DNS nukleotīdi: kas tie ir, īpašības un funkcijas

Cilvēka genoma projekts, kas tika uzsākts 1990. gadā ar 3 miljardu dolāru budžetu, izvirzīja sev globālu mērķi kartējiet ķīmiskās bāzes, kas ražo mūsu DNS, un identificējiet visus gēnus, kas atrodas sugas genomā cilvēks. Sekvencēšana tika pabeigta 2003. gadā, 13 gadus vēlāk.

Pateicoties šim titāniskajam molekulārajam un ģenētiskajam darbam, mēs tagad zinām, ka cilvēka genomā ir aptuveni 3000 miljoni bāzes pāru un 20 000–25 000 gēnu. Pat ja tā ir, vēl daudz kas jāapraksta, jo nav zināmas katras ģenētiskās informācijas sadaļas funkcijas, kuras esam iekodējuši katrā no mūsu šūnām.

Zinātniekiem pētot, iedzīvotāji arvien vairāk apzinās, kas ir ģenētika zinātne, kas pēta to molekulu alfabētu, kas organizē un kodē iedzimtību un katru no mūsu funkcijām vitāli svarīgi. Mēs neesam nekas bez saviem gēniem un, lai gan tie nav redzami ar neapbruņotu aci, viss dzīvais materiāls "ir" pateicoties tiem. Tā kā mēs nevaram iegūt zināšanas, nesākot no sākuma, šajā rakstā mēs jūs iepazīstinām pamatstruktūra, kas kodē mūsu eksistenci: DNS nukleotīdi.

• Saistīts raksts: "Atšķirības starp DNS un RNS"

Kas ir nukleotīds?

Nukleotīds ir definēts kā organiska molekula, ko veido nukleozīda (pentoze + slāpekļa bāze) un fosfātu grupas kovalentā saite.

Nukleotīdu secība ir savs ģenētiskais vārds, jo tās secība kodē proteīnu sintēzi ar šūnu aparātu un līdz ar to arī dzīvās būtnes metabolismu. Bet neapsteidzīsim sevi: mēs vispirms koncentrēsimies uz katru daļu, kas rada šo unikālo molekulu.

1. pentoze

Pentozes ir monosaharīdi, vienkārši ogļhidrāti (cukuri), ko veido 5 oglekļa atomu ķēde kopā, kas pilda skaidru strukturālu funkciju. Pentoze var būt riboze, kas rada ribonukleozīdu, RNS pamatstruktūru. No otras puses, ja riboze zaudē skābekļa atomu, rodas dezoksiriboze, pentoze, kas ir daļa no dezoksiribonukleozīda, galvenās DNS struktūras.

2. Slāpekļa bāze

Kā jau teicām iepriekš, pentoze un slāpekļa bāze rada ribonukleozīdu vai dezoksiribonukleozīdu, bet kas ir bāze? Slāpekļa bāzes ir cikliski organiski savienojumi, kas satur divus vai vairākus slāpekļa atomus. viņos tiek atrasta atslēga uz ģenētisko kodu, jo tie dod īpašu nosaukumu katram nukleotīdam, kura daļa tie ir. Ir 3 šo heterociklisko savienojumu veidi:

Purīna slāpekļa bāzes: adenīns (A) un guanīns (G). Abi ir daļa no DNS un RNS. Pirimidīna slāpekļa bāzes: citozīns (C), timīns (T) un uracils (U). Timīns ir unikāls DNS, bet uracils ir unikāls RNS.

Izoaloksacīna slāpekļa bāzes: flavīns (F). Tas nav daļa no DNS vai RNS, bet tas veic citus procesus.

Tādējādi, ja nukleotīds satur timīna bāzi, to tieši sauc par (T). Slāpekļa bāzes ir tās, kas dod nosaukumus tām sekvencēm, kuras mēs visi esam redzējuši uz kādas tāfeles vai informatīvā zinātniskā materiāla kādā dzīves posmā. Piemēram, GATTACA ir 7 nukleotīdu DNS sekvences piemērs, katrs ar bāzi, kas dod tai nosaukumu..

• Jūs varētu interesēt: "3 Mendeļa likumi un zirņi: tas ir tas, ko viņi mums māca"

3. Fosfātu grupa

Mums jau ir viss nukleozīds, jo mēs esam aprakstījuši pentozi, kas ir saistīta ar glikozīdu saiti ar vienu no bāzēm A, G, C un T. Tagad mums ir nepieciešams tikai viens savienojums, lai nukleotīds būtu pilnībā: fosfātu grupa.

Fosfātu grupa ir poliatomisks jons, kas sastāv no centrālā fosfora (P) atoma, ko ieskauj četri vienādi skābekļa atomi tetraedriskā izkārtojumā. Šī atomu kombinācija ir būtiska dzīvībai, jo tā ir daļa no DNS un RNS nukleotīdiem, kā arī no tiem, kas transportē ķīmisko enerģiju (ATP).

Nukleotīds: Nukleozīds (bāze + pentoze) + fosfātu grupa

Dzīvības atšifrēšana, izmantojot DNS nukleotīdus

Visa šī ķīmiskā informācija ir lieliska, bet kā mēs to izmantojam praksē? Nu, pirmkārt, mums tas ir jāņem vērā katri trīs kodējošie nukleotīdi veido atšķirīgu frāzi, lai sniegtu informāciju par katru no komplektiem, kas rada proteīnu. Ņemsim piemēru:

• ATT: adenīns, timīns un timīns
• ACT: adenīns, citozīns un timīns
• ATA: adenīns, timīns un adenīns

Šīs trīs šūnas DNS kodolā kodētās nukleotīdu sekvences satur norādījumus par montē aminoskābi izoleicīnu, kas ir viena no 20 aminoskābēm, ko izmanto proteīnu sintēzei funkcionāls. Mēs precizējam sekojošo: nav runa par to, ka trīs sekvences ir nepieciešamas izoleicīna salikšanai, bet gan tas, ka tās ir savstarpēji aizstājamas, jo tās visas kodē šo aminoskābi (redundance).

