Nükleik Asitlerin Özellikleri

İçerik

• DNA'nın Genel Özellikleri
• RNA'nın Genel Özellikleri
• Azotlu Bazlar
• Transkripsiyon ve Çeviri
• DNA Tellerinden Kromozomlara
• Nükleik Asitler ve Yaşamın Ortaya Çıkışı
• Tıbbi tedaviler

Doğada bulunan önemli nükleik asitler arasında deoksiribonükleik asit veya DNA ve ribonükleik asit veya RNA bulunur. Proton (hidrojen atomu) donörleri oldukları için asit olarak adlandırılırlar ve bu nedenle negatif yük taşırlar.

Kimyasal olarak, DNA ve RNA polimerlerdir, bu da çoğu zaman çok fazla sayıda tekrar eden birimlerden oluştukları anlamına gelir. Bu birimler denir nükleotidleri. Tüm nükleotitler sırayla üç farklı kimyasal kısım içerir: bir pentoz şekeri, bir fosfat grubu ve azotlu bir baz.

DNA RNA'dan üç ana yolla ayrılır. Birincisi, nükleik asit molekülünün yapısal "omurgasını" oluşturan şekerin deoksiriboz, RNA'da ise riboz olmasıdır. Kimyasal isimlendirmeyi hiç bilmiyorsanız, bunun genel yapısal şemada küçük bir fark olduğunu fark edeceksiniz; deoksiriboz üçe sahipken riboz dört hidroksil (-OH) grubuna sahiptir.

İkinci fark, DNA'da bulunan dört azotlu bazdan birinin timin olmasına rağmen, RNA'daki karşılık gelen bazın urasil olmasıdır. Nükleik asitlerin azotlu bazları, bu moleküllerin nihai özelliklerini belirleyen şeydir, çünkü fosfat ve şeker bölümleri, aynı tipteki moleküller içinde veya arasında değişmez.

Son olarak, DNA çift sarmallıdır, yani iki azotlu baz tarafından kimyasal olarak bağlanmış iki uzun nükleotit zincirinden oluşur. DNA, her iki ucunda zıt yönlerde bükülmüş esnek bir merdiven gibi, "çift sarmal" bir şekilde sarılır.

DNA'nın Genel Özellikleri

Deoksiriboz, beş atomlu bir halka, dört karbon ve beyzbolda pentagon veya belki de ev plakası şeklinde bir oksijenden oluşur. Karbon dört bağ ve iki oksijen oluşturduğundan, bu, biri karbonun üstünde, biri halka üstünde ve biri altında olmak üzere, dört karbon atomunda sekiz tane bağlama bölgesi bırakır. Bu noktalardan üçü hidroksil (-OH) grupları tarafından işgal edilir ve beşinin hidrojen atomları tarafından talep edildiği iddia edilir.

Bu şeker molekülü dört azotlu bazdan birine bağlanabilir: adenin, sitozin, guanin ve timin. Adenin (A) ve guanin (G) pürinler, sitozin (C) ve timin (T) pirimidinlerdir. Purinler pirimidinlerden daha büyük moleküllerdir; Herhangi bir tam DNA molekülünün iki kordonu ortada azotlu bazları ile bağlandığından, bu bağların molekül boyunca iki bazın toplam boyutunu kabaca sabit tutmak için bir pürin ve bir pirimidin arasında oluşması gerekir. (Okuma sırasında, Referanslarda olduğu gibi, nükleik asitlerin herhangi bir diyagramına başvurmaya yardımcı olur.) Olduğu gibi, A yalnızca DNA'da T'ye bağlanırken, C sadece G'ye bağlanır.

Azotlu bir baza bağlı deoksiriboz bir nükleosid. Karbondaki deoksiriboza bir fosfat grubu eklendiğinde, bazın bağlandığı yerden iki nokta uzakta, tam bir nükleotit oluşur. Nükleotidlerdeki çeşitli atomlar üzerindeki ilgili elektrokimyasal yüklerin özellikleri, doğal olarak sarmal bir şekil oluşturan çift sarmallı DNA'dan sorumludur ve moleküldeki iki DNA zinciri denir. tamamlayıcı teller.

RNA'nın Genel Özellikleri

RNA'daki pentoz şekeri, deoksiribozdan ziyade ribozdur. Riboz, halka yapısının sırasıyla üç ve beş yerine dört hidroksil (-OH) grubuna ve dört hidrojen atomuna bağlı olması haricinde deoksiriboz ile aynıdır. Bir nükleotidin riboz kısmı, DNA'da olduğu gibi, RNA "omurgasını" oluşturan alternatif fosfatlar ve şekerlerle birlikte bir fosfat grubuna ve azotlu bir baza bağlanır. Yukarıda belirtildiği gibi bazlar A, C ve G'yi içerir, ancak RNA'daki ikinci pirimidin, T yerine uracil (U) 'dir.

