Нуклеиновые кислоты что это простыми словами

Какие бывают типы нуклеиновых кислот? Что они собою являют?

Содержание:

Нуклеиновые кислоты – важнейшие органические соединения, осуществляющие хранение, передачу и реализацию наследственной информации. Это биополимеры – длинные молекулы, образованные мономерами – нуклеотидами. Нуклеиновые кислоты располагаются в ядре клетки.

Описание нуклеиновых кислот

Структура нуклеотидов

Нуклеотиды – это звено, состоящее из трех компонентов – азотистого основания, углеводной части (остатка моносахарида) и остатка фосфорной (ортофосфорной) кислоты.

Азотистое основание – производное пурина и пиримидина. Они классифицируются на две группы – мажорные и минорные. Мажорные, или главные основания – соединения пуринового ряда (аденин А и гуанин) и пиримидинового ряда (цитозин Ц, тимин Т и урацил У).

Минорные основания – гипоксантин, 5-метилцитозин, 6-N-метиладенин, 1-N-метилгуанин и др.

Углеводная часть может состоять из рибозы или дезоксирибозы. Она представляет собой остаток моносахарида. В нуклеиновых кислотах они находятся в циклической форме.

Связь между углеводной частью и азотистым основанием называется гликозидной.

Остаток кислоты связывается с пятым углеродным атомом в сахаре и образует сложноэфирную связь.

Какие существуют типы нуклеиновых кислот

Дезоксирибонуклеиновая кислота ДНК

Рибонуклеиновая кислота РНК

Существует несколько типов РНК:

иРНК (информационная РНК) – РНК, считывающая информацию с ДНК;

тРНК (транспортная РНК) – РНК, которая считывает информацию с иРНК и образует антикодон;

рРНК (рибосомальная РНК) – РНК, с помощью которого происходит синтез белка.

Сходства и различия ДНК и РНК

Сходства ДНК и РНК:

структуры включают в себя остаток ортофосфорной кислоты;

Источник

Нуклеиновая кислота

Нуклеи́новая кисло́та (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

Содержание

История исследования

Способы выделения

Нуклеиновые кислоты легко деградируют под действием особого класса ферментов — нуклеаз. В связи с этим при их выделении важно обработать лабораторное оборудование и материалы соответствующими ингибиторами. Так, например, при выделении РНК широко используется такой ингибитор рибонуклеаз как DEPC.

Физические свойства

Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например при перемешивании раствора. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами — нуклеазами.

Строение

Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами. Цепочки из нуклеотидов соединяются через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).

Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке.

ДНК и РНК

Примечания

Литература

монофосфаты (АМФ • ГМФ • UMP • ЦМФ) • дифосфаты (АДФ • ГДФ • УДФ • ЦДФ) • трифосфаты (АТФ • ГТФ • УТФ • ЦТФ) • циклические (цАМФ • цГМФ • cADPR)

Полезное

Смотреть что такое «Нуклеиновая кислота» в других словарях:

нуклеиновая кислота — нуклеиновая кислота. См. полинуклеотид. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

нуклеиновая кислота — Неразветвленный полимер, состоящий из нуклеотидов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nucleic acid … Справочник технического переводчика

нуклеиновая кислота — nukleorūgštis statusas T sritis chemija apibrėžtis Biopolimeras, susidedantis iš nukleotidų. atitikmenys: angl. nucleic acid rus. нуклеиновая кислота ryšiai: sinonimas – nukleino rūgštis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

нуклеиновая кислота — (син, полинуклеотид) общее название биологически активных полимеров, построенных из нуклеотидов, соединенных фосфоэфирными связями; присутствуют во всех клетках животных и растительных организмов; участвуют в хранении, передаче и реализации… … Большой медицинский словарь

Нуклеиновая кислота — – общее название биологические активных полимеров из нуклеотидов, которые присутствуют во всех клетках животных и участвуют в хранении, передаче и реализации информации … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

