กรดนิวคลีอิก: ลักษณะหน้าที่โครงสร้าง - ชีววิทยา - 2026

กรดนิวคลีอิกเป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นจากหน่วยหรือโมโนเมอร์ที่เรียกว่านิวคลีโอ พวกเขาทำหน้าที่จัดเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรม พวกเขายังมีส่วนร่วมในแต่ละขั้นตอนของการสังเคราะห์โปรตีน

โครงสร้างแต่ละนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยหมู่ฟอสเฟตน้ำตาลห้าคาร์บอนและฐานไนโตรเจนเฮเทอโรไซคลิก (A, T, C, G และ U) ที่ pH ทางสรีรวิทยากรดนิวคลีอิกจะมีประจุลบละลายในน้ำเป็นสารละลายที่มีความหนืดและค่อนข้างเสถียร

ที่มา: pixabay.com

กรดนิวคลีอิกมี 2 ประเภทหลัก ได้แก่ DNA และ RNA องค์ประกอบของกรดนิวคลีอิกทั้งสองมีความคล้ายคลึงกัน: ในทั้งสองเราพบชุดของนิวคลีโอไทด์ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ อย่างไรก็ตามใน DNA เราพบ thymine (T) และใน RNA uracil (U)

DNA ยาวกว่าและอยู่ในรูปแบบเกลียวคู่และ RNA ประกอบด้วยเส้นใยเดี่ยว โมเลกุลเหล่านี้มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดตั้งแต่ไวรัสไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่

มุมมองทางประวัติศาสตร์

การค้นพบกรดนิวคลีอิก

การค้นพบกรดนิวคลีอิกย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2412 เมื่อฟรีดริชไมเชอร์ระบุโครมาติน ในการทดลองของเขา Miescher ดึงวัสดุที่เป็นวุ้นออกจากแกนกลางและพบว่าสารนี้อุดมไปด้วยฟอสฟอรัส

ในขั้นต้นวัสดุที่มีลักษณะลึกลับถูกกำหนดให้เป็น "นิวคลีอิน" การทดลองในภายหลังเกี่ยวกับนิวคลีอินสรุปได้ว่าไม่เพียง แต่อุดมไปด้วยฟอสฟอรัสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคาร์โบไฮเดรตและเบสอินทรีย์ด้วย

Phoebus Levene พบว่านิวคลีอินเป็นพอลิเมอร์เชิงเส้น แม้ว่าจะทราบคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของกรดนิวคลีอิก แต่ก็ไม่ได้พิจารณาว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างพอลิเมอร์นี้กับวัสดุทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต

การค้นพบการทำงานของ DNA

ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1940 นักชีววิทยาไม่มั่นใจในขณะนั้นว่าโมเลกุลที่รับผิดชอบในการส่งและจัดเก็บข้อมูลของสิ่งมีชีวิตนั้นอาศัยอยู่ในโมเลกุลที่มีโครงสร้างเรียบง่ายเหมือนกับ DNA ซึ่งประกอบด้วยโมโนเมอร์ 4 ตัวที่คล้ายกันมาก (นิวคลีโอไทด์) แต่ละ.

โปรตีนโพลีเมอร์ประกอบด้วยกรดอะมิโน 20 ชนิดในเวลานั้นดูเหมือนว่าผู้สมัครที่น่าจะเป็นโมเลกุลของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

มุมมองนี้เปลี่ยนไปในปี 1928 เมื่อนักวิจัย Fred Griffith สงสัยว่านิวเคลียสมีส่วนเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม ในที่สุดในปีพ. ศ. 2487 Oswald Avery สามารถสรุปด้วยหลักฐานที่ชัดเจนว่า DNA มีข้อมูลทางพันธุกรรม

ดังนั้น DNA จึงเปลี่ยนจากการเป็นโมเลกุลที่น่าเบื่อและน่าเบื่อซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบเพียงสี่ส่วนไปเป็นโมเลกุลที่ช่วยให้สามารถจัดเก็บข้อมูลจำนวนมหาศาลได้และสามารถเก็บรักษาและส่งผ่านได้อย่างแม่นยำแน่นอนและมีประสิทธิภาพ

การค้นพบโครงสร้างของดีเอ็นเอ

ปี พ.ศ. 2496 เป็นการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพโดยนักวิจัยเจมส์วัตสันและฟรานซิสคริกได้อธิบายโครงสร้างของดีเอ็นเอที่ถูกต้อง

