Axit nucleic lưu trữ và truyền tải thông tin di truyền mà chúng ta thừa hưởng từ tổ tiên của mình. Nếu bạn có con, thông tin di truyền của bạn trong bộ gen của chúng sẽ được tái tổ hợp và kết hợp với thông tin di truyền của bạn đời. Bộ gen của chính bạn được nhân đôi mỗi khi mỗi tế bào phân chia. Ngoài ra, axit nucleic chứa một số phân đoạn được gọi là gen chịu trách nhiệm tổng hợp tất cả các protein trong tế bào. Các đặc tính của gen kiểm soát các đặc điểm sinh học của cơ thể bạn.
Thông tin chung
Có hai loại axit nucleic: axit deoxyribonucleic (hay được gọi là DNA) và axit ribonucleic (hay được gọi là RNA).
DNA là một chuỗi gen dạng sợi cần thiết cho sự tăng trưởng, phát triển, sự sống và sinh sản của tất cả các sinh vật sống đã biết và hầu hết các loại virus.
Những thay đổi trong DNA của các sinh vật đa bào sẽ dẫn đến những thay đổi trong các thế hệ tiếp theo.
DNA là chất nền di truyền sinh học,được tìm thấy trong tất cả các sinh vật hiện có, từ những sinh vật sống đơn giản nhất đến những động vật có vú có tổ chức cao.
Nhiều hạt virus (virion) chứa RNA trong nhân như vật chất di truyền. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng vi rút nằm ở ranh giới của bản chất hữu hình và vô tri, vì không có bộ máy tế bào của vật chủ, chúng vẫn không hoạt động.
Bối cảnh lịch sử
Năm 1869, Friedrich Miescher đã tách nhân từ các tế bào bạch cầu và phát hiện ra rằng chúng chứa một chất giàu phốt pho mà ông gọi là nuclein.
Hermann Fischer đã phát hiện ra bazơ purine và pyrimidine trong axit nucleic vào những năm 1880.
Năm 1884, R. Hertwig đề xuất rằng các nuclein chịu trách nhiệm cho việc truyền các đặc điểm di truyền.
Năm 1899, Richard Altmann đặt ra thuật ngữ "axit lõi".
Và sau đó, vào những năm 40 của thế kỷ 20, các nhà khoa học Kaspersson và Brachet đã phát hiện ra mối liên hệ giữa axit nucleic với quá trình tổng hợp protein.
Nucleotides
Polynucleotide được xây dựng từ nhiều nucleotide - các đơn phân kết nối với nhau thành chuỗi.
Trong cấu trúc của axit nucleic, các nucleotit được phân lập, mỗi nucleotit chứa:
- Bazơ nitơ.
- Đường Pentose.
- Nhóm phốt phát.
Mỗi nucleotide chứa một gốc thơm chứa nitơ được gắn với một saccharide pentose (năm carbon), đến lượt nó, được gắn với dư lượng axit photphoric. Các monome như vậy khi kết hợp với nhau sẽ tạo thành cao phân tửdây chuyền. Chúng được kết nối với nhau bằng các liên kết hydro cộng hóa trị xảy ra giữa phần dư phốt pho của một chuỗi và đường pentose của chuỗi kia. Các liên kết này được gọi là liên kết phosphodiester. Các liên kết photphodiester tạo thành xương sống (bộ xương) photphat-cacbohydrat của cả ADN và ARN.
Deoxyribonucleotide
Hãy xét tính chất của axit nucleic nằm trong hạt nhân. DNA tạo nên bộ máy nhiễm sắc thể của nhân tế bào. DNA chứa "hướng dẫn phần mềm" cho hoạt động bình thường của tế bào. Khi một tế bào tái sản xuất loại của chính nó, những chỉ dẫn này sẽ được chuyển cho tế bào mới trong quá trình nguyên phân. DNA có dạng của một đại phân tử sợi kép được xoắn lại thành một sợi xoắn kép.
Axit nucleic chứa bộ xương saccharide phosphat-deoxyribose và bốn bazơ nitơ: adenin (A), guanin (G), cytosine (C) và thymine (T). Trong một chuỗi xoắn kép, adenin kết hợp với thymine (A-T), guanin bắt cặp với cytosine (G-C).
Năm 1953, James D. Watson và Francis H. K. Crick đề xuất cấu trúc ba chiều của DNA dựa trên dữ liệu tinh thể học tia X có độ phân giải thấp. Họ cũng tham khảo phát hiện của nhà sinh vật học Erwin Chargaff rằng trong DNA, lượng thymine tương đương với lượng adenine và lượng guanine tương đương với lượng cytosine. Watson và Crick, người đoạt giải Nobel năm 1962 vì những đóng góp của họ cho khoa học, đã công nhận rằng hai chuỗi polynucleotide tạo thành một chuỗi xoắn kép. Các sợi, mặc dù chúng giống hệt nhau, nhưng xoắn theo các hướng ngược nhau.hướng. Các chuỗi photphat-cacbon nằm ở bên ngoài của chuỗi xoắn, trong khi các bazơ nằm ở bên trong, nơi chúng liên kết với các bazơ trên chuỗi kia thông qua liên kết cộng hóa trị.
Ribonucleotides
Phân tử RNA tồn tại dưới dạng một sợi đơn xoắn. Cấu trúc của RNA chứa một bộ xương carbohydrate phosphate-ribose và các bazơ nitrat: adenin, guanin, cytosine và uracil (U). Khi RNA được tạo ra trên khuôn mẫu DNA trong quá trình phiên mã, guanine kết hợp với cytosine (G-C) và adenine với uracil (A-U).
Các đoạnRNA được sử dụng để tái tạo protein trong tất cả các tế bào sống, giúp đảm bảo sự phát triển và phân chia liên tục của chúng.
Có hai chức năng chính của axit nucleic. Đầu tiên, chúng giúp DNA bằng cách đóng vai trò trung gian truyền thông tin di truyền cần thiết đến vô số ribosome trong cơ thể chúng ta. Chức năng chính khác của RNA là cung cấp đúng axit amin mà mỗi ribosome cần để tạo ra protein mới. Có một số lớp RNA khác nhau.
RNA thông báo (mRNA, hoặc mRNA - khuôn mẫu) là một bản sao của trình tự cơ bản của một đoạn DNA thu được từ quá trình phiên mã. Messenger RNA đóng vai trò trung gian giữa DNA và ribosome - bào quan tế bào chấp nhận các axit amin từ RNA vận chuyển và sử dụng chúng để xây dựng chuỗi polypeptide.
RNA vận chuyển (tRNA) kích hoạt việc đọc dữ liệu di truyền từ RNA thông tin, dẫn đến quá trình dịch mãaxit ribonucleic - tổng hợp protein. Nó cũng vận chuyển các axit amin phù hợp đến nơi tổng hợp protein.
RNA ribosome (rRNA) là khối cấu tạo chính của ribosome. Nó liên kết ribonucleotide khuôn mẫu ở một vị trí nhất định nơi có thể đọc được thông tin của nó, do đó bắt đầu quá trình dịch mã.
MiRNA là các phân tử RNA nhỏ đóng vai trò điều hòa nhiều gen.
Chức năng của axit nucleic vô cùng quan trọng đối với sự sống nói chung và đối với từng tế bào nói riêng. Hầu hết tất cả các chức năng mà một tế bào thực hiện được điều chỉnh bởi các protein được tổng hợp bằng cách sử dụng RNA và DNA. Enzyme, sản phẩm protein, xúc tác cho tất cả các quá trình quan trọng: hô hấp, tiêu hóa, tất cả các loại chuyển hóa.
Sự khác biệt giữa cấu trúc của axit nucleic
| Dezoskiribonucleotide | Ribonucleotide | |
| Chức năng | Lưu trữ lâu dài và truyền dữ liệu di truyền | Chuyển đổi thông tin được lưu trữ trong DNA thành protein; vận chuyển các axit amin. Lưu trữ dữ liệu di truyền của một số loại virus. |
| Monosaccharide | Deoxyribose | Ribose |
| Cấu trúc | Hình xoắn ốc hai sợi | Hình dạng xoắn sợi đơn |
| Bazơ nitrat | T, C, A, G | U, C, G, A |
Tính chất phân biệt của gốc axit nucleic
Adenine và guanine bởiđặc tính của chúng là nhân purin. Điều này có nghĩa là cấu trúc phân tử của chúng bao gồm hai vòng benzen hợp nhất. Cytosine và thymine, lần lượt, thuộc về pyrimidine, và có một vòng benzen. Các đơn phân RNA xây dựng chuỗi của chúng bằng cách sử dụng các bazơ adenin, guanin và cytosine, và thay vì thymine, chúng thêm uracil (U). Mỗi gốc pyrimidine và purine có cấu trúc và tính chất độc đáo riêng, tập hợp các nhóm chức năng liên kết với vòng benzen.
Trong sinh học phân tử, các chữ viết tắt đặc biệt gồm một chữ cái được sử dụng để biểu thị các bazơ nitơ: A, T, G, C, hoặc U.
Đường Pentose
Ngoài bộ bazơ nitơ khác nhau, các đơn phân DNA và RNA còn khác nhau ở đường pentose của chúng. Carbohydrate năm nguyên tử trong DNA là deoxyribose, trong khi trong RNA là ribose. Chúng gần như giống nhau về cấu trúc, chỉ có một điểm khác biệt: ribose thêm một nhóm hydroxyl, trong khi ở deoxyribose, nó được thay thế bằng một nguyên tử hydro.
Kết luận
Trong sự tiến hóa của các loài sinh vật và sự liên tục của sự sống, không thể đánh giá quá cao vai trò của axit nucleic. Là một phần không thể thiếu của tất cả các hạt nhân của tế bào sống, chúng chịu trách nhiệm kích hoạt tất cả các quá trình quan trọng xảy ra trong tế bào.