Треозо-нуклеиновая кислота — (англ. TNA, Threose nucleic acid, рус. ТНК) искусственно синтезированный полимер, аналогичный ДНК или РНК. В природе не обнаружен. Остов ДНК и РНК состоит из сахаров дезоксирибозы и рибозы соответственно. В отличие от них, остов ТНК… … Википедия

инфекционная нуклеиновая кислота — infectious nucleic acid инфекционная нуклеиновая кислота. Очищенная нуклеиновая кислота вируса, способная заражать клетку хозяина с образованием жизнеспособных вирусных частиц. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов».… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

инфекционная нуклеиновая кислота — Очищенная нуклеиновая кислота вируса, способная заражать клетку хозяина с образованием жизнеспособных вирусных частиц. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.] Тематики генетика EN infectious… … Справочник технического переводчика

Инфицирующая нуклеиновая кислота — * нуклеінавая кіслата, якая інфіцыруе * infectious nucleic acid очищенная вирулентная нуклеиновая кислота, способная инфицировать клетку хозяина и вызывать образование соответствующих продуктов, необходимых для воспроизводства вируса (см.). Схема … Генетика. Энциклопедический словарь

Кислота Нуклеиновая (Nucleic Acid) — ДНК или РНК, которые присутствуют в ядрах, а РНК и в цитоплазме всех живых клеток. Основными их функциями являются хранение и передача наследственной (биологической) информации и участие в синтезе белков. Источник: Медицинский словарь … Медицинские термины

Источник

Нуклеиновые кислоты

Что такое нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты относятся к тем веществам, которые поддерживают развитие определенных форм жизни и обеспечивают устойчивое воспроизведение всех характерных химических и физических особенностей организма. Нуклеиновые кислоты — это высокомолекулярные соединения, выполняющие важные функции в процессах синтеза белка и передаче наследственных признаков.

Понимание истинной роли этих веществ было результатом многолетних, кропотливых исследований. Дезоксирибонуклеиновая кислота впервые была выделена Ф. Мишером в 1869 г.; прошло почти столетие, прежде чем было выяснено ее строение. Было доказано, что структура молекул нуклеиновых кислот действительно представляет собой своеобразную программу построения организма и является тем кодом, которым природа в сжатой форме записывает свои планы. Ознакомимся подробнее со структурой нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты — обязательная составная часть клетки и главным образом клеточного ядра, построены из структурных элементов пуриновых и пиридиновых оснований, углеводов и фосфатных групп.

Молекулы нуклеиновых кислот имеют цепочечное строение, причем каждое звено цепи построено по типу

—углевод—остаток фосфорной кислоты—

РНК для чего

Углевод — это рибоза или дезоксирибоза. Получающаяся нуклеиновая кислота называется соответственно рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК). Органические основания относятся к группе пуринов или пиримидинов. Пурины— аденин и гуанин — одинаковы и у РНК и у ДНК. Пиримидины отличаются только одним основанием: РНК содержит цитозин и урацил, а ДНК — цитозин и тимин (иногда встречаются ДНК, у которых имеются звенья, содержащие метилцитозин и оксиметилцитозин). ДНК находится только в ядре клеток, где она соединена с белками, РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме. РНК выполняет основные функции в сложном процессе образования белков, а ДНК регулирует синтез РНК и влияет на передачу наследственных признаков.

ДНК сосредоточена в хромосомах, ее особенностью является устойчивость в процессах обмена. Природа словно боится затронуть это важнейшее соединение, и реакции обмена веществ (метаболизма) как будто и не касаются драгоценной молекулы ДНК, в которой на таинственном языке записан план строительства будущего организма. В сложных молекулах биологически активных соединений часто наблюдается обмен групп или крупных фрагментов, если молекула находится в среде, содержащей эти группы. Так, белки, помещенные в среду, содержащую определенные аминокислоты, обменивают свои аминокислотные остатки на остатки аминокислот, имеющихся в окружающей среде. Процессы обмена изучаются изотопными методами. В молекулы вещества вводится радиоактивный атом — молекула «метится», и ее включение в состав белка удается зарегистрировать по появлению радиоактивности у белковых частиц. В молекуле ДНК содержится аденин. Если поместить ДНК в среду, содержащую меченый аденин, то можно убедиться, что аденин из среды не включается в молекулу ДНК — обмен не происходит. Если клетки начинают делиться, то меченая молекула входит в состав ДНК, но в дальнейшем остается в ней и ни в какие обменные процессы не вступает.

