DNA nukleotidi: što su, karakteristike i funkcije

Projekt ljudskog genoma, pokrenut 1990. s proračunom od 3 milijarde dolara, postavio je sebi globalni cilj mapirati kemijske baze koje proizvode našu DNK i identificirati sve gene prisutne u genomu vrste ljudski. Sekvenciranje je dovršeno 2003., 13 godina kasnije.

Zahvaljujući ovom golemom molekularnom i genetskom radu, sada znamo da ljudski genom sadrži približno 3000 milijuna parova baza i 20 000-25 000 gena. Čak i tako, još mnogo toga treba opisati, budući da funkcije svakog pojedinog dijela genetske informacije koju smo kodirali u svakoj od naših stanica nisu poznate.

Kako znanstvenici istražuju, opća populacija postaje sve svjesnija što je genetika, znanost koja proučava tu abecedu molekula koje organiziraju i kodiraju nasljeđe i svaku od naših funkcija vitalan. Bez gena smo ništa i, iako nisu vidljivi golim okom, sav živi materijal "je" zahvaljujući njima. Kako znanje ne možemo stjecati, a da ne krenemo od početka, u ovom članku vam predstavljamo bazalna struktura koja kodira naše postojanje: nukleotidi DNA.

• Povezani članak: "Razlike između DNA i RNA"

Što je nukleotid?

Nukleotid je definiran kao organska molekula nastala kovalentnom vezom nukleozida (pentoza + dušična baza) i fosfatne skupine.

Niz nukleotida je vlastita genetska riječ, budući da njegov redoslijed kodira sintezu proteina pomoću staničnih strojeva i, prema tome, metabolizam živog bića. Ali nemojmo brzati: prvo ćemo se usredotočiti na svaki od dijelova koji stvaraju ovu jedinstvenu molekulu.

1. pentoza

Pentoze su monosaharidi, jednostavni ugljikohidrati (šećeri), formirani lancem od 5 ugljikovih atoma zajedno ispunjavaju jasnu strukturnu funkciju. Pentoza može biti riboza, od koje nastaje ribonukleozid, osnovna struktura RNK. S druge strane, ako riboza izgubi atom kisika, nastaje deoksiriboza, pentoza koja je dio deoksiribonukleozida, glavne strukture DNK.

2. Dušična baza

Kao što smo već rekli, pentoza i dušična baza daju ribonukleozid ili deoksiribonukleozid, ali što je baza? Dušikove baze su ciklički organski spojevi koji uključuju dva ili više atoma dušika. u njima ključ genetskog koda je pronađen, budući da daju specifično ime svakom od nukleotida čiji su dio. Postoje 3 vrste ovih heterocikličkih spojeva:

Purinske dušične baze: adenin (A) i gvanin (G). Oba su dio i DNK i RNK. Pirimidinske dušične baze: citozin (C), timin (T) i uracil (U). Timin je jedinstven za DNK, dok je uracil jedinstven za RNK.

Izoaloksacin dušične baze: flavin (F). Nije dio DNK ili RNK, ali ispunjava druge procese.

Dakle, ako nukleotid sadrži timinsku bazu, on se izravno naziva (T). Dušične baze su te koje daju imena onim sekvencama koje smo svi nekada u životu vidjeli na nekoj ploči ili informativnom znanstvenom materijalu. Na primjer, GATTACA je primjer DNK sekvence od 7 nukleotida, svaki s bazom koja mu daje ime..

• Možda će vas zanimati: "3 Mendelova zakona i grašak: ovo nas uče"

3. Fosfatna skupina

Već imamo kompletan nukleozid, budući da smo opisali pentozu, koja je povezana glikozidnom vezom na jednu od baza A, G, C i T. Sada nam treba samo jedan spoj da bismo imali nukleotid u cijelosti: fosfatnu skupinu.

Fosfatna skupina je poliatomski ion sastavljen od središnjeg atoma fosfora (P) okruženog s četiri identična atoma kisika u tetraedarskom rasporedu. Ova kombinacija atoma neophodna je za život, jer je dio nukleotida DNA i RNA, ali i onih koji prenose kemijsku energiju (ATP).

Nukleotid: Nukleozid (baza + pentoza) + fosfatna grupa

Dešifriranje života kroz DNA nukleotide

Sve te kemijske informacije su sjajne, ali kako ih primijeniti u praksi? Pa, prije svega, moramo uzeti u obzir to svaka tri kodirajuća nukleotida tvore drugu frazu kako bi pružili informacije o svakom od sklopova koji dovode do proteina. Uzmimo primjer:

• ATT: adenin, timin i timin
• DJELUJU: adenin, citozin i timin
• ATA: adenin, timin i adenin

Ove tri nukleotidne sekvence kodirane u jezgri DNA stanice sadrže upute za sastaviti aminokiselinu izoleucin, koja je jedna od 20 aminokiselina koje se koriste za sintezu proteina funkcionalni. Pojašnjavamo sljedeće: nije da su tri sekvence potrebne za sastavljanje izoleucina, već da su tri međusobno zamjenjive jer sve kodiraju ovu aminokiselinu (redundantnost).

