กรดนิวคลีอิก

สภาพทั่วไป

กรดนิวคลีอิก เป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่ยิ่งใหญ่ DNA และ RNA ซึ่งมีและการทำงานที่เหมาะสมภายในเซลล์มีชีวิตเป็นพื้นฐานสำหรับการอยู่รอดของหลัง

กรดนิวคลีอิกทั่วไปเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของโซ่นิวคลีโอไทด์เป็นจำนวนมาก

รูป: โมเลกุลดีเอ็นเอ

นิวคลีโอไทด์เป็นโมเลกุลขนาดเล็กซึ่งองค์ประกอบสามอย่างเข้าร่วม: กลุ่มฟอสเฟตฐานไนโตรเจนและน้ำตาลคาร์บอน 5 อะตอม

กรดนิวคลีอิกมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในขณะที่พวกเขาร่วมมือกันในการสังเคราะห์โปรตีนโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับการสร้างกลไกเซลลูลาร์ที่ถูกต้อง

DNA และ RNA นั้นแตกต่างกันในบางประเด็น

ตัวอย่างเช่น DNA มีโซ่นิวคลีโอไทด์สองอันที่ตรงกันข้ามกันและมีเช่นน้ำตาลคาร์บอน 5-deoxyribose ในทางกลับกัน RNA มักจะมีโซ่นิวคลีโอไทด์เดี่ยวและมีน้ำตาลในเลือดเช่นน้ำตาล 5 คาร์บอน

กรดนิวคลีอิกคืออะไร?

กรดนิวคลีอิก เป็นโมเลกุลทางชีวภาพของ ดีเอ็นเอ และ อาร์เอ็นเอ ซึ่งมีอยู่ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเป็นพื้นฐานสำหรับการอยู่รอดและการพัฒนาที่ถูกต้องของหลัง

ตามคำจำกัดความอื่นกรดนิวคลีอิกเป็นสาร ชีวภาพที่ เกิดจากการรวมตัวเป็นเส้นตรงยาวของ นิวคลีโอไทด์ จำนวนมาก

ไบโอโพลีเมอร์หรือ โพลีเมอร์ธรรมชาติ เป็นสารประกอบทางชีวภาพที่มีขนาดใหญ่ประกอบด้วยหน่วยโมเลกุลเดียวกันทั้งหมดซึ่งเรียกว่า โมโนเมอร์

กรดอะคริลิค: ใครอยู่ในภาวะซึมเศร้า?

กรดนิวคลีอิกอาศัยอยู่ไม่เพียง แต่ภายในเซลล์ของ สิ่งมีชีวิตยูคาริโอต และ โปรคาริโอต เท่านั้น แต่ยังอยู่ในรูปแบบของ สิ่งมีชีวิต ในเซลล์เช่น ไวรัส และในเซลล์ออร์กาเนลเช่น mitochondria และ chloroplasts

โครงสร้างทั่วไป

บนพื้นฐานของคำจำกัดความก่อนหน้านิวคลีโอไทด์เป็น หน่วยโมเลกุล ที่ประกอบขึ้นเป็นกรดนิวคลีอิก DNA และ RNA

ดังนั้นพวกเขาจะเป็นตัวแทนของหัวข้อหลักของบทนี้โดยเฉพาะกับโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ทั่วไป

นิวคลีโอไทด์ สามัญเป็นสารประกอบของธรรมชาติอินทรีย์ผลของการรวมกันของสามองค์ประกอบ:

กลุ่มฟอสเฟต ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก;
เพนโทสนั่น คือ น้ำตาลที่มี คาร์บอน 5 อะตอม
ฐานไนโตรเจน ซึ่งเป็นโมเลกุลเฮเทอโรไซคลิกอะโรมาติก

เพนโทสเป็นองค์ประกอบหลักของนิวคลีโอไทด์เนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับกลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจน

ภาพ: องค์ประกอบที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ทั่วไปของกรดนิวคลีอิก ดังจะเห็นได้ว่ากลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจนนั้นผูกพันกับน้ำตาล

พันธะทางเคมีที่รวม pentose และกลุ่มฟอสเฟตเป็น พันธะ phosphodiesteric ในขณะที่พันธะเคมีที่รวม pentose และฐานไนโตรเจนเป็น พันธะ N-glycosidic

การมีส่วนร่วมของเพนนีในโบนัสต่าง ๆ ที่มีองค์ประกอบอื่น ๆ ?

คำนำ: นักเคมีมีความคิดในการนับถ่านหินที่ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุลอินทรีย์ในลักษณะที่ทำให้การศึกษาและคำอธิบายง่ายขึ้น ต่อจากนี้ไปว่าถ่านหินทั้งห้าของเพนโทโซจะกลายเป็น: คาร์บอน 1, คาร์บอน 2, คาร์บอน 3, คาร์บอน 4 และคาร์บอน 5

เกณฑ์สำหรับการจัดสรรตัวเลขค่อนข้างซับซ้อนดังนั้นเราจึงพิจารณาว่าเหมาะสมที่จะไม่ต้องอธิบาย

จาก 5 carbons ที่สร้างเพนโตสของนิวคลีโอไทด์นั้นเกี่ยวข้องกับพันธะกับฐานไนโตรเจนและกลุ่มฟอสเฟตตามลำดับคือ คาร์บอน 1 และ คาร์บอน 5

คาร์บอน 1 ของ pentose →พันธะ N-glycosidic →ฐานไนโตรเจน
คาร์บอน 5 ของ pentose →พันธะฟอสฟอรัส→กลุ่มฟอสเฟต

ชนิดของการเชื่อมโยงทางเคมีคือกรดนิวคลีโอไทด์ของกรดนิวคลีอิก?

รูปที่: โครงสร้างของเพนโทส, หมายเลขของถ่านหินและส่วนประกอบของมันที่มีฐานไนโตรเจนและกลุ่มฟอสเฟต

ในการสร้างกรดนิวคลีอิกนิวคลีโอไทด์ถูกจัดเป็น โซ่ยาวเชิงเส้น หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ เส้นใย

นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดที่ก่อตัวเป็นเส้นยาวเหล่านี้จับกับนิวคลีโอไทด์ถัดไปโดยใช้ พันธะ ฟอสฟอสเทอ ริก ระหว่างคาร์บอน 3 ของเพนโทสและกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์ทันที

ENDS

เส้นใยของนิวคลีโอไทด์ (หรือ โพลิ นิวคลีโอไทด์ เส้นใย ) ซึ่งประกอบด้วยกรดนิวคลีอิกมี สองแขนขา รู้จักกันในนาม ปลาย 5 ' (เราอ่าน "ปลายห้าแรก") และ ปลาย 3' (เราอ่าน "ปลายสามแรก") โดยการประชุมนักชีววิทยาและนักพันธุศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าปลาย 5 'หมายถึง หัว ของเส้นใยนิวคลีอิกกรดในขณะที่ ปลาย 3' แทน หาง ของมัน

จากมุมมองทางเคมีของกรดนิวคลีอิกปลาย 5 'เกิดขึ้นพร้อมกับกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์แรกของห่วงโซ่ในขณะที่ปลายของกรดนิวคลีอิก 3' เกิดขึ้นพร้อมกับกลุ่มไฮดรอกซิล (OH) .

มันขึ้นอยู่กับองค์กรนี้ว่าในหนังสือชีววิทยาทางพันธุกรรมและโมเลกุลโมเลกุลนิวคลีโอไทด์ของกรดนิวคลีอิกมีการอธิบายดังนี้ P-5 '→ 3'-OH

* หมายเหตุ: ตัวอักษร P ระบุอะตอมฟอสฟอรัสของกลุ่มฟอสเฟต

ด้วยการใช้แนวคิดของปลาย 5 'และปลาย 3' กับ นิวคลีโอไทด์เดี่ยว ปลายด้าน 5 'คือกลุ่มฟอสเฟตที่จับกับคาร์บอน 5 ในขณะที่ปลาย 3' คือกลุ่มไฮดรอกซิลร่วมกับคาร์บอน 3

ในทั้งสองกรณีผู้อ่านได้รับเชิญให้ใส่ใจกับการเกิดตัวเลข: ปลาย 5 '- กลุ่มฟอสเฟตในคาร์บอน 5 และปลาย 3' - กลุ่มไฮดรอกซิลในคาร์บอน 3

ฟังก์ชั่นทั่วไป

กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยการขนส่งการถอดรหัสและการแสดงข้อมูลทางพันธุกรรมใน โปรตีน

ประกอบด้วย กรดอะมิโน โปรตีนเป็น macromolecules ทางชีวภาพซึ่งมีบทบาทพื้นฐานในการควบคุมกลไกเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

ข้อมูลทางพันธุกรรมขึ้นอยู่กับลำดับของนิวคลีโอไทด์ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยของกรดนิวคลีอิก

ประวัติโดยย่อ

ข้อดีของการค้นพบกรดนิวคลีอิกซึ่งเกิดขึ้นใน ปี ค.ศ. 1869 เป็นของแพทย์ชาวสวิสและนักชีววิทยาชาวสวิส

Miescher ค้นพบของเขาในขณะที่เขาศึกษานิวเคลียสเซลล์ของเม็ดเลือดขาวด้วยความตั้งใจที่จะเข้าใจองค์ประกอบภายใน

การทดลองของไมชเชอร์นั้นเป็นจุดเปลี่ยนในด้านชีววิทยาโมเลกุลและพันธุศาสตร์ในขณะที่พวกเขาเริ่มต้นการศึกษาหลายชุดซึ่งนำไปสู่การระบุโครงสร้างของ DNA (Watson and Crick, ในปี 1953) และ RNA เพื่อความรู้ กลไกการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการจำแนกกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนที่แม่นยำ

ต้นกำเนิดของชื่อ

กรดนิวคลีอิกมีชื่อนี้เพราะ Miescher ระบุว่าอยู่ภายในนิวเคลียสของ leucocytes (นิวเคลียส - นิวเคลียส) และพบว่าพวกมันมีกลุ่มฟอสเฟตซึ่งเป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก (อนุพันธ์ของกรดฟอสฟอริก)

ดีเอ็นเอ

ในบรรดากรดนิวคลีอิกที่รู้จักกันดีนั้น DNA มีชื่อเสียงมากที่สุดเพราะมันหมายถึงแหล่งเก็บข้อมูล ทางพันธุกรรม (หรือ ยีน ) ที่ทำหน้าที่ควบคุมการพัฒนาและการเติบโตของเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

DNA ย่อหมายถึง กรด deoxyribonucleic หรือ กรด deoxyribonucleic

ELICA สองเท่า

ในปี 1953 เพื่ออธิบายโครงสร้างของ DNA กรดนิวคลีอิกนักชีววิทยา James Watson และ Francis Crick ได้ เสนอแบบจำลอง - เปิดเผยในภายหลังว่าถูกต้อง - ซึ่งเรียกว่า " double helix "

ขึ้นอยู่กับรูปแบบ "เกลียวคู่" ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกิดจากการรวมกันของนิวคลีโอไทด์ antiparallel สองเส้นยาวและขดในกัน

คำว่า "antiparallel" หมายถึงเส้นใยทั้งสองมีการวางแนวตรงข้ามนั่นคือ: ส่วนหัวและส่วนท้ายของเส้นใยมีปฏิสัมพันธ์ตามลำดับโดยมีส่วนหางและส่วนหัวของเส้นใยอื่น

ตามจุดสำคัญอื่นในโมเดล "double helix" กรดนิวคลีอิกของ DNA กรดนิวคลีอิกมีการจัดเรียงที่ฐานไนโตรเจนจะถูกมุ่งเน้นไปที่แกนกลางของแต่ละเกลียวในขณะที่ pentoses และกลุ่มฟอสเฟตในรูปแบบนั่งร้าน ของหลัง

PENTOSE ของ DNA คืออะไร?

เพนโทสซึ่งเป็นนิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอกรดนิวคลีอิกคือ

น้ำตาลที่มีอะตอมของคาร์บอน 5 ตัวนี้เป็นชื่อของอะตอมออกซิเจนที่ขาดไป ท้ายที่สุดแล้ว Deoxyribose แปลว่า "ไม่มีออกซิเจน"

รูปที่: deoxyribose

เนื่องจากการปรากฏตัวของ deoxyribose, กรดนิวคลีอิกของดีเอ็นเอกรดนิวคลีอิกจะเรียกว่า deoxyribonucleotides

ประเภทของนิวคลีโอไทด์และเบสไนโตรเจน

กรดนิวคลีอิกของ DNA มี 4 ชนิดที่แตกต่างกันของ deoxyribonucleotides

เพื่อแยกความแตกต่างของ 4 ประเภทของ deoxyribonucleotides เป็นเพียงฐานไนโตรเจนเชื่อมโยงกับการก่อตัวของกลุ่ม pentose - ฟอสเฟต (ซึ่งแตกต่างจากฐานไนโตรเจนไม่แตกต่างกัน)

ด้วยเหตุผลที่ชัดเจนดังนั้นฐานไนโตรเจนของ DNA คือ 4 โดยเฉพาะ: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) และ thymine (T)

Adenine และ Guanine อยู่ในกลุ่ม พิวรี นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกอะโรมาติกสองชั้น

ในทางกลับกัน Cytosine และ thymine ตกอยู่ในประเภทของ pyrimidines, สารประกอบเฮเทอโรไซคลิกอะโรมาติกเดี่ยว

