DNA nukleotidy: čo sú, vlastnosti a funkcie

Projekt ľudského genómu, ktorý sa začal v roku 1990 s rozpočtom 3 miliardy dolárov, si stanovil globálny cieľ zmapovať chemické bázy, ktoré produkujú našu DNA, a identifikovať všetky gény prítomné v genóme druhu človek. Sekvenovanie bolo dokončené v roku 2003, o 13 rokov neskôr.

Vďaka tejto titánskej molekulárnej a genetickej práci teraz vieme, že ľudský genóm obsahuje približne 3 000 miliónov párov báz a 20 000 – 25 000 génov. Napriek tomu zostáva ešte veľa popísať, pretože funkcie každej jednej časti genetickej informácie, ktorú máme zakódovanú v každej z našich buniek, nie sú známe.

Ako vedci skúmajú, všeobecná populácia si čoraz viac uvedomuje, čo je genetika veda, ktorá študuje túto abecedu molekúl, ktoré organizujú a kódujú dedičnosť a každú z našich funkcií vitálny. Bez génov nie sme nič a hoci nie sú voľným okom viditeľné, všetok živý materiál „je“ vďaka nim. Keďže nemôžeme získať vedomosti bez toho, aby sme nezačali od začiatku, v tomto článku vám predstavujeme základná štruktúra, ktorá kóduje našu existenciu: nukleotidy DNA.

• Súvisiaci článok: "Rozdiely medzi DNA a RNA"

Čo je to nukleotid?

Nukleotid je definovaný ako organická molekula vytvorená kovalentnou väzbou nukleozidu (pentóza + dusíkatá báza) a fosfátovej skupiny.

Sekvencia nukleotidov je jej vlastné genetické slovo, pretože jej poradie kóduje syntézu proteínov bunkovým mechanizmom, a teda metabolizmus živej bytosti. Ale nepredbiehajme: najskôr sa zameriame na každú z častí, z ktorých vznikla táto jedinečná molekula.

1. pentóza

Pentózy sú monosacharidy, jednoduché sacharidy (cukry), tvorené reťazcom 5 atómov uhlíka spolu, ktoré plnia jasnú štrukturálnu funkciu. Pentózou môže byť ribóza, z ktorej vzniká ribonukleozid, základná štruktúra RNA. Na druhej strane, ak ribóza stratí atóm kyslíka, vzniká deoxyribóza, pentóza, ktorá je súčasťou deoxyribonukleozidu, hlavnej štruktúry DNA.

2. Dusíková báza

Ako sme už povedali, z pentózy a dusíkatej bázy vzniká ribonukleozid alebo deoxyribonukleozid, ale čo je báza? Dusíkaté bázy sú cyklické organické zlúčeniny, ktoré obsahujú dva alebo viac atómov dusíka. v nich nájde sa kľúč ku genetickému kódu, pretože dávajú špecifické meno každému z nukleotidov, ktorých sú súčasťou. Existujú 3 typy týchto heterocyklických zlúčenín:

Purínové dusíkaté zásady: adenín (A) a guanín (G). Obidve sú súčasťou DNA aj RNA. Pyrimidínové dusíkaté zásady: cytozín (C), tymín (T) a uracil (U). Tymín je jedinečný pre DNA, zatiaľ čo uracil je jedinečný pre RNA.

Izoaloxacínové dusíkaté zásady: flavín (F). Nie je súčasťou DNA ani RNA, ale spĺňa iné procesy.

Ak teda nukleotid obsahuje tymínovú bázu, nazýva sa priamo (T). Dusíkaté bázy sú tie, ktoré dávajú mená tým sekvenciám, ktoré sme všetci niekedy v živote videli na nejakej tabuli alebo informatívnom vedeckom materiáli. Napríklad, GATTACA je príkladom sekvencie DNA pozostávajúcej zo 7 nukleotidov, z ktorých každý má bázu, ktorá jej dáva meno..

• Mohlo by vás zaujímať: "Mendelove 3 zákony a hrach: toto nás učia"

3. Fosfátová skupina

Už máme kompletný nukleozid, keďže sme opísali pentózu, ktorá je glykozidickou väzbou spojená s jednou z báz A, G, C a T. Teraz potrebujeme len jednu zlúčeninu, ktorá má celý nukleotid: fosfátovú skupinu.

Fosfátová skupina je polyatomický ión zložený z centrálneho atómu fosforu (P) obklopeného štyrmi rovnakými atómami kyslíka v tetraedrickom usporiadaní. Táto kombinácia atómov je nevyhnutná pre život, pretože je súčasťou nukleotidov DNA a RNA, ale aj tých, ktoré transportujú chemickú energiu (ATP).

Nukleotid: Nukleozid (báza + pentóza) + fosfátová skupina

Dešifrovanie života pomocou nukleotidov DNA

Všetky tieto chemické informácie sú skvelé, ale ako ich uviesť do praxe? No v prvom rade to musíme brať do úvahy každé tri kódujúce nukleotidy tvoria inú frázu, ktorá poskytuje informácie o každom zo zoskupení, z ktorých vzniká proteín. Vezmime si príklad:

• ATT: adenín, tymín a tymín
• ACT: adenín, cytozín a tymín
• ATA: adenín, tymín a adenín

Tieto tri nukleotidové sekvencie zakódované v jadre DNA bunky obsahujú inštrukcie pre zostaviť aminokyselinu izoleucín, ktorá je jednou z 20 aminokyselín používaných na syntézu bielkovín funkčné. Objasňujeme nasledovné: nejde o to, že tri sekvencie sú potrebné na zostavenie izoleucínu, ale že tieto tri sú zameniteľné, pretože všetky kódujú túto aminokyselinu (redundancia).

