Nukleinske kisline hranijo in prenašajo genetske informacije, ki jih podedujemo od naših prednikov. Če imate otroke, bodo vaše genetske informacije v njihovem genomu ponovno združene in združene z genetskimi informacijami vašega partnerja. Vaš lastni genom se podvoji vsakič, ko se vsaka celica deli. Poleg tega nukleinske kisline vsebujejo določene segmente, imenovane geni, ki so odgovorni za sintezo vseh beljakovin v celicah. Lastnosti genov nadzorujejo biološke značilnosti vašega telesa.
Splošne informacije
Obstajata dva razreda nukleinskih kislin: deoksiribonukleinska kislina (bolj znana kot DNK) in ribonukleinska kislina (bolj znana kot RNA).
DNK je nitkasta veriga genov, ki je potrebna za rast, razvoj, življenje in razmnoževanje vseh znanih živih organizmov in večine virusov.
Spremembe v DNK večceličnih organizmov bodo povzročile spremembe v naslednjih generacijah.
DNK je biogenetski substrat,najdemo v vseh obstoječih živih bitjih, od najpreprostejših živih organizmov do visoko organiziranih sesalcev.
Veliko virusnih delcev (virionov) vsebuje RNA v jedru kot genetski material. Vendar je treba omeniti, da virusi ležijo na meji žive in nežive narave, saj brez celičnega aparata gostitelja ostanejo neaktivni.
Zgodovinsko ozadje
Leta 1869 je Friedrich Miescher izoliral jedra iz belih krvnih celic in ugotovil, da vsebujejo snov, bogato s fosforjem, ki jo je imenoval nuklein.
Hermann Fischer je v 1880-ih odkril purinske in pirimidinske baze v nukleinskih kislinah.
Leta 1884 je R. Hertwig predlagal, da so nukleini odgovorni za prenos dednih lastnosti.
Leta 1899 je Richard Altmann skoval izraz "jedrna kislina".
In kasneje, v 40. letih 20. stoletja, sta znanstvenika Kaspersson in Brachet odkrila povezavo med nukleinskimi kislinami s sintezo beljakovin.
nukleotidi
Polinukleotidi so zgrajeni iz številnih nukleotidov - monomerov, povezanih v verige.
V strukturi nukleinskih kislin so izolirani nukleotidi, od katerih vsak vsebuje:
- Dušikova baza.
- Pentozni sladkor.
- fosfatna skupina.
Vsak nukleotid vsebuje dušik vsebujočo aromatično bazo, vezano na pentozni (pet-ogljikov) saharid, ki je vezan na ostanek fosforne kisline. Takšni monomeri v kombinaciji med seboj tvorijo polimerverige. Povezani so s kovalentnimi vodikovimi vezmi, ki nastanejo med ostankom fosforja ene verige in pentoznim sladkorjem druge verige. Te vezi se imenujejo fosfodiesterske vezi. Fosfodiesterske vezi tvorijo fosfatno-ogljikovo hidratno hrbtenico (skelet) tako DNK kot RNA.
Deoksiribonukleotid
Razmislimo o lastnostih nukleinskih kislin, ki se nahajajo v jedru. DNK tvori kromosomski aparat jedra naših celic. DNK vsebuje "programska navodila" za normalno delovanje celice. Ko celica reproducira svojo lastno vrsto, se ta navodila med mitozo prenesejo na novo celico. DNK ima videz dvoverižne makromolekule, zvite v dvojno spiralno nit.
Nukleinska kislina vsebuje fosfatno-deoksiribozni saharidni skelet in štiri dušikove baze: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) in timin (T). V dvoverižni vijačnici se adenin pari s timinom (A-T), gvanin se poveže s citozinom (G-C).
Leta 1953 sta James D. Watson in Francis H. K. Crick je predlagal tridimenzionalno strukturo DNK na podlagi kristalografskih podatkov rentgenskih žarkov nizke ločljivosti. Sklicevali so se tudi na ugotovitve biologa Erwina Chargaffa, da je v DNK količina timina enaka količini adenina, količina gvanina pa je enaka količini citozina. Watson in Crick, ki sta leta 1962 prejela Nobelovo nagrado za svoj prispevek k znanosti, sta domnevala, da dve verigi polinukleotidov tvorita dvojno vijačnico. Čeprav so niti enake, se zvijajo v nasprotnih smereh.smeri. Fosfatno-ogljikove verige se nahajajo na zunanji strani vijačnice, medtem ko baze ležijo na notranji strani, kjer se prek kovalentnih vezi vežejo na baze na drugi verigi.
ribonukleotidi
Molekula RNA obstaja kot enoverižna spiralna nit. Struktura RNA vsebuje fosfatno-ribozno ogljikovo hidratno okostje in nitratne baze: adenin, gvanin, citozin in uracil (U). Ko se med prepisovanjem na predlogi DNK ustvari RNA, se gvanin združi s citozinom (G-C) in adenin z uracilom (A-U).
Drobci RNA se uporabljajo za razmnoževanje beljakovin v vseh živih celicah, kar zagotavlja njihovo neprekinjeno rast in delitev.
Nukleinske kisline imajo dve glavni funkciji. Prvič, pomagajo DNK tako, da služijo kot posredniki, ki posredujejo potrebne dedne informacije neštetim ribosomom v našem telesu. Druga glavna naloga RNA je zagotoviti pravilno aminokislino, ki jo potrebuje vsak ribosom za izdelavo nove beljakovine. Obstaja več različnih razredov RNA.
Sporočilna RNA (mRNA ali mRNA - predloga) je kopija osnovnega zaporedja segmenta DNK, pridobljenega kot rezultat transkripcije. Messenger RNA služi kot posrednik med DNK in ribosomi – celičnimi organeli, ki sprejemajo aminokisline iz prenosne RNA in jih uporabljajo za izgradnjo polipeptidne verige.
Transfer RNA (tRNA) aktivira branje dednih podatkov iz sporočilne RNA, kar povzroči proces prevajanjaribonukleinska kislina - sinteza beljakovin. Prav tako prenaša prave aminokisline do mesta, kjer se sintetizirajo beljakovine.
Ribosomska RNA (rRNA) je glavni gradnik ribosomov. Veže predlogni ribonukleotid na določenem mestu, kjer je mogoče prebrati njegove informacije, s čimer se začne postopek prevajanja.
MiRNA so majhne molekule RNA, ki delujejo kot regulatorji številnih genov.
Funkcije nukleinskih kislin so izjemno pomembne za življenje na splošno in za vsako celico posebej. Skoraj vse funkcije, ki jih opravlja celica, uravnavajo beljakovine, sintetizirane z uporabo RNA in DNK. Encimi, beljakovinski produkti, katalizirajo vse vitalne procese: dihanje, prebavo, vse vrste presnove.
Razlike med strukturo nukleinskih kislin
| Dezoskiribonukleotid | ribonukleotid | |
| funkcija | Dolgotrajno shranjevanje in prenos dednih podatkov | Transformacija informacij, shranjenih v DNK, v beljakovine; transport aminokislin. Shranjevanje dednih podatkov nekaterih virusov. |
| monosaharid | deoksiriboza | ribose |
| Struktura | dvoverižna spiralna oblika | Enojnoverižna spiralna oblika |
| nitratne baze | T, C, A, G | U, C, G, A |
razlikovne lastnosti baz nukleinskih kislin
Adenin in gvaninnjihove lastnosti so purini. To pomeni, da njihova molekularna struktura vključuje dva kondenzirana benzenova obroča. Citozin in timin pa spadata med pirimidine in imata en benzenski obroč. Monomeri RNA gradijo svoje verige z uporabo adeninskih, gvaninskih in citozinskih baz, namesto timina pa dodajajo uracil (U). Vsaka od pirimidinskih in purinskih baz ima svojo edinstveno strukturo in lastnosti, svoj nabor funkcionalnih skupin, povezanih z benzenskim obročem.
V molekularni biologiji se za označevanje dušikovih baz uporabljajo posebne enočrkovne okrajšave: A, T, G, C ali U.
Pentozni sladkor
Poleg drugačnega nabora dušikovih baz se monomeri DNK in RNA razlikujejo po svojem pentoznem sladkorju. Pet-atomski ogljikov hidrat v DNK je deoksiriboza, medtem ko je v RNA riboza. Po strukturi sta skoraj enaka, le z eno razliko: riboza doda hidroksilno skupino, medtem ko jo v deoksiribozi nadomesti atom vodika.
Sklepi
V evoluciji bioloških vrst in kontinuiteti življenja vloge nukleinskih kislin ni mogoče preceniti. Kot sestavni del vseh jeder živih celic so odgovorne za aktiviranje vseh vitalnih procesov, ki potekajo v celicah.
