Nukleino rūgštys saugo ir perduoda genetinę informaciją, kurią paveldėjome iš savo protėvių. Jei turite vaikų, jūsų genetinė informacija jų genome bus rekombinuota ir sujungta su jūsų partnerio genetine informacija. Jūsų genomas yra dubliuojamas kiekvieną kartą, kai kiekviena ląstelė dalijasi. Be to, nukleino rūgštyse yra tam tikrų segmentų, vadinamų genais, kurie yra atsakingi už visų ląstelių b altymų sintezę. Genų savybės kontroliuoja jūsų kūno biologines savybes.
Bendra informacija
Yra dvi nukleino rūgščių klasės: dezoksiribonukleorūgštis (geriau žinoma kaip DNR) ir ribonukleorūgštis (geriau žinoma kaip RNR).
DNR yra gijos pavidalo genų grandinė, būtina visų žinomų gyvų organizmų ir daugumos virusų augimui, vystymuisi, gyvenimui ir dauginimuisi.
Daugialąsčių organizmų DNR pokyčiai lems pokyčius kitose kartose.
DNR yra biogenetinis substratas,randama visuose gyvuose daiktuose, nuo paprasčiausių gyvų organizmų iki labai organizuotų žinduolių.
Daugelio viruso dalelių (virionų) branduolyje yra genetinės medžiagos RNR. Tačiau reikia paminėti, kad virusai yra ant gyvosios ir negyvosios gamtos ribos, nes be šeimininko ląstelinio aparato jie lieka neaktyvūs.
Istorijos fonas
1869 m. Friedrichas Miescheris išskyrė b altųjų kraujo kūnelių branduolius ir nustatė, kad juose yra daug fosforo turinčios medžiagos, kurią jis pavadino nukleinu.
Hermannas Fischeris XX a. devintajame dešimtmetyje atrado purino ir pirimidino bazes nukleorūgštyse.
1884 m. R. Hertwigas teigė, kad nukleinai yra atsakingi už paveldimų savybių perdavimą.
1899 m. Richardas Altmannas sukūrė terminą „pagrindinė rūgštis“.
Ir vėliau, XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, mokslininkai Kasperssonas ir Brachetas atrado ryšį tarp nukleorūgščių ir b altymų sintezės.
Nukleotidai
Polinukleotidai yra sudaryti iš daugelio nukleotidų – monomerų, sujungtų grandinėmis.
Nukleino rūgščių struktūroje išskiriami nukleotidai, kurių kiekviename yra:
- Azoto bazė.
- Pentozės cukrus.
- Fosfatų grupė.
Kiekviename nukleotide yra azoto turinčios aromatinės bazės, prijungtos prie pentozės (penkių anglies) sacharido, kuris, savo ruožtu, yra prijungtas prie fosforo rūgšties liekanos. Tokie monomerai, susijungę vienas su kitu, sudaro polimerusgrandines. Juos jungia kovalentiniai vandenilio ryšiai, atsirandantys tarp vienos grandinės fosforo liekanos ir kitos grandinės pentozės cukraus. Šios jungtys vadinamos fosfodiesterio jungtimis. Fosfodiesterio ryšiai sudaro tiek DNR, tiek RNR fosfatų ir angliavandenių stuburą (skeletą).
Deoksiribonukleotidas
Panagrinėkime nukleorūgščių, esančių branduolyje, savybes. DNR sudaro mūsų ląstelių branduolio chromosomų aparatą. DNR yra „programinės įrangos instrukcijos“, skirtos normaliam ląstelės funkcionavimui. Kai ląstelė atkuria savo rūšį, šios instrukcijos perduodamos naujai ląstelei mitozės metu. DNR atrodo kaip dvigrandė makromolekulė, susukta į dvigubą spiralinį siūlą.
Nukleino rūgštyje yra fosfato-dezoksiribozės sacharido skeletas ir keturios azotinės bazės: adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C) ir timinas (T). Dviguboje spirale adeninas poruojasi su timinu (A-T), guaninas – su citozinu (G-C).
1953 m. Jamesas D. Watsonas ir Francisas H. K. Crickas pasiūlė trimatę DNR struktūrą, pagrįstą mažos skiriamosios gebos rentgeno kristalografijos duomenimis. Jie taip pat rėmėsi biologo Erwino Chargaffo išvadomis, kad DNR timino kiekis prilygsta adenino kiekiui, o guanino kiekis – citozino kiekiui. Watsonas ir Crickas, 1962 m. laimėję Nobelio premiją už indėlį į mokslą, teigė, kad dvi polinukleotidų grandinės sudaro dvigubą spiralę. Siūlai, nors ir identiški, sukasi į priešingas puses.kryptys. Fosfato-anglies grandinės yra spiralės išorėje, o pagrindai yra viduje, kur kovalentiniais ryšiais jungiasi su kitos grandinės bazėmis.
