DNS-nukleotidok: mik, jellemzőik és funkcióik

Az 1990-ben elindított, 3 milliárd dolláros költségvetésű emberi genom projekt globális célt tűzött ki maga elé. feltérképezni a DNS-ünket termelő kémiai bázisokat, és azonosítani a faj genomjában jelen lévő összes gént emberi. A szekvenálás 13 évvel később, 2003-ban fejeződött be.

Ennek a titáni molekuláris és genetikai munkának köszönhetően ma már tudjuk, hogy az emberi genom körülbelül 3000 millió bázispárt és 20-25 ezer gént tartalmaz. Ennek ellenére még sok mindent le kell írni, mivel a genetikai információ minden egyes szakaszának funkciója, amelyet az egyes sejtjeinkben kódoltunk, nem ismert.

A tudósok vizsgálata során a lakosság egyre jobban tudatában van annak, hogy mi is a genetika, a tudomány, amely az öröklődést és minden egyes funkciónkat szervező és kódoló molekulák ábécéjét tanulmányozza létfontosságú. Génjeink nélkül semmik vagyunk, és bár szabad szemmel nem láthatóak, minden élő anyag nekik „hála”. Mivel nem szerezhetünk ismereteket anélkül, hogy elölről kezdenénk, ebben a cikkben bemutatjuk a létünket kódoló alapszerkezet: a DNS-nukleotidok.

• Kapcsolódó cikk: "Különbségek a DNS és az RNS között"

Mi az a nukleotid?

A nukleotidot a következőképpen határozzuk meg egy nukleozid (pentóz + nitrogénbázis) és egy foszfátcsoport kovalens kötésével létrejövő szerves molekula.

A nukleotidszekvencia saját genetikai szava, mivel sorrendje a sejtrendszer által a fehérjék szintézisét, és ezáltal az élőlény anyagcseréjét kódolja. De ne menjünk elébe: először minden olyan részre összpontosítunk, amely ezt az egyedülálló molekulát eredményezi.

1. pentóz

A pentózok monoszacharidok, egyszerű szénhidrátok (cukrok), amelyeket 5 szénatomos lánc alkot együtt, amelyek világos szerkezeti funkciót töltenek be. A pentóz lehet ribóz, amely egy ribonukleozidot, az RNS alapszerkezetét hoz létre. Másrészt, ha a ribóz elveszít egy oxigénatomot, dezoxiribóz keletkezik, a pentóz, amely a dezoxiribonukleozid része, a DNS fő szerkezete.

2. Nitrogén bázis

Ahogy korábban mondtuk, a pentóz és egy nitrogénbázis ribonukleozidot vagy dezoxiribonukleozidot eredményez, de mi az a bázis? A nitrogéntartalmú bázisok olyan ciklikus szerves vegyületek, amelyek két vagy több nitrogénatomot tartalmaznak. bennük megtalálják a genetikai kód kulcsát, mivel minden egyes nukleotidot, amelynek részét képezik, sajátos nevet adnak. Ezeknek a heterociklusos vegyületeknek 3 típusa van:

Nitrogéntartalmú purin bázisok: adenin (A) és guanin (G). Mindkettő része a DNS-nek és az RNS-nek is. Pirimidin nitrogéntartalmú bázisok: citozin (C), timin (T) és uracil (U). A timin egyedülálló a DNS-ben, míg az uracil egyedülálló az RNS-ben.

Isoaloxacin nitrogéntartalmú bázisok: flavin (F). Nem része a DNS-nek vagy az RNS-nek, de más folyamatokat hajt végre.

Így, ha egy nukleotid timinbázist tartalmaz, azt közvetlenül (T)-nek nevezzük. A nitrogéntartalmú bázisok azok, amelyek nevet adnak azoknak a szekvenciáknak, amelyeket mindannyian láttunk valamilyen táblán vagy informatív tudományos anyagon életünk egy pontján. Például, A GATTACA egy példa egy 7 nukleotidból álló DNS-szekvenciára, amelyek mindegyikének van egy bázisa, amely a nevét adja..

• Érdekelheti: "Mendel 3 törvénye és a borsó: ezt tanítják nekünk"

3. Foszfát csoport

A teljes nukleozid már megvan, hiszen leírtuk a pentózt, amely glikozidos kötéssel kapcsolódik az A, G, C és T bázisok egyikéhez. Most már csak egyetlen vegyületre van szükségünk, hogy a nukleotidot teljes egészében megkapjuk: a foszfátcsoportot.

A foszfátcsoport az többatomos ion, amely egy központi foszfor (P) atomból áll, amelyet négy azonos oxigénatom vesz körül tetraéderes elrendezésben. Ez az atomkombináció elengedhetetlen az élethez, mivel része a DNS és RNS nukleotidjainak, de a kémiai energiát (ATP) szállító nukleotidoknak is.

