W tej lekcji nauczymy się
Kwasy nukleinowe to duże biocząsteczki, które są najważniejsze dla ciągłości życia. Znajdują się one w jądrze i cytoplazmie komórki. Odpowiadają za kontrolowanie ważnych czynności biosyntetycznych komórek, a także za przenoszenie informacji dziedzicznej z pokolenia na pokolenie. Dlatego kwasy nukleinowe są makrocząsteczkami o najwyższym znaczeniu.
Są to naturalnie występujące związki chemiczne, które można rozłożyć na kwas fosforowy, cukry i mieszaninę zasad organicznych (puryny i pirymidyny).
Są one związane z chromosomami. Przekazują różne informacje do cytoplazmy.
Istnieją dwa główne rodzaje kwasów nukleinowych – kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA).
DNA stanowi materiał genetyczny we wszystkich żywych organizmach, od jednokomórkowych bakterii po wielokomórkowe ssaki. U eukariontów znajduje się w jądrze komórkowym oraz w chloroplastach i mitochondriach. U prokariontów nie jest zamknięty w błoniastej otoczce, ale raczej swobodnie pływa w cytoplazmie. Cała zawartość genetyczna komórki jest znana jako jej genom, a badanie genomów to genomika.
Wszystkie informacje genetyczne lub dziedziczne w komórce są przechowywane w zakodowanej formie w cząsteczkach znanych jako DNA. Informacje genetyczne lub dziedziczne odnoszą się do wszystkich informacji, które są niezbędne do reprodukcji i utrzymania nowego organizmu. DNA jest replikowane i rozprowadzane do komórek potomnych podczas podziału komórki. Dlatego informacja dziedziczna jest przekazywana z jednej komórki do drugiej iz jednego pokolenia organizmu do drugiego.
DNA jest głównym magazynem informacji genetycznych. Poprzez transkrypcję informacja jest przekazywana do cząsteczek RNA . Proces translacji RNA prowadzi do syntezy białek. RNA pomaga w wyrażeniu tych informacji jako specyficznych wzorców syntezy białek. RNA jest materiałem genetycznym niektórych wirusów, ale występuje również we wszystkich żywych komórkach, gdzie odgrywa ważną rolę w niektórych procesach, takich jak wytwarzanie białek.
W wyższych komórkach DNA znajduje się głównie w jądrze jako część chromosomów. Niewielkie ilości DNA znajdują się w cytoplazmie w chloroplastach i mitochondriach. RNA występuje zarówno w cytoplazmie, jak iw jądrze. W jądrze syntetyzowany jest RNA, aw cytoplazmie zachodzi synteza białek.
Kwasy nukleinowe składają się z cukru (pentozy), kwasu fosforowego i zasad azotowych (pirymidyn i puryn). Cząsteczka kwasu nukleinowego ma liniowy polimer, w którym nukleotydy są połączone ze sobą za pomocą fosfodiestru lub wiązania.
Poniżej znajduje się ilustracja nukleotydu DNA:
Poniżej znajduje się ilustracja nukleotydu RNA:
Omówmy każdą z trzech jednostek kwasów nukleinowych:
Cukier pentozowy
Istnieją dwa podstawowe rodzaje cukru w kwasach nukleinowych:
Różnica między cukrami w obecności grupy hydroksylowej na drugim węglu rybozy i wodoru na drugim węglu dezoksyrybozy. Atomy węgla w cząsteczce cukru są ponumerowane jako 1', 2', 3', 4' i 5' (1' odczytywane jako „jedna liczba pierwsza”)
grupa fosforanowa
Są one połączone z atomem węgla nr 5 w cząsteczce cukru.
Baza azotowa
Zasady azotowe są cząsteczkami organicznymi i są tak nazywane, ponieważ zawierają węgiel i azot.
Zasady azotowe to – adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T) w cząsteczce DNA oraz uracyl (U) w cząsteczce RNA. Uracyl występuje tylko w RNA zamiast tyminy w DNA. Każda zasada jest połączona z atomem węgla numer 1 w cząsteczce cukru. Kwasy nukleinowe różnią się pod względem różnicy tworzących je zasad azotowych.
Adenina i guanina są klasyfikowane jako puryny. Pierwszorzędowa struktura puryny składa się z dwóch pierścieni węgiel-azot. Cytozyna, tymina i uracyl są klasyfikowane jako pirymidyny, których pierwszorzędową strukturą jest pojedynczy pierścień węgiel-azot. Każdy z tych podstawowych pierścieni węgiel-azot ma przyłączone różne grupy funkcyjne.
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)
Stanowi to około 9% jądra. Chemicznie składa się z trzech głównych składników: zasad, cukru i kwasu fosforowego.
Kwas rybonukleinowy (RNA)
RNA znajduje się głównie w jąderku, ale w niewielkich ilościach występuje również na chromosomach. Niewielkie ilości RNA znajdują się również w chloroplastach i mitochondriach. RNA to długołańcuchowa cząsteczka zbudowana z powtarzających się jednostek nukleotydów. Ryboza jest cukrowym składnikiem RNA i czterech zasad: cytozyny, adeniny, guaniny i uracylu.
Proces tworzenia kopii z DNA nazywa się transkrypcją. To wtedy komórka tworzy kopię (lub „transkrypcję”) DNA. Kopia DNA nazywana jest RNA, ponieważ wykorzystuje inny rodzaj kwasu nukleinowego, zwany kwasem rybonukleinowym. DNA, które jest podwójną helisą, jest transkrybowane lub kopiowane w pojedynczą helisę - RNA.
Następnie RNA jest przekształcane (lub „tłumaczone”) na sekwencję aminokwasów tworzących białko. Proces translacji tworzenia nowego białka z instrukcji RNA odbywa się w złożonej maszynie w komórce zwanej rybosomem.
Trzy ogólne klasy cząsteczek RNA są zaangażowane w ekspresję genów zakodowanych w DNA komórki.
cząsteczki informacyjnego RNA (mRNA) niosą sekwencje kodujące syntezę białek i nazywane są transkryptami;
cząsteczki rybosomalnego RNA (rRNA) tworzą rdzeń rybosomów komórki (struktury, w których zachodzi synteza białek),
cząsteczki transferu RNA (tRNA) przenoszą aminokwasy do rybosomów podczas syntezy białek.
W komórkach eukariotycznych każda klasa RNA ma własną polimerazę, podczas gdy w komórkach prokariotycznych pojedyncza polimeraza RNA syntetyzuje różne klasy RNA.
Kwasy nukleinowe są przenoszone na chromosomach wewnątrz jądra komórkowego. Są odpowiedzialne za przekazywanie cech genetycznych z pokolenia na pokolenie, gdy komórki się dzielą.
| DNA | RNA | |
| Funkcjonować | Repozytorium informacji genetycznej | Zaangażowany w syntezę białek i regulację genów; nośnik informacji genetycznej niektórych wirusów |
| Cukier | Dezoksyryboza | Ryboza |
| Struktura | Podwójna helisa | Zwykle jednoniciowy |
| Bazy | C, T, A, G | C, U, A, G |
