Nükleik asitler hücrede önemli bir rol oynayarak hayati aktivitesini ve üremesini sağlar. Bu özellikleri onları proteinlerden sonra en önemli biyolojik moleküller olarak adlandırmayı mümkün kılmaktadır. Hatta birçok araştırmacı DNA ve RNA'yı yaşamın gelişimindeki temel önemlerini ima ederek ilk sıraya koydu. Yine de, proteinlerden sonra ikinci sırayı almaya mahkûmdurlar, çünkü yaşamın temeli tam olarak polipeptit molekülüdür.
Nükleik asitler yaşamın farklı bir seviyesidir, her tür molekülün kendisi için özel bir iş yapması nedeniyle çok daha karmaşık ve ilginçtir. Bu daha ayrıntılı olarak incelenmelidir.
Nükleik asit kavramı
Tüm nükleik asitler (DNA ve RNA), zincir sayısı bakımından farklılık gösteren biyolojik heterojen polimerlerdir. DNA, içeren çift sarmallı bir polimer moleküldür.ökaryotik organizmaların genetik bilgileri. Dairesel DNA molekülleri, bazı virüslerin kalıtsal bilgilerini içerebilir. Bunlar HIV ve adenovirüslerdir. Ayrıca 2 özel DNA türü vardır: mitokondriyal ve plastid (kloroplastlarda bulunur).
RNA ise nükleik asidin farklı işlevleri nedeniyle çok daha fazla türe sahiptir. Bakterilerin ve çoğu virüsün kalıtsal bilgisini, matris (veya haberci RNA), ribozomal ve taşımayı içeren nükleer RNA vardır. Hepsi ya kalıtsal bilgilerin depolanmasında ya da gen ifadesinde yer alır. Ancak nükleik asitlerin hücrede hangi işlevleri yerine getirdiğini daha detaylı anlamak gerekir.
Çift sarmallı DNA molekülü
Bu tür DNA, kalıtsal bilgiler için mükemmel bir depolama sistemidir. Çift sarmallı bir DNA molekülü, heterojen monomerlerden oluşan tek bir moleküldür. Görevleri, başka bir zincirin nükleo titleri arasında hidrojen bağları oluşturmaktır. DNA monomerinin kendisi bir azotlu baz, bir ortofosfat kalıntısı ve bir beş karbonlu monosakkarit deoksiribozdan oluşur. Belirli bir DNA monomerinin altında ne tür azotlu bazın bulunduğuna bağlı olarak, kendi adına sahiptir. DNA monomer türleri:
- bir ortofosfat kalıntısı ve bir adenil azotlu baz içeren deoksiriboz;
- timidin azotlu baz, deoksiriboz ve bir ortofosfat kalıntısı;
- sitozin nitrojen bazı, deoksiriboz ve ortofosfat kalıntısı;
- deoksiriboz ve guanin azotlu tortulu ortofosfat.
Yazılı olarak, DNA yapı şemasını basitleştirmek için adenil kalıntısı "A", guanin kalıntısı "G", timidin kalıntısı "T" ve sitozin kalıntısı "C" olarak gösterilir. ". Genetik bilginin çift sarmallı DNA molekülünden haberci RNA'ya aktarılması önemlidir. Birkaç farkı vardır: burada bir karbonhidrat kalıntısı olarak deoksiriboz değil riboz vardır ve timidil azotlu baz yerine urasil RNA'da oluşur.
DNA'nın yapısı ve işlevleri
DNA, ana hücrenin genetik bilgisine bağlı olarak belirli bir şablona göre önceden bir zincirin oluşturulduğu biyolojik bir polimer prensibi üzerine inşa edilmiştir. DNA nükleotidleri buraya kovalent bağlarla bağlanır. Daha sonra, tamamlayıcılık ilkesine göre, tek sarmallı molekülün nükleo titlerine diğer nükleo titler eklenir. Tek sarmallı bir molekülde başlangıç, nükleotid adenin ile temsil edilirse, ikinci (tamamlayıcı) zincirde timine karşılık gelir. Guanin sitozin için tamamlayıcıdır. Böylece çift sarmallı bir DNA molekülü oluşturulur. Çekirdekte bulunur ve kodonlar - nükleotit üçlüleri tarafından kodlanan kalıtsal bilgileri depolar. Çift sarmallı DNA işlevleri:
- Ana hücreden alınan kalıtsal bilgilerin korunması;
- gen ifadesi;
- mutasyon değişikliklerinin önlenmesi.
Proteinlerin ve nükleik asitlerin önemi
Proteinlerin ve nükleik asitlerin işlevlerinin ortak olduğuna inanılır, yani:gen ekspresyonunda görev alırlar. Nükleik asidin kendisi onların depolama yeridir ve protein, genden gelen bilgilerin okunmasının nihai sonucudur. Genin kendisi, belirli bir proteinin yapısı hakkındaki bilgilerin nükleotidler aracılığıyla kaydedildiği, bir kromozom içine paketlenmiş bir integral DNA molekülünün bir bölümüdür. Bir gen, yalnızca bir proteinin amino asit dizisini kodlar. Kalıtsal bilgiyi uygulayacak olan proteindir.
RNA türlerinin sınıflandırılması
Nükleik asitlerin hücredeki işlevleri çok çeşitlidir. Ve RNA durumunda en çokturlar. Bununla birlikte, bu çok işlevlilik hala görecelidir, çünkü işlevlerden birinden bir tür RNA sorumludur. Bu durumda, aşağıdaki RNA türleri vardır:
- virüslerin ve bakterilerin nükleer RNA'sı;
- matris (bilgi) RNA;
- ribozomal RNA;
- haberci RNA plazmidi (kloroplast);
- Kloroplast ribozomal RNA;
- mitokondriyal ribozomal RNA;
- mitokondriyal haberci RNA;
- transfer RNA.