Рис. 3. Строение и удвоение молекулы ДНК.

а — пары оснований в двух ветвях двойной спирали связаны водородными связями; б — двойная спираль раскручивается и к каждой ветви присоединяются основания, в результате получаются две новые спирали ДНК.

В молекулах нуклеиновых кислот может содержаться различное число нуклеотидов; по-видимому, наименьшее число равно 77 (по Богену), а наибольшее число точно неизвестно, но, несомненно, составляет несколько миллионов.

Нуклеиновые кислоты в клетках не свободны. Их огромные молекулы, несущие отрицательные заряды (благодаря наличию остатков фосфорной кислоты), действуют как полианионы: вполне естественно, что они вступают в соединения с белками, образуя нуклеопротеиды. Нуклеопротеиды могут даже содержать в одном комплексе и РНК и ДНК, так что получается соединение РНК—ДНК —белок. Кроме того, наблюдается и включение в состав нуклеопротеидов некоторых липидов, в результате образуются нуклеопротеиднолипидные комплексы. Несмотря на важность всех этих соединений, они еще до сих пор недостаточно изучены, что, конечно, обусловлено трудностями исследований этих сложных и неустойчивых молекул. ДНК — одно из наиболее удивительных веществ жизни. Ее гигантская молекула, состоящая из фосфатных и углеводных звеньев, по всей длине увешана органическими основаниями, т. е. молекулами аденина (А), тинина (Т), гуанина (Г) и цитозина (Ц); эти А, Т, Г, Ц расположены как будто без всякого порядка, и вся картина в целом напоминает криптограмму, скрывающую многозначительный текст. Криптограмму удалось прочесть, и содержание ее и в самом деле оказалось столь поразительным, что может считаться одним из наиболее ярких открытий, сделанных человеком за первую половину XX в.

Прежде всего было установлено, что свернутая в клубок молекула ДНК имеет форму двойной спирали и состоит из двух антипараллельных ветвей. Спираль ДНК, как и белковая спираль, сохраняет форму за счет действия водородных связей. Связи соединяют попарно основания одной ветви с основаниями другой, т. е. соединяются аденин с тимином и гуанин с цитозином. Цитозин в силу особенностей своей струк туры образует три водородные связи. Водородные связи довольно слабы, но если их много, то общее (кооперативное) действие их достаточно для сохранения спиральной конфигурации ДНК. Почему образуется именно двойная спираль? Ответ на этот вопрос неожидан: молекула ДНК способна размножаться! В среде, которая содержит нуклеозиды и соответствующие ферменты, молекула ДНК раскручивается, и к каждой одиночной ветви присоединяются нуклеозиды все по тому же принципу (дополнительности, или, как иногда говорят, комплементарности), т. е. к основанию А ветви ДНК присоединяется водородными связями основание Т нуклеозида, к основанию Г — основание Ц. В результате получаются две новые двойные спирали, две новые молекулы ДНК.

С какой же скоростью происходит процесс раскручивания? Подсчеты были основаны на оценке времени, требуемого для удвоения ДНК. Они дали поразительные результаты: молекула ДНК раскручивается быстрее, чем вращается вал мотора автомобиля,— за минуту молекула делает 10 000 оборотов! И это еще в условиях, когда ДНК плотно свернута и занимает сравнительно небольшой объем.

В итоге этой бурной деятельности рождаются молекулы ДНК, в которых полностью сохраняется порядок следования оснований. Почему сохраняется последовательность оснований?