Nukleotid: Nukleozid (bázis + pentóz) + foszfátcsoport

Az élet megfejtése DNS-nukleotidok segítségével

Mindez a kémiai információ nagyszerű, de hogyan alkalmazzuk a gyakorlatban? Nos, először is ezt kell figyelembe vennünk minden három kódoló nukleotid egy másik kifejezést alkot, hogy információt adjon az egyes fehérjéket létrehozó összeállításokról. Vegyünk egy példát:

• ATT: adenin, timin és timin
• ACT: adenin, citozin és timin
• ATA: adenin, timin és adenin

Ez a három, a sejt DNS-magjában kódolt nukleotidszekvencia tartalmazza az utasításokat összeállítja az izoleucin aminosavat, amely egyike a fehérjeszintézishez használt 20 aminosavnak funkcionális. Tisztázzuk a következőket: nem arról van szó, hogy a három szekvencia szükséges az izoleucin összeállításához, hanem a három felcserélhető, mert mindegyik ezt az aminosavat kódolja (redundancia).

Egy olyan folyamaton keresztül, amely itt nem túlságosan foglalkoztat bennünket, a sejtrendszer egy transzkripciónak nevezett folyamatot hajt végre, amelynek során ezek a DNS-nukleotidhármasok RNS-vé alakulnak. Mivel a nitrogéntartalmú timin bázis nem része az RNS-nek, mindegyik (T) helyett (U) kell. Így ezek a nukleotidhármasok így néznek ki:

• AUU
• ACU
• WUA

Ha a sejtnek izoleucinra van szüksége, akkor a három triplett (ma kodonok) bármelyikével átírt RNS eljut a sejtmagból a sejtmagba. citoszoljának riboszómái, ahol azt a parancsot kapják, hogy integrálják az izoleucin aminosavat az abban a pillanatban épülő fehérjébe.

Ezen a nitrogénbázisokon alapuló nukleotidnyelven keresztül összesen 64 kodon állítható elő., amely azt a 20 aminosavat kódolja, amelyek bármilyen fehérje felépítéséhez szükségesek az élőlényekben. Meg kell jegyezni, hogy ritka esetek kivételével minden aminosavat 2, 3, 4 vagy 6 különböző kodon kódolhat. Az izoleucin esetében például három lehetséges nukleotid kombináció érvényes.

A fehérjék általában 100 és 300 közötti aminosavból állnak.. Így a 100-ból álló fehérjét számítások elvégzése után 300 kodon fogja kódolni (mindegyik bázishármas egy aminosavra reagál, ne feledje), amely a genomban jelenlévő 300 DNS-nukleotid transzlációjának eredménye lesz. sejt.

Rövid magyarázat

Megértjük, hogy ez a hirtelen magyarázat kissé szédítő lehet, de biztosítjuk, hogy Az alábbiakban bemutatott hasonlatok alapján a DNS-nukleotidok funkciója világosabb lesz az Ön számára, mint a Víz.

A sejtmagban lévő DNS-t egy hatalmas könyvtárnak kell tekintenünk, tele könyvekkel. A könyvek mindegyike egy-egy gén, amely (ember esetében) körülbelül 150 betűt tartalmaz, amelyek meghatározott célra elrendezett nukleotidok. Így ezen nukleotidbetűk mindegyike egy rövid kifejezést alkot.

Ebben az esetben egy fáradhatatlan könyvtáros a sejt RNS-polimeráz enzime az egyik könyv szavait igyekszik kézzelfogható anyaggá alakítani. Nos, ez lesz a feladata, hogy megkeresse az adott könyvet, a konkrét kifejezést, és mivel a szavakat nem lehet elindítani az oldalak közül (a DNS nem mozgatható a magból), a vonatkozó információkat a saját formájába másolja. jegyzetfüzet.

A "másolt kifejezések" nem mások, mint az RNS-nukleotidokká, azaz kodonokká átalakított DNS-nukleotidok. Miután ezt az információt átírták (átírás), a gép készen áll az egyes szavakban foglalt információk megfelelő összeállítására. Ezek a riboszómák, azok a helyek, ahol a fehérjék meghatározott sorrendben meghatározott aminosav-szekvenciákból szintetizálódnak. Így könnyebb, nem?

Összegzés

Amint azt bizonyára észrevette, a DNS által kódolt bonyolult folyamatok magyarázata majdnem olyan bonyolult, mint megérteni őket. Ennek ellenére, ha azt akarjuk, hogy konkrét elképzelése legyen erről az egész terminológiai konglomerátumról, akkor ez a következő: az élőlények DNS-ében jelenlévő nukleotidok sorrendje a megfelelő fehérjeszintézist kódolja, ami különféle anyagcsere-folyamatokban és testünk minden minket meghatározó részében lefordítható, hiszen szinte minden szövet száraz tömegének 50%-át ezek teszik ki.

Így a DNS (genotípus) expressziója sejtmechanizmusokon keresztül ad vonásainkat. külső (fenotípus), azok a tulajdonságok, amelyek azzá tesznek bennünket, akik vagyunk, egyénileg és faj. Néha a hatalmas jelenségek magyarázata sokkal kisebb dolgok megértésében rejlik.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Nukleinsavak, Valenciai Egyetem.
• Genetikai kód, National Human Genome Research Institute (NIH).
• FOX KELLER, E. v. ÉS. L. Y. N. (2005). A nukleotidszekvenciáktól a rendszerbiológiáig. Tudományok, (077).
• Spalvieri képviselő. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomi medicina: Az egynukleotid polimorfizmus és a DNS microarray alkalmazásai. Medicine (Buenos Aires), 64(6): pp. 533 - 542.