Back to the topics list

nukleinske kiseline

ciljevi učenja

U ovoj lekciji ćemo naučiti

1. Što je nukleinska kiselina?
2. Dvije glavne vrste nukleinskih kiselina - DNK i RNA
3. Struktura nukleinskih kiselina uključujući dušične baze u DNA i RNA
4. Zašto su nukleinske kiseline važne?
5. Značajke DNK i RNK

Što je nukleinska kiselina?

Nukleinske kiseline su velike biomolekule koje su najvažnije za kontinuitet života. Oni se nalaze u jezgri i citoplazmi stanice. Oni su odgovorni za kontrolu važnih biosintetskih aktivnosti stanica, kao i za prijenos nasljednih informacija s jedne generacije na drugu. Stoga su nukleinske kiseline makromolekule od najvećeg značaja.

To su prirodni kemijski spojevi koji se mogu razgraditi kako bi se dobila fosforna kiselina, šećeri i mješavina organskih baza (purini i pirimidin).

Oni su povezani s kromosomima. Oni prenose različite informacije u citoplazmu.

Vrste nukleinskih kiselina

Postoje dvije glavne vrste nukleinskih kiselina – deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA).

DNK je genetski materijal u svim živim organizmima, u rasponu od jednostaničnih bakterija do višestaničnih sisavaca. U eukariota se nalazi u jezgri te u kloroplastima i mitohondrijima. U prokariota nije zatvoren u membranskoj ovojnici, već slobodno lebdi unutar citoplazme. Cjelokupni genetski sadržaj stanice poznat je kao njezin genom, a proučavanje genoma je genomika.

Sve genetske ili nasljedne informacije u stanici pohranjene su u kodiranom obliku u molekulama poznatim kao DNK. Genetske ili nasljedne informacije odnose se na sve informacije koje su potrebne za reprodukciju i održavanje novog organizma. DNA se replicira i distribuira u stanice kćeri tijekom stanične diobe. Stoga se nasljedne informacije prenose s jedne stanice na drugu i s jedne generacije organizma na drugu.

DNK je glavno skladište genetskih informacija. Transkripcijom se informacija prenosi u RNA molekule. Proces translacije RNA dovodi do sinteze proteina. RNA pomaže u izražavanju ovih informacija kao specifičnih obrazaca sinteze proteina. RNA je genetski materijal određenih virusa, ali se također nalazi u svim živim stanicama, gdje igra važnu ulogu u određenim procesima kao što je stvaranje proteina.

U višim stanicama DNK se uglavnom nalazi u jezgri kao dio kromosoma. Male količine DNK nalaze se u citoplazmi u kloroplastima i mitohondrijima. RNA je prisutna i u citoplazmi i u jezgri. RNA se sintetizira u jezgri, a sinteza proteina se odvija u citoplazmi.

Struktura nukleinskih kiselina

Nukleinske kiseline se sastoje od šećera (pentoze), fosforne kiseline i dušičnih baza (pirimidina i purina). Molekula nukleinske kiseline ima linearni polimer gdje su nukleotidi spojeni zajedno putem fosfodiestera ili veze.

Ispod je ilustracija nukleotida DNK:

Ispod je ilustracija RNA nukleotida:

Razmotrimo svaku od tri jedinice nukleinskih kiselina:

Pentozni šećer

Postoje dvije osnovne vrste šećera u nukleinskim kiselinama:

• Deoksiriboza šećer u DNK
• Riboza šećer u RNA

Razlika između šećera u prisutnosti hidroksilne skupine na drugom ugljiku riboze i vodika na drugom ugljiku deoksiriboze. Atomi ugljika u molekuli šećera numerirani su kao 1', 2', 3', 4' i 5' (1' se čita kao "jedan prosti")

Fosfatna skupina

Oni su povezani s ugljikovim atomom broj 5 molekule šećera.

Dušična baza

Dušične baze su organske molekule i nazvane su tako jer sadrže ugljik i dušik.

Dušične baze su – adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T) u molekuli DNK i uracil (U) u molekuli RNA. Uracil se nalazi samo u RNK umjesto timina u DNK. Svaka baza je povezana s atomom ugljika broj 1 molekule šećera. Nukleinske kiseline se razlikuju s obzirom na razliku dušičnih baza koje ih tvore.

Adenin i gvanin se klasificiraju kao purini. Primarna struktura purina sastoji se od dva ugljično-dušikova prstena. Citozin, timin i uracil klasificiraju se kao pirimidini koji imaju jedan prsten ugljik-dušik kao svoju primarnu strukturu. Svaki od ovih osnovnih prstenova ugljik-dušik ima različite funkcionalne skupine vezane za njega.

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)

To čini otprilike 9% jezgre. Kemijski se sastoji od tri glavne komponente: baza, šećera i fosforne kiseline.

1. Fosforna kiselina - Može se pojaviti i kao fosfat. To čini okosnicu molekule DNK zajedno s molekulom šećera. Spaja nukleotide tako što povezuje deoksiribozu (pentozni šećer) dva susjedna nukleotida s ester fosfatnom grupom. Ove veze povezuju ugljik 3' s ugljikom 5' u sljedećem nukleotidu.
2. Pentoze - Dvije su vrste; riboza i deoksiriboza. Riboza se nalazi u RNK, a deoksiriboza u DNK. RNA ima jedan atom kisika više od DNK.
3. Baze - Dvije su vrste; purina i pirimidina. Purine karakteriziraju dva spojena benzenska prstena. Mogu biti gvanin i adenin. U RNK timin je zamijenjen uracilom. Pirimidini su karakterizirani jednim benzenskim prstenom. To su citozin i timin.

ribonukleinska kiselina (RNA)

RNA se uglavnom nalazi u nukleolu, ali se također nalazi i na kromosomima u malim količinama. Male količine RNA također se nalaze u kloroplastima i mitohondrijima. RNA je dugolančana molekula sastavljena od ponavljajućih jedinica nukleotida. Riboza je šećerna komponenta RNA i četiri baze citozin, adenin, guanin i uracil.

Proces stvaranja kopije iz DNK naziva se transkripcija. To je kada stanica napravi kopiju (ili "transkript") DNK. Kopija DNK naziva se RNA jer koristi drugu vrstu nukleinske kiseline koja se naziva ribonukleinska kiselina. DNK, koja je dvostruka spirala, se transkribira ili kopira u jednu spiralu - RNA.

Zatim se RNA pretvara (ili "prevodi") u slijed aminokiselina koje čine protein. Proces translacije stvaranja novog proteina iz RNA instrukcija odvija se u složenom stroju u stanici zvanom ribosom.

Tri opće klase RNA molekula uključene su u ekspresiju gena kodiranih unutar DNK stanice.

molekule glasničke RNA (mRNA) nose kodirajuće sekvence za sintezu proteina i nazivaju se transkripti;

molekule ribosomske RNA (rRNA) čine jezgru ribosoma stanice (strukture u kojima se odvija sinteza proteina),

prijenosne RNA (tRNA) molekule prenose aminokiseline do ribosoma tijekom sinteze proteina.

U eukariotskim stanicama svaka klasa RNA ima svoju polimerazu, dok u prokariotskim stanicama jedna RNA polimeraza sintetizira različite klase RNA.

Važnost nukleinskih kiselina

Nukleinske kiseline se prenose na kromosomima unutar jezgre stanice. Oni su odgovorni za prijenos genetskih osobina s jedne generacije na drugu kada se stanice dijele.

• DNK nosi genetske informacije odgovorne za stvaranje osebujnih karakteristika živog organizma i organizira sve vitalne aktivnosti stanice.
• S druge strane, RNA se transkribira iz DNK nukleinske kiseline i prenosi u citoplazmu kako bi je stanica koristila za sintetizaciju proteina odgovornih za stvaranje genetskih osobina i onih odgovornih za organiziranje vitalnih aktivnosti.

Sažetak: Značajke DNK i RNK

Sažetak lekcije

• Nukleinske kiseline su velike biomolekule koje su odgovorne za dvije stvari – kontroliranje važnih biosintetskih aktivnosti stanica i prijenos nasljednih informacija s jedne generacije na drugu.
• Dvije glavne vrste nukleinskih kiselina su deoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNA).
• Tri komponente nukleinskih kiselina su šećer (pentoza), fosforna kiselina i dušične baze (pirimidini i purini).
• Postoje dvije osnovne vrste šećera u nukleinskim kiselinama: šećer deoksiriboza u DNK i šećer riboza u RNA
• Dušične baze su – adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T) u molekuli DNA i uracil (U) u molekuli RNA. Uracil se nalazi samo u RNK umjesto timina u DNK.
• DNK općenito postoji kao dva lanca koji su međusobno povezani vodikovim vezama, stvarajući dvostruku spiralnu strukturu.
• RNA je gotovo identična DNK, osim što šećer ima dodatnu OH skupinu i uracil se koristi umjesto timina.
• DNK čini genetski materijal; RNA je odgovorna za sintezu proteina.