จากการวิเคราะห์รูปแบบการสะท้อนรังสีเอกซ์ผลของวัตสันและคริกชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลเป็นเกลียวคู่ซึ่งกลุ่มฟอสเฟตก่อตัวเป็นกระดูกสันหลังด้านนอกและฐานจะเข้าสู่ด้านใน

โดยทั่วไปจะใช้การเปรียบเทียบของบันไดโดยที่ราวจับสอดคล้องกับกลุ่มฟอสเฟตและขั้นบันไดกับฐาน

การค้นพบการจัดลำดับดีเอ็นเอ

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมาความก้าวหน้าทางชีววิทยาที่ไม่ธรรมดาเกิดขึ้นนำโดยการจัดลำดับดีเอ็นเอ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีวันนี้เรามีเทคโนโลยีที่จำเป็นในการทราบลำดับดีเอ็นเอที่มีความแม่นยำสูงพอสมควรโดย "ลำดับ" เราหมายถึงลำดับของฐาน

ในขั้นต้นการอธิบายลำดับเป็นเหตุการณ์ที่มีราคาแพงและใช้เวลานานกว่าจะเสร็จสมบูรณ์ ขณะนี้ไม่ใช่ปัญหาที่จะทราบลำดับของจีโนมทั้งหมด

ลักษณะเฉพาะ

ประจุและความสามารถในการละลาย

ตามชื่อของมันธรรมชาติของกรดนิวคลีอิกนั้นเป็นกรดและเป็นโมเลกุลที่มีความสามารถในการละลายน้ำได้สูง นั่นคือพวกมันชอบน้ำ ที่ pH ทางสรีรวิทยาโมเลกุลจะมีประจุลบเนื่องจากมีกลุ่มฟอสเฟต

ด้วยเหตุนี้โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอจึงอุดมไปด้วยกรดอะมิโนตกค้างที่มีประจุบวก ความสัมพันธ์ที่ถูกต้องของ DNA มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรจุในเซลล์

ความเหนียว

ความหนืดของกรดนิวคลีอิกขึ้นอยู่กับว่าเป็นวงคู่หรือวงเดียว ดีเอ็นเอสองแถบเป็นสารละลายที่มีความหนืดสูงเนื่องจากโครงสร้างของมันแข็งและต่อต้านการเสียรูป นอกจากนี้ยังเป็นโมเลกุลที่ยาวมากเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง

ในทางตรงกันข้ามยังมีสารละลายกรดนิวคลีอิกวงเดียวซึ่งมีลักษณะความหนืดต่ำ

ความมั่นคง

ลักษณะของกรดนิวคลีอิกอีกประการหนึ่งคือความเสถียร ตามธรรมชาติแล้วโมเลกุลที่มีงานที่ขาดไม่ได้เช่นเดียวกับการจัดเก็บมรดกจะต้องมีความเสถียรมาก

เมื่อเทียบกันแล้ว DNA มีความเสถียรมากกว่า RNA เนื่องจากไม่มีกลุ่มไฮดรอกซิล

เป็นไปได้ว่าลักษณะทางเคมีนี้มีบทบาทสำคัญในการวิวัฒนาการของกรดนิวคลีอิกและในการเลือกดีเอ็นเอเป็นวัสดุทางพันธุกรรม

ตามการเปลี่ยนสมมุติฐานที่เสนอโดยผู้เขียนบางคน RNA ถูกแทนที่ด้วย DNA ในกระบวนการวิวัฒนาการ อย่างไรก็ตามในปัจจุบันมีไวรัสบางชนิดที่ใช้ RNA เป็นสารพันธุกรรม

การดูดซับแสงอัลตราไวโอเลต

การดูดซึมของกรดนิวคลีอิกยังขึ้นอยู่กับว่าเป็นวงดนตรีคู่หรือวงเดียว จุดสูงสุดในการดูดซับของวงแหวนในโครงสร้างคือ 260 นาโนเมตร (นาโนเมตร)

เมื่อสายดีเอ็นเอสองแถบเริ่มแยกออกการดูดซึมที่ความยาวคลื่นดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากวงแหวนที่ประกอบขึ้นเป็นนิวคลีโอไทด์

พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญสำหรับนักชีววิทยาระดับโมเลกุลในห้องปฏิบัติการเนื่องจากการวัดการดูดซึมพวกเขาสามารถประมาณปริมาณดีเอ็นเอที่มีอยู่ในตัวอย่างได้ โดยทั่วไปความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของ DNA มีส่วนช่วยในการทำให้บริสุทธิ์และการบำบัดในห้องปฏิบัติการ

การจำแนกประเภท (ประเภท)

กรดนิวคลีอิกหลักสองชนิดคือ DNA และ RNA ทั้งสองเป็นส่วนประกอบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด DNA ย่อมาจาก deoxyribonucleic acid และ RNA สำหรับกรด ribonucleic โมเลกุลทั้งสองมีบทบาทพื้นฐานในการถ่ายทอดทางพันธุกรรมและการสังเคราะห์โปรตีน

DNA เป็นโมเลกุลที่เก็บข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตและจัดกลุ่มเป็นหน่วยการทำงานที่เรียกว่ายีน RNA มีหน้าที่รับข้อมูลนี้และเมื่อรวมกับโปรตีนเชิงซ้อนแปลข้อมูลจากสายโซ่ของนิวคลีโอไทด์เป็นสายโซ่ของกรดอะมิโน

เส้นอาร์เอ็นเออาจมีความยาวไม่กี่ร้อยหรือไม่กี่พันนิวคลีโอไทด์ในขณะที่สายดีเอ็นเอมีมากกว่านิวคลีโอไทด์นับล้านและสามารถมองเห็นได้ภายใต้แสงของกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลหากย้อมด้วยสีย้อม

ความแตกต่างของโครงสร้างพื้นฐานระหว่างโมเลกุลทั้งสองจะมีรายละเอียดในหัวข้อถัดไป

อาร์เอ็นเอ

ในเซลล์มี RNA หลายประเภทที่ทำงานร่วมกันเพื่อประสานการสังเคราะห์โปรตีน RNA หลักสามประเภท ได้แก่ ผู้ส่งสารไรโบโซมและการถ่ายโอน

Messenger RNA

Messenger RNA รับผิดชอบในการคัดลอกข้อความที่มีอยู่ใน DNA และขนส่งไปยังการสังเคราะห์โปรตีนที่เกิดขึ้นในโครงสร้างที่เรียกว่าไรโบโซม

Ribosomal หรือ RNA ไรโบโซม

Ribosomal RNA พบเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องจักรที่จำเป็นนี้: ไรโบโซม จากไรโบโซม 60% ประกอบด้วยไรโบโซมอาร์เอ็นเอและส่วนที่เหลือถูกครอบครองโดยโปรตีนเกือบ 80 ชนิด

ถ่ายโอน RNA

Transfer RNA เป็นอะแดปเตอร์โมเลกุลชนิดหนึ่งที่ขนส่งกรดอะมิโน (ส่วนประกอบของโปรตีน) ไปยังไรโบโซมเพื่อรวมเข้าด้วยกัน

RNA ขนาดเล็ก

นอกเหนือจากพื้นฐานทั้งสามประเภทนี้แล้วยังมี RNA เพิ่มเติมอีกจำนวนมากที่เพิ่งถูกค้นพบซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสังเคราะห์โปรตีนและการแสดงออกของยีน

RNA นิวเคลียร์ขนาดเล็กเรียกโดยย่อว่า snRNA มีส่วนร่วมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการเชื่อมต่อ (กระบวนการกำจัดอินตรอน) ของ RNA ของผู้ส่งสาร

RNA ของนิวคลีโอลาร์ขนาดเล็กหรือ snoRNA มีส่วนเกี่ยวข้องในการประมวลผลการถอดเสียงก่อนไรโบโซมอาร์เอ็นเอซึ่งจะเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยย่อยไรโบโซม สิ่งนี้เกิดขึ้นในนิวคลีโอลัส

RNAs และ microRNA ที่รบกวนระยะสั้นเป็นลำดับ RNA ขนาดเล็กซึ่งมีบทบาทหลักคือการปรับการแสดงออกของยีน MicroRNA ถูกเข้ารหัสจาก DNA แต่การแปลเป็นโปรตีนจะไม่ดำเนินต่อไป พวกมันเป็นแบบเกลียวเดี่ยวและสามารถเสริมข้อความ RNA ยับยั้งการแปลเป็นโปรตีน