Потребовалось затратить много труда, прежде чем выяснить, в чем здесь дело. Было доказано, что ДНК играет роль матрицы. На этой матрице образуется другая молекула — молекула-одиночка именно РНК, а уже на РНК клетка печатает молекулы белков. Так как они состоят из определенной последовательности аминокислотных остатков, то, значит, на молекуле РНК аминокислоты должны закрепляться в заданном порядке. Этот порядок определяется основаниями. К каждой аминокислоте одним концом присоединяется низкомолекулярная нуклеиновая кислота — РНК-переносчик (т-РНК). На другом конце она содержит тройку оснований, например АГА. Вся эта комбинация попадает на матрицу РНК и закрепляется на ней. При этом АРНК (переносчика) соединяется с УРНК матрицы, Г переносчика— с Ц матрицы. Таким образом, аминокислота попадает на вполне определенное место матрицы. Каждая аминокислота, которая встречается в организме, имеет свою РНК-переносчика и свой набор оснований. В настоящее время известно чередование оснований (код), отвечающих каждой аминокислоте.

Рибонуклеиновая кислота р-РНК

Имеется еще один вид рибонуклеиновой кислоты р-РНК, роль которой менее ясна. По-видимому, р-РНК способствует сохранению молекулами матричной РНК нужной конфигурации в процессе синтеза — молекула м-РНК как бы расправлена надлежащим образом на молекуле р-РНК; р-РНК имеет большую молекулярную массу и входит в состав частиц — рибосом, являющихся основными фабриками белка. Вообще молекулярная масса РНК колеблется в пределах от 20 000 до 2 000000.

Тройка оснований в молекуле ДНК таким образом определяет соответствующую тройку в м-РНК, а каждая тройка в м-РНК отвечает тройке в т-РНК. Часто называют тройку в ДНК кодогеном (рождающим код), тройку в м-РНК кодоном, а тройку в т-РНК антикодоном. Следовательно, в процессе синтеза т-РНК с помощью антикодона закрепляется на кодоне матричной РНК, а на другом конце она удерживает молекулу аминокислоты.

Далее ферменты соединяют аминокислотные остатки в общую цепочку, т. с. в белковую молекулу, и она медленно удаляется из зоны синтеза, освобождая матрицу для производства следующей молекулы.

Удивительна скорость образования молекул белка: остатки аминокислот сшиваются под действием фермента с такой быстротой, что за одну секунду образуется цепочка примерно из 600 аминокислотных остатков.

Каждая аминокислота закодирована триплетом, т. е. тройкой оснований, расположенных в определенном порядке. Всего имеется четыре основания (Л, Г, Ц, У). Сколько же комбинаций можно составить, выбирая из этих четырех оснований по три и принимая во внимание порядок следования оснований в каждой тропке. Получается 4 3 = 64. Это значит, что, располагая таким числом оснований, мы имеем возможность кодировать 64 аминокислоты. В белках встречается максимум 25 аминокислот. Избыток триплетов указывает, по-видимому, на то, что некоторые аминокислоты кодируются не одним, а несколькими триплетами (полагают, например, что аланин кодирован триплетами ГЦУ, ГЦЦ, ГЦГ, ГЦЛ).

В настоящее время исследования синтеза белка достигли таких успехов, что практически для всех аминокислот удалось установить соответствующий код.

Имеют ли какое-нибудь значение кодоны, которые как будто не кодируют аминокислоты («бессмысленные кодоны»), неясно. Таких кодонов очень немного (1—3), но можно уверенно сказать, что в действительности они не лишены «смысла», вопрос этот требует дальнейшего исследования.

