Kwasy nukleinowe i DNA

Kwasy nukleinowe są związkami chemicznymi o dużym znaczeniu biologicznym; wszystkie żywe organizmy zawierają kwasy nukleinowe w postaci DNA i RNA (odpowiednio kwas dezoksyrybonukleinowy i kwas rybonukleinowy). Kwasy nukleinowe są bardzo ważnymi cząsteczkami, ponieważ sprawują podstawową kontrolę nad podstawowymi procesami życiowymi we wszystkich organizmach.
Wszystko wskazuje na to, że kwasy nukleinowe odgrywały identyczną rolę od czasu pierwszych form prymitywnego życia, które były w stanie przetrwać (takich jak bakterie).
W komórkach organizmów żywych DNA występuje głównie w chromosomach (w dzielących się komórkach) iw chromatynie (w komórkach intercynetycznych).
Występuje także poza jądrem (w szczególności w mitochondriach i plastydach, gdzie pełni funkcję centrum informacyjnego syntezy części lub całości organelli).
Natomiast RNA występuje zarówno w jądrze, jak i w cytoplazmie: w jądrze jest bardziej skoncentrowany w jąderku, w cytoplazmie jest bardziej skoncentrowany w polisomach.
Struktura chemiczna kwasów nukleinowych jest dość złożona; tworzą je nukleotydy, z których każdy (jak widzieliśmy) składa się z trzech składników: hydratu węgla (pentozy), zasady azotowej (puryny lub pirymidyny) i kwasu fosforowego.
Kwasy nukleinowe są zatem długimi polinukleotydami, powstałymi w wyniku połączenia jednostek zwanych nukleotydami. Różnica między DNA a RNA polega na pentoza i zasada. Istnieją dwa rodzaje pentozy, po jednym dla każdego typu kwasu nukleinowego:

1) Ryboza w RNA;
2) Dessosiryboza w DNA.

Jeśli chodzi o podstawy, musimy powtórzyć rozróżnienie; Zasady pirymidynowe obejmują:

1) Cytozyna;
2) Tymina obecna tylko w DNA;
3) Uracyl, obecny tylko w RNA.

Z kolei bazy purynowe składają się z:

1) Adenina

2) Guanina.

Podsumowując, w DNA znajdujemy: Cytozynę - Adeninę - Guaninę - Tyminę (C-A-G-T); natomiast w RNA mamy: Cytozynę - Adeninę - Guaninę - Uracyl (C-A-G-U).
Wszystkie kwasy nukleinowe mają polinukleotydową strukturę łańcucha liniowego; o specyficzności informacji decyduje odmienna sekwencja zasad.

Struktura DNA

Nukleotydy łańcucha DNA są połączone wiązaniem estrowym między kwasem fosforowym a pentozą; kwas jest związany z węglem 3 nukleotydowej pentozy i z węglem 5 następnego; w tych wiązaniach wykorzystuje dwie z trzech grup kwasowych; pozostała grupa kwasowa nadaje cząsteczce jej kwasowy charakter i umożliwia tworzenie wiązań z białkami zasadowymi .
DNA ma strukturę podwójnej helisy: dwa komplementarne łańcuchy, z których jeden „opada”, a „drugi” wznosi się. „Temu układowi odpowiada koncepcja łańcuchów „antyrównoległych”, to znaczy równoległych, ale o przeciwnych kierunkach. z jednej strony jeden z łańcuchów zaczyna się wiązaniem między kwasem fosforowym a węglem 5 pentozy i kończy się wolnym węglem 3, podczas gdy kierunek łańcucha komplementarnego jest przeciwny. Widzimy również, że występują wiązania wodorowe między tymi dwoma łańcuchami tylko między zasadą purynową a pirymidyną i vice versa, tj. między Adeniną i Tyminą oraz między Cytozyną i Guaniną i vice versa; w parze AT są dwa wiązania wodorowe, natomiast w parze GC są trzy. druga para ma większą stabilność.