โครงสร้างและองค์ประกอบทางเคมี

กรดนิวคลีอิกเป็นสายโซ่พอลิเมอร์ยาวซึ่งประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอริกที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ แต่ละอันประกอบด้วย:

กลุ่มฟอสเฟต

นิวคลีโอไทด์มีสี่ประเภทและมีโครงสร้างร่วมกันคือกลุ่มฟอสเฟตที่เชื่อมโยงกับเพนโทสผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์ การมีฟอสเฟตทำให้โมเลกุลมีลักษณะเป็นกรด หมู่ฟอสเฟตถูกแยกตัวออกที่ pH ของเซลล์ดังนั้นจึงมีประจุลบ

ประจุลบนี้ทำให้เกิดการเชื่อมโยงของกรดนิวคลีอิกกับโมเลกุลที่มีประจุเป็นบวก

นิวคลีโอไซด์จำนวนเล็กน้อยสามารถพบได้ภายในเซลล์และในของเหลวนอกเซลล์ โมเลกุลเหล่านี้ประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งหมดของนิวคลีโอไทด์ แต่ไม่มีหมู่ฟอสเฟต

ตามระบบการตั้งชื่อนี้นิวคลีโอไทด์คือนิวคลีโอไซด์ที่มีหมู่ฟอสเฟตหนึ่งสองหรือสามกลุ่มเอสเทอร์ที่ไฮดรอกซิลซึ่งอยู่ที่คาร์บอน 5 ' นิวคลีโอไซด์ที่มีฟอสเฟตสามชนิดมีส่วนเกี่ยวข้องในการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกแม้ว่าจะทำหน้าที่อื่น ๆ ในเซลล์ด้วยก็ตาม

เพนโทส

เพนโทสเป็นคาร์โบไฮเดรตเชิงเดี่ยวที่ประกอบด้วยคาร์บอน 5 อะตอม ในดีเอ็นเอเพนโทสคือดีออกซีไรโบสซึ่งมีลักษณะการสูญเสียหมู่ไฮดรอกซิลที่คาร์บอน 2 ' ใน RNA เพนโทสเป็นไรโบส

ฐานไนโตรเจน

เพนโทสถูกผูกไว้กับฐานอินทรีย์ เอกลักษณ์ของนิวคลีโอไทด์มีให้โดยเอกลักษณ์ของเบส มีห้าประเภทโดยย่อด้วยชื่อย่อ ได้แก่ อะดีนีน (A), กัวนีน (G), ไซโตซีน (C), ไทมีน (T) และอูราซิล (U)

เป็นเรื่องปกติในวรรณคดีที่เราพบว่าตัวอักษรทั้งห้านี้ใช้เพื่ออ้างถึงนิวคลีโอไทด์ทั้งหมด อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของนิวคลีโอไทด์

สามอันดับแรก A, G และ C เป็นเรื่องปกติของทั้ง DNA และ RNA ในขณะที่ T มีลักษณะเฉพาะของ DNA และ uracil ถูก จำกัด ไว้ที่โมเลกุล RNA

โครงสร้างฐานเป็นสารประกอบทางเคมีเฮเทอโรไซคลิกซึ่งวงแหวนประกอบด้วยโมเลกุลของคาร์บอนและไนโตรเจน A และ G ประกอบขึ้นจากวงแหวนผสมคู่หนึ่งและอยู่ในกลุ่มพิวรีน ฐานที่เหลือเป็นของ pyrimidines และโครงสร้างของพวกมันประกอบด้วยวงแหวนเดียว

เป็นเรื่องปกติที่ในกรดนิวคลีอิกทั้งสองประเภทเราจะพบชุดของฐานที่ดัดแปลงเช่นกลุ่มเมธิลเพิ่มเติม

เมื่อเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเราบอกว่าเบสเป็นเมทิลเลต ในโปรคาริโอตมักจะพบเมธิลอะดีนีนและทั้งในโปรคาริโอตและยูคาริโอตไซโตซีนอาจมีกลุ่มเมธิลเพิ่มเติม

พอลิเมอไรเซชันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วกรดนิวคลีอิกเป็นสายโซ่ยาวที่ประกอบด้วยโมโนเมอร์ - นิวคลีโอไทด์ ในการสร้างโซ่สิ่งเหล่านี้เชื่อมโยงกันในลักษณะเฉพาะ

เมื่อนิวคลีโอไทด์พอลิเมอไรเซชันกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) ที่พบบนคาร์บอน 3 'ของน้ำตาลของนิวคลีโอไทด์ตัวใดตัวหนึ่งจะสร้างพันธะเอสเทอร์กับหมู่ฟอสเฟตจากโมเลกุลนิวคลีโอไทด์อื่น ในระหว่างการสร้างพันธะนี้การกำจัดโมเลกุลของน้ำจะเกิดขึ้น

ปฏิกิริยาประเภทนี้เรียกว่า "ปฏิกิริยาควบแน่น" และคล้ายกับที่เกิดขึ้นเมื่อพันธะเปปไทด์ในโปรตีนก่อตัวระหว่างกรดอะมิโนสองตัวที่ตกค้าง พันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์แต่ละคู่เรียกว่าพันธะฟอสโฟดิสเตอร์

เช่นเดียวกับในโพลีเปปไทด์โซ่ของกรดนิวคลีอิกมีแนวทางเคมีสองทิศทางที่ปลายด้านหนึ่งคือปลาย 5 'ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลอิสระหรือกลุ่มฟอสเฟตบนคาร์บอน 5' ของน้ำตาลเทอร์มินอลในขณะที่ปลาย 3 ´เราพบกลุ่มไฮดรอกซิลของคาร์บอน 3´ฟรี

ลองนึกภาพว่า DNA แต่ละบล็อกเป็นชุดเลโก้โดยมีปลายด้านหนึ่งสอดเข้าและมีรูว่างที่สามารถแทรกบล็อกอื่นได้ ปลาย 5 'ที่มีฟอสเฟตจะเป็นจุดสิ้นสุดที่จะใส่และ 3' นั้นคล้ายคลึงกับรูว่าง

นิวคลีโอไทด์อื่น ๆ

ในเซลล์เราพบนิวคลีโอไทด์อีกประเภทหนึ่งที่มีโครงสร้างแตกต่างจากที่กล่าวไว้ข้างต้น แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะไม่เป็นส่วนหนึ่งของกรดนิวคลีอิก แต่ก็มีบทบาททางชีววิทยาที่สำคัญมาก

ในบรรดาสิ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดเรามี riboflavin mononucleotide หรือที่เรียกว่า FMN โคเอนไซม์ A อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์และนิโคติน

โครงสร้าง RNA

โครงสร้างเชิงเส้นของพอลิเมอร์กรดนิวคลีอิกสอดคล้องกับโครงสร้างหลักของโมเลกุลเหล่านี้ โพลีนิวคลีโอไทด์ยังมีความสามารถในการสร้างอาร์เรย์สามมิติที่เสถียรโดยกองกำลังที่ไม่ใช่โคเวเลนต์ซึ่งคล้ายกับการพับที่พบในโปรตีน

แม้ว่าองค์ประกอบหลักของ DNA และ RNA จะค่อนข้างคล้ายคลึงกัน (ยกเว้นความแตกต่างที่กล่าวถึงข้างต้น) การประกอบโครงสร้างของมันก็แตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยทั่วไปพบ RNA เป็นสายโซ่นิวคลีโอไทด์เดียวแม้ว่าจะมีการเตรียมการที่แตกต่างกัน

ยกตัวอย่างเช่น Transfer RNA เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์น้อยกว่า 100 โครงสร้างรองโดยทั่วไปอยู่ในรูปของโคลเวอร์ที่มีแขนสามส่วน นั่นคือโมเลกุล RNA จะพบฐานเสริมภายในและสามารถพับเข้าหาตัวเองได้

ไรโบโซมอาร์เอ็นเอเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ใช้รูปแบบสามมิติที่ซับซ้อนและแสดงโครงสร้างทุติยภูมิและตติยภูมิ

โครงสร้างดีเอ็นเอ

เกลียวคู่

ซึ่งแตกต่างจาก RNA เชิงเส้นตรงการจัดเรียงดีเอ็นเอประกอบด้วยสองเส้นที่พันกัน ความแตกต่างของโครงสร้างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำหน้าที่เฉพาะของมัน RNA ไม่สามารถสร้าง helices ประเภทนี้ได้เนื่องจากมีการขัดขวางแบบ steric ที่กำหนดโดยกลุ่ม OH เพิ่มเติมที่มีน้ำตาลอยู่

