga RNA-le.

Isoaloksatsiini lämmastikku sisaldavad alused: flaviin (F). See ei ole osa DNA-st ega RNA-st, kuid täidab muid protsesse.

Seega, kui nukleotiid sisaldab tümiini alust, nimetatakse seda otse (T). Lämmastikalused on need, mis annavad nimed nendele järjestustele, mida me kõik oleme mingil eluhetkel mõnel tahvlil või informatiivsel teadusmaterjalil näinud. Näiteks, GATTACA on näide 7 nukleotiidist koosnevast DNA järjestusest, millest igaühel on alus, mis annab sellele nime..

• Teid võib huvitada: "Mendeli 3 seadust ja hernest: seda nad meile õpetavad"

3. Fosfaadirühm

Meil on juba täielik nukleosiid, kuna oleme kirjeldanud pentoosi, mis on glükosiidsideme kaudu seotud ühe alusega A, G, C ja T. Nüüd on meil vaja ainult ühte ühendit, et nukleotiid oleks tervikuna: fosfaatrühm.

Fosfaatrühm on polüaatomiline ioon, mis koosneb tsentraalsest fosfori (P) aatomist, mida ümbritsevad neli identset hapnikuaatomit tetraeedrilises paigutuses. See aatomite kombinatsioon on eluks hädavajalik, kuna see on osa DNA ja RNA, aga ka keemilist energiat (ATP) transportivatest nukleotiididest.

Nukleotiid: Nukleosiid (alus + pentoos) + fosfaatrühm

Elu dešifreerimine DNA nukleotiidide kaudu

Kogu see keemiline teave on suurepärane, kuid kuidas me seda praktikas rakendame? Noh, kõigepealt peame sellega arvestama iga kolm kodeerivat nukleotiidi moodustavad erineva fraasi, et anda teavet iga valku tekitava koostu kohta. Võtame näite:

• ATT: adeniin, tümiin ja tümiin
• ACT: adeniin, tsütosiin ja tümiin
• ATA: adeniin, tümiin ja adeniin

Need kolm raku DNA tuumas kodeeritud nukleotiidjärjestust sisaldavad juhiseid panevad kokku aminohappe isoleutsiini, mis on üks 20 aminohappest, mida kasutatakse valkude sünteesiks funktsionaalne. Selgitame järgmist: asi pole selles, et kolm järjestust on isoleutsiini kokkupanemiseks vajalikud, vaid et need kolm on omavahel asendatavad, kuna need kõik kodeerivad seda aminohapet (liiasus).

Protsessi kaudu, mis meid siin eriti ei puuduta, rakumehhanism teostab protsessi, mida nimetatakse transkriptsiooniks, mille käigus need DNA nukleotiidi kolmikud transleeritakse RNA-ks. Kuna lämmastikalus tümiin ei ole RNA osa, tuleks iga (T) asendada (U)-ga. Seega näeksid need nukleotiidi kolmikud välja järgmised:

• AUU
• ACU
• WUA

Kui rakk vajab isoleutsiini, liigub RNA, mis on transkribeeritud ühega neist kolmest kolmikust (nüüd nimetatakse koodoniteks), raku tuumast selle tsütosooli ribosoomid, kus neile antakse korraldus integreerida aminohappe isoleutsiin sel hetkel valmivasse valku.

Selle lämmastikualustel põhineva nukleotiidkeele kaudu saab genereerida kokku 64 koodonit., mis kodeerivad 20 aminohapet, mis on vajalikud elusolendite valgu moodustamiseks. Tuleb märkida, et välja arvatud harvadel juhtudel, võib iga aminohapet kodeerida 2, 3, 4 või 6 erineva koodoniga. Näiteks isoleutsiini puhul, mida oleme varem näinud, kehtivad kolm võimalikku nukleotiidide kombinatsiooni.

Valgud koosnevad tavaliselt 100 kuni 300 aminohappest.. Seega kodeerib valku, mis koosneb 100 neist arvutusi tehes 300 koodonit (iga aluste kolmik reageerib aminohappele, pidage meeles), mis on 300 DNA nukleotiidi translatsiooni tulemus. kamber.

Lühike selgitus

Mõistame, et kogu see ootamatu selgitus võib olla mõnevõrra peadpööritav, kuid kinnitame teile, et Allpool esitatud sarnasuste põhjal on DNA nukleotiidide funktsioon teile selgem kui Vesi.

Peame nägema DNA-d raku tuumas kui tohutut raamatukogu, mis on täis raamatuid. Iga raamat on geen, mis sisaldab (inimeste puhul) umbes 150 tähte, mis on kindla eesmärgi jaoks paigutatud nukleotiidid. Seega moodustavad iga kolm neist nukleotiiditähtedest lühikese fraasi.

Väsimatu raamatukoguhoidja, antud juhul raku RNA polümeraasi ensüüm püüab muuta ühe raamatu sõnu käegakatsutavaks materjaliks. Noh, see vastutab konkreetse raamatu, konkreetse fraasi ja, kuna sõnu ei saa alustada, otsimise eest lehtedest (DNA-d ei saa tuumast teisaldada), kopeerib see asjakohase teabe oma vormile märkmik.

"Kopeeritud fraasid" pole midagi muud kui DNA nukleotiidid, mis on muudetud RNA nukleotiidideks, see tähendab koodoniteks. Kui see teave on transkribeeritud (transkriptsioon), on masin valmis igas sõnas sisalduva teabe vastavalt kokku panema. Need on ribosoomid, kohad, kus valke sünteesitakse kindlas järjekorras aminohapete järjestusest. Nii on lihtsam, eks?

Kokkuvõte

Nagu olete ehk märganud, on DNA poolt kodeeritud keeruliste protsesside selgitamine peaaegu sama keeruline kui nende mõistmine. Isegi kui tahame, et teil säiliks konkreetne ettekujutus kogu sellest terminoloogilisest konglomeraadist, on see järgmine: elusolendite DNA-s esinevate nukleotiidide järjekord kodeerib valkude õiget sünteesi, mis väljendub mitmesugustes metaboolsetes protsessides ja igas meie kehaosas, mis meid määratleb, kuna need moodustavad 50% peaaegu iga koe kuivkaalust.

Seega DNA (genotüübi) ekspressioon rakuliste mehhanismide kaudu tekitab meie tunnuseid. välised (fenotüüp), omadused, mis teevad meist need, kes me oleme, nii individuaalselt kui ka liigid. Mõnikord peitub tohutute nähtuste seletus palju väiksemate asjade mõistmises.

Bibliograafilised viited:

• Nukleiinhapped, Valencia Ülikool.
• Geneetiline kood, National Human Genome Research Institute (NIH).
• FOX KELLER, E. v. JA. L. Y. N. (2005). Nukleotiidjärjestustest süsteemibioloogiani. Teadused, (077).
• Spalvieri, parlamendiliige. & Rotenberg, R.G. (2004). Genoomimeditsiin: ühe nukleotiidi polümorfismi ja DNA mikrokiipide rakendused. Medicine (Buenos Aires), 64(6): lk. 533 - 542.