DNA sadece bilgi depolama ile ilgilidir (bir gen sadece tek bir proteini kodlayan bir DNA telidir), farklı RNA tipleri farklı fonksiyonlar üstlenir. Messenger RNA veya mRNA, normal olarak çift sarmallı DNA, transkripsiyon amacıyla iki tek sargıya bölündüğünde DNA'dan yapılır. Sonuçta ortaya çıkan mRNA, DNA tarafından iletilen bu işlem için talimatları taşıyan, protein üretiminin gerçekleştiği hücrelerin parçalarına doğru ilerlemektedir. İkinci bir RNA tipi olan transfer RNA (tRNA), proteinlerin imalatında rol alır. Bu, ribozom adı verilen hücre organellerinde meydana gelir ve ribozomların kendileri, başlıca, uygun şekilde ribozomal RNA (rRNA) olarak adlandırılan üçüncü tip bir RNA'dan oluşur.

Azotlu Bazlar

Beş azotlu baz - DNA'daki adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T) ve RNA'daki ilk üç artı uracil (U) - en nihayetinde sorumlu olan nükleik asit kısımlarıdır. Canlılarda gen ürünlerinin çeşitliliği. Şeker ve fosfat bölümleri, yapı ve iskele sağlamaları bakımından esastır, ancak bazlar kodların üretildiği yerdir. Dizüstü bilgisayarınızı bir nükleik asit veya en azından bir nukelotid dizisi olarak düşünüyorsanız, donanım (örn. Disk sürücüleri, monitör ekranı, mikroişlemci) şekerler ve fosfatlarla benzerlik gösterir, oysa çalıştırdığınız yazılım ve uygulamalar nasıldır? azotlu bazlar, çünkü sisteminize yüklediğiniz programların benzersiz çeşitliliği, bilgisayarınızı benzersiz bir "organizma" haline getirir.

Daha önce tarif edildiği gibi azotlu bazlar, pürinler (A ve G) veya pirimidinler (C, T ve U) olarak sınıflandırılır. Her zaman T ile bir DNA zincirinde eşleşir ve C her zaman G ile eşleşir. Önemli bir şekilde, bir DNA şeridi RNA sentezi (transkripsiyon) için bir şablon olarak kullanıldığında, büyüyen RNA molekülü boyunca her noktada, oluşturulan RNA nükleotidi "ana" DNA nükleotidinden "ana" bazın her zaman bağlandığı baz olan baz bulunur. Bu, başka bir bölümde incelenmiştir.

Purinler altı üyeli bir azot ve karbon halkasından ve altı üyeli ve bir tarafı paylaşan bir beşgen gibi beş üyeli bir azot ve karbon halkasından oluşur. Purin sentezi, bir riboz şekerin kimyasal olarak ince ayarını ve ardından amino (-NH) ilavesini içerir.₂) grupları. Pirimidinler ayrıca pürinler gibi altı üyeli bir azot ve karbon halkasına sahiptir, ancak beş üyeli azot ve pürin karbon halkasına sahip değildir. Bu nedenle, purinler pirimidinlerden daha yüksek bir moleküler kütleye sahiptir.

Pirimidin içeren nükleotitlerin sentezi ve pürin içeren nükleotitlerin sentezi, çok önemli bir aşamada zıt sırada meydana gelir. Pirimidinlerde, ilk önce baz kısmı monte edilir ve molekülün geri kalanı daha sonra bir nükleotide dönüştürülür. Purinlerde, nihayetinde adenin veya guanin olan kısım, nükleotit oluşumunun sonuna doğru değiştirilir.

Transkripsiyon ve Çeviri

Transkripsiyon, bir DNA şablonundan bir mRNA iplikçikinin oluşturulmasıdır, şablonda olduğu gibi belirli bir proteini yapmak için aynı talimatları (yani genetik kod) taşır. İşlem, DNA'nın bulunduğu hücre çekirdeğinde gerçekleşir.Bir çift sarmallı DNA molekülü, tek sarmallara ayrıldığında ve transkripsiyon devam ettiğinde, "açılmış" DNA çiftinin bir sarmalından üretilen mRNA, mRNA'nın yerine U içermesi dışında, diğer açılmış DNA sarmalının DNA'sı ile aynıdır. T. (Yine bir şemaya atıfta bulunmak faydalıdır; Referanslara bakınız.) MRNA tamamlandıktan sonra çekirdeği nükleer membrandaki gözeneklerden terk eder. MRNA çekirdeği terk ettikten sonra, bir ribozoma bağlanır.

Enzimler daha sonra ribozomal kompleksine bağlanır ve çeviri işlemine yardımcı olur. Çeviri, mRNA'ların talimatının proteinlere dönüştürülmesidir. Bu, proteinlerin alt birimleri olan amino asitler, mRNA zinciri üzerindeki üç-nükleotid "kodonlarından" üretildiğinde meydana gelir. İşlem ayrıca, rRNA'yı (çeviri, ribozomlar üzerinde gerçekleştiğinden) ve tRNA'yı (amino asitlerin birleştirilmesine yardımcı olan) içerir.

DNA Tellerinden Kromozomlara

DNA iplikçikleri, ilgili faktörlerin birleştiğinden dolayı çift sarmalda toplanır. Bunlardan biri, doğal olarak molekülün farklı kısımlarına yerleştirilen hidrojen bağlarıdır. Helis oluşurken, azotlu bazların bağlanma çiftleri, bir bütün olarak çift helezonun eksenine diktir. Her tam dönüş, toplamda yaklaşık 10 baz bazlı bağlanmış çift içerir. “Merdiven” olarak ortaya konulduğunda DNA'nın “tarafları” olarak adlandırılan şuan şimdi çift sarmalın “zincirleri” olarak adlandırılır. Bunlar, neredeyse tamamen, nükleotidlerin riboz ve fosfat kısımlarından oluşur ve bazlar içeride bulunur. Sarmalın, nihai olarak kararlı şeklini belirleyen hem büyük hem de küçük oluklara sahip olduğu söylenir.

Kromozomlar çok uzun DNA dizileri olarak tanımlanabilirken, bu çok büyük bir basitleştirmedir. Belirli bir kromozomun teorik olarak, kırılmamış bir DNA molekülünü ortaya çıkarmak için çözülemeyeceği doğrudur, ancak bu, DNA'nın bir kromozom oluşturma yolunda ilerlettiği karmaşık sargı, biriktirme ve kümelemeyi göstermekte başarısız olmaktadır. Bir kromozom milyonlarca DNA baz çiftine sahiptir ve eğer bütün DNA sarmalını kırmadan uzatılmışsa, uzunluğu birkaç milimetreden bir santimetreye kadar uzanır. Gerçekte, DNA çok daha yoğundur. Histon adı verilen proteinler, dört çift alt birim proteinden oluşur (tümü sekiz alt birim). Bu oktamer, DNA çift sarmalının kendisini iplik gibi iki kez sarması için bir çeşit biriktirme görevi görür. Bu yapı, oktamer artı etrafına sarılmış DNA nükleozom olarak adlandırılır. Bir kromozom, bir kromatid adı verilen bir iplikçikte kısmen çözüldüğünde, bu nükleozomlar, bir dize üzerinde boncuklar olarak mikroskopide görünür. Ancak nükleozom seviyesinin üzerinde, kesin mekanizma zor kalsa da, genetik materyalin daha fazla sıkıştırılması meydana gelir.

Nükleik Asitler ve Yaşamın Ortaya Çıkışı

DNA, RNA ve proteinler göz önünde bulundurulur biopolimerler Çünkü bunlar tekrarlanan bilgi dizileri ve canlılarla ilişkili amino asitlerdir ("biyo", "yaşam" anlamına gelir). Günümüzde moleküler biyologlar, DNA ve RNA'nın bir şekilde Dünya üzerindeki yaşamın ortaya çıkışını öngördüğünü kabul eder, ancak 2018'den itibaren hiç kimse erken biyopolimerlerden basit canlılara giden yolu bulamadı. Bazıları, RNA'nın bir biçimde, DNA da dahil olmak üzere tüm bu şeylerin orijinal kaynağı olduğunu teorikleştirdi. Bu "RNA dünyası hipotezi" dir. Bununla birlikte, bu, biyologlar için bir çeşit tavuk ve yumurta senaryosu sunar, çünkü yeterince büyük RNA molekülleri, transkripsiyon dışındaki herhangi bir yoldan ortaya çıkmış olamaz. Her halükarda, bilim adamları, artan bir isteklilikle birlikte, şu anda RNA'yı, kendi kendini kopyalayan ilk molekül için bir hedef olarak araştırmaktadır.

Tıbbi tedaviler

Nükleik asitlerin bileşenlerini taklit eden kimyasallar günümüzde ilaç olarak kullanılmaktadır ve bu alandaki gelişmeler devam etmektedir. Örneğin, hafifçe değiştirilmiş bir urasil formu, 5-florourasil (5-FU), kolonun karsinomasını tedavi etmek için onlarca yıldır kullanılmaktadır. Bunu, yeni üretilen DNA'ya yerleştirilmesi için yeterince azotlu bir bazın yeterince taklit edilmesiyle yapar. Bu sonuçta protein sentezinde bozulmaya yol açar.

Antibakteriyel ve antiviral tedavilerde, nükleozitlerin taklitçileri (hatırlayabileceğiniz gibi, riboz şekeri artı azotlu bir bazdır) kullanılmıştır. Bazen, modifikasyona uğrayan nükleozidin baz kısmıdır ve diğer zamanlarda ilaç şeker kısmını hedefler.