ความสมบูรณ์พื้นฐาน

มีความสมบูรณ์ระหว่างฐาน นั่นคือเป็นผลมาจากขนาดรูปร่างและองค์ประกอบทางเคมีพิวรีนต้องจับคู่กับไพริมิดีนผ่านพันธะไฮโดรเจน ด้วยเหตุนี้ใน DNA ตามธรรมชาติเราจึงพบว่า A จับคู่กับ T และ G กับ C เกือบตลอดเวลาทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจนกับคู่ของมัน

คู่เบสระหว่าง G และ C เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจนสามพันธะในขณะที่คู่ A และ T นั้นอ่อนกว่าและมีพันธะไฮโดรเจนเพียงสองพันธะที่ยึดเข้าด้วยกัน

สายดีเอ็นเอสามารถแยกออกได้ (เกิดขึ้นทั้งในเซลล์และในขั้นตอนในห้องปฏิบัติการ) และความร้อนที่ต้องการขึ้นอยู่กับปริมาณของ GC ในโมเลกุล: ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดก็จะต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแยกออก

การวางแนวเส้น

ลักษณะพิเศษอีกอย่างของ DNA คือการวางแนวตรงกันข้าม: ในขณะที่เส้นใยวิ่งไปในทิศทาง 5'-3 'คู่ของมันจะวิ่งไปในทิศทาง 3'-5'

ความสอดคล้องตามธรรมชาติและในห้องปฏิบัติการ

โครงสร้างหรือโครงสร้างที่ปกติเราพบในธรรมชาติเรียกว่า DNA B ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือมีนิวคลีโอไทด์ 10.4 สำหรับแต่ละเทิร์นโดยคั่นด้วยระยะทาง 3.4 DNA B หันไปทางขวา

รูปแบบที่คดเคี้ยวนี้ส่งผลให้มีร่องสองร่องหนึ่งใหญ่และเล็กกว่า

ในกรดนิวคลีอิกที่เกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการ (สังเคราะห์) สามารถพบรูปแบบอื่น ๆ ซึ่งปรากฏภายใต้เงื่อนไขที่เฉพาะเจาะจงมาก เหล่านี้คือ DNA A และ DNA Z

ตัวแปร A ยังเลี้ยวไปทางขวาแม้ว่าจะสั้นกว่าและค่อนข้างกว้างกว่าแบบธรรมชาติ โมเลกุลจะมีรูปร่างเช่นนี้เมื่อความชื้นลดลง หมุนทุกๆ 11 คู่ฐาน

ตัวแปรสุดท้ายคือ Z ซึ่งมีลักษณะแคบและหมุนไปทางซ้าย มันถูกสร้างขึ้นจากกลุ่มของเฮกซานิวคลีโอไทด์ที่รวมกลุ่มกันเป็นเพล็กซ์ของโซ่แอนติพาเรล

คุณสมบัติ

DNA: โมเลกุลทางพันธุกรรม

DNA เป็นโมเลกุลที่สามารถเก็บข้อมูล สิ่งมีชีวิตที่เรารู้จักบนโลกของเราขึ้นอยู่กับความสามารถในการจัดเก็บและแปลข้อมูลดังกล่าว

สำหรับเซลล์ DNA เป็นห้องสมุดชนิดหนึ่งที่พบคำแนะนำที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการผลิตการพัฒนาและการบำรุงรักษาสิ่งมีชีวิต

ในโมเลกุลดีเอ็นเอเราพบองค์กรของเอนทิตีหน้าที่ไม่ต่อเนื่องที่เรียกว่ายีน บางส่วนจะถูกส่งไปยังโปรตีนในขณะที่บางชนิดจะทำหน้าที่ตามกฎข้อบังคับ

โครงสร้างของ DNA ที่เราอธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้เป็นกุญแจสำคัญในการทำหน้าที่ของมัน เกลียวต้องสามารถแยกและเข้าร่วมได้อย่างง่ายดายซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักสำหรับเหตุการณ์การจำลองแบบและการถอดเสียง

พบดีเอ็นเอในโปรคาริโอตที่ไซต์เฉพาะในไซโทพลาสซึมในขณะที่ในยูคาริโอตจะอยู่ภายในนิวเคลียส

RNA: โมเลกุลมัลติฟังก์ชั่น

บทบาทในการสังเคราะห์โปรตีน

RNA เป็นกรดนิวคลีอิกที่เราพบในขั้นตอนต่างๆของการสังเคราะห์โปรตีนและในการควบคุมการแสดงออกของยีน

การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มต้นด้วยการถอดความข้อความที่เข้ารหัสใน DNA ลงในโมเลกุลอาร์เอ็นเอของผู้ส่งสาร ต่อไปผู้ส่งสารจะต้องกำจัดส่วนที่จะไม่ถูกแปลซึ่งรู้จักกันในชื่อของอินตรอน

สำหรับการแปลข้อความ RNA เป็นสารตกค้างของกรดอะมิโนจำเป็นต้องมีส่วนประกอบเพิ่มเติมอีกสองอย่างคือไรโบโซมอาร์เอ็นเอที่เป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมและอาร์เอ็นเอที่ถ่ายโอนซึ่งจะนำกรดอะมิโนและจะทำหน้าที่ในการใส่กรดอะมิโนที่ถูกต้องในห่วงโซ่เปปไทด์ ในการฝึกอบรม.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง RNA หลักแต่ละประเภทมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ ข้อความนี้จาก DNA ไปสู่ ​​RNA ของผู้ส่งสารและสุดท้ายไปยังโปรตีนคือสิ่งที่นักชีววิทยาเรียกว่า "ความเชื่อกลางของชีววิทยา"

อย่างไรก็ตามเนื่องจากวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอิงตามความเชื่อได้จึงมีหลายกรณีที่หลักฐานนี้ไม่เป็นจริงเช่นรีโทรไวรัส

บทบาทในการควบคุม

RNA ขนาดเล็กที่กล่าวถึงข้างต้นมีส่วนร่วมทางอ้อมในการสังเคราะห์การจัดเตรียมการสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสารและมีส่วนร่วมในการควบคุมการแสดงออก

ตัวอย่างเช่นในเซลล์มี RNA ของผู้ส่งสารที่แตกต่างกันซึ่งถูกควบคุมโดย RNA ขนาดเล็กซึ่งมีลำดับที่เสริมกัน หาก RNA ขนาดเล็กยึดติดกับข้อความก็สามารถทำให้ผู้ส่งสารเกิดความผิดพลาดได้จึงป้องกันการแปล มีกระบวนการหลายอย่างที่ถูกควบคุมด้วยวิธีนี้

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, AD, Lewis, J. , Raff, M. , … & Walter, P. (2015) ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
2. เบิร์ก, JM, Tymoczko, JL, Stryer, L. (2002). ชีวเคมี. พิมพ์ครั้งที่ 5. WH ฟรีแมน
3. Cooper, GM และ Hausman, RE (2000) เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล Sinauer Associates
4. Curtis, H. , & Barnes, NS (1994). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Macmillan
5. Fierro, A. (2544). ประวัติโดยย่อของการค้นพบโครงสร้างของ DNA Rev MédClínica Las Condes, 20, 71-75
6. Forterre, P. , Filée, J. & Myllykallio, H. (2000-2013) กำเนิดและวิวัฒนาการของเครื่องจำลองดีเอ็นเอและดีเอ็นเอ ใน: Madame Curie Bioscience Database ออสติน (TX): Landes Bioscience
7. Karp, G. (2552). ชีววิทยาระดับเซลล์และโมเลกุล: แนวคิดและการทดลอง John Wiley & Sons
8. Lazcano, A. , Guerrero, R. , Margulis, L. , & Oro, J. (1988). การเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการจาก RNA ไปเป็น DNA ในเซลล์แรก ๆ วารสารวิวัฒนาการระดับโมเลกุล, 27 (4), 283-290.
9. Lodish, H. , Berk, A. , Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M. , Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008) อณูชีววิทยาของเซลล์. Macmillan
10. Voet, D. , & Voet, JG (2006). ชีวเคมี. Panamerican Medical Ed.
11. Voet, D. , Voet, JG, & Pratt, CW (1999). พื้นฐานของชีวเคมี นิวยอร์ก: John Willey and Sons