Izmantojot procesu, kas mūs šeit pārāk neskar, šūnu iekārta veic procesu, ko sauc par transkripciju, kurā šie DNS nukleotīdu tripleti tiek pārvērsti RNS. Tā kā slāpekļa bāzes timīns neietilpst RNS, katrs (T) jāaizstāj ar (U). Tādējādi šie nukleotīdu tripleti izskatītos šādi:

• AUU
• ACU
• WUA

Ja šūnai nepieciešams izoleicīns, RNS, kas transkribēts ar kādu no šiem trim tripletiem (tagad sauktiem par kodoniem), no šūnas kodola nonāks līdz. tā citozola ribosomas, kur tām tiks dota pavēle ​​integrēt aminoskābes izoleicīnu proteīnā, kas tajā brīdī tiek veidots.

Izmantojot šo nukleotīdu valodu, kuras pamatā ir slāpekļa bāzes, kopumā var ģenerēt 64 kodonus., kas kodē 20 aminoskābes, kas nepieciešamas jebkura proteīna veidošanai dzīvās būtnēs. Jāņem vērā, ka, izņemot retus gadījumus, katru aminoskābi var kodēt 2, 3, 4 vai 6 dažādi kodoni. Piemēram, gadījumā, ja mēs esam redzējuši izoleicīnu, ir derīgas trīs iespējamās nukleotīdu kombinācijas.

Olbaltumvielas parasti sastāv no 100 līdz 300 aminoskābēm.. Tādējādi proteīns, kas sastāv no 100 no tiem, veicot aprēķinus, tiks kodēts ar 300 kodoniem (katrs bāzes triplets reaģē uz aminoskābi, atcerieties), kas būs 300 DNS nukleotīdu translācijas produkts, kas atrodas DNS genomā. šūna.

Īss skaidrojums

Mēs saprotam, ka viss šis pēkšņais skaidrojums var būt nedaudz reibinošs, taču mēs garantējam, ka ar līdzības, ko mēs piedāvājam tālāk, DNS nukleotīdu funkcija jums būs skaidrāka nekā Ūdens.

Mums ir jāredz DNS šūnas kodolā kā milzīga bibliotēka, kas ir pilna ar grāmatām. Katra no grāmatām ir gēns, kas satur (cilvēka gadījumā) ap 150 burtiem, kas ir noteiktam mērķim sakārtoti nukleotīdi. Tādējādi katrs trīs no šiem nukleotīdu burtiem veido īsu frāzi.

Šajā gadījumā nenogurstošs bibliotekārs šūnas RNS polimerāzes enzīms cenšas pārveidot vienas grāmatas vārdus taustāmā materiālā. Tas būs atbildīgs par konkrētās grāmatas, konkrētās frāzes meklēšanu un, tā kā vārdus nevar iesākt lapu (DNS nevar pārvietot no kodola), tā kopēs attiecīgo informāciju savā formā. piezīmju grāmatiņa.

"Kopētās frāzes" ir nekas cits kā DNS nukleotīdi, kas pārvērsti RNS nukleotīdos, tas ir, kodonos. Kad šī informācija ir pārrakstīta (transkripcija), iekārta ir gatava attiecīgi apkopot katrā vārdā ietverto informāciju. Tās ir ribosomas, vietas, kur olbaltumvielas tiek sintezētas no aminoskābju secības noteiktā secībā. Tādā veidā ir vieglāk, vai ne?

Kopsavilkums

Kā jūs, iespējams, pamanījāt, DNS kodēto sarežģīto procesu izskaidrošana ir gandrīz tikpat sarežģīta kā to izpratne. Tomēr, ja mēs vēlamies, lai jūs saglabātu konkrētu priekšstatu par visu šo terminoloģisko konglomerātu, tas ir šāds: dzīvo būtņu DNS esošo nukleotīdu secība kodē pareizu olbaltumvielu sintēzi, kas izpaužas dažādos vielmaiņas procesos un katrā no mūsu ķermeņa daļām, kas mūs raksturo, jo tie veido 50% no gandrīz jebkura audu sausā svara.

Tādējādi DNS (genotipa) ekspresija, izmantojot šūnu mehānismus, rada mūsu iezīmes. ārējās (fenotips), īpašības, kas padara mūs par to, kas mēs esam gan individuāli, gan sugas. Dažreiz milzīgu parādību izskaidrojums slēpjas daudz mazāku lietu izpratnē.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Nukleīnskābes, Valensijas Universitāte.
• Ģenētiskais kods, Nacionālais cilvēka genoma pētniecības institūts (NIH).
• FOKSS KELLERS, E. v. UN. L. Y. N. (2005). No nukleotīdu sekvencēm līdz sistēmu bioloģijai. Zinātnes, (077).
• Spalvieri, deputāts. & Rotenbergs, R.G. (2004). Genomiskā medicīna: viena nukleotīda polimorfisma un DNS mikromasu pielietojumi. Medicīna (Buenosairesa), 64(6): lpp. 533 - 542.