Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.4: Нуклеїнові кислоти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    8126

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Нуклеїнові кислоти є ключовими макромолекулами в безперервності життя. Вони несуть генетичний план клітини і несуть інструкції по функціонуванню клітини. Два основних типи нуклеїнових кислот - дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК). ДНК - генетичний матеріал, знайдений у всіх живих організмах, починаючи від одноклітинних бактерій і закінчуючи багатоклітинними ссавцями. Інший тип нуклеїнової кислоти, РНК, в основному бере участь в синтезі білка. Молекули ДНК ніколи не залишають ядра, а замість цього використовують посередник РНК для зв'язку з рештою клітини. Інші типи РНК також беруть участь в синтезі білка і його регуляції. Більш детально про нуклеїнові кислоти ми поговоримо в наступному розділі.

    ДНК та РНК складаються з мономерів, відомих як нуклеотиди, з'єднані між собою в ланцюг з ковалентними зв'язками. Кожен нуклеотид складається з трьох компонентів: азотистої основи, п'ятивуглецевого цукру і фосфатної групи (рис.\(\PageIndex{1}\)). Азотиста основа в одному нуклеотиді прикріплюється до молекули цукру, яка приєднується до фосфатної групи.

    Показано молекулярну структуру нуклеотиду. Ядро нуклеотиду - це пентоза, залишки вуглецю якої пронумеровані від одного простого до п'яти простих. Підстава кріпиться до одного прайм-карбону, а фосфат кріпиться до п'яти основних вуглецю. У нуклеотидах міститься два види пентози: рибоза і дезоксирибоза. Дезоксирибоза має H замість OH у двох простих позиціях. П'ять видів основи містяться в нуклеотидах. Два з них, аденін і гуанін, є пуриновими основами з двома кільцями, злитими між собою. Інші три, цитозин, тимін і урацил, мають одне шестичленне кільце.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Нуклеотид складається з трьох компонентів: азотистої основи, пентозного цукру і однієї або декількох фосфатних груп.

    Азотисті основи, важливі компоненти нуклеотидів, є органічними молекулами і названі так, тому що містять вуглець і азот. Вони є основами, оскільки містять аміногрупу, яка має потенціал зв'язування додаткового водню, і, таким чином, зменшує концентрацію іонів водню в навколишньому середовищі, роблячи її більш базовою. Кожен нуклеотид в ДНК містить одну з чотирьох можливих азотистих підстав: аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тимін (Т). РНК містить базовий урацил (U) замість тиміну. Порядок підстав в нуклеїнової кислоти визначає інформацію, яку несе молекула ДНК або РНК. Це пов'язано з тим, що порядок основ в гені ДНК визначає порядок, в якому амінокислоти будуть зібрані разом, утворюючи білок.

    Цукор пентози в ДНК - дезоксирибоза, а в РНК цукор - рибоза (рис.\(\PageIndex{1}\)). Відмінність цукрів полягає в наявності гідроксильної групи на другому вуглеці рибози і водню на другому вуглеці дезоксирибози. Атоми вуглецю молекули цукру нумеруються як 1 ′, 2 ′, 3 ′, 4 ′ і 5′ (1′ читається як «один простий»). Фосфатний залишок прикріплений до гідроксильної групи 5′ вуглецю одного цукру і гідроксильної групи 3′ вуглецю цукру наступного нуклеотиду, який утворює 5-3′ фосфодіефіру зв'язку (специфічний тип ковалентного зв'язку). Полінуклеотид може мати тисячі таких зв'язків фосфодіефіру.

    ДНК-подвійна спіральна структура

    ДНК має двоспіральну структуру (рис.\(\PageIndex{2}\)). Він складається з двох ниток, або ланцюгів, нуклеотидів. Подвійну спіраль ДНК часто порівнюють з крученою сходами. Пасма (зовнішні частини сходів) утворюються шляхом зв'язування фосфатів і цукрів сусідніх нуклеотидів міцними хімічними зв'язками, званими ковалентними зв'язками. Ступені кручених сходів складаються з двох підстав, прикріплених разом зі слабкою хімічною зв'язком, званої водневим зв'язком. Дві основи, пов'язані між собою, називають базовою парою. Сходи скручується по своїй довжині, звідси і опис «подвійна спіраль», що означає подвійну спіраль.

    кручена драбинка ДНК
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Модель подвійної спіралі показує ДНК як дві паралельні нитки переплетених молекул. (кредит: Джером Уокер, Денніс Мітс).

    Чергуються цукрові і фосфатні групи лежать на зовнішній стороні кожної пасма, утворюючи кістяк ДНК. Азотисті підстави укладаються всередині, як і сходинки сходів, і ці підстави парні; пари пов'язані між собою водневими зв'язками. Підстави парюють таким чином, щоб відстань між кістками двох ниток було однаковим по всій молекулі.

    Як структура нуклеїнової кислоти визначає функцію?

    Основна функція як ДНК, так і РНК полягає в зберіганні та перенесенні генетичної інформації. Конкретний порядок нуклеотидів у молекулі ДНК або РНК - це те, що визначає генетичну інформацію, яку вона несе. Ви можете думати про це як літери в книзі - якби порядок листів був змінений, книга більше не містила б однакової (або правильної) інформації.

    Посилання

    Якщо не зазначено інше, зображення на цій сторінці ліцензуються відповідно до CC-BY 4.0 OpenStax.

    OpenStax, Біологія. OpenStax CNX. 27 травня 2016 року. https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10...and-Sequencing