DNA-nukleotider: hva de er, egenskaper og funksjoner

Det menneskelige genom-prosjektet, lansert i 1990 med et budsjett på 3 milliarder dollar, satte seg det globale målet kartlegge de kjemiske basene som produserer DNAet vårt og identifisere alle genene som finnes i artens genom menneskelig. Sekvenseringen ble fullført i 2003, 13 år senere.

Takket være dette titaniske molekylære og genetiske arbeidet vet vi nå at det menneskelige genomet inneholder omtrent 3 000 millioner basepar og 20 000-25 000 gener. Likevel gjenstår det mye å beskrive, siden funksjonene til hver og en av delene av genetisk informasjon som vi har kodet inn i hver av cellene våre, ikke er kjent.

Etter hvert som forskere undersøker, blir befolkningen generelt mer og mer klar over hva genetikk er, vitenskap som studerer det alfabetet av molekyler som organiserer og koder for arv og hver av våre funksjoner livsviktig. Vi er ingenting uten genene våre, og selv om de ikke er synlige for det blotte øye, "er" alt levende materiale takket være dem. Siden vi ikke kan tilegne oss kunnskap uten å starte fra begynnelsen, presenterer vi deg i denne artikkelen

den basale strukturen som koder for vår eksistens: DNA-nukleotidene.

• Relatert artikkel: "Forskjeller mellom DNA og RNA"

Hva er et nukleotid?

Et nukleotid er definert som et organisk molekyl dannet av kovalent binding av et nukleosid (pentose + nitrogenholdig base) og en fosfatgruppe.

En sekvens av nukleotider er dets eget genetiske ord, siden rekkefølgen koder for syntesen av proteiner av cellemaskineriet og derfor metabolismen til det levende vesenet. Men la oss ikke gå i forkant: vi skal først fokusere på hver av delene som gir opphav til dette unike molekylet.

1. pentose

Pentoser er monosakkarider, enkle karbohydrater (sukker), dannet av en kjede med 5 karbonatomer sammen som fyller en klar strukturell funksjon. Pentosen kan være en ribose, som gir opphav til et ribonukleosid, den grunnleggende strukturen til RNA. På den annen side, hvis ribose mister et oksygenatom, oppstår deoksyribose, pentosen som er en del av deoksyribonukleosid, hovedstrukturen til DNA.

2. Nitrogenbase

Som vi har sagt tidligere, gir pentose og en nitrogenholdig base opphav til et ribonukleosid eller deoksyribonukleosid, men hva er en base? Nitrogenholdige baser er sykliske organiske forbindelser som inkluderer to eller flere nitrogenatomer. i dem nøkkelen til den genetiske koden er funnet, da de gir et spesifikt navn til hver av nukleotidene de er en del av. Det er 3 typer av disse heterosykliske forbindelsene:

Purin nitrogenholdige baser: adenin (A) og guanin (G). Begge er en del av både DNA og RNA. Pyrimidin nitrogenholdige baser: cytosin (C), tymin (T) og uracil (U). Tymin er unikt for DNA, mens uracil er unikt for RNA.

Isoaloxacin nitrogenholdige baser: flavin (F). Det er ikke en del av DNA eller RNA, men det oppfyller andre prosesser.

Således, hvis et nukleotid inneholder en tyminbase, kalles det direkte (T). Nitrogenholdige baser er de som gir navn til de sekvensene som vi alle har sett på en tavle eller informativt vitenskapelig materiale på et tidspunkt i livet vårt. For eksempel, GATTACA er et eksempel på en DNA-sekvens på 7 nukleotider, hver med en base som gir den navnet..

• Du kan være interessert: "Mendels 3 lover og erter: dette er hva de lærer oss"

3. Fosfatgruppe

Vi har allerede det komplette nukleosidet, siden vi har beskrevet pentosen, som er koblet med en glykosidbinding til en av basene A, G, C og T. Nå trenger vi bare én forbindelse for å ha nukleotidet i sin helhet: fosfatgruppen.

En fosfatgruppe er et polyatomisk ion sammensatt av et sentralt fosfor (P) atom omgitt av fire identiske oksygenatomer i et tetraedrisk arrangement. Denne kombinasjonen av atomer er avgjørende for liv, siden den er en del av nukleotidene til DNA og RNA, men også av de som transporterer kjemisk energi (ATP).

Nukleotid: Nukleosid (base + pentose) + fosfatgruppe

Dechiffrere liv gjennom DNA-nukleotider

All denne kjemiske informasjonen er flott, men hvordan setter vi den i praksis? Vel, først og fremst må vi ta hensyn til det hver tredje kodende nukleotid danner en annen frase for å gi informasjon om hver av samlingene som gir opphav til et protein. La oss ta et eksempel:

• ATT: adenin, tymin og tymin
• ACT: adenin, cytosin og tymin
• ATA: adenin, tymin og adenin

Disse tre nukleotidsekvensene som er kodet i cellens DNA-kjerne inneholder instruksjonene for sette sammen aminosyren isoleucin, som er en av 20 aminosyrer som brukes til proteinsyntese funksjonell. Vi presiserer følgende: det er ikke at de tre sekvensene er nødvendige for å sette sammen isoleucin, men at de tre er utskiftbare fordi de alle koder for denne aminosyren (redundans).