Синтез нуклеиновой кислоты

Общая схема синтеза все же ясна. Порядок аминокислотных остатков в белке, т. е. тип белка, будет зависеть от порядка оснований в матричной РНК, а этот порядок, в свою очередь, определяется порядком оснований в ДНК- Но ведь ДНК способна к удвоению. Отсюда вытекает, что порядок оснований в исходной ДНК будет определять образование одних и тех же белковых молекул неопределенно долгое время. Именно этим механизмом и объясняется сохранение типа белка и в конечном счете наследование признаков. Следовательно, ДНК несет важнейшую функцию — с помощью этой нуклеиновой кислоты передаются наследственные признаки. Иногда это выражают словами «ДНК несет генетическую информацию». На ДНК синтезируется РНК, а на РНК создается белок. Поэтому если после удвоения спиральной молекулы ДНК получилось две одинаковые новые двойные спирали, то они смогут синтезировать такие же молекулы РНК, что и исходная, а на этих новых молекулах РНК будут формироваться те же белки, что и раньше.

Организм, построенный из новых белков, ничем не должен отличаться от исходного. Так оно на самом деле и происходит. Бактериальная хромосома, т. е. хромосома простейшей клетки, содержит всего одну двойную молекулу ДНК. При размножении бактериальная клетка делится на две, и каждая из них получает по одной двойной молекуле ДНК, причем обе молекулы совершенно одинаковы. Следовательно, в процессе деления бактериальной клетки происходит удвоение ДНК — из одной двойной спирали получаются две двойные спирали и каждая становится источником для получения матричной РНК, т. е. дает начало синтезу белков. Белки, конечно, у обеих клеток будут также совершенно одинаковыми. При таком способе размножения потомство по всем свойствам полностью совпадает с родителями и никакой эволюции не совершается — организмы просто увеличиваются в числе. Это простейший способ воспроизводства, но его значение в природе велико, так как и многоклеточный организм возникает именно за счет деления определенных групп клеток таким способом.

С другой стороны, если в организме часть клеток разрушена, то регенерация утраченных частей (например, восстановление тканей на месте ранения, регенерация хвоста у ящериц и т. п.) совершается посредством того же механизма деления клеток с точным воспроизводством ДНК исходной клетки. На этом механизме основано и размножение растений посредством клубней, черенков и т. д. Что же произойдет, если вместо одного из тех оснований, которые входят в ДНК и РНК, ввести другое основа ние, тоже способное соединяться с углеводной частью нуклеиновой кислоты, но химически отличное от А, Ц, Т, Г и У? Можно поступить и иначе: химически изменить одно из нормальных оснований — удалить, например, группу NH₂ из молекул аденина, предоставить возможность такому поврежденному основанию войти в состав нуклеиновых кислот. Что же получается в результате? Измененное основание уже не будет образовывать тех самых пар с сопряженными основаниями, которые характерны для нормальных оснований. Может получиться триплет, отвечающий уже не той аминокислоте, что ранее, а какой-то иной.

Последовательность аминокислотных остатков в синтезированном на РНК белке тоже будет нарушена — образуется измененный белок с другими свойствами. Если же измененное основание вообще не спаривается с другими, то в цепи нормальных оснований обнаружатся пропуски, отчего нарушится нормальный порядок расположения оснований, а следовательно, и порядок размещения аминокислот—опять-таки получится «неправильный белок», быть может, вовсе не годный для клетки.

Воздействия, приводящие к нарушению нормального синтеза нуклеиновых кислот и белков, называются мутагенными, а изменения, возникающие как следствие этих воздействий в ДНК и РНК,— мутациями. К мутагенным воздействиям (мутагенам) относятся, например, облучение (ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи, корпускулярные излучения), обработка азотистой кислотой, некоторыми органическими веществами и т. д.

Если мутация не привела к гибели организма, то организм может приобрести новые свойства. Эти свойства могут быть и вредными и полезными для него. В процессе отбора, очевидно, больше шансов выжить имеют те особи, которые обладают свойствами, повышающими их жизненную устойчивость,— так мутация способствует сохранению определенных признаков, т. е. является фактором эволюции. Сознательно направляемое действие мутагенов помогает человеку, например, выводить новые сорта растений. В то же время способность к мутационным изменениям у бактерий приводит к тому, что они, подвергаясь обработке антибиотиками, не погибают все без остатка — некоторые сохраняют жизнеспособность и производят потомство, устойчивое к данному антибиотику,— здесь, очевидно, возникшая мутация обусловливает развитие защитных механизмов.

