Nukleinske kiseline: povijest istraživanja, opis

U živom organizmu postoje tri glavne makromolekule: proteini i nukleinske kiseline dviju vrsta. Zahvaljujući njima održava se vitalna aktivnost i pravilno funkcioniranje cijelog organizma. Što je nukleinska kiselina? Za što su oni? O ovome - dalje u članku.

Opće informacije

Nukleinska kiselina je biopolimer, organski spoj s visokom molekularnošću, koju tvore nukleotidni ostaci. Prijelaz iz generacije na generaciju svih genetskih informacija glavni je zadatak koji nukleinske kiseline obavljaju. Prezentacija, koja je prikazana u nastavku, detaljnije će otkriti ovaj koncept.

Povijest istraživanja

Prvi istraženi nukleotid izoliran je iz mišića bika 1847. godine i nazvan je "inozinska kiselina". Kao rezultat proučavanja kemijske strukture, otkriveno je da je riječ o 5'-fosfatnom ribozidu i pohranjuje N-glikozidnu vezu u njemu. Godine 1868. otkrivena je supstanca nazvana "nukleina". Otvorio ga je švicarski kemičar Friedrich Miescher tijekom istraživanja nekih bioloških tvari. Sastav ove tvari bio je fosfor. Spoj ima kiselinska svojstva i ne razgrađuje se pod utjecajem proteolitički enzimi. Tvar je dobila formulu C29H49N9O22P3. Predložena je pretpostavka o sudjelovanju nukleina u procesu prijenosa nasljednih informacija kao rezultat otkrića sličnosti njegova kemijskog sastava s kromatinom. Ovaj element je glavna komponenta kromosoma. Izraz "nukleinska kiselina" prvi je put uveo 1889. Richard Altmann. Autor je metode dobivanja tih tvari bez proteinskih nečistoća. Tijekom proučavanja alkalne hidrolize nukleinskih kiselina, Levin i Jacob otkrili su glavne komponente proizvoda tog procesa. Bili su nukleotidi i nukleozidi. Godine 1921. Levin je predložio da DNK ima strukturu tetranukleotida. Međutim, ta hipoteza nije potvrđena i pokazala se pogrešnom. Kao rezultat toga, postoji nova prilika za proučavanje strukture spojeva. Godine 1940. Alexander Todd, zajedno sa svojom znanstvenom skupinom, započeo je opsežno istraživanje kemijskih svojstava, strukture nukleotida i nukleozida, što je rezultiralo dodjelom Nobelove nagrade 1957. godine. Američki biokemičar Erwin Chargaff utvrdio je da nukleinske kiseline sadrže različite vrste nukleotida u određenom uzorku. U budućnosti, ovaj fenomen naziva se "Chargaffovim pravilom".

klasifikacija

Nukleinske kiseline su dva tipa: DNA i RNA. Njihova prisutnost je otkrivena u stanicama svih živih organizama. DNA se uglavnom nalazi u staničnoj jezgri. RNA je u citoplazmi. Godine 1935. tijekom fragmentacije meke DNA dobiveno je 4 nukleotida koji oblikuju DNA. Te su komponente zastupljene u stanju kristala. Godine 1953. Watston i Creek utvrdili su da DNK ima dvostruku spiralu.

Metode odabira

Razvijeni su različiti načini dobivanja spojeva iz prirodnih izvora. Glavni uvjeti ovih metoda su učinkovito odvajanje nukleinskih kiselina i proteina, najmanje fragmentacije tvari dobivenih tijekom procesa. Danas se klasična metoda naširoko koristi. Suština ove metode je u uništavanju zidova biološkog materijala i njihovoj daljnjoj obradi s anionskim deterdžentom. Rezultat je precipitat proteina, a nukleinske kiseline ostaju u otopini. Koristi se druga metoda. U tom slučaju, nukleinske kiseline se mogu deponirati u stanju gela upotrebom etanola i slane otopine. Trebao bi biti oprezan. Posebno, etanol treba biti dodan s velikom pažnjom u otopinu soli kako bi se dobio gel precipitat. U kojoj se koncentraciji oslobađa nukleinska kiselina, koje nečistoće su prisutne u njoj, može se odrediti spektrofotometrijskom metodom. Nukleinske kiseline se lako razgrađuju nukleazom, što je posebna klasa enzima. Ovim odabirom potrebno je laboratorijsku opremu obvezno liječiti inhibitorima. Oni uključuju, na primjer, DEPC inhibitor koji se koristi u izolaciji RNA.

Fizička svojstva

Nukleinske kiseline imaju dobru topljivost u vodi, a u organskim spojevima gotovo se ne otapaju. Osim toga, oni su posebno osjetljivi na temperaturu i pH. Molekule nukleinske kiseline visoke molekulske mase mogu se fragmentirati nukleazom pod utjecajem mehaničkih sila. To uključuje miješanje otopine, miješanje.

Nukleinske kiseline. Struktura i funkcija

Polimerni i monomerni oblici spojeva koji se razmatraju nalaze se u stanicama. Polimerni oblici nazivaju se polinukleotidi. U ovom obliku, lanci nukleotida vežu ostatak fosforna kiselina. Zbog sadržaja dvaju tipova heterocikličkih molekula, nazvanih riboza i deoksoriboza, kiseline su, dakle, ribonukleične i deoksiribonukleične. Uz njihovu pomoć dolazi do pohranjivanja, prijenosa i primjene nasljednih informacija. Od monomernih oblika nukleinskih kiselina, najpopularnija adenozin trifosfatna kiselina. Uključena je u prijenos signala i pohranu energije u ćeliji.

DNA

Deoksiribonukleinska kiselina je makromolekula. Uz njegovu pomoć, proces prijenosa i primjene genetskih informacija. Ova informacija je neophodna za program razvoja i funkcioniranja živog organizma. Kod životinja, biljaka i gljivica, DNA je dio kromosoma koji se nalaze u jezgri stanice, kao i mitohondrija i plastida. U bakterijama i arhejama, molekula deoksiribonukleinske kiseline prianja stanična membrana iznutra. U takvim organizmima postoje uglavnom prstenasti DNA molekule. Nazivaju se "plazmidi". Prema kemijskoj strukturi, deoksiribonukleinska kiselina je polimerna molekula koja se sastoji od nukleotida. Te su komponente, pak, sastavljene od dušične baze, šećera i fosfata. Kroz posljednja dva elementa stvara se veza između nukleotida, stvarajući lance. Općenito, DNA makromolekule je predstavljena kao dvo-lančana spirala.

RNK

Ribonukleinska kiselina je dugi lanac koji se sastoji od nukleotida. Sadrže dušičnu bazu, riboza šećer i fosfatnu skupinu. Genetske informacije se kodiraju pomoću nukleotidne sekvence. RNA se koristi za programiranje sinteze proteina. Ribonukleinska kiselina nastaje tijekom transkripcije. To je proces sinteze RNA na DNA uzorku. Pojavljuje se uz sudjelovanje posebnih enzima. Zovu se RNA polimeraze. Nakon toga matrične ribonukleinske kiseline sudjeluju u procesu prevođenja. Tako je i provedba sinteze proteina na RNA matrici. Ribosomi aktivno sudjeluju u tom procesu. Preostale RNA podliježu kemijskim transformacijama na kraju transkripcije. Kao rezultat tih promjena, formiraju se sekundarne i tercijarne strukture ribonukleinskih kiselina. Djeluju ovisno o tipu RNA.