Prostredníctvom procesu, ktorý sa nás tu príliš netýka, bunkový aparát vykonáva proces nazývaný transkripcia, pri ktorom sa tieto DNA nukleotidové triplety prekladajú do RNA. Pretože dusíkatá báza tymín nie je súčasťou RNA, každé (T) by malo byť nahradené (U). Tieto nukleotidové triplety by teda vyzerali takto:

• AUU
• ACU
• WUA

Ak bunka vyžaduje izoleucín, RNA transkribovaná ktorýmkoľvek z týchto troch tripletov (teraz nazývaných kodóny) bude cestovať z bunkového jadra do ribozómy jeho cytosolu, kde dostanú príkaz integrovať aminokyselinu izoleucín do proteínu, ktorý sa v tej chvíli buduje.

Prostredníctvom tohto nukleotidového jazyka založeného na dusíkatých bázach možno vytvoriť celkom 64 kodónov., ktorý kóduje 20 aminokyselín potrebných na vytvorenie akéhokoľvek proteínu v živých organizmoch. Je potrebné poznamenať, že okrem zriedkavých prípadov môže byť každá aminokyselina kódovaná 2, 3, 4 alebo 6 rôznymi kodónmi. V prípade, ktorý sme už videli napríklad v prípade izoleucínu, sú platné tri možné kombinácie nukleotidov.

Proteíny sa vo všeobecnosti skladajú zo 100 až 300 aminokyselín.. Proteín zložený zo 100 z nich bude teda pri výpočtoch kódovaný 300 kodónmi (každý triplet báz odpovedá na aminokyselinu, pamätajte), ktorá bude produktom translácie 300 DNA nukleotidov prítomných v genóme bunka.

Stručné vysvetlenie

Chápeme, že toto náhle vysvetlenie môže byť trochu závratné, ale uisťujeme vás, že s prirovnaniach, ktoré uvádzame nižšie, funkcia nukleotidov DNA vám bude jasnejšia ako funkcia nukleotidov DNA Voda.

Musíme vidieť DNA vo vnútri jadra bunky ako obrovskú knižnicu plnú kníh. Každá z kníh je gén, ktorý obsahuje (v prípade ľudí) asi 150 písmen, čo sú nukleotidy usporiadané na konkrétny účel. Každé tri z týchto nukleotidových písmen teda tvoria krátku frázu.

V tomto prípade neúnavný knihovník bunkový enzým RNA polymeráza sa snaží premeniť slová jednej z kníh na hmatateľný materiál. No, toto bude mať na starosti hľadanie konkrétnej knihy, konkrétneho výrazu a keďže slová sa nedajú spustiť stránok (DNA nie je možné presunúť z jadra), skopíruje príslušné informácie do svojej vlastnej podoby notebook.

„Skopírované frázy“ nie sú nič iné ako nukleotidy DNA prevedené na nukleotidy RNA, teda kodóny. Akonáhle sú tieto informácie prepísané (prepis), stroj je pripravený zodpovedajúcim spôsobom zostaviť informácie obsiahnuté v každom zo slov. Sú to ribozómy, miesta, kde sa proteíny syntetizujú zo sekvencie aminokyselín v špecifickom poradí. Takto je to jednoduchšie, však?

Zhrnutie

Ako ste si mohli všimnúť, vysvetlenie zložitých procesov kódovaných DNA je takmer také zložité ako ich pochopenie. Napriek tomu, ak chceme, aby ste si zachovali konkrétnu predstavu o celom tomto terminologickom konglomeráte, je to nasledovné: poradie nukleotidov prítomných v DNA živých bytostí kóduje správnu syntézu bielkovín, čo sa premieta do rôznych metabolických procesov a v každej z častí nášho tela, ktoré nás definujú, keďže tieto predstavujú 50 % suchej hmotnosti takmer akéhokoľvek tkaniva.

Expresia DNA (genotypu) prostredníctvom bunkových mechanizmov teda dáva vznik našim vlastnostiam. vonkajšie (fenotyp), vlastnosti, ktoré nás robia tým, kým sme, a to ako individuálne, tak aj druhov. Niekedy vysvetlenie obrovských javov spočíva v pochopení oveľa menších vecí.

Bibliografické odkazy:

• Nukleové kyseliny, Univerzita vo Valencii.
• Genetický kód, Národný inštitút pre výskum ľudského genómu (NIH).
• FOX KELLER, E. v. A. L. Y. N. (2005). Od nukleotidových sekvencií k systémovej biológii. vedy, (077).
• Spalvieri, poslanec. & Rotenberg, R.G. (2004). Genomická medicína: Aplikácia jednonukleotidového polymorfizmu a DNA mikročipov. Medicína (Buenos Aires), 64(6): s. 533 - 542.