RNA Fonksiyonları
Bu sınıflandırma, konuma bağlı olarak bölünen birkaç RNA türü içerir. Bununla birlikte, işlevsel olarak, sadece 4 türe ayrılmalıdırlar: nükleer, bilgilendirici, ribozomal ve taşıma. Ribozomal RNA'nın işlevi, haberci RNA'nın nükleotid dizisine dayanan protein sentezidir. neredeamino asitler, bir taşıyıcı ribonükleik asit vasıtasıyla haberci RNA'ya "gerilir", ribozomal RNA'ya "getirilir". Ribozomları olan herhangi bir organizmada sentez bu şekilde ilerler. Nükleik asitlerin yapısı ve işlevleri hem genetik materyalin korunmasını hem de protein sentez süreçlerinin oluşmasını sağlar.
Mitokondriyal nükleik asitler
Çekirdek veya sitoplazmada bulunan nükleik asitlerin hücrede gerçekleştirdiği işlevler hakkında hemen hemen her şey biliniyorsa, mitokondriyal ve plastid DNA hakkında hala çok az bilgi vardır. Spesifik ribozomal ve haberci RNA'lar da burada bulunmuştur. Nükleik asitler DNA ve RNA burada en ototrofik organizmalarda bile bulunur.
Belki de nükleik asit hücreye simbiyogenez yoluyla girmiştir. Bu yol, alternatif açıklamaların olmaması nedeniyle bilim adamları tarafından en olası yol olarak kabul edilmektedir. İşlem şu şekilde kabul edilir: Simbiyotik bir ototrofik bakteri, belirli bir süre içinde hücrenin içine girer. Sonuç olarak, bu nükleer içermeyen hücre, hücrenin içinde yaşar ve ona enerji sağlar, ancak yavaş yavaş bozulur.
Evrimsel gelişimin ilk aşamalarında, muhtemelen, simbiyotik, nükleer olmayan bir bakteri, konak hücrenin çekirdeğindeki mutasyon süreçlerini hareket ettirdi. Bu, mitokondriyal proteinlerin yapısı hakkında bilgi depolamaktan sorumlu genlerin, konakçı hücrenin nükleik asidine girmesine izin verdi. Ancak şimdilik hücrede hangi işlevlerin mitokondriyal kökenli nükleik asitler tarafından gerçekleştirildiği,fazla bilgi yok.
Muhtemelen, yapısı henüz konağın nükleer DNA'sı veya RNA'sı tarafından kodlanmayan bazı proteinler mitokondride sentezlenir. Ayrıca, sitoplazmada sentezlenen birçok protein mitokondrinin çift zarından geçemediğinden, hücrenin kendi protein sentezi mekanizmasına ihtiyaç duyması da muhtemeldir. Aynı zamanda bu organeller enerji üretir ve bu nedenle protein için bir kanal veya spesifik bir taşıyıcı varsa, bu moleküllerin hareketi için ve konsantrasyon gradyanına karşı yeterli olacaktır.
Plazmit DNA ve RNA
Plastidlerin (kloroplastların) ayrıca mitokondriyal nükleik asitlerde olduğu gibi benzer işlevlerin uygulanmasından sorumlu olan kendi DNA'ları vardır. Ayrıca kendi ribozomal, haberci ve transfer RNA'sına sahiptir. Ayrıca, biyokimyasal reaksiyonların sayısına göre değil, membran sayısına göre değerlendirilen plastidler daha karmaşıktır. Bilim adamları tarafından farklı şekillerde açıklanan birçok plastidin 4 kat zara sahip olduğu görülür.
Açık olan bir şey var: Hücredeki nükleik asitlerin işlevleri henüz tam olarak çalışılmamıştır. Mitokondriyal protein sentezleme sisteminin ve benzer kloroplastik sistemin ne önemi olduğu bilinmemektedir. Proteinler (tabii ki hepsi değil) zaten nükleer DNA'da (veya organizmaya bağlı olarak RNA'da) kodlanmışsa, hücrelerin neden mitokondriyal nükleik asitlere ihtiyaç duyduğu da tam olarak açık değildir. Bazı gerçekler bizi, mitokondri ve kloroplastlardan oluşan protein sentezleme sisteminin aynı işlevlerden sorumlu olduğu konusunda hemfikir olmaya zorlasa da.ve çekirdeğin DNA'sı ve sitoplazmanın RNA'sı. Kalıtsal bilgileri depolar, çoğ altır ve yavru hücrelere aktarırlar.
CV
Hücrede hangi işlevlerin nükleer, plastid ve mitokondriyal kökenli nükleik asitleri yerine getirdiğini anlamak önemlidir. Bu, bilim için birçok umut yaratır, çünkü birçok ototrofik organizmanın ortaya çıktığı simbiyotik mekanizma bugün yeniden üretilebilir. Bu, yeni bir hücre türü, hatta belki de bir insan hücresi elde etmeyi mümkün kılacaktır. Çok zarlı plastid organellerin hücrelere girmesiyle ilgili beklentiler hakkında konuşmak için henüz çok erken olsa da.
Nükleik asitlerin bir hücredeki hemen hemen tüm işlemlerden sorumlu olduğunu anlamak çok daha önemlidir. Bu hem protein biyosentezi hem de hücrenin yapısı hakkındaki bilgilerin korunmasıdır. Ayrıca, nükleik asitlerin kalıtsal materyali ana hücrelerden yavru hücrelere aktarma işlevini yerine getirmesi çok daha önemlidir. Bu, evrimsel süreçlerin daha da gelişmesini garanti eder.
