Axit nucleic

Axit nucleic được cấu tạo bởi một loạt các nucleotide riêng lẻ để tạo thành các đại phân tử và là thành phần chính của các gen trong nhân tế bào, là chất mang thông tin di truyền và chúng xúc tác cho nhiều phản ứng sinh hóa.

Mỗi nucleotide riêng lẻ bao gồm một thành phần phosphat và nucleobase cũng như phân tử vòng pentose ribose hoặc deoxyribose. Hiệu quả sinh hóa của axit nucleic không chỉ dựa trên thành phần hóa học của chúng, mà còn dựa trên cấu trúc thứ cấp của chúng, trên sự sắp xếp ba chiều của chúng.

Axit nucleic là gì?

Các khối cấu tạo của axit nucleic là các nucleotide riêng lẻ, mỗi nucleotide bao gồm một gốc phosphate, monosaccharide ribose hoặc deoxyribose, mỗi loại có 5 nguyên tử carbon sắp xếp thành một vòng và một trong năm nucleobase có thể có. Năm nucleobase có thể có là adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) và uracil (U).

Các nucleotide có chứa deoxyribose như một thành phần của đường được liên kết với nhau để tạo thành các axit deoxyribonucleic (DNA) và các nucleotide có ribose là thành phần đường được tạo thành các axit ribonucleic (RNA). Uracil như một cơ sở nucleic chỉ có trong RNA. Uracil thay thế thymine ở đó, chỉ có thể được tìm thấy trong DNA. Điều này có nghĩa là chỉ có 4 nucleotide khác nhau có sẵn cho cấu trúc của DNA và RNA.

Trong tiếng Anh và cách nói quốc tế, cũng như trong các bài báo kỹ thuật của Đức, các từ viết tắt DNA (desoxyribonucleic acid) chủ yếu được sử dụng thay vì DNS và RNA (ribonucleic acid) thay vì RNA. Ngoài các axit nucleic có trong tự nhiên dưới dạng DNA hoặc RNA, các axit nucleic tổng hợp đang được phát triển trong hóa học, với vai trò là chất xúc tác, cho phép các quá trình hóa học nhất định.

Giải phẫu & cấu trúc

Axit nucleic bao gồm một số lượng lớn các nucleotide được liên kết với nhau. Một nucleotide luôn được tạo thành từ monosugar deoxyribose hình vòng trong trường hợp DNA hoặc ribose trong trường hợp RNA cũng như phần dư photphat và phần gốc nucleic. Ribose và deoxyribose chỉ khác nhau ở chỗ trong deoxyribose, một nhóm OH được chuyển thành ion H bằng cách khử, tức là bằng cách thêm một điện tử, và do đó trở nên ổn định hơn về mặt hóa học.

Bắt đầu từ ribose hoặc deoxyribose ở dạng vòng, mỗi vòng có 5 nguyên tử carbon, nhóm nucleobase được liên kết với cùng một nguyên tử carbon cho mỗi nucleotide thông qua liên kết N-glycosidic. N-glycosidic có nghĩa là nguyên tử carbon tương ứng của đường được kết nối với nhóm NH2 của nucleobase. Nếu bạn chỉ định nguyên tử C có liên kết glycosidic là số 1, thì - nhìn theo chiều kim đồng hồ - nguyên tử C có số 3 được kết nối với nhóm photphat của nucleotit tiếp theo thông qua liên kết photphodiester và nguyên tử C với Không. 5. Este hóa với nhóm photphat “riêng” của nó. Cả axit nucleic, DNA và RNA đều được tạo thành từ các nucleotide thuần chủng.

Điều này có nghĩa là các phân tử đường trung tâm của các nucleotide DNA luôn bao gồm deoxyribose và các phân tử của RNA luôn bao gồm ribose. Các nucleotit của một axit nucleic nhất định chỉ khác nhau về thứ tự của 4 gốc nucleic có thể có.DNA có thể được coi như những dải băng mỏng được xoắn và hoàn thành bởi một phần bổ sung, do đó DNA thường có ở dạng chuỗi xoắn kép. Các cặp bazơ adenine và thymine cũng như guanine và cytosine luôn đối diện nhau.

Chức năng & nhiệm vụ

DNS và RNS có các nhiệm vụ và chức năng khác nhau. Trong khi DNA không đảm nhận bất kỳ nhiệm vụ chức năng nào, RNA can thiệp vào các quá trình trao đổi chất khác nhau. DNA đóng vai trò là vị trí lưu trữ trung tâm thông tin di truyền trong mọi tế bào. Nó chứa các hướng dẫn xây dựng cho toàn bộ sinh vật và cung cấp chúng nếu được yêu cầu.

Cấu trúc của tất cả các protein được lưu trữ trong DNA dưới dạng trình tự axit amin. Trong quá trình thực hiện, thông tin mã hóa của DNA đầu tiên được “sao chép” thông qua quá trình phiên mã và được dịch mã thành trình tự axit amin tương ứng (được phiên mã). Tất cả các chức năng công việc phức tạp cần thiết này được thực hiện bởi các axit ribonucleic đặc biệt. Vì vậy, RNA đảm nhận nhiệm vụ tạo thành một sợi đơn bổ sung cho DNA trong nhân tế bào và vận chuyển nó dưới dạng RNA ribosome qua các lỗ nhân ra khỏi nhân tế bào vào tế bào chất đến ribosome để lắp ráp và tổng hợp các axit amin nhất định thành các protein dự định.

TRNA (RNA vận chuyển), bao gồm các chuỗi tương đối ngắn khoảng 70 đến 95 nucleotide, đảm nhận một nhiệm vụ quan trọng. TRNA có cấu trúc giống như cỏ ba lá. Nhiệm vụ của chúng là tiếp nhận các axit amin được cung cấp theo sự mã hóa của DNA và cung cấp chúng cho các ribosome để tổng hợp protein. Một số tRNA chuyên về các axit amin nhất định, nhưng các tRNA khác chịu trách nhiệm về một số axit amin cùng một lúc.

Bệnh tật

Các quá trình phức tạp liên quan đến quá trình phân chia tế bào, tức là sự sao chép của nhiễm sắc thể và dịch mã di truyền thành trình tự axit amin, có thể dẫn đến một số trục trặc, biểu hiện ở một loạt các tác động có thể từ gây chết người (không thể sống được) đến hầu như không thể nhận thấy.

Trong một số trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, các trục trặc ngẫu nhiên cũng có thể dẫn đến sự thích nghi của cá nhân với các điều kiện môi trường được cải thiện và do đó dẫn đến những tác động tích cực. Sự sao chép của DNA có thể dẫn đến những thay đổi tự phát (đột biến) trong các gen riêng lẻ (đột biến gen) hoặc có thể có lỗi trong sự phân bố của các nhiễm sắc thể trong tế bào (đột biến gen). Một ví dụ nổi tiếng về đột biến gen là thể tam nhiễm 21 - còn được gọi là hội chứng Down.

Điều kiện môi trường không thuận lợi dưới hình thức chế độ ăn ít enzym, tình trạng căng thẳng kéo dài, tiếp xúc quá nhiều với bức xạ UV tạo điều kiện cho DNA bị tổn thương, có thể làm suy yếu hệ thống miễn dịch và thúc đẩy sự hình thành của tế bào ung thư. Các chất độc hại cũng có thể làm suy giảm các chức năng khác nhau của RNA và dẫn đến suy giảm đáng kể.