Способность к мутациям — важный фактор развития. Полное овладение механизмом действия мутагенов — одна из увлекательнейших теоретических и практических задач биологической науки.

Чем детальнее мы знакомимся с тем, что называли химией клетки, тем яснее становится эта химия, отчасти похожая на своеобразную механику. Отличие от обычной механики, конечно, имеется, и очень существенное. Механические свойства молекулярных структур в биологии неразрывно связаны с их химическими особенностями, и вся работа химических машин характеризуется взаимной обусловленностью процессов: химические реакции обусловлены структурно-механическими свойствами, а механические процессы (раскручивание, спирализация) определяются химическими признаками отдельных деталей — наличием нуклеотидов, водородных связей и т. п.

В обычной технике такой тесной связи нет — на химических заводах реакторы, различные емкости, трубопроводы, средства транспорта и т. п. сами по себе не образуются, участия в реакциях не принимают, и их приходится заменять по мере износа, причем замена происходит не сама собой, а под контролем человека, т. е. биологической системы.

Статья на тему Нуклеиновые кислоты

Источник

Нуклеиновая кислота – определение, функции и примеры

Определение

Нуклеиновая кислота – это цепь нуклеотидов, которая хранит генетическую информацию в биологических системах. Он создает ДНК и РНК, которые хранят информацию, необходимую клеткам для создания белков. Эта информация хранится в нескольких наборах из трех нуклеотидов, известных как кодоны.

Как работают нуклеиновые кислоты

Название происходит от того факта, что эти молекулы являются кислотами, то есть они хорошо переносят протоны и принимают электронные пары в химических реакциях, и тем фактом, что они были впервые обнаружены в ядрах наших клеток.

Как правило, нуклеиновая кислота большая молекула состоит из строки или «полимера» из единиц, называемых «нуклеотиды «. Вся жизнь на Земле использует нуклеиновые кислоты в качестве среды для записи наследственной информации, то есть нуклеиновые кислоты – это жесткие диски, содержащие необходимый план или «исходный код» для создания клеток.

В течение многих лет ученые задавались вопросом, как живые существа «знают», как производить все сложные материалы, которые им необходимы для роста и выживания, и как они передают свои черты потомству.

Ученые в конце концов нашли ответ в виде ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – молекула, расположенная в ядре клеток, которая передается от родительских клеток к «дочерним» клеткам.

Когда ДНК была повреждена или передана неправильно, ученые обнаружили, что клетки не работают должным образом. Повреждение ДНК может привести к неправильному развитию клеток и организмов или к настолько сильному повреждению, что они просто погибнут.

Более поздние эксперименты показали, что другой тип нуклеиновой кислоты – РНК или рибонуклеиновая кислота – действовал какпосыльный », Которые могут нести копии инструкций, найденных в ДНК. Рибонуклеиновая кислота также использовалась для передачи инструкций от поколения к поколению некоторыми вирусами.

Функция нуклеиновых кислот

Информация о магазине нуклеиновых кислот, как компьютерный код

Безусловно, наиболее важной функцией нуклеиновых кислот для живых организмов является их роль носителя информации.

Поскольку нуклеиновые кислоты могут быть созданы с четырьмя «основаниями» и поскольку «правила спаривания оснований» позволяют «копировать» информацию, используя одну цепь нуклеиновых кислот в качестве шаблона для создания другой, эти молекулы способны как содержать, так и копировать информацию.

Чтобы понять этот процесс, может быть полезно сравнить код ДНК с двоичным кодом, используемым компьютерами. Два кода очень разные по своей специфике, но принцип один и тот же. Так же, как ваш компьютер может создавать целые виртуальные реальности, просто считывая строки 1 и 0, клетки могут создавать целые живые организмы, считывая строки из четырех пар оснований ДНК.