Reduplikacja DNA

Jak już wspomniano w odniesieniu do jądra intercynetycznego, DNA może znajdować się w fazie „autosyntezy” i „allosyntezy”, czyli odpowiednio zaangażowanych w syntezę par samego siebie (autosynteza) lub „innej substancji (RNA: allosynteza). W związku z tym jest podzielony na trzy fazy, zwane G1, S, G2. W fazie G1 (w której G może być traktowane jako początkowy wzrost) komórka syntetyzuje pod kontrolą jądrowego DNA wszystko, co jest potrzebne do jej metabolizmu. W fazie S (gdzie S oznacza syntezę, czyli syntezę nowego jądrowego DNA) zachodzi reduplikacja DNA. W fazie G2 komórka wznawia wzrost, przygotowując się do kolejnego podziału.

ZOBACZMY KRÓTKO ZJAWISKA, KTÓRE WYSTĘPUJĄ W FAZIE S

Przede wszystkim możemy przedstawić dwa antyrównoległe łańcuchy tak, jakby były już „zdespiralizowane”. Zaczynając od jednej skrajności, wiązania między parami zasad (A - T i G - C) są zerwane, a dwa komplementarne łańcuchy oddalają się (odpowiednie jest porównanie otwarcia "błysku").W tym momencie enzym ( Polimeraza DNA) „płynie” wzdłuż każdego pojedynczego łańcucha, sprzyjając tworzeniu wiązań między tworzącymi go nukleotydami a nowymi nukleotydami (wcześniej „aktywowanymi” energią uwalnianą przez „ATP”) dominującym w karioplazmie. Nowa timina jest koniecznie połączona z każdą adeniną i tak dalej, stopniowo tworząc nowy podwójny łańcuch z każdego pojedynczego łańcucha.
Polimeraza DNA wydaje się działać in vivo obojętnie na dwa łańcuchy, niezależnie od „kierunku" (od 3 do 5 lub odwrotnie).W ten sposób, gdy cały oryginalny podwójny łańcuch DNA zostanie pokryty, dokładnie dwa podwójne łańcuchy to samo co w oryginale.Terminem definiującym to zjawisko jest „reduplikacja semikonserwatywna”, gdzie „reduplikacja” koncentruje znaczenie podwojenia ilościowego i dokładnej kopii, podczas gdy termin „semikonserwatywny” przypomina fakt, że dla każdego nowego podwójnego łańcucha DNA tylko jeden łańcuch to neo-intetic.
DNA zawiera informację genetyczną, którą przekazuje do RNA; ta z kolei przekazuje ją do białek, regulując w ten sposób funkcje metaboliczne komórki, dzięki czemu cały metabolizm jest bezpośrednio lub pośrednio kontrolowany przez jądro.
Dziedzictwo genetyczne, które znajdujemy w DNA, ma na celu dostarczenie komórce określonych białek.
Jeśli weźmiemy je parami, cztery zasady dadzą 16 możliwych kombinacji, czyli 16 liter, czyli za mało dla wszystkich aminokwasów. Jeśli zamiast tego weźmiemy je w tryplety, będą 64 kombinacje, które mogą wydawać się zbyt liczne, ale w rzeczywistości wszystkie są w użyciu, ponieważ nauka odkryła, że różne aminokwasy są kodowane przez więcej niż jeden tryplet. Mamy zatem translację od 4 liter zasad azotowych nukleotydów do 21 aminokwasów; jednak przed „translacją”, c „jest „transkrypcją”, nadal w kontekście „czteroliterowym”, czyli przejścia informacji genetycznej z 4 liter DNA na 4 litery RNA, biorąc biorąc pod uwagę, że zamiast nieśmiałego (DNA), c „jest” uracylem (RNA).
Proces transkrypcji zachodzi, gdy w obecności rybonukleotydów, enzymów (polimerazy RNA) i energii zawartej w cząsteczkach ATP, łańcuch DNA otwiera się i syntetyzuje się RNA, co jest wiernym odtworzeniem informacji genetycznej zawartej w tym odcinku otwarty łańcuch.
Istnieją trzy główne typy RNA i wszystkie pochodzą z jądrowego DNA: