Нуклеиновая кислота – определение, функция, структура и типы

Согласно тому, что мы узнали, нуклеиновые кислоты являются одним из наиболее важных типов макромолекул, обнаруженных в организме человека. Они хранители всей информации о наших генах, которую мы передаем последующим поколениям. Давайте узнаем больше о странной структуре нуклеиновых кислот, не так ли? Повторяющиеся мономеры являются строительными блоками нуклеиновых кислот точно так же, как и во всех других типах биомолекул. Эти повторяющиеся звенья, также известные как мономеры, называются нуклеотидами. Это компоненты, которые входят в состав нуклеиновых кислот. Нуклеотиды. Когда мы будем обсуждать структуру нуклеиновых кислот, давайте взглянем на нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты состоят из более мелких строительных блоков, называемых нуклеотидами. Нуклеотид можно разбить на составные части, называемые «тремя основными строительными блоками». Эти три аспекта заключаются в следующем:

Сахар

Как правило, это сахар с пятью атомами углерода. то есть пентозу. эти сахара вместе с фосфатными группами, обнаруженными в нуклеотидах, объединяются, образуя связь. Углеводом, который находится в биомолекуле ДНК, является дезоксирибоза, а углеводом в биомолекуле РНК является рибоза.

Группа фосфатов

Другими словами, это фосфаты, полученные из неорганического вещества, известного как фосфорная кислота. H3PO4. Они создают сложноэфирную связь, объединяя усилия с сахарами, присутствующими в нуклеотидах. Фосфатные группы могут появляться в нуклеиновых кислотах в различных комбинациях.

Азотистое основание

Всего существует пять оснований, в состав которых входит азот. С другой стороны, в молекуле, из которой состоит нуклеиновая кислота, их никогда не бывает более четырех. Аденин, цитозин, гуанин, минеральный тимин (присутствует только в ДНК), урацил (присутствует только в РНК).

нуклеотиды

Пурины и пиримидины являются обычными нуклеотидами, обнаруженными в генетическом материале человека. Оба класса имеют неполярные и плоские молекулы, такие как пиридин. Каждый пиримидин состоит из 1 гетероциклического органического кольца, как и пиридин. Пиримидиновое кольцо и имидазольное кольцо объединяются, образуя пурины. Эти два кольца объединяются, образуя пурины. Основание азота в нуклеиновых кислотах.
Пиримидины и пурины Важно знать, что существует два основных класса азотистых оснований. У всех азотистых оснований есть одна общая черта: кольцо с 6 гранями, которое имеет четыре атома углерода и два атома азота. Пурин имеет еще один атом углерода и еще два атома азота, которые вместе образуют дополнительное пятистороннее кольцо. Азотистое основание пиримидина имеет только одно кольцо с шестью сторонами. Каждое азотистое основание имеет различный набор связей, что означает, что оно работает по-разному в ДНК или РНК.

Азотистое основание

Хотя существует много азотсодержащих оснований, 5 наиболее важных из них — это те, которые присутствуют в ДНК и РНК. Эти азотсодержащие основания служат потенциальными переносчиками в биологических процессах, помимо ДНК и РНК. Аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), тимин (T) и урацил (U) — их соответствующие названия. Для создания ДНК и РНК у каждого основания есть так называемое «дополнительное основание», с которым оно только связывается. Генетический код основан на том, как комплементарные основания работают вместе.

Аденин

Пурины – это аденин и гуанин. Химический символ аденина чаще всего обозначается буквой А. В ДНК тимин является основанием, которое идет вместе с ним. Аденин состоит из атомов C5H5N5. В РНК урацил связывается с аденином.
Чтобы образовать нуклеотиды, аденин и другие основания соединяются с фосфатными группами и либо сахаром рибозой, либо сахаром 2'-дезоксирибозой. Названия нуклеотидов аналогичны названиям оснований, но они оканчиваются на «-озин» для пуринов (например, «аденозинтрифосфат» для аденина) и «-идин» для пиримидинов (например, цитозин образует цитидинтрифосфат). Количество фосфатных групп в нуклеотиде указано в его названии: монофосфат, дифосфат или трифосфат. И ДНК, и РНК собраны из нуклеотидов, которые можно рассматривать как фундаментальные компоненты. Двойная спираль ДНК образована водородными связями между пурином и комплементарным ему пиримидином. Водородные связи также могут ускорять реакции.

Аденин обладает следующими качествами:

Аденин является одним из двух пуриновых азотистых оснований, которые используются для образования нуклеотидов в нуклеиновых кислотах. Другой - гуанин. Две водородные связи связывают аденин и тимин в ДНК. Это помогает поддерживать стабильность структур нуклеиновых кислот. РНК используется для производства белков. Аденин связывается с урацилом в РНК. При соединении с рибозой аденин образует нуклеозид аденозин. При соединении с дезоксирибозой аденин образует нуклеозид дезоксиаденозин. АТФ, также известный как нуклеозидтрифосфат, производится из аденозина путем добавления 3 отдельных фосфатных групп. Аденозинтрифосфат используется в метаболизме клеток как основной способ перемещения энергии от одной химической реакции к другой.

гуанин

Гуанин — это пурин, и его обозначает заглавная буква G. Химически он может быть представлен как C5H5N5O. И в ДНК, и в РНК гуанин образует ковалентную связь с цитозином. Гуанин производит гуанозин, тип нуклеотида. Пурины в большом количестве содержатся в мясе, особенно в таких органах, как печень, мозг и почки. Такие растения, как горох, фасоль и чечевица, содержат лишь небольшое количество пуринов.

Гуанин обладает следующими качествами:

Гуанин, аденин и цитозин присутствуют как в ДНК, так и в РНК. Тимин, с другой стороны, обычно встречается только в ДНК, а урацил — только в РНК. Гуанин имеет две таутомерные формы: кето-форму, которая является наиболее распространенной (см. рисунки), и редкую енольную форму. Три водородные связи удерживают его с цитозином. Аминогруппа в цитозине участвует в образовании Н-связи. С другой стороны, карбонильная функциональная группа C-2 и функциональная группа N-3 амина являются теми, которые принимают Н-связь. Карбонильная группа при С-6 в гуанине является акцептором водородной связи. Донорами водородной связи являются группа при N-1 и аминогруппа при C-2.

тимин

5-метилурацил — другое название тимина. Тимин представляет собой пиримидин, который связывается с аденином в ДНК. Тимин пишется с большой буквы Т. Его формула C5H6N2O2.

Особенности тимина

Это пиримидиновое азотистое основание. Он сделан из урацила с метильной группой вместо водорода в пятом положении. У людей, кишечной палочки и грызунов он служит метаболитом и играет определенную роль в метаболическом процессе. Это азотистое основание, состоящее из пиримидина и пиримидона.

Цитозин

Заглавная буква С означает цитозин. Он ковалентно связывается с гуанином, содержащимся в ДНК и РНК. В процессе спаривания оснований Уотсона-Крика цитозин и гуанин образуют три водородные связи друг с другом. Так создается ДНК. Цитозин состоит из атомов C4H4N2O2. Цитидин — это нуклеотид, который состоит из цитозина.

Характеристики цитозина

Цитозин представляет собой тип пиримидинового основания, которое сочетается с гуанином. Он может присутствовать как в РНК, так и в ДНК. Цитозин представляет собой аминопиримидин, представляющий собой пиримидин-2-он с аминогруппой в положении-4. Он действует как метаболит в клетках человека, а также в клетках E.coli, клетках Saccharomyces cerevisiae и клетках мыши.

Урацил

Урацил подобен тимину, лишенному метильной группы. Урацил обозначается буквой У с большой буквы. Его формула C4H4N2O2. В нуклеиновых кислотах он связан с аденином в РНК. Нуклеотид уридина состоит из урацила.
В природе существует много других азотистых оснований, и молекулы их можно найти и в других соединениях. Например, пиримидиновые кольца можно найти в нуклеотидах, тиамине (витамин B1) и барбитуатах. В некоторых метеоритах также есть пиримидины, но никто не знает, откуда они взялись. В природе также есть ксантин, теобромин и кофеин, которые являются пуринами.

Урацил обладает следующими качествами

Образуя связи с рибозой и фосфатами, он помогает производить многие ферменты, необходимые для работы клетки. Урацил является коферментом и аллостерическим регулятором, который используется как в реакциях животных, так и растений. урацил обладает следующими свойствами:

Состав ДНК и РНК

В ДНК пары оснований спариваются так: (АТ), (GC). Поскольку урацил используется вместо тимина в РНК, спаривание оснований состоит из следующего: ( AU) , (GC) Азотистые основания находятся в середине двойной спирали ДНК, а остов молекулы состоит из сахаров и фосфатов в каждом нуклеотиде. Когда спираль ДНК расщепляется, например, при копировании ДНК, к каждой половине присоединяются комплементарные основания, так что могут быть созданы две одинаковые копии. Для трансляции, когда РНК используется в качестве шаблона для создания ДНК, комплементарные основания используются для построения молекулы ДНК из последовательности оснований.
Поскольку пурины и пиримидины хорошо взаимодействуют друг с другом, клеткам требуется примерно одинаковое количество каждого из них. В клетке производство как пуринов, так и пиримидинов самоингибируется. Это сохраняет баланс клетки. Когда что-то делается, оно останавливает создание большего количества одного и того же и начинает создавать противоположное.

Функция ДНК

ДНК — это генетическая субстанция, в которой хранится вся информация о происхождении человека. Крошечные участки ДНК, известные как гены, обычно имеют в своей последовательности от 250 до двух миллионов пар оснований. Ген содержит инструкции по созданию молекулы полипептида; последовательность из трех азотистых оснований заменяет 1 аминокислоту.
Чтобы генерировать различные белки, полипептидные цепи должны сначала пройти дальнейшую укладку во вторичные, третичные и, наконец, четвертичные структуры. Поскольку ДНК каждого существа содержит разнообразный набор генов, может быть произведено большое разнообразие белков. У большинства живых существ белки служат первичными морфологическими и анатомическими молекулами.
ДНК, помимо хранения информации о генетическом составе человека, участвует в следующих процессах:

• Процесс репликации включает в себя передачу генетической информации от одного поколения к последующему поколению.
• Транскрипция
• Метаболизм клеток
• Дактилоскопия деойрибонуклеиновой кислоты
• Генетическая манипуляция
• Экспрессия генов

Основные роли РНК заключаются в следующем.

• Участвовать в процессе трансляции ДНК в белки
• Участвует в производстве белков в роли адапторной молекулы
• Функционирует внутри клетки как посредник между рибосомами и ДНК в ядре клетки.
• Они отвечают за перенос генетической информации во все клетки организма.
• Мотивирует рибосомы выбирать правильную аминокислоту, необходимую для создания уникальных биомолекул в организме человека.

Концептуальный вопрос

Вопрос 1: Каковы три различные формы ДНК?

Отвечать:

• A-DNA 
• B-DNA 
• Z-DNA

Вопрос 2: Что делает Z-ДНК уникальной по сравнению с другими типами ДНК?

Отвечать:

The Z-DNA molecule has a left-handed double helix structure. The helix has a jagged pattern that goes to the left as it spirals. In contrast, both A-DNA and B-DNA are examples of right-handed DNA.

Вопрос 3: Какой тип ДНК обнаружен у человека?

Отвечать:

B-DNA may be discovered in human beings. The construction has a right-handed dual helical orientation.

Вопрос 4: Из каких молекул состоят ДНК и РНК?

Отвечать:

Except for the base pairs, the polymers of nucleotides that make up DNA and RNA are almost similar to one another. In RNA, the nucleotide thymine is switched out for the base uracil, but in DNA, the thymine base is preserved.

Вопрос 5: Где можно получить и ДНК, и РНК?

Отвечать:

Both the nucleus and the mitochondria of a cell contain DNA. Deoxyribosenucleicacid would be detected in the cytoplasm as well. In the meanwhile, RNA may be located in the cytoplasm, the nucleus, and in ribosomes as well.

Вопрос 6: Как происходит процесс размножения в РНК и ДНК?

Отвечать:

DNA has the ability to duplicate itself, but RNA does not; instead, it must be transcribed from DNA in order to be produced when it is needed. DNA can replicate itself.

Вопрос 7: Почему считается, что ДНК превосходит РНК в качестве генетического материала?

Отвечать:

The sugar known as deoxyribose that is found in DNA has one less hydroxyl group that carries oxygen. DNA is a nucleic acid that is more persistent than any of the other nucleic acids. On the other hand, DNA is less reactive than RNA, which is due to DNA’s presence of the sugar ribose. As a consequence of this, DNA is a superior genetic material over RNA.