DNA-nukleotidit: mitä ne ovat, ominaisuudet ja toiminnot

Vuonna 1990 käynnistetty ihmisen genomiprojekti, jonka budjetti oli 3 miljardia dollaria, asetti itselleen maailmanlaajuisen tavoitteen. kartoittaa DNA: tamme tuottavat kemialliset emäkset ja tunnistaa kaikki lajin genomissa olevat geenit ihmisen. Sekvensointi valmistui vuonna 2003, 13 vuotta myöhemmin.

Tämän titaanisen molekyyli- ja geneettisen työn ansiosta tiedämme nyt, että ihmisen genomi sisältää noin 3 000 miljoonaa emäsparia ja 20 000-25 000 geeniä. Siitä huolimatta paljon on vielä kuvailtavaa, koska jokaisen soluun koodaamamme geneettisen tiedon jokaisen osan toimintoja ei tunneta.

Kun tiedemiehet tutkivat, väestö on tulossa yhä tietoisemmaksi siitä, mitä genetiikka on tiede, joka tutkii sitä molekyylien aakkosetta, jotka järjestävät ja koodaavat perinnöllisyyttä ja jokaista toimintaamme elintärkeä. Emme ole mitään ilman geenejämme, ja vaikka ne eivät näy paljaalla silmällä, kaikki elävä materiaali "on" niiden ansiosta. Koska emme voi hankkia tietoa aloittamatta alusta, tässä artikkelissa esittelemme sinulle perusrakenne, joka koodaa olemassaoloamme: DNA-nukleotidit.

instagram story viewer

Aiheeseen liittyvä artikkeli: "DNA: n ja RNA: n erot"

Mikä on nukleotidi?

Nukleotidi määritellään seuraavasti orgaaninen molekyyli, joka muodostuu nukleosidin (pentoosi + typpiemäs) ja fosfaattiryhmän kovalenttisesta sitoutumisesta.

Nukleotidisekvenssi on oma geneettinen sanansa, koska sen järjestys koodaa solukoneiston proteiinisynteesiä ja siten elävän olennon aineenvaihduntaa. Mutta älkäämme menkö itsemme edellä: keskitymme ensin jokaiseen osaan, joka synnyttää tämän ainutlaatuisen molekyylin.

1. pentoosi

Pentoosit ovat monosakkarideja, yksinkertaisia hiilihydraatteja (sokereita), jotka muodostuvat 5 hiiliatomin ketjusta jotka yhdessä täyttävät selkeän rakenteellisen tehtävän. Pentoosi voi olla riboosi, joka saa aikaan ribonukleosidin, RNA: n perusrakenteen. Toisaalta, jos riboosi menettää happiatomin, syntyy deoksiriboosia, pentoosia, joka on osa deoksiribonukleosidia, DNA: n päärakennetta.

2. Typpipohja

Kuten olemme aiemmin sanoneet, pentoosi ja typpipitoinen emäs synnyttävät ribonukleosidin tai deoksiribonukleosidin, mutta mikä on emäs? Typpipitoiset emäkset ovat syklisiä orgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät kaksi tai useampia typpiatomia. heissä avain geneettiseen koodiin löytyy, koska ne antavat tietyn nimen jokaiselle nukleotidille, jonka osa ne ovat. Näitä heterosyklisiä yhdisteitä on 3 tyyppiä:

Puriinityppipitoiset emäkset: adeniini (A) ja guaniini (G). Molemmat ovat osa sekä DNA: ta että RNA: ta. Pyrimidiinityppipitoiset emäkset: sytosiini (C), tymiini (T) ja urasiili (U). Tymiini on ainutlaatuinen DNA: lle, kun taas urasiili on ainutlaatuinen RNA: lle.

Isoaloksasiinin typpipitoiset emäkset: flaviini (F). Se ei ole osa DNA: ta tai RNA: ta, mutta se suorittaa muita prosesseja.

Siten, jos nukleotidi sisältää tymiiniemäksen, sitä kutsutaan suoraan (T). Typpipitoiset emäkset antavat nimet niille sekvensseille, jotka olemme kaikki nähneet jossain taululla tai informatiivisessa tieteellisessä materiaalissa jossain vaiheessa elämäämme. Esimerkiksi, GATTACA on esimerkki 7 nukleotidin DNA-sekvenssistä, joista jokaisella on emäs, joka antaa sille nimensä..

Saatat olla kiinnostunut: "Mendelin 3 lakia ja hernettä: tätä he opettavat meille"

3. Fosfaattiryhmä

Meillä on jo täydellinen nukleosidi, koska olemme kuvanneet pentoosin, joka on liitetty glykosidisidoksella yhteen emäksistä A, G, C ja T. Nyt tarvitsemme vain yhden yhdisteen saadaksemme nukleotidin kokonaisuudessaan: fosfaattiryhmän.

Fosfaattiryhmä on polyatominen ioni, joka koostuu keskusfosfori (P) atomista, jota ympäröi neljä identtistä happiatomia tetraedrisessä järjestelyssä. Tämä atomien yhdistelmä on välttämätön elämälle, koska se on osa DNA: n ja RNA: n nukleotideja, mutta myös niitä, jotka kuljettavat kemiallista energiaa (ATP).