Ribonukleotidai
RNR molekulė egzistuoja kaip vienos grandinės spiralinis siūlas. RNR struktūroje yra fosfato-ribozės angliavandenių skeletas ir nitratų bazės: adeninas, guaninas, citozinas ir uracilas (U). Kai transkripcijos metu DNR šablone sukuriama RNR, guaninas susiporuoja su citozinu (G-C), o adeninas – su uracilu (A-U).
RNR fragmentai naudojami b altymų atkūrimui visose gyvose ląstelėse, o tai užtikrina nuolatinį jų augimą ir dalijimąsi.
Yra dvi pagrindinės nukleorūgščių funkcijos. Pirma, jie padeda DNR, būdami tarpininkai, perduodantys reikiamą paveldimą informaciją nesuskaičiuojamai daugybei mūsų kūno ribosomų. Kita pagrindinė RNR funkcija yra tiekti reikiamą aminorūgštį, kurios reikia kiekvienai ribosomai naujam b altymui gaminti. Yra keletas skirtingų RNR klasių.
Pranešimų RNR (mRNR arba mRNR – šablonas) yra pagrindinės DNR segmento sekos, gautos transkripcijos metu, kopija. Messenger RNR tarnauja kaip tarpininkas tarp DNR ir ribosomų – ląstelių organelių, kurios priima aminorūgštis iš pernešančios RNR ir naudoja jas polipeptidinei grandinei kurti.
Transfer RNR (tRNR) suaktyvina paveldimų duomenų nuskaitymą iš pasiuntinio RNR, todėl vyksta vertimo procesasribonukleino rūgštis – b altymų sintezė. Jis taip pat transportuoja reikiamas aminorūgštis ten, kur sintetinami b altymai.
Ribosominė RNR (rRNR) yra pagrindinė ribosomų statybinė medžiaga. Jis suriša šabloninį ribonukleotidą tam tikroje vietoje, kur galima perskaityti jo informaciją, taip pradėdamas vertimo procesą.
MiRNR yra mažos RNR molekulės, veikiančios kaip daugelio genų reguliatoriai.
Nukleino rūgščių funkcijos yra nepaprastai svarbios gyvybei apskritai ir kiekvienai ląstelei konkrečiai. Beveik visas funkcijas, kurias atlieka ląstelė, reguliuoja b altymai, susintetinti naudojant RNR ir DNR. Fermentai, b altymų produktai katalizuoja visus gyvybiškai svarbius procesus: kvėpavimą, virškinimą, visų rūšių medžiagų apykaitą.
Nukleino rūgščių struktūros skirtumai
| Dezoskiribonucleotide | Ribonukleotidas | |
| Funkcija | Ilgalaikis paveldimų duomenų saugojimas ir perdavimas | Informacijos, saugomos DNR, pavertimas b altymais; aminorūgščių transportavimas. Kai kurių virusų paveldimų duomenų saugykla. |
| monosacharidas | Deoksiribozė | Ribose |
| Struktūra | Dvigrandė spiralės forma | Vienos gijos spiralės forma |
| Nitratų bazės | T, C, A, G | U, C, G, A |
Išskirtinės nukleorūgščių bazių savybės
Adeninas ir guaninas pagaljų savybės yra purinai. Tai reiškia, kad jų molekulinė struktūra apima du lydytus benzeno žiedus. Citozinas ir timinas savo ruožtu priklauso pirimidinams ir turi vieną benzeno žiedą. RNR monomerai sudaro savo grandines naudodami adenino, guanino ir citozino bazes, o vietoj timino prideda uracilo (U). Kiekviena pirimidino ir purino bazė turi savo unikalią struktūrą ir savybes, savo funkcinių grupių rinkinį, susietą su benzeno žiedu.
Molekulinėje biologijoje azoto bazėms žymėti naudojamos specialios vienos raidės santrumpos: A, T, G, C arba U.
Pentozės cukrus
Be skirtingo azotinių bazių rinkinio, DNR ir RNR monomerai skiriasi ir savo pentozės cukrumi. Penkių atomų angliavandenis DNR yra dezoksiribozė, o RNR – ribozė. Jų struktūra yra beveik identiška, tik vienas skirtumas: ribozė prideda hidroksilo grupę, o dezoksiribozėje ji pakeičiama vandenilio atomu.
Išvados
Biologinių rūšių evoliucija ir gyvybės tęstinumas negali pervertinti nukleorūgščių vaidmens. Kaip neatskiriama visų gyvų ląstelių branduolių dalis, jos yra atsakingos už visų ląstelėse vykstančių gyvybinių procesų aktyvavimą.
