keumuman
Asam nukleat adalah molekul biologis yang hebat, DNA dan RNA, yang keberadaan dan fungsinya yang tepat, di dalam sel-sel hidup, merupakan dasar bagi kelangsungan hidup yang terakhir.
Asam nukleat generik berasal dari penyatuan, dalam rantai linier, dari sejumlah besar nukleotida.
Gambar: Molekul DNA.
Nukleotida adalah molekul kecil, yang melibatkan tiga unsur: gugus fosfat, basa nitrogen, dan gula dengan 5 atom karbon.
Asam nukleat sangat penting untuk kelangsungan hidup suatu organisme, karena mereka bekerja sama dalam sintesis protein, molekul esensial untuk realisasi yang tepat dari mekanisme seluler.
DNA dan RNA berbeda dalam beberapa hal.
Sebagai contoh, DNA memiliki dua rantai nukleotida antiparalel dan memiliki, seperti gula dengan 5 atom karbon, deoksiribosa. RNA, di sisi lain, biasanya menyajikan rantai nukleotida tunggal dan memiliki, seperti gula dengan 5 atom karbon, ribosa.
Apa itu asam nukleat?
Asam nukleat adalah makromolekul biologis DNA dan RNA, yang keberadaannya, di dalam sel-sel makhluk hidup, merupakan hal mendasar untuk kelangsungan hidup dan perkembangan yang benar dari yang terakhir.
Menurut definisi lain, asam nukleat adalah biopolimer yang dihasilkan dari penyatuan, dalam rantai linear panjang, dari sejumlah besar nukleotida .
Biopolimer, atau polimer alami, adalah senyawa biologis besar yang terdiri dari unit molekul identik, yang disebut monomer .
ASAM NUCLEIK: SIAPAKAH DALAM POSISI?
Asam nukleat berada tidak hanya di dalam sel-sel organisme eukariotik dan prokariotik, tetapi juga dalam bentuk kehidupan aseluler, seperti virus, dan dalam organel seluler, seperti mitokondria dan kloroplas .
Struktur umum
Berdasarkan definisi di atas, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk DNA nukleat dan RNA.
Oleh karena itu, mereka akan mewakili topik utama bab ini, yang didedikasikan untuk struktur asam nukleat.
STRUKTUR NUCLEOTIDE GENERIK
Nukleotida generik adalah senyawa yang bersifat organik, hasil dari penyatuan tiga elemen:
- Gugus fosfat, yang merupakan turunan dari asam fosfat;
- Pentosa, yaitu gula dengan 5 atom karbon ;
- Basa nitrogen, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.
Pentosa adalah elemen sentral nukleotida, karena gugus fosfat dan basa nitrogen mengikatnya.
Gambar: Unsur-unsur yang membentuk nukleotida generik dari asam nukleat. Seperti dapat dilihat, gugus fosfat dan basa nitrogen terikat pada gula.
Ikatan kimia yang mengikat pentosa dan gugus fosfat bersama-sama adalah ikatan fosfodiester, sedangkan ikatan kimia yang menyatukan pentosa dan basa nitrogen adalah ikatan N-glikosidik .
BAGAIMANA PENTOSO BERGABUNG DENGAN BERBAGAI OBLIGASI DENGAN UNSUR LAINNYA?
Premis: ahli kimia telah memikirkan penomoran bara yang membentuk molekul organik sedemikian rupa untuk menyederhanakan studi dan deskripsi mereka. Di sini, kemudian, bahwa 5 bara pentosa menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5.
Kriteria untuk menetapkan angka cukup kompleks, oleh karena itu kami menganggap pantas untuk mengabaikan penjelasan.
Dari 5 batubara yang membentuk pentosa nukleotida, yang terlibat dalam ikatan dengan basa nitrogen dan gugus fosfat masing-masing adalah karbon 1 dan karbon 5 .
- Karbon pentosa 1 → ikatan N-glikosidik → basa nitrogen
- Karbon pentosa 5 → ikatan fosfodiester → gugus fosfat
APA JENIS ASAM NUCLEOTID BONDING KIMIA DARI ASAM NUCLEIK?
Gambar: Struktur pentosa, penomoran karbon penyusunnya dan ikatan dengan basa nitrogen dan gugus fosfat.
Dalam menyusun asam nukleat, nukleotida menyusun diri menjadi rantai linier panjang, lebih dikenal sebagai filamen .
Setiap nukleotida yang membentuk untaian panjang ini berikatan dengan nukleotida berikutnya, melalui ikatan fosfodiester antara karbon 3 pentosa dan gugus fosfat nukleotida berikut.
SELESAI
Filamen nukleotida (atau filamen polinukleotida ), yang membentuk asam nukleat, memiliki dua ujung, yang dikenal sebagai ujung 5 ' (baca "ujung lima dulu") dan ujung 3' (baca "ujung tiga dulu"). Dengan konvensi, ahli biologi dan ahli genetika telah menetapkan bahwa ujung 5 'mewakili kepala filamen yang membentuk asam nukleat, sedangkan ujung 3' mewakili ekornya .
Dari sudut pandang kimia, ujung 5 'dari asam nukleat bertepatan dengan kelompok fosfat dari nukleotida pertama rantai, sedangkan ujung 3' dari asam nukleat bertepatan dengan gugus hidroksil (OH) ditempatkan pada karbon 3 dari nukleotida terakhir .
Berdasarkan organisasi ini, dalam buku genetika dan biologi molekuler, untaian nukleotida asam nukleat dijelaskan sebagai berikut: P-5 '→ 3'-OH.
* NB: huruf P menunjukkan atom fosfor dari gugus fosfat.
Dengan menerapkan konsep 5 'ujung dan 3' ujung ke nukleotida tunggal, ujung 5 'yang terakhir adalah gugus fosfat terikat pada karbon 5, sedangkan ujungnya 3' adalah gugus hidroksil yang dikombinasikan dengan karbon 3.
Dalam kedua kasus tersebut, pembaca diundang untuk memperhatikan perulangan numerik: gugus fosfat ujung 5 'pada karbon 5 dan gugus hidroksil ujung 3' pada karbon 3.
Fungsi umum
Asam nukleat mengandung, mengangkut, menguraikan, dan mengekspresikan informasi genetik dalam protein .
Terdiri dari asam amino, protein adalah makromolekul biologis, yang memainkan peran mendasar dalam mengatur mekanisme seluler organisme hidup.
Informasi genetik tergantung pada urutan nukleotida, yang merupakan untaian asam nukleat.
Petunjuk sejarah
Kelebihan penemuan asam nukleat, yang terjadi pada tahun 1869, adalah milik dokter dan ahli biologi Swiss Friedrich Miescher .
Miescher membuat penemuannya saat dia mempelajari inti sel leukosit, dengan maksud untuk lebih memahami komposisi internal.
Eksperimen Miescher mewakili titik balik dalam bidang biologi molekuler dan genetika, ketika mereka memulai serangkaian studi yang mengarah pada identifikasi struktur DNA (Watson dan Crick, pada tahun 1953) dan dari RNA, ke pengetahuan tentang mekanisme pewarisan genetik dan identifikasi proses sintesis protein yang tepat.
ASAL NAMA
Asam nukleat memiliki nama ini, karena Miescher mengidentifikasi mereka di dalam nukleus leukosit (nukleus - nukleat) dan menemukan bahwa mereka mengandung gugus fosfat, turunan dari asam fosfat (turunan dari asam asam fosfat - asam).
DNA
Di antara asam nukleat yang dikenal, DNA adalah yang paling terkenal, karena mewakili gudang informasi genetik (atau gen ) yang berfungsi untuk mengarahkan pengembangan dan pertumbuhan sel dalam organisme hidup.
Singkatan DNA berarti asam deoksiribonukleat atau asam deoksiribonukleat .
PROPELLER GANDA
Pada tahun 1953, untuk menjelaskan struktur DNA asam nukleat, ahli biologi James Watson dan Francis Crick mengusulkan model - yang kemudian terbukti benar - dari apa yang disebut " double helix ".
Berdasarkan model "heliks ganda", DNA adalah molekul besar, yang dihasilkan dari penyatuan dua untai panjang nukleotida antiparalel dan saling melingkar satu sama lain.
Istilah "antiparalel" menunjukkan bahwa kedua filamen memiliki orientasi yang berlawanan, yaitu: kepala dan ekor filamen berinteraksi, masing-masing, dengan ekor dan ujung filamen lainnya.
Menurut poin penting lain dari model "heliks ganda", nukleotida dari DNA asam nukleat memiliki disposisi sedemikian rupa sehingga basa nitrogen diorientasikan ke arah sumbu pusat dari setiap spiral, sedangkan gugus pentosa dan fosfat membentuk perancah eksternal dari yang terakhir.
APA ITU DNA PENTOSO?
Pentosa yang membentuk nukleotida dari asam nukleat DNA adalah deoksiribosa .
Gula ini dengan 5 atom karbon berutang namanya karena kurangnya atom oksigen pada karbon 2. Selain itu, deoksiribosa berarti "bebas oksigen".
Gambar: deoxyribose.
Karena adanya deoksiribosa, nukleotida asam nukleat DNA disebut deoksiribonukleotida .
JENIS-JENIS NUCLEOTIDA DAN NITROGEN
DNA asam nukleat memiliki 4 jenis deoksiribonukleotida .
Untuk membedakan 4 jenis deoksiribonukleotida adalah basa nitrogen, terkait dengan pembentukan kelompok pentosa-fosfat (yang tidak seperti basa nitrogen tidak pernah bervariasi).
Karena alasan yang jelas, oleh karena itu, ada 4 basa nitrogen nitrogen, khususnya: adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T).
Adenin dan guanin termasuk dalam golongan purin, senyawa heterosiklik aromatik cincin ganda.
Sitosin dan timin, di sisi lain, masuk dalam kategori pirimidin, senyawa heterosiklik aromatik cincin tunggal.
Dengan model "heliks ganda", Watson dan Crick juga menjelaskan pengaturan basa nitrogen dalam DNA:
- Setiap basa nitrogen dari suatu filamen bergabung, melalui ikatan hidrogen, ke basa nitrogen yang terdapat pada filamen antiparalel, secara efektif membentuk sepasang, pasangan, dari basa.
- Pasangan antara basa nitrogen dari dua untaian sangat spesifik. Faktanya, adenin hanya bergabung dengan timin, sedangkan sitosin hanya mengikat guanin.
Penemuan penting ini mengarahkan ahli biologi molekuler dan ahli genetika untuk menamai istilah " saling melengkapi antara basa nitrogen " dan " pasangan komplementer antara basa nitrogen ", untuk menunjukkan ikatan univocal adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin. .
DI MANA YANG BERADA DI DALAM SEL SEL?
Pada organisme eukariotik (hewan, tumbuhan, jamur, dan protista), DNA asam nukleat berada di dalam nukleus semua sel yang memiliki struktur seluler ini.
Pada organisme prokariotik (bakteri dan archaebacteria), sebagai gantinya, DNA asam nukleat berada di sitoplasma, karena sel prokariotik kekurangan nukleus.
RNA
Di antara dua asam nukleat yang terjadi secara alami, RNA mewakili makromolekul biologis yang menerjemahkan nukleotida DNA menjadi asam amino penyusun protein (proses sintesis protein ).
Faktanya, asam nukleat RNA sebanding dengan kamus informasi genetik, yang dilaporkan pada DNA asam nukleat.
Akronim RNA berarti asam ribonukleat .
PERBEDAAN YANG MENGUBAHNYA DARI DNA
Asam nukleat RNA memiliki beberapa perbedaan dibandingkan dengan DNA:
- RNA adalah molekul biologis yang lebih kecil dari DNA, biasanya terbentuk dari untai tunggal nukleotida .
- Pentosa yang membentuk nukleotida asam ribonukleat adalah ribosa . Tidak seperti deoksiribosa, ribosa memiliki atom oksigen pada karbon 2.
Karena adanya gula ribosa, ahli biologi dan ahli kimia telah menetapkan nama asam ribonukleat menjadi RNA.
- Asam nukleat RNA nukleotida juga dikenal sebagai ribonukleotida .
- Asam nukleat RNA hanya berbagi 3 dari 4 basa nitrogen dengan DNA. Alih-alih timin, sebenarnya, ia menyajikan basa nitrogen urasil .
- RNA dapat berada di berbagai kompartemen sel, dari nukleus hingga sitoplasma.
JENIS-JENIS RNA
Gambar: ribose.
Dalam sel hidup, RNA asam nukleat ada dalam empat bentuk utama: RNA pengangkutan (atau transfer RNA atau tRNA ), RNA kurir (atau RNA messenger atau mRNA ), RNA ribosom (atau ribosom RNA atau rRNA ) dan RNA nuklir kecil (atau RNA atau snRNA nuklir kecil ).
Meskipun mereka mencakup peran spesifik yang berbeda, empat bentuk RNA yang disebutkan di atas bekerja sama untuk tujuan bersama: sintesis protein, dimulai dari urutan nukleotida yang ada dalam DNA.
Model buatan
Dalam beberapa dekade terakhir, ahli biologi molekuler telah mensintesis, di laboratorium, beberapa asam nukleat, yang diidentifikasi dengan kata sifat "buatan".
Di antara asam nukleat buatan, berikut ini layak disebutkan: TNA, PNA, LNA dan GNA.