Как вы можете себе представить, без бинарного кода у вас не было бы компьютера и компьютерных программ. Точно так же живые организмы нуждаются в неповрежденных копиях своего «исходного кода» ДНК, чтобы функционировать.

Параллели между генетический код и двоичный код даже побудил некоторых ученых предложить создание «генетических компьютеров», которые могли бы хранить информацию гораздо более эффективно, чем жесткие диски на основе кремния. Однако, поскольку наша способность записывать информацию о кремнии возросла, мало внимания уделялось исследованиям «генетических компьютеров».

Защита информации

Поскольку исходный код ДНК так же важен для клетка поскольку ваша операционная система находится на вашем компьютере, ДНК должна быть защищена от возможного повреждения. Чтобы транспортировать инструкции ДНК в другие части клетки, копии ее информации делаются с использованием другого типа нуклеиновой кислоты – РНК.

Это РНК-копии генетической информации, которые отправляются из ядра и вокруг клетки для использования в качестве инструкций клеточным механизмом.

Клетки также используют нуклеиновые кислоты для других целей. Рибосомы – клеточные машины, которые производят белок – и некоторые ферменты сделаны из РНК.

ДНК использует РНК как своего рода защитный механизм, отделяющий ДНК от хаотической среды цитоплазма, Внутри ядра ДНК защищена. За пределами ядра движения органелл, везикул и других клеточных компонентов могут легко повредить длинные и сложные нити ДНК.

Тот факт, что РНК может действовать как в качестве наследственного материала, так и в качестве фермента, подтверждает идею о том, что самой первой жизнью могла быть самореплицирующаяся, самокатализирующаяся молекула РНК.

Примеры нуклеиновых кислот

Наиболее распространенными нуклеиновыми кислотами в природе являются ДНК и РНК. Эти молекулы составляют основу для большей части жизни на Земле, и они хранят информацию, необходимую для создания белков, которые, в свою очередь, выполняют функции, необходимые для выживания и размножения клеток. Однако ДНК и РНК не единственные нуклеиновые кислоты. Тем не менее, искусственные нуклеиновые кислоты также были созданы. Эти молекулы функционируют так же, как природные нуклеиновые кислоты, но они могут выполнять аналогичную функцию. На самом деле, ученые используют эти молекулы для создания основы «искусственной формы жизни», которая может поддерживать искусственную нуклеиновую кислоту и извлекать из нее информацию для создания новых белков и выживания.

Вообще говоря, сами нуклеиновые кислоты различаются в каждом организм на основе последовательности нуклеотидов в нуклеиновой кислоте. Эта последовательность «читается» клеточным аппаратом для подключения аминокислоты в правильной последовательности, построение сложных белковых молекул со специфическими функциями.

Нуклеиновые Кислоты и Генетика

Генетический код

Сегодня ученые знают, что исходный код для клеток в буквальном смысле написан на нуклеиновых кислотах. Генная инженерия изменяет свойства организмов, добавляя, удаляя или переписывая части их ДНК – и впоследствии изменяя то, какие «части» производят клетки.

Достаточно квалифицированный генетический «программист» может создать инструкции для живой клетки с нуля, используя код нуклеиновой кислоты. Ученые сделали именно это в 2010 году, используя искусственный синтезатор ДНК, чтобы «писать» геном с нуля, используя кусочки исходного кода, взятые из других клеток.

Все живые клетки на Земле «читают» и «пишут» свои исходные коды практически на одном и том же «языке», используя нуклеиновые кислоты. Наборы из трех нуклеотидов, называемые кодонами, могут кодировать любую данную аминокислоту или для остановки или начало белка производство.

Другие свойства нуклеиновых кислот могут влиять на экспрессию ДНК более тонкими способами, такими как слипание и затруднение для транскрипция ферменты для доступа к коду, который они хранят.

