Нуклеинови киселини и ДНК

Нуклеиновите киселини са химични съединения с голямо биологично значение; всички живи организми съдържат нуклеинови киселини под формата на ДНК и РНК (съответно дезоксирибонуклеинова киселина и рибонуклеинова киселина). Нуклеиновите киселини са много важни молекули, защото те упражняват първичен контрол върху жизнените процеси във всички организми.

Всичко предполага, че нуклеиновите киселини са играли еднаква роля от първите примитивни форми на живот, които биха могли да оцелеят (като бактериите).

В клетките на живите организми ДНК присъства преди всичко в хромозомите (в делящи се клетки) и в хроматина (в интерцинетичните клетки).

Той присъства и извън ядрото (по-специално в митохондриите и в пластидите, където изпълнява функцията си на информационен център за синтеза на част или на всички органели).

РНК, от друга страна, присъства както в ядрото, така и в цитоплазмата: в ядрото тя е по-концентрирана в ядрото; в цитоплазмата, тя е по-концентрирана в полисоми.

Химическата структура на нуклеиновите киселини е доста сложна; те са съставени от нуклеотиди, всяка от които (както видяхме) се състои от три компонента: карбонатен (пентоза) хидрат, азотна основа (пурин или пиримидин) и фосфорна киселина.

Следователно нуклеиновите киселини са дълги полинуклеотиди, получени в резултат на веригиране на единици, наречени нуклеотиди. Разликата между ДНК и РНК е в пентозата и основата. Има два вида пентоза, по един за всеки тип нуклеинова киселина:

1) Рибоза в РНК;

2) Десосарибоза в ДНК.

Също така по отношение на основите трябва да повторим разграничението; пиримидиновите бази включват:

1) Цитозин;

2) тимин, присъстващ само в ДНК;

3) Урацил, наличен само в РНК.

Пуриновите бази, от друга страна, се състоят от:

1) Adenine

2) Гуанина.

Обобщавайки, ние намираме в ДНК: цитозин - аденин - гуанина - тимина (CAGT); докато в РНК имаме: Цитозин - Аденин - Гуанина - Урацилус (CAGU).

Всички нуклеинови киселини имат линейна полинуклеотидна верижна структура; специфичността на информацията се дава от различните последователности на базите.

ДНК структура

Нуклеотидите на ДНК веригата са свързани чрез естерна връзка между фосфорната и пентозната киселина; киселината е свързана с въглерод 3 на нуклеотидната пентоза и с въглерод 5 от следващия; в тези връзки той използва две от трите си киселинни групи; останалата киселинна група дава киселинния характер на молекулата и позволява образуването на връзки с основни протеини.

ДНК има структура с двойна спирала: две допълващи се вериги, една от които "слиза", а другата "се издига". Това споразумение съответства на понятието "антипаралелни" вериги, т.е. паралелни, но с противоположни посоки. Започвайки от едната страна, една от веригите започва с връзка между фосфорната киселина и въглерода 5 на пентозата и завършва със свободен въглерод 3; докато посоката на допълнителната верига е обратна. Виждаме също, че водородните връзки между тези две вериги се срещат само между пуринова база и пиримидин и обратно, т.е. между Adenina и Timina и между Cytosine и Guanina, и обратно; водородните връзки са две в AT двойката, докато в GC двойката са три. Това означава, че втората двойка има по-голяма стабилност.

Редупликация на ДНК

Както вече споменахме по отношение на интерцинетичното ядро, ДНК може да бъде намерена в "автосинтетичните" и "алосинтетичните" фази, т.е. съответно ангажирани в синтезирането на двойки от себе си (автосинтеза) или друго вещество (РНК: алосинтеза). в това отношение тя е разделена на три фази, наречени G1, S, G2 . В G1 фазата (в която G може да се приеме за начален растеж, растеж) клетката синтезира под контрола на ядрената ДНК всичко, което е необходимо за собствения му метаболизъм. В S фазата (в която S означава синтез, т.е. синтез на нова ядрена ДНК) се осъществява редупликация на ДНК. Във фаза G2 клетката възобновява растежа си, подготвяйки се за следващото разделяне.

КРАТКО ВИЖДАМЕ ФЕНОМЕНИТЕ, ИЗВЪРШВАЩИ В ЕТАП S

На първо място, можем да представим двете антипаралелни вериги, сякаш вече са били "десполализирани". От крайност връзките между базовите двойки (A - T и G - C) са счупени и двете допълващи се вериги се отдалечават (сравнението на отварянето на "светкавицата" е подходящо). В този момент ензим ( ДНК-полимераза ) "тече" по всяка една верига, благоприятствайки образуването на връзки между нуклеотидите, които го съставят, и новите нуклеотиди (преди това "активирани" с енергия, получена от АТР), преобладаващи в кариоплазмата. За всеки аденин е необходимо непременно да се свърже нов timina и така нататък, постепенно да се образува нова двойна верига от всяка една верига.

Изглежда, че ДНК полимеразата действа in vivo индиферентно върху двете вериги, независимо от "посоката" (от 3 до 5 или обратно). По този начин, когато се пресече цялата оригинална двойна верига на ДНК, ще има две. Терминът, който определя този феномен е "reduplication semiconservatíva", където "reduplication" концентрира смисленото удвояване на количествено и точно копие, докато "полуконсервативният" припомня факта, че за всяка нова двойна верига от ДНК, само една верига е неосинтетична.

ДНК съдържа генетична информация, която се предава на РНК; последният от своя страна го предава на протеини, като по този начин регулира метаболитните функции на клетката. В резултат целият метаболизъм е пряко или непряко под контрол на ядрото.

Генетичното наследство, което намираме в ДНК, е предназначено да даде специфични протеини на клетката.

Ако ги вземем по двойки, четирите бази ще дадат 16 възможни комбинации, т.е. 16 букви, които не са достатъчни за всички аминокиселини. Ако вместо да ги вземем към триплети, ще има 64 комбинации, които може да изглеждат твърде много, но които в действителност са в употреба, тъй като науката е открила, че различни аминокиселини са кодирани с повече от един триплет. Следователно се получава транслацията от 4-те букви на азотните бази на нуклеотидите към 21 от аминокиселините; обаче, преди „превода“ има „транскрипция“, все още в четирите букви, т.е. преминаването на генетичната информация от четирите букви на ДНК към четирите букви на РНК, като се има предвид, че вместо на плахи (ДНК), има урацил (РНК).

Процесът на транскрипция се случва, когато в присъствието на рибонуклеотиди, на ензими (РНК-полимераза) и на енергия, съдържаща се в молекулите на АТР, ДНК веригата се отваря и се синтезира РНК, което е вярно възпроизвеждане на генетичната информация съдържащи се в този участък на отворена верига.

Има три основни типа РНК и всички произхождат от ядрена ДНК: