اسیدهای نوکلئیک اطلاعات ژنتیکی را که ما از اجدادمان به ارث برده ایم ذخیره و منتقل می کند. اگر بچه دارید، اطلاعات ژنتیکی شما در ژنوم آنها با اطلاعات ژنتیکی همسرتان ترکیب و ترکیب می شود. هر بار که هر سلول تقسیم می شود، ژنوم خود شما تکرار می شود. علاوه بر این، اسیدهای نوکلئیک حاوی بخش های خاصی به نام ژن هستند که مسئول سنتز تمام پروتئین ها در سلول ها هستند. خواص ژن ها ویژگی های بیولوژیکی بدن شما را کنترل می کند.
اطلاعات عمومی
دو دسته از اسیدهای نوکلئیک وجود دارد: اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (بهتر به عنوان DNA شناخته می شود) و اسید ریبونوکلئیک (بهتر به عنوان RNA شناخته می شود).
DNA یک زنجیره رشته ای از ژن ها است که برای رشد، نمو، زندگی و تولیدمثل همه موجودات زنده شناخته شده و بیشتر ویروس ها ضروری است.
تغییر در DNA موجودات چند سلولی منجر به تغییراتی در نسل های بعدی می شود.
DNA یک سوبسترای بیوژنتیکی است،در همه موجودات زنده موجود، از ساده ترین موجودات زنده گرفته تا پستانداران بسیار سازمان یافته یافت می شود.
بسیاری از ذرات ویروسی (ویریون) حاوی RNA در هسته به عنوان ماده ژنتیکی هستند. البته لازم به ذکر است که ویروس ها در مرز طبیعت جاندار و بی جان قرار دارند، زیرا بدون دستگاه سلولی میزبان غیر فعال می مانند.
پیشینه تاریخی
در سال 1869، فردریش میشر هسته‌هایی را از گلبول‌های سفید جدا کرد و دریافت که حاوی ماده‌ای غنی از فسفر است که او نوکلئین نامید.
Hermann Fischer بازهای پورین و پیریمیدین را در اسیدهای نوکلئیک در دهه 1880 کشف کرد.
در سال 1884، R. Hertwig پیشنهاد کرد که نوکلئین ها مسئول انتقال صفات ارثی هستند.
در سال 1899، ریچارد آلتمن اصطلاح "اسید هسته" را ابداع کرد.
و بعدها، در دهه 40 قرن بیستم، دانشمندان Kasperson و Brachet ارتباط بین اسیدهای نوکلئیک با سنتز پروتئین را کشف کردند.
نوکلئوتید
پلی نوکلئوتیدها از نوکلئوتیدهای زیادی ساخته می شوند - مونومرهایی که به صورت زنجیره ای به هم متصل هستند.
در ساختار اسیدهای نوکلئیک، نوکلئوتیدها جدا می شوند که هر کدام حاوی:
- پایه نیتروژن.
- قند پنتوز.
- گروه فسفات.
هر نوکلئوتید حاوی یک باز معطر حاوی نیتروژن است که به یک ساکارید پنتوز (پنج کربنی) متصل است، که به نوبه خود به یک باقیمانده اسید فسفریک متصل است. چنین مونومرهایی وقتی با یکدیگر ترکیب می شوند، پلیمری تشکیل می دهندزنجیر. آنها توسط پیوندهای هیدروژنی کووالانسی که بین بقایای فسفر یک زنجیره و قند پنتوز زنجیره دیگر وجود دارد به هم متصل می شوند. به این پیوندها پیوندهای فسفودی استر می گویند. پیوندهای فسفودی استر ستون فقرات فسفات-کربوهیدرات (اسکلت) DNA و RNA را تشکیل می دهند.
دئوکسی ریبونوکلئوتید
بیایید خواص اسیدهای نوکلئیک واقع در هسته را در نظر بگیریم. DNA دستگاه کروموزومی هسته سلول های ما را تشکیل می دهد. DNA حاوی "دستورالعمل های نرم افزاری" برای عملکرد طبیعی سلول است. هنگامی که یک سلول نوع خود را تکثیر می کند، این دستورالعمل ها در طول میتوز به سلول جدید منتقل می شود. DNA به شکل یک ماکرومولکول دو رشته‌ای است که در یک رشته مارپیچ دوتایی پیچیده شده است.
اسید نوکلئیک حاوی یک اسکلت ساکارید فسفات-دئوکسی ریبوز و چهار پایه نیتروژنی است: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T). در یک مارپیچ دو رشته ای، آدنین با تیمین (A-T)، گوانین با سیتوزین (G-C) جفت می شود.
در سال 1953، جیمز دی واتسون و فرانسیس اچ. کریک ساختار سه بعدی DNA را بر اساس داده های کریستالوگرافی اشعه ایکس با وضوح پایین پیشنهاد کرد. آنها همچنین به یافته های اروین چارگاف زیست شناس اشاره کردند که در DNA، مقدار تیمین معادل مقدار آدنین و مقدار گوانین معادل مقدار سیتوزین است. واتسون و کریک که در سال 1962 جایزه نوبل را به خاطر مشارکت خود در علم دریافت کردند، فرض کردند که دو رشته پلی نوکلئوتید یک مارپیچ دوگانه را تشکیل می دهند. نخ ها، اگرچه یکسان هستند، اما در جهت مخالف می پیچند.جهت ها. زنجیره‌های فسفات-کربن در بیرون مارپیچ قرار دارند، در حالی که پایه‌ها در داخل قرار دارند، جایی که از طریق پیوندهای کووالانسی به پایه‌های زنجیره دیگر می‌پیوندند.
