Нуклеотиди ДНК: що це таке, характеристики та функції

Проект геному людини, запущений в 1990 році з бюджетом 3 мільярди доларів, поставив собі глобальну мету картувати хімічні основи, які виробляють нашу ДНК, і ідентифікувати всі гени, присутні в геномі виду людини. Секвенування було завершено в 2003 році, через 13 років.

Завдяки цій титанічній молекулярно-генетичній роботі ми тепер знаємо, що геном людини містить приблизно 3000 мільйонів пар основ і 20 000-25 000 генів. Незважаючи на це, багато чого ще належить описати, оскільки функції кожної окремої частини генетичної інформації, яку ми закодували в кожній нашій клітині, невідомі.

Оскільки вчені досліджують, населення все більше і більше усвідомлює, що таке генетика наука, яка вивчає алфавіт молекул, які організовують і кодують спадковість і кожну з наших функцій життєво важливий. Ми ніщо без наших генів, і хоча вони невидимі неозброєним оком, все живе «є» завдяки їм. Оскільки ми не можемо отримати знання, не починаючи з самого початку, у цій статті ми представляємо вам базальна структура, яка кодує наше існування: нуклеотиди ДНК.

• Пов'язана стаття: «Відмінності між ДНК і РНК»

Що таке нуклеотид?

Нуклеотид визначається як органічна молекула, утворена ковалентним зв’язком нуклеозиду (пентоза + азотиста основа) і фосфатної групи.

Послідовність нуклеотидів є окремим генетичним словом, оскільки її порядок кодує синтез білків клітинним механізмом і, отже, метаболізм живої істоти. Але не будемо забігати наперед: ми збираємося спершу зосередитися на кожній із частин, з яких складається ця унікальна молекула.

1. пентоза

Пентози - це моносахариди, прості вуглеводи (цукри), утворені ланцюжком з 5 атомів вуглецю. разом, які виконують чітку структурну функцію. Пентоза може бути рибозою, яка дає початок рибонуклеозиду, базовій структурі РНК. З іншого боку, якщо рибоза втрачає атом кисню, виникає дезоксирибоза, пентоза, яка входить до складу дезоксирибонуклеозиду, основної структури ДНК.

2. Азотна основа

Як ми вже говорили раніше, пентоза та азотиста основа утворюють рибонуклеозид або дезоксирибонуклеозид, але що таке основа? Азотисті основи — це циклічні органічні сполуки, які містять два або більше атомів Нітрогену. у них знайдено ключ до генетичного коду, оскільки вони дають конкретну назву кожному з нуклеотидів, частиною яких вони є. Існує 3 типи цих гетероциклічних сполук:

Пуринові азотисті основи: аденін (А) і гуанін (Г). Обидва є частиною як ДНК, так і РНК. Піримідинові азотисті основи: цитозин (Ц), тимін (Т) і урацил (У). Тимін унікальний для ДНК, тоді як урацил унікальний для РНК.

Ізоалоксацин азотисті основи: флавін (F). Він не є частиною ДНК або РНК, але виконує інші процеси.

Таким чином, якщо нуклеотид містить тимінову основу, він безпосередньо називається (Т). Азотисті основи – це ті, які дають назви тим послідовностям, які ми всі бачили на дошці чи інформативному науковому матеріалі в певний момент нашого життя. Наприклад, GATTACA є прикладом послідовності ДНК із 7 нуклеотидів, кожен з яких має основу, що дає йому назву..

• Вас може зацікавити: «3 закони Менделя і горох: ось чого вони нас вчать»

3. Фосфатна група

Ми вже маємо повний нуклеозид, оскільки ми описали пентозу, яка зв’язана глікозидним зв’язком з однією з основ A, G, C і T. Тепер нам потрібна лише одна сполука, щоб отримати весь нуклеотид: фосфатна група.

Фосфатна група - це багатоатомний іон, що складається з центрального атома фосфору (P), оточеного чотирма ідентичними атомами кисню в тетраедричній структурі. Ця комбінація атомів є важливою для життя, оскільки вона є частиною нуклеотидів ДНК і РНК, а також тих, які транспортують хімічну енергію (АТФ).

Нуклеотид: Нуклеозид (основа + пентоза) + фосфатна група

Розшифровка життя через нуклеотиди ДНК

Уся ця хімічна інформація чудова, але як її застосувати на практиці? Ну, по-перше, ми повинні це враховувати кожні три кодуючі нуклеотиди утворюють іншу фразу, щоб надати інформацію про кожну зі збірок, які дають початок білку. Візьмемо приклад:

• АТТ: аденін, тимін і тимін
• ДІЮТЬ: аденін, цитозин і тимін
• АТА: аденін, тимін і аденін

Ці три нуклеотидні послідовності, закодовані в ядрі ДНК клітини, містять інструкції для зібрати амінокислоту ізолейцин, яка є однією з 20 амінокислот, які використовуються для синтезу білка функціональний. Ми пояснюємо наступне: справа не в тому, що три послідовності необхідні для складання ізолейцину, а в тому, що три послідовності є взаємозамінними, оскільки всі вони кодують цю амінокислоту (надлишковість).

Завдяки процесу, який нас тут не дуже хвилює, клітинний механізм виконує процес, який називається транскрипцією, за допомогою якого триплети нуклеотидів ДНК транслюються в РНК. Оскільки азотиста основа тимін не є частиною РНК, кожен (T) слід замінити на (U). Таким чином, ці триплети нуклеотидів виглядатимуть так:

• AUU
• ACU
• АВП

Якщо клітині потрібен ізолейцин, РНК, транскрибована будь-яким із цих трьох триплетів (тепер вони називаються кодонами), буде подорожувати від клітинного ядра до рибосоми його цитозолю, де їм буде дано наказ інтегрувати амінокислоту ізолейцин у білок, який будується в цей момент.

За допомогою цієї нуклеотидної мови на основі азотистих основ можна створити загалом 64 кодони., які кодують 20 амінокислот, необхідних для створення будь-якого білка в живих істотах. Слід зазначити, що, за винятком рідкісних випадків, кожна амінокислота може бути закодована 2, 3, 4 або 6 різними кодонами. Наприклад, у випадку ізолейцину, який ми бачили раніше, дійсними є три можливі комбінації нуклеотидів.

Білки зазвичай складаються з 100-300 амінокислот.. Таким чином, білок, що складається з них 100, за підрахунками, буде кодуватися 300 кодонами (кожен триплет основ реагує на амінокислоту, запам’ятайте), яка буде продуктом трансляції 300 нуклеотидів ДНК, присутніх у геномі клітина.

Коротке пояснення

Ми розуміємо, що все це раптове пояснення може бути дещо запаморочливим, але запевняємо вас, що з порівнянь, які ми наводимо нижче, функція нуклеотидів ДНК буде вам зрозуміліша, ніж вода

Ми повинні розглядати ДНК в ядрі клітини як величезну бібліотеку, повну книг. Кожна з книг - це ген, який містить (у випадку людини) близько 150 літер, які є нуклеотидами, розташованими для певної мети. Таким чином, кожні три з цих букв нуклеотидів утворюють коротку фразу.

Невтомний бібліотекар, в даному випадку фермент РНК-полімераза клітини прагне перетворити слова однієї з книг у матеріальний матеріал. Ну, це буде відповідати за пошук конкретної книги, конкретної фрази та, оскільки слова не можуть бути розпочаті сторінок (ДНК не можна перемістити з ядра), він скопіює відповідну інформацію до своєї форми у власну блокнот.

«Скопійовані фрази» — не що інше, як нуклеотиди ДНК, перетворені на нуклеотиди РНК, тобто кодони. Після транскрибування цієї інформації машина готова відповідно зібрати інформацію, що міститься в кожному зі слів. Це рибосоми, місця, де білки синтезуються з послідовності амінокислот у певному порядку. Так легше, чи не так?

Резюме

Як ви могли помітити, пояснити складні процеси, закодовані в ДНК, майже так само складно, як і зрозуміти їх. Незважаючи на це, якщо ми хочемо, щоб ви мали конкретне уявлення про весь цей термінологічний конгломерат, ось що: порядок нуклеотидів, присутніх у ДНК живих істот, кодує правильний синтез білків, що перетворюється на різні метаболічні процеси та в кожній частині нашого тіла, яка визначає нас, оскільки вони становлять 50% сухої ваги майже будь-якої тканини.

Таким чином, експресія ДНК (генотипу) через клітинні механізми породжує наші ознаки. зовнішні (фенотип), характеристики, які роблять нас тими, ким ми є, як індивідуально, так і видів. Іноді пояснення величезних явищ полягає в розумінні набагато менших речей.

Бібліографічні посилання:

• Нуклеїнові кислоти, Університет Валенсії.
• Генетичний код, Національний дослідницький інститут геному людини (NIH).
• ФОКС КЕЛЛЕР, Е. v. І. Л. Ю. Н. (2005). Від нуклеотидних послідовностей до системної біології. наук, (077).
• Спальвієрі, депутат. і Ротенберг Р.Г. (2004). Геномна медицина: застосування однонуклеотидного поліморфізму та мікрочіпів ДНК. Медицина (Буенос-Айрес), 64(6): стор. 533 - 542.