Gjennom en prosess som ikke angår oss så mye her, det cellulære maskineriet utfører en prosess som kalles transkripsjon, hvorved disse DNA-nukleotidtriplene blir oversatt til RNA. Siden den nitrogenholdige basen tymin ikke er en del av RNA, bør hver (T) erstattes med en (U). Dermed vil disse nukleotidtriplettene se slik ut:

• AUU
• ACU
• WUA

Hvis cellen krever isoleucin, vil et RNA transkribert med en av disse tre trillingene (nå kalt kodoner) reise fra cellekjernen til ribosomene til cytosolen, hvor de vil få ordre om å integrere aminosyren isoleucin i proteinet som bygges i det øyeblikket.

Gjennom dette nukleotidspråket basert på nitrogenholdige baser kan totalt 64 kodoner genereres., som koder for de 20 aminosyrene som er nødvendige for å bygge ethvert protein i levende ting. Det skal bemerkes at, bortsett fra i sjeldne tilfeller, kan hver aminosyre kodes av 2,3,4 eller 6 forskjellige kodoner. I tilfellet vi har sett før av isoleucin, for eksempel, er tre mulige nukleotidkombinasjoner gyldige.

Proteiner består vanligvis av mellom 100 og 300 aminosyrer.. Dermed vil et protein som består av 100 av dem, som gjør beregninger, kodes av 300 kodoner (hver triplett av baser reagerer på en aminosyre, husk), som vil være produktet av translasjonen av 300 DNA-nukleotider som er tilstede i genomet til celle.

En kort forklaring

Vi forstår at all denne plutselige forklaringen kan være noe svimlende, men vi forsikrer deg om at med lignelser som vi presenterer nedenfor, vil funksjonen til DNA-nukleotidene være tydeligere for deg enn Vann.

Vi må se DNAet inne i cellekjernen som et enormt bibliotek fullt av bøker. Hver av bøkene er et gen, som inneholder (når det gjelder mennesker) omtrent 150 bokstaver, som er nukleotider arrangert for et bestemt formål. Dermed danner hver tredje av disse nukleotidbokstavene en kort setning.

En utrettelig bibliotekar, i dette tilfellet cellens RNA-polymerase-enzym søker å forvandle ordene i en av bøkene til håndgripelig materiale. Vel, dette vil være ansvarlig for å lete etter den spesifikke boken, den spesifikke frasen og siden ordene ikke kan startes av sidene (DNA kan ikke flyttes fra kjernen), vil den kopiere den relevante informasjonen til sin egen form notisbok.

De "kopierte frasene" er ikke annet enn DNA-nukleotider omdannet til RNA-nukleotider, det vil si kodoner. Når denne informasjonen har blitt transkribert (transkripsjon), er en maskin klar til å sette sammen informasjonen i hvert av ordene tilsvarende. Dette er ribosomer, steder hvor proteiner syntetiseres fra en sekvens av aminosyrer i en bestemt rekkefølge. Lettere på den måten, ikke sant?

Sammendrag

Som du kanskje har lagt merke til, er det nesten like komplekst å forklare de intrikate prosessene kodet av DNA som å forstå dem. Likevel, hvis vi vil at du skal beholde en konkret idé om alt dette terminologiske konglomeratet, er dette følgende: rekkefølgen av nukleotidene tilstede i DNA til levende vesener koder for riktig syntese av proteiner, som oversettes til ulike metabolske prosesser og i hver av delene av kroppen vår som definerer oss, siden disse representerer 50 % av tørrvekten til nesten ethvert vev.

Dermed gir uttrykket av DNA (genotype) gjennom cellulære mekanismer opphav til våre egenskaper. ytre (fenotype), egenskapene som gjør oss til den vi er, både individuelt og arter. Noen ganger ligger forklaringen på enorme fenomener i forståelsen av mye mindre ting.

Bibliografiske referanser:

• Nukleinsyrer, Universitetet i Valencia.
• Genetisk kode, National Human Genome Research Institute (NIH).
• FOX KELLER, E. v. OG. L. Y. N. (2005). Fra nukleotidsekvenser til systembiologi. Sciences, (077).
• Spalvieri, MP. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomisk medisin: Anvendelser av enkeltnukleotidpolymorfisme og DNA-mikroarrayer. Medisin (Buenos Aires), 64(6): s. 533 - 542.