Nukleotidi: Nukleosidi (emäs + pentoosi) + fosfaattiryhmä

Elämän selvittäminen DNA-nukleotidien avulla

Kaikki tämä kemiallinen tieto on hienoa, mutta miten me toteutamme sen käytännössä? No, ensinnäkin meidän on otettava se huomioon joka kolmas koodaava nukleotidi muodostaa eri lauseen, joka antaa tietoa kustakin proteiinin synnyttävästä kokoonpanosta. Otetaan esimerkki:

ATT: adeniini, tymiini ja tymiini
ACT: adeniini, sytosiini ja tymiini
ATA: adeniini, tymiini ja adeniini

Nämä kolme solun DNA-ytimeen koodattua nukleotidisekvenssiä sisältävät ohjeet kokoaa aminohapon isoleusiini, joka on yksi 20 aminohaposta, joita käytetään proteiinisynteesiin toimiva. Selvennämme seuraavaa: kyse ei ole siitä, että kolme sekvenssiä ovat välttämättömiä isoleusiinin kokoamiseksi, vaan että nämä kolme ovat keskenään vaihdettavissa, koska ne kaikki koodaavat tätä aminohappoa (redundanssi).

Prosessin kautta, joka ei koske meitä täällä liikaa, solukoneisto suorittaa prosessin, jota kutsutaan transkriptioksi, jolloin nämä DNA-nukleotiditripletit muunnetaan RNA: ksi. Koska tymiiniemäs tymiini ei ole osa RNA: ta, jokainen (T) on korvattava (U). Siten nämä nukleotiditriplet näyttäisivät tältä:

Jos solu vaatii isoleusiinia, RNA, joka on transkriptoitu jollakin näistä kolmesta tripletistä (jota kutsutaan nyt kodoneiksi), kulkee solun ytimestä sen sytosolinsa ribosomit, joissa heille annetaan käsky integroida aminohappoisoleusiini proteiiniin, jota sillä hetkellä rakennetaan.

Tämän typpipitoisiin emäksiin perustuvan nukleotidikielen avulla voidaan muodostaa yhteensä 64 kodonia., joka koodaa 20 aminohappoa, jotka ovat välttämättömiä minkä tahansa proteiinin rakentamiseen elävissä olennoissa. On huomattava, että harvoja tapauksia lukuun ottamatta jokaista aminohappoa voi koodata 2, 3, 4 tai 6 eri kodonia. Esimerkiksi tapauksessa, jonka olemme nähneet aiemmin isoleusiinista, ovat voimassa kolme mahdollista nukleotidiyhdistelmää.

Proteiinit koostuvat yleensä 100-300 aminohaposta.. Siten 100 niistä koostuvaa proteiinia koodaa laskelmia tehden 300 kodonia (jokainen emästripletti reagoi aminohappoon, muista), joka on 300 DNA-nukleotidin translaation tuote solu.

Lyhyt selitys

Ymmärrämme, että kaikki tämä äkillinen selitys voi olla hieman huimaa, mutta vakuutamme sinulle, että Alla esitettävien vertausten perusteella DNA-nukleotidien toiminta on sinulle selvempi kuin Vesi.

Meidän täytyy nähdä solun ytimen sisällä oleva DNA valtavana kirjastona, joka on täynnä kirjoja. Jokainen kirja on geeni, joka sisältää (ihmisen tapauksessa) noin 150 kirjainta, jotka ovat tiettyä tarkoitusta varten järjestettyjä nukleotideja. Siten jokainen kolme näistä nukleotidikirjaimista muodostaa lyhyen lauseen.

Tässä tapauksessa väsymätön kirjastonhoitaja solun RNA-polymeraasientsyymi pyrkii muuttamaan yhden kirjan sanat konkreettiseksi materiaaliksi. No, tämä on vastuussa tietyn kirjan, tietyn lauseen ja, koska sanoja ei voi aloittaa, etsimisestä sivuista (DNA: ta ei voi siirtää ytimestä), se kopioi asiaankuuluvat tiedot omaan muotoonsa muistikirja.

"Kopioidut lauseet" eivät ole mitään muuta kuin DNA-nukleotidejä, jotka on muunnettu RNA-nukleotideiksi, toisin sanoen kodoneiksi. Kun nämä tiedot on kirjoitettu (transkriptio), kone on valmis kokoamaan kunkin sanan sisältämät tiedot vastaavasti. Nämä ovat ribosomeja, paikkoja, joissa proteiinit syntetisoidaan aminohapposekvenssistä tietyssä järjestyksessä. Helpompaa näin, eikö?

Yhteenveto

Kuten olet ehkä huomannut, DNA: n koodaamien monimutkaisten prosessien selittäminen on melkein yhtä monimutkaista kuin niiden ymmärtäminen. Siitä huolimatta, jos haluamme sinun säilyttävän konkreettisen käsityksen kaikesta tästä terminologisesta konglomeraatista, tämä on seuraava: elävien olentojen DNA: ssa olevien nukleotidien järjestys koodaa oikeaa proteiinisynteesiä, joka muuttuu erilaisiksi aineenvaihduntaprosesseiksi ja jokaisessa meidät määrittelevässä kehon osassa, koska nämä muodostavat 50 % melkein minkä tahansa kudoksen kuivapainosta.

Siten DNA: n (genotyypin) ilmentyminen solumekanismien kautta synnyttää ominaisuuksiamme. ulkoinen (fenotyyppi), ominaisuudet, jotka tekevät meistä keitä olemme, sekä yksilöinä että lajit. Joskus suurten ilmiöiden selitys piilee paljon pienempien asioiden ymmärtämisessä.

Bibliografiset viittaukset:

Nukleiinihapot, Valencian yliopisto.
Geneettinen koodi, National Human Genome Research Institute (NIH).
FOX KELLER, E. v. JA. L. Y. N. (2005). Nukleotidisekvensseistä systeemibiologiaan. Tieteet, (077).
Spalvieri, kansanedustaja & Rotenberg, R.G. (2004). Genominen lääketiede: Yhden nukleotidin polymorfismin ja DNA-mikrosirujen sovellukset. Medicine (Buenos Aires), 64(6): s. 533 - 542.