Nukleotida DNA: apa itu, karakteristik dan fungsinya

Proyek genom manusia, diluncurkan pada tahun 1990 dengan anggaran 3 miliar dolar, menetapkan tujuan globalnya sendiri memetakan basa kimia yang menghasilkan DNA kita dan mengidentifikasi semua gen yang ada dalam genom spesies manusia. Sequencing selesai pada tahun 2003, 13 tahun kemudian.

Berkat kerja molekuler dan genetik titanic ini, kita sekarang tahu bahwa genom manusia mengandung sekitar 3.000 juta pasangan basa dan 20.000-25.000 gen. Meski begitu, masih banyak yang harus dijelaskan, karena fungsi setiap bagian dari informasi genetik yang telah kita kodekan di setiap sel kita tidak diketahui.

Saat para ilmuwan menyelidiki, populasi umum menjadi semakin sadar akan apa itu genetika, ilmu yang mempelajari alfabet molekul yang mengatur dan mengkodekan hereditas dan masing-masing fungsi kita vital. Kita bukan apa-apa tanpa gen kita dan, meskipun tidak terlihat dengan mata telanjang, semua materi hidup "adalah" berkat mereka. Karena kami tidak dapat memperoleh pengetahuan tanpa memulai dari awal, dalam artikel ini kami hadir untuk Anda

struktur basal yang mengkode keberadaan kita: nukleotida DNA.

• Artikel terkait: "Perbedaan Antara DNA dan RNA"

Apa itu nukleotida?

Sebuah nukleotida didefinisikan sebagai molekul organik yang dibentuk oleh ikatan kovalen nukleosida (pentosa + basa nitrogen) dan gugus fosfat.

Urutan nukleotida adalah kata genetiknya sendiri, karena urutannya mengkodekan sintesis protein oleh mesin seluler dan, oleh karena itu, metabolisme makhluk hidup. Tapi jangan terlalu terburu-buru: pertama-tama kita akan fokus pada masing-masing bagian yang memunculkan molekul unik ini.

1. pentosa

Pentosa adalah monosakarida, karbohidrat sederhana (gula), dibentuk oleh rantai 5 atom karbon bersama-sama yang memenuhi fungsi struktural yang jelas. Pentosa bisa menjadi ribosa, yang menimbulkan ribonukleosida, struktur dasar RNA. Di sisi lain, jika ribosa kehilangan atom oksigen, deoksiribosa muncul, pentosa yang merupakan bagian dari deoksiribonukleosida, struktur utama DNA.

2. Basa nitrogen

Seperti yang telah kita katakan sebelumnya, pentosa dan basa nitrogen menimbulkan ribonukleosida atau deoksiribonukleosida, tetapi apa itu basa? Basa nitrogen adalah senyawa organik siklik yang mencakup dua atau lebih atom nitrogen. di dalamnya kunci kode genetik ditemukan, karena mereka memberikan nama khusus untuk masing-masing nukleotida di mana mereka menjadi bagiannya. Ada 3 jenis senyawa heterosiklik ini:

Basa nitrogen purin: adenin (A) dan guanin (G). Keduanya adalah bagian dari DNA dan RNA. Basa nitrogen pirimidin: sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). Timin unik untuk DNA, sedangkan urasil unik untuk RNA.

Basa nitrogen isoloksasin: flavin (F). Ini bukan bagian dari DNA atau RNA, tetapi memenuhi proses lain.

Jadi, jika nukleotida mengandung basa timin, itu langsung disebut (T). Basa nitrogen adalah basa yang memberi nama pada urutan yang telah kita semua lihat di papan tulis atau materi ilmiah informatif di beberapa titik dalam hidup kita. Sebagai contoh, GATTACA adalah contoh urutan DNA dari 7 nukleotida, masing-masing dengan basa yang memberikan namanya..

• Anda mungkin tertarik: "3 hukum dan kacang polong Mendel: inilah yang mereka ajarkan kepada kita"

3. Gugus fosfat

Kami telah memiliki nukleosida lengkap, karena kami telah menggambarkan pentosa, yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik ke salah satu basa A, G, C dan T. Sekarang kita hanya membutuhkan satu senyawa untuk memiliki nukleotida secara keseluruhan: gugus fosfat.

Gugus fosfat adalah ion poliatomik yang terdiri dari atom fosfor (P) pusat yang dikelilingi oleh empat atom oksigen identik dalam susunan tetrahedral. Kombinasi atom ini sangat penting untuk kehidupan, karena merupakan bagian dari nukleotida DNA dan RNA, tetapi juga nukleotida yang mengangkut energi kimia (ATP).

Nukleotida: Nukleosida (basa + pentosa) + gugus fosfat

Menguraikan kehidupan melalui nukleotida DNA

Semua informasi kimia ini bagus, tetapi bagaimana kita mempraktikkannya? Yah, pertama-tama, kita harus memperhitungkan itu setiap tiga nukleotida pengkode membentuk frase yang berbeda untuk memberikan informasi pada setiap rakitan yang menimbulkan protein. Mari kita ambil contoh:

• ATT: adenin, timin dan timin
• ACT: adenin, sitosin dan timin
• ATA: adenin, timin, dan adenin

Ketiga urutan nukleotida yang dikodekan dalam inti DNA sel ini berisi instruksi untuk: merakit isoleusin asam amino, yang merupakan salah satu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein fungsional. Kami mengklarifikasi hal berikut: bukan karena tiga urutan diperlukan untuk merakit isoleusin, tetapi ketiganya dapat dipertukarkan karena semuanya mengkode asam amino ini (redundansi).