ریبونوکلئوتید
مولکول RNA به صورت یک رشته مارپیچی تک رشته ای وجود دارد. ساختار RNA شامل یک اسکلت کربوهیدرات فسفات ریبوز و بازهای نیترات است: آدنین، گوانین، سیتوزین و اوراسیل (U). هنگامی که RNA در الگوی DNA در طول رونویسی ایجاد می شود، گوانین با سیتوزین (G-C) و آدنین با اوراسیل (A-U) جفت می شود.
قطعات RNA برای بازتولید پروتئین ها در تمام سلول های زنده استفاده می شود که رشد و تقسیم مداوم آنها را تضمین می کند.
دو عملکرد اصلی اسیدهای نوکلئیک وجود دارد. اول، آنها با خدمت به عنوان واسطه ای که اطلاعات ارثی لازم را به ریبوزوم های بی شماری در بدن ما منتقل می کنند، به DNA کمک می کنند. عملکرد اصلی دیگر RNA این است که آمینو اسید مناسبی را که هر ریبوزوم برای ساختن یک پروتئین جدید به آن نیاز دارد، برساند. چندین کلاس مختلف از RNA وجود دارد.
RNA پیام رسانی (mRNA یا mRNA - الگو) کپی از توالی اصلی یک بخش DNA است که در نتیجه رونویسی به دست می آید. RNA پیام رسان به عنوان یک واسطه بین DNA و ریبوزوم ها عمل می کند - اندامک های سلولی که اسیدهای آمینه را از RNA انتقالی می پذیرند و از آنها برای ساخت یک زنجیره پلی پپتیدی استفاده می کنند.
Transfer RNA (tRNA) خواندن داده های ارثی از RNA پیام رسان را فعال می کند و در نتیجه فرآیند ترجمه انجام می شود.اسید ریبونوکلئیک - سنتز پروتئین. همچنین آمینو اسیدهای مناسب را به محل سنتز پروتئین منتقل می کند.
RNA ریبوزومی (rRNA) بلوک اصلی سازنده ریبوزوم ها است. ریبونوکلئوتید الگو را در مکان خاصی که امکان خواندن اطلاعات آن وجود دارد، متصل میکند و در نتیجه فرآیند ترجمه را آغاز میکند.
MiRNA ها مولکول های RNA کوچکی هستند که به عنوان تنظیم کننده بسیاری از ژن ها عمل می کنند.
عملکردهای اسیدهای نوکلئیک برای زندگی به طور کلی و برای هر سلول به طور خاص بسیار مهم است. تقریباً تمام عملکردهایی که یک سلول انجام می دهد توسط پروتئین های سنتز شده با استفاده از RNA و DNA تنظیم می شود. آنزیم ها، محصولات پروتئینی، تمام فرآیندهای حیاتی را کاتالیز می کنند: تنفس، هضم، همه انواع متابولیسم.
تفاوت بین ساختار اسیدهای نوکلئیک
| Dezoskiribonucleotide | ریبونوکلئوتید | |
| عملکرد | ذخیره و انتقال طولانی مدت داده های ارثی | تبدیل اطلاعات ذخیره شده در DNA به پروتئین. انتقال اسیدهای آمینه ذخیره سازی داده های ارثی برخی ویروس ها. |
| مونوساکارید | دئوکسی ریبوز | ریبوز |
| ساختار | شکل مارپیچ دو رشته | شکل مارپیچ تک رشته |
| پایه های نیتراتی | T، C، A، G | U، C، G، A |
خواص متمایز بازهای اسید نوکلئیک
آدنین و گوانین توسطخواص آنها پورین است. این بدان معنی است که ساختار مولکولی آنها شامل دو حلقه بنزن ذوب شده است. سیتوزین و تیمین به نوبه خود متعلق به پیریمیدین ها هستند و دارای یک حلقه بنزن هستند. مونومرهای RNA زنجیره های خود را با استفاده از بازهای آدنین، گوانین و سیتوزین می سازند و به جای تیمین اوراسیل (U) اضافه می کنند. هر یک از پایه های پیریمیدین و پورین ساختار و ویژگی های منحصر به فرد خود را دارند، مجموعه ای از گروه های عاملی مرتبط با حلقه بنزن.
در زیست شناسی مولکولی، از اختصارات یک حرفی ویژه برای نشان دادن بازهای نیتروژنی استفاده می شود: A، T، G، C یا U.
قند پنتوز
علاوه بر مجموعه ای متفاوت از بازهای نیتروژنی، مونومرهای DNA و RNA در قند پنتوزشان متفاوت هستند. کربوهیدرات پنج اتمی در DNA، دئوکسی ریبوز است، در حالی که در RNA ریبوز است. آنها از نظر ساختار تقریباً یکسان هستند، تنها با یک تفاوت: ریبوز یک گروه هیدروکسیل اضافه می کند، در حالی که در دئوکسی ریبوز با یک اتم هیدروژن جایگزین می شود.
نتیجه گیری
در تکامل گونه های بیولوژیکی و تداوم حیات، نقش اسیدهای نوکلئیک را نمی توان بیش از حد تخمین زد. به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از تمام هسته های سلول های زنده، آنها مسئول فعال سازی تمام فرآیندهای حیاتی هستند که در سلول ها اتفاق می افتد.
