ДНК нуклеотиди: шта су, карактеристике и функције

Пројекат људског генома, покренут 1990. године са буџетом од 3 милијарде долара, поставио је себи глобални циљ мапирати хемијске базе које производе нашу ДНК и идентификовати све гене присутне у геному врсте људски. Секвенцирање је завршено 2003. године, 13 година касније.

Захваљујући овом титанском молекуларном и генетском раду, сада знамо да људски геном садржи приближно 3.000 милиона парова база и 20.000-25.000 гена. Упркос томе, много тога остаје да се опише, пошто функције сваког од делова генетске информације које смо кодирали у свакој од наших ћелија нису познате.

Како научници истражују, општа популација постаје све свјеснија шта је генетика, тј наука која проучава ту азбуку молекула која организује и кодира наследство и сваку нашу функцију витални. Ми смо ништа без својих гена и, иако нису видљиви голим оком, сав живи материјал „је“ захваљујући њима. Пошто не можемо стећи знање а да не кренемо од почетка, у овом чланку вам представљамо базална структура која кодира наше постојање: нуклеотиди ДНК.

• Повезани чланак: "Разлике између ДНК и РНК"

Шта је нуклеотид?

Нуклеотид се дефинише као органски молекул формиран ковалентним повезивањем нуклеозида (пентоза + азотна база) и фосфатне групе.

Низ нуклеотида је сопствена генетска реч, пошто њен ред кодира синтезу протеина од стране ћелијске машинерије и, према томе, метаболизам живог бића. Али хајде да не будемо испред себе: прво ћемо се усредсредити на сваки од делова који стварају овај јединствени молекул.

1. пентоза

Пентозе су моносахариди, једноставни угљени хидрати (шећери), формирани од ланца од 5 атома угљеника заједно који испуњавају јасну структурну функцију. Пентоза може бити рибоза, што доводи до рибонуклеозида, основне структуре РНК. С друге стране, ако рибоза изгуби атом кисеоника, настаје дезоксирибоза, пентоза која је део деоксирибонуклеозида, главне структуре ДНК.

2. Азотна база

Као што смо раније рекли, пентоза и азотна база стварају рибонуклеозид или деоксирибонуклеозид, али шта је база? Азотне базе су циклична органска једињења која укључују два или више атома азота. у њима пронађен је кључ генетског кода, јер дају специфично име сваком од нуклеотида чији су део. Постоје 3 врсте ових хетероцикличних једињења:

Пуринске азотне базе: аденин (А) и гванин (Г). Оба су део и ДНК и РНК. Пиримидинске азотне базе: цитозин (Ц), тимин (Т) и урацил (У). Тимин је јединствен за ДНК, док је урацил јединствен за РНК.

Изоалоксацинске азотне базе: флавин (Ф). Није део ДНК или РНК, али испуњава друге процесе.

Дакле, ако нуклеотид садржи базу тимина, он се директно назива (Т). Азотне базе су оне које дају имена оним секвенцама које смо сви у неком тренутку свог живота видели на некој табли или информативном научном материјалу. На пример, ГАТТАЦА је пример ДНК секвенце од 7 нуклеотида, сваки са базом која му даје име..

• Можда ћете бити заинтересовани: "Менделова 3 закона и грашак: то је оно чему нас уче"

3. Фосфатна група

Већ имамо комплетан нуклеозид, пошто смо описали пентозу, која је повезана гликозидном везом за једну од база А, Г, Ц и Т. Сада нам је потребно само једно једињење да бисмо имали нуклеотид у целини: фосфатна група.

Фосфатна група је полиатомски јон састављен од централног атома фосфора (П) окруженог са четири идентична атома кисеоника у тетраедарском распореду. Ова комбинација атома је неопходна за живот, јер је део нуклеотида ДНК и РНК, али и оних који преносе хемијску енергију (АТП).

Нуклеотид: нуклеозид (база + пентоза) + фосфатна група

Дешифровање живота кроз ДНК нуклеотиде

Све ове хемијске информације су одличне, али како да их применимо у пракси? Па, пре свега, морамо то узети у обзир свака три кодирајућа нуклеотида формирају различиту фразу како би пружили информације о сваком од склопова који доводе до протеина. Узмимо пример:

• АТТ: аденин, тимин и тимин
• АЦТ: аденин, цитозин и тимин
• АТА: аденин, тимин и аденин

Ове три нуклеотидне секвенце кодиране у језгру ДНК ћелије садрже упутства за саставите аминокиселину изолеуцин, која је једна од 20 аминокиселина које се користе за синтезу протеина функционална. Појашњавамо следеће: не ради се о томе да су три секвенце неопходне за састављање изолеуцина, већ да су три заменљиве јер све кодирају ову аминокиселину (редунданција).

Кроз процес који нас овде не занима превише, ћелијска машинерија обавља процес који се зове транскрипција, при чему се ови тројци ДНК нуклеотида преводе у РНК. Пошто азотна база тимин није део РНК, сваки (Т) треба заменити са (У). Дакле, ови нуклеотидни триплети би изгледали овако:

• АУУ
• АЦУ
• ВУА

Ако ћелији треба изолеуцин, РНК транскрибована са било којим од ова три триплета (сада се зову кодони) ће путовати од ћелијског језгра до рибозоме његовог цитосола, где ће им бити дат налог да интегришу аминокиселину изолеуцин у протеин који се у том тренутку гради.

Преко овог нуклеотидног језика заснованог на азотним базама може се генерисати укупно 64 кодона., који кодира 20 аминокиселина неопходних за изградњу било ког протеина у живим бићима. Треба напоменути да, осим у ретким случајевима, свака амино киселина може бити кодирана са 2, 3, 4 или 6 различитих кодона. У случају који смо раније видели за изолеуцин, на пример, три могуће комбинације нуклеотида су валидне.

Протеини се обично састоје од између 100 и 300 аминокиселина.. Тако ће протеин састављен од 100 њих, који врши прорачуне, бити кодиран са 300 кодона (сваки триплет база реагује на аминокиселину, запамтите), што ће бити производ превођења 300 ДНК нуклеотида присутних у геному ћелија.

Кратко објашњење

Разумемо да све ово изненадно објашњење може бити помало вртоглаво, али уверавамо вас да са Поређење које представљамо у наставку, функција ДНК нуклеотида ће вам бити јаснија од Вода.

Морамо видети ДНК унутар језгра ћелије као огромну библиотеку пуну књига. Свака од књига је ген, који садржи (у случају људи) око 150 слова, која су нуклеотиди распоређени за одређену сврху. Дакле, свака три од ових нуклеотидних слова формирају кратку фразу.

Неуморни библиотекар, у овом случају ензим РНК полимеразе ћелије настоји да трансформише речи једне од књига у опипљив материјал. Па, ово ће бити задужено за тражење одређене књиге, одређене фразе и, пошто се речи не могу започети страница (ДНК се не може померити из језгра), копираће релевантне информације у свој облик у сопственој свеска.

„Копиране фразе“ нису ништа друго до ДНК нуклеотиди претворени у РНК нуклеотиде, односно кодоне. Када се ова информација транскрибује (транскрипција), машина је спремна да у складу са тим сакупи информације садржане у свакој од речи. То су рибозоми, места где се протеини синтетишу из низа амино киселина у одређеном редоследу. Тако лакше, зар не?

Резиме

Као што сте можда приметили, објашњавање замршених процеса кодираних ДНК је скоро једнако сложено као и њихово разумевање. Чак и тако, ако желимо да задржите конкретну представу о целом овом терминолошком конгломерату, ово је следеће: редослед нуклеотида присутних у ДНК живих бића кодира исправну синтезу протеина, што се преводи у различите метаболичке процесе иу сваком од делова нашег тела који нас дефинишу, јер они представљају 50% суве тежине скоро сваког ткива.

Дакле, експресија ДНК (генотип) кроз ћелијске механизме доводи до наших особина. спољашње (фенотип), карактеристике које нас чине оним што јесмо, како појединачно тако и врсте. Понекад објашњење огромних појава лежи у разумевању много мањих ствари.

Библиографске референце:

• Нуклеинске киселине, Универзитет у Валенсији.
• Генетски код, Национални институт за истраживање људског генома (НИХ).
• ФОКС КЕЛЛЕР, Е. в. И. Л. И. Н. (2005). Од нуклеотидних секвенци до системске биологије. науке, (077).
• Спалвиери, МП. & Ротенберг, Р.Г. (2004). Геномска медицина: Примена полиморфизма једног нуклеотида и ДНК микронизова. Медицина (Буенос Аирес), 64(6): пп. 533 - 542.