Melalui proses yang tidak terlalu menjadi perhatian kami di sini, mesin seluler melakukan proses yang disebut transkripsi, di mana triplet nukleotida DNA ini diterjemahkan menjadi RNA. Karena basa nitrogen timin bukan bagian dari RNA, masing-masing (T) harus diganti dengan (U). Jadi, triplet nukleotida ini akan terlihat seperti ini:

• AUU
• ACU
• WUA

Jika sel membutuhkan isoleusin, RNA yang ditranskripsi dengan salah satu dari ketiga triplet ini (sekarang disebut kodon) akan berjalan dari inti sel ke ribosom sitosolnya, di mana mereka akan diberi perintah untuk mengintegrasikan asam amino isoleusin ke dalam protein yang sedang dibangun pada saat itu.

Melalui bahasa nukleotida berdasarkan basa nitrogen ini, total 64 kodon dapat dihasilkan., yang mengkode 20 asam amino yang diperlukan untuk membangun protein apa pun pada makhluk hidup. Perlu dicatat bahwa, kecuali pada kesempatan yang jarang, setiap asam amino dapat dikodekan oleh 2,3,4 atau 6 kodon yang berbeda. Dalam kasus yang telah kita lihat sebelumnya tentang isoleusin, misalnya, tiga kemungkinan kombinasi nukleotida adalah valid.

Protein umumnya terdiri dari antara 100 dan 300 asam amino.. Dengan demikian, protein yang terdiri dari 100 di antaranya, membuat perhitungan, akan dikodekan oleh 300 kodon (setiap triplet basa merespons asam amino, ingat), yang akan menjadi produk dari terjemahan 300 nukleotida DNA yang ada dalam genom sel.

Penjelasan singkat

Kami memahami bahwa semua penjelasan yang tiba-tiba ini bisa agak memusingkan, tetapi kami meyakinkan Anda bahwa dengan perumpamaan yang kami sajikan di bawah ini, fungsi nukleotida DNA akan lebih jelas bagi Anda daripada Air.

Kita harus melihat DNA di dalam inti sel sebagai perpustakaan besar yang penuh dengan buku. Setiap buku adalah gen, yang mengandung (dalam kasus manusia) sekitar 150 huruf, yang merupakan nukleotida yang disusun untuk tujuan tertentu. Jadi, setiap tiga huruf nukleotida ini membentuk frasa pendek.

Pustakawan yang tak kenal lelah, dalam hal ini enzim RNA polimerase sel berusaha mengubah kata-kata dari salah satu buku menjadi materi yang nyata. Nah, ini akan bertugas mencari buku tertentu, frasa tertentu dan, karena kata-katanya tidak dapat dimulai halaman (DNA tidak dapat dipindahkan dari inti), itu akan menyalin informasi yang relevan ke bentuknya sendiri buku catatan.

"Frase yang disalin" tidak lebih dari nukleotida DNA yang diubah menjadi nukleotida RNA, yaitu kodon. Setelah informasi ini telah ditranskripsikan (transkripsi), mesin siap untuk mengumpulkan informasi yang terkandung dalam setiap kata yang sesuai. Ini adalah ribosom, tempat protein disintesis dari urutan asam amino dalam urutan tertentu. Lebih mudah seperti itu, bukan?

Ringkasan

Seperti yang mungkin Anda perhatikan, menjelaskan proses rumit yang dikodekan oleh DNA hampir serumit memahaminya. Meski begitu, jika kami ingin Anda menyimpan gagasan konkret tentang semua konglomerat terminologis ini, berikut ini: urutan nukleotida yang ada dalam DNA makhluk hidup mengkode sintesis protein yang benar, yang diterjemahkan ke dalam berbagai proses metabolisme dan di setiap bagian tubuh kita yang menentukan kita, karena ini mewakili 50% dari berat kering hampir semua jaringan.

Dengan demikian, ekspresi DNA (genotipe) melalui mekanisme seluler memunculkan sifat kita. eksternal (fenotipe), karakteristik yang menjadikan kita siapa kita, baik secara individu maupun jenis. Terkadang penjelasan dari fenomena besar terletak pada pemahaman tentang hal-hal yang jauh lebih kecil.

Referensi bibliografi:

• Asam nukleat, Universitas Valencia.
• Kode genetik, National Human Genome Research Institute (NIH).
• FOX KELLER, E. v. DAN. L Y. N. (2005). Dari urutan nukleotida hingga biologi sistem. Ilmu, (077).
• Spalvieri, MP. & Rotenberg, R.G. (2004). Kedokteran genom: Aplikasi polimorfisme nukleotida tunggal dan microarray DNA. Kedokteran (Buenos Aires), 64(6): hal. 533 - 542.