Kroz proces koji nas se ovdje previše ne tiče, stanični strojevi izvode proces koji se naziva transkripcija, pri čemu se ti tripleti nukleotida DNA prevode u RNA. Budući da dušična baza timin nije dio RNA, svaki (T) treba zamijeniti s (U). Dakle, ovi tripleti nukleotida bi izgledali ovako:

• AUU
• ACU
• WUA

Ako je stanici potreban izoleucin, RNK transkribirana s bilo kojim od ova tri tripleta (koja se sada nazivaju kodoni) putovat će od stanične jezgre do ribosome njegovog citosola, gdje će dobiti nalog za integraciju aminokiseline izoleucin u protein koji se u tom trenutku gradi.

Kroz ovaj jezik nukleotida koji se temelji na dušičnim bazama, mogu se generirati ukupno 64 kodona., koji kodira 20 aminokiselina potrebnih za izgradnju bilo kojeg proteina u živim bićima. Treba napomenuti da, osim u rijetkim slučajevima, svaka aminokiselina može biti kodirana s 2, 3, 4 ili 6 različitih kodona. U slučaju izoleucina koji smo već vidjeli, na primjer, valjane su tri moguće kombinacije nukleotida.

Proteini se općenito sastoje od između 100 i 300 aminokiselina.. Dakle, protein koji se sastoji od njih 100, računajući, bit će kodiran s 300 kodona (svaki triplet baza reagira na aminokiselinu, zapamtite), koja će biti proizvod translacije 300 nukleotida DNA prisutnih u genomu ćelija.

Kratko objašnjenje

Shvaćamo da svo ovo iznenadno objašnjenje može biti donekle vrtoglavo, ali uvjeravamo vas da s usporedbama koje donosimo u nastavku, bit će vam jasnija funkcija nukleotida DNA nego Voda.

DNK unutar jezgre stanice moramo vidjeti kao golemu knjižnicu punu knjiga. Svaka od knjiga je gen koji sadrži (u slučaju čovjeka) oko 150 slova, koja su nukleotidi raspoređeni za određenu svrhu. Dakle, svaka tri od ovih nukleotidnih slova tvore kratku frazu.

Neumorna knjižničarka, u ovom slučaju stanični enzim RNA polimeraza nastoji pretvoriti riječi jedne od knjiga u opipljiv materijal. Pa, ovo će biti zaduženo za traženje određene knjige, određene fraze i, budući da se riječi ne mogu započeti stranica (DNK se ne može premjestiti iz jezgre), kopirat će relevantne informacije u svoj oblik u vlastitu bilježnica.

"Kopirane fraze" nisu ništa drugo nego nukleotidi DNA pretvoreni u nukleotide RNA, odnosno kodone. Nakon što se ove informacije prepišu (transkripcija), stroj je spreman sastaviti informacije sadržane u svakoj od riječi u skladu s tim. To su ribosomi, mjesta gdje se proteini sintetiziraju iz niza aminokiselina određenim redoslijedom. Lakše je tako, zar ne?

Sažetak

Kao što ste možda primijetili, objašnjavanje zamršenih procesa kodiranih DNK gotovo je jednako složeno kao i njihovo razumijevanje. Unatoč tome, ako želimo da imate konkretnu predodžbu o cijelom ovom terminološkom konglomeratu, ovo je sljedeće: redoslijed nukleotida prisutnih u DNK živih bića kodira pravilnu sintezu proteina, što se prevodi u različite metaboličke procese iu svakom dijelu našeg tijela koji nas definira, budući da oni predstavljaju 50% suhe težine gotovo bilo kojeg tkiva.

Dakle, ekspresija DNK (genotip) kroz stanične mehanizme dovodi do naših osobina. vanjski (fenotip), karakteristike koje nas čine onim što jesmo, kako pojedinačno tako i vrsta. Ponekad objašnjenje velikih fenomena leži u razumijevanju mnogo manjih stvari.

Bibliografske reference:

• Nukleinske kiseline, Sveučilište u Valenciji.
• Genetski kod, Nacionalni institut za istraživanje ljudskog genoma (NIH).
• FOX KELLER, E. v. I. L. Y. N. (2005). Od sekvenci nukleotida do sistemske biologije. znanosti, (077).
• Spalvieri, saborski zastupnik. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomska medicina: Primjena polimorfizma jednog nukleotida i DNA mikronizova. Medicina (Buenos Aires), 64(6): pp. 533 - 542.