Тот факт, что все живые клетки на Земле «говорят» почти на одном и том же генетическом «языке», поддерживает идею универсального общего предка, то есть идею, что вся жизнь на Земле сегодня началась с одной первичной клетки, чьи потомки эволюционировали, чтобы породить для всей современной жизни вид.

С химической точки зрения, нуклеотиды, которые связаны вместе для создания нуклеиновых кислот, состоят из пятиуглеродного сахара, фосфатная группа и азотсодержащее основание. Изображение ниже показывает структурные чертежи четырех азотистых оснований ДНК и четырех РНК, используемых живыми существами на Земле в своих нуклеиновых кислотах.

Это также показывает, как сахарно-фосфатные «скелеты» связываются под углом, который создает спираль – или двойная спираль в случае ДНК – когда несколько нуклеиновых кислот связаны вместе в одну молекулу:

Поскольку нуклеиновые кислоты могут быть получены естественным путем путем взаимодействия неорганических ингредиентов, и поскольку они, возможно, являются наиболее важным компонентом для жизни на Земле, некоторые ученые считают, что самая первая «жизнь» на Земле, возможно, была самовоспроизводящейся последовательностью аминокислот это было создано естественными химическими реакциями.

Нуклеиновые кислоты были обнаружены в метеоритах из космоса, доказывая, что эти сложные молекулы могут образовываться по естественным причинам даже в условиях, где нет жизни.

Некоторые ученые даже предположили, что такие метеориты, возможно, помогли создать первую самореплицирующуюся «жизнь» нуклеиновых кислот на Земле. Это кажется возможным, но нет никаких веских доказательств, чтобы сказать, правда ли это.

Структура нуклеиновой кислоты

Поскольку нуклеиновые кислоты могут образовывать огромные полимеры, которые могут принимать различные формы, существует несколько способов обсудить «структуру нуклеиновой кислоты». Это может означать нечто столь же простое, как последовательность нуклеотидов в куске ДНК, или что-то столь же сложное, как способ складывания молекулы ДНК и взаимодействие с другими молекулами. Нуклеиновые кислоты образуются в основном с элементами углерода, кислорода, водорода, азота и фосфора.

Пожалуйста, обратитесь к нашему Структура нуклеиновой кислоты статья для получения дополнительной информации.

Мономер нуклеиновых кислот

Нуклеотиды являются отдельными мономерами нуклеиновой кислоты. Эти молекулы довольно сложные, состоящие из азотистая основа плюс сахарно-фосфатный «костяк». Есть четыре основных типа нуклеотидов, аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (Т).

Когда наши клетки соединяют нуклеотиды вместе, образуя полимеры, называемые нуклеиновыми кислотами, они связывают их, заменяя молекулу кислорода в 3 ‘сахаре одного нуклеотид Основа с молекулой кислорода 5′-сахара другого нуклеотида.

Это возможно, потому что химические свойства нуклеотидов позволяют 5′-углеродам связываться с несколькими фосфатами. Эти фосфаты являются привлекательными связывающими партнерами для 3′-молекулы кислорода 3′-кислорода другого нуклеотида, так что молекула кислорода сразу же связывается с фосфатами и заменяется кислородом 5′-сахара. Два нуклеотидных мономера затем полностью связаны с Ковалентная связь через эту молекулу кислорода, превращая их в одну молекулу.

Нуклеотиды – это мономеры нуклеиновых кислот, но так же, как нуклеиновые кислоты могут служить не только для передачи информации, но и для других целей, нуклеотиды могут.

Молекулы, несущие жизненную энергию, ATP и GTP, состоят из нуклеотидов – нуклеотидов «A» и «G», как вы могли догадаться.

В дополнение к переносу энергии, GTP также играет жизненно важную роль в G-белке клеточная сигнализация пути. Термин «G-белок» на самом деле происходит от «G» в «GTP» – того же самого G, который содержится в генетическом коде.

G-белки представляют собой особый тип белка, который может вызывать сигнальные каскады с важными и сложными последствиями в клетке. Когда GTP фосфорилируется, эти G-белки могут быть включены или выключены.

Источник