ด้วยรูปแบบ "เกลียวคู่" วัตสันและคริกยังอธิบายว่าอะไรคือการจัดระเบียบของฐานไนโตรเจนภายใน DNA:

แต่ละฐานไนโตรเจนของเส้นใยเข้าร่วมโดยใช้พันธะไฮโดรเจนกับฐานไนโตรเจนที่มีอยู่ในเส้นใย antiparallel ก่อตัวขึ้นในความเป็นจริง คู่ การ จับคู่ ของฐาน
การจับคู่ระหว่างฐานไนโตรเจนของทั้งสองเส้นนั้นมีความเฉพาะเจาะจงสูง ในความเป็นจริง adenine รวมเฉพาะ thymine ในขณะที่ cytosine ผูกกับ guanine เท่านั้น
การค้นพบที่สำคัญนี้ทำให้นักชีววิทยาโมเลกุลและนักพันธุศาสตร์ทำการเหรียญเงื่อนไขของ " complementarity ระหว่างฐานไนโตรเจน " และ " การจับคู่เสริมของฐานไนโตรเจน " เพื่อบ่งบอกถึงเอกลักษณ์ของอะดีนีนที่จับกับไทมีนและไซโตซีนกับกัวนีน .

ขอสงวนไว้ภายในเซลล์ที่มีชีวิตอยู่ที่ไหน

ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต (สัตว์, พืช, เชื้อราและ protists), กรดนิวคลีอิกของ DNA อยู่ภายใน นิวเคลียส ของทุกเซลล์ที่มีโครงสร้างเซลล์นี้

ในสิ่งมีชีวิต Prokaryotic (แบคทีเรียและ archaeabacteria) แทน DNA ของกรดนิวคลีอิกอาศัยอยู่ใน ไซโตพลาสซึม เนื่องจากเซลล์โปรคาริโอตขาดนิวเคลียส

อาร์เอ็นเอ

ในบรรดากรดนิวคลีอิกที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติทั้งสองนั้น RNA แสดงถึงโมเลกุลทางชีวภาพที่แปลนิวคลีโอไทด์ของ DNA ให้เป็นกรดอะมิโนที่ประกอบเป็นโปรตีน (กระบวนการ สังเคราะห์โปรตีน )

ในความเป็นจริงแล้วกรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอเปรียบได้กับ พจนานุกรม ของข้อมูลทางพันธุกรรม รายงานเกี่ยวกับดีเอ็นเอกรดนิวคลีอิก

ตัวย่อ RNA หมายถึง กรด ribonucleic

ความแตกต่างที่แตกต่างจาก DNA

กรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอนำเสนอความแตกต่างที่แตกต่างเมื่อเทียบกับ DNA:

RNA เป็นโมเลกุลทางชีวภาพที่ มีขนาดเล็กกว่าดีเอ็นเอ โดยปกติจะเกิดขึ้นจากสาย เดี่ยวนิวคลีโอไทด์
เพนโทสซึ่งประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ของกรด ribonucleic คือ ribose ribose มีอะตอมออกซิเจนบนคาร์บอน 2
เป็นเพราะการมีน้ำตาล ribose ที่นักชีววิทยาและนักเคมีได้มอบหมายให้ RNA ชื่อกรด ribonucleic
นิวคลีโอไทด์ของกรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอเรียกว่า ริบบอน นิวคลีโอไทด์
RNA กรดนิวคลีอิกแบ่งปันกับ DNA เพียง 3 เบสจาก 4 ที่จริงแล้วไทมีนนั้นเป็นฐานของยูราซิลไนโตรเจน
อาร์เอ็นเออาจอาศัยอยู่ใน ช่องต่าง ๆ ของเซลล์ จากนิวเคลียสไปจนถึงไซโตพลาสซึม

ประเภท RNA

รูปที่: น้ำตาล

ภายในเซลล์มีชีวิตกรดนิวคลีอิกอาร์เอ็นเอมีอยู่ในสี่รูปแบบหลัก: การ ขนส่ง RNA (หรือการ ถ่ายโอน RNA หรือ tRNA ), ผู้ส่งสาร RNA (หรือ RNA ผู้ส่ง หรือ mRNA ), ribosomal RNA (หรือ ribosomal RNA หรือ rRNA ) และ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก (หรือ RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็ก หรือ snRNA )

แม้ว่าพวกเขาจะครอบคลุมบทบาทเฉพาะที่แตกต่างกัน แต่รูปแบบ RNA ทั้งสี่ที่กล่าวถึงข้างต้นนั้นมีเป้าหมายร่วมกันคือการสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นจากลำดับนิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่ใน DNA