กรดนิวคลีอิกเป็นสารประกอบทางเคมีที่มีความสำคัญทางชีวภาพอย่างมาก สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีกรดนิวคลีอิกในรูปของ DNA และ RNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกและกรดไรโบนิวคลีอิกตามลำดับ) กรดนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลที่สำคัญมากเนื่องจากทำหน้าที่ควบคุมหลักในกระบวนการชีวิตขั้นพื้นฐานในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
ทุกอย่างแสดงให้เห็นว่ากรดนิวคลีอิกมีบทบาทเหมือนกันตั้งแต่รูปแบบแรกของชีวิตดึกดำบรรพ์ที่สามารถอยู่รอดได้ (เช่นแบคทีเรีย)
ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ดีเอ็นเอส่วนใหญ่มีอยู่ในโครโมโซม (ในเซลล์ที่แบ่งตัว) และในโครมาติน (ในเซลล์ระหว่างเซลล์)
นอกจากนี้ยังมีอยู่นอกนิวเคลียส (โดยเฉพาะในไมโตคอนเดรียและพลาสติด ซึ่งทำหน้าที่เป็นศูนย์ข้อมูลสำหรับการสังเคราะห์ออร์แกเนลล์บางส่วนหรือทั้งหมด)
ในทางกลับกัน RNA มีอยู่ในนิวเคลียสและในไซโตพลาสซึม: ในนิวเคลียสจะมีความเข้มข้นมากกว่าในนิวเคลียส ในไซโตพลาสซึมจะมีความเข้มข้นมากกว่าในโพลีโซม
โครงสร้างทางเคมีของกรดนิวคลีอิกค่อนข้างซับซ้อน พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยนิวคลีโอไทด์ซึ่งแต่ละองค์ประกอบ (ตามที่เราเห็น) นั้นประกอบด้วยสามองค์ประกอบ: คาร์บอนไฮเดรต (เพนโทส) ฐานไนโตรเจน (พิวรีนหรือไพริมิดีน) และกรดฟอสฟอริก
กรดนิวคลีอิกจึงเป็นพอลินิวคลีโอไทด์ที่มีความยาว ซึ่งเป็นผลมาจากการรวมหน่วยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA อยู่ที่เพนโทสและเบส เพนโทสมีสองประเภท หนึ่งชนิดสำหรับกรดนิวคลีอิกแต่ละประเภท:
1) Ribose ใน RNA;
2) Dessosiribose ใน DNA
เท่าที่เกี่ยวข้องกับฐาน เราต้องทำซ้ำความแตกต่าง; เบสไพริมิดีน ได้แก่
1) ไซโตซีน;
2) ไทมีน มีอยู่ใน DNA เท่านั้น
3) Uracil มีอยู่ใน RNA เท่านั้น
ในทางกลับกัน purine base ประกอบด้วย:
1) อะดีนีน
2) กวานีน.
โดยสรุปใน DNA ที่เราพบ: Cytosine - Adenine - Guanine - Thymine (C-A-G-T); ในขณะที่อยู่ใน RNA เรามี: Cytosine - Adenine - Guanine - Uracil (C-A-G-U)
กรดนิวคลีอิกทั้งหมดมีโครงสร้างสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์ ความจำเพาะของข้อมูลถูกกำหนดโดยลำดับที่แตกต่างกันของฐาน
โครงสร้างดีเอ็นเอ
นิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ DNA เชื่อมโยงกับพันธะเอสเทอร์ระหว่างกรดฟอสฟอริกและเพนโตส กรดจับกับคาร์บอน 3 ของนิวคลีโอไทด์เพนโทสและคาร์บอน 5 ถัดไป ในพันธะเหล่านี้จะใช้กลุ่มกรดสองในสามของกลุ่ม กรดที่เหลือจะทำให้โมเลกุลมีลักษณะเป็นกรดและช่วยให้เกิดพันธะกับโปรตีนพื้นฐาน .
DNA มีโครงสร้างเกลียวคู่: โซ่เสริมสองอัน อันหนึ่ง "ลงไป" และ "อีกอัน" ขึ้นไป "การจัดเรียงนี้สอดคล้องกับแนวคิดของ" โซ่คู่ขนานนั่นคือขนานกัน แต่มีทิศทางตรงกันข้าม เริ่มจาก ด้านหนึ่งโซ่หนึ่งเริ่มต้นด้วยพันธะระหว่างกรดฟอสฟอริกและคาร์บอน 5 ของเพนโทสและจบลงด้วยคาร์บอนอิสระ 3 ในขณะที่ทิศทางของโซ่เสริมอยู่ตรงข้ามเรายังเห็นว่าพันธะไฮโดรเจนระหว่างสองสายนี้เกิดขึ้น ระหว่างเบสพิวรีนและไพริมิดีนเท่านั้น และในทางกลับกัน เช่น ระหว่างอะดีนีนและไทมีน และระหว่างไซโตซีนและกัวนีน และในทางกลับกัน คู่ AT มีพันธะไฮโดรเจนสองพันธะ ในขณะที่ในคู่ GC มีพันธะสามพันธะ ซึ่งหมายความว่า คู่ที่สองมีเสถียรภาพมากขึ้น
การจำลองดีเอ็นเอ
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วเกี่ยวกับนิวเคลียส intercynetic DNA สามารถอยู่ในขั้นตอน "การสังเคราะห์อัตโนมัติ" และ "การสังเคราะห์อัลโลซินเทติก" ซึ่งก็คือการสังเคราะห์คู่ของตัวเองตามลำดับ (การสังเคราะห์อัตโนมัติ) หรือ "สารอื่น (RNA: allosynthesis) ตามลำดับ โดยจะแบ่งออกเป็น 3 ระยะ เรียกว่า G1, S, G2 ในระยะ G1 (ซึ่ง G สามารถนำมาเป็นการเจริญเติบโตเริ่มต้น) เซลล์สังเคราะห์ภายใต้การควบคุมของ DNA นิวเคลียร์ ทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญของมัน ในระยะ S (โดยที่ S ย่อมาจากการสังเคราะห์ กล่าวคือ การสังเคราะห์ DNA นิวเคลียสใหม่) การทำซ้ำของ DNA จะเกิดขึ้น ในระยะ G2 เซลล์จะกลับมาเติบโตอีกครั้ง เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการแบ่งส่วนต่อไป
มาดูปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระยะ S . กัน
อย่างแรกเลย เราสามารถแสดงโซ่สองอันที่ตรงกันข้ามกันราวกับว่าพวกมันถูก "หมดอำนาจ" ไปแล้ว พันธะระหว่างคู่เบส (A - T และ G - C) เริ่มต้นจากสุดขั้วหนึ่ง และโซ่เสริมทั้งสองจะแยกออกจากกัน (การเปรียบเทียบการเปิด "แฟลช" เหมาะสม) ณ จุดนี้เอนไซม์ ( DNA-polymerase) "ไหล" ตามแต่ละสายโซ่เดียว ทำให้เกิดพันธะระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบขึ้นเป็นมันกับนิวคลีโอไทด์ใหม่ (ก่อนหน้านี้ "ถูกกระตุ้น" ด้วยพลังงานที่ปลดปล่อยโดย "ATP) ที่แพร่หลายในคาริโอพลาสซึม ทิมินาใหม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงกับอะดีนีนแต่ละตัว และต่อๆ ไป ค่อยๆ ก่อตัวเป็นสายโซ่คู่ใหม่จากแต่ละสายโซ่เดี่ยว
ดูเหมือนว่า DNA-polymerase จะทำหน้าที่ในร่างกายอย่างไม่แยแสบนสายโซ่ทั้งสอง ไม่ว่า "ทิศทาง" จะเป็นอย่างไร (ตั้งแต่ 3 ถึง 5 หรือในทางกลับกัน) ด้วยวิธีนี้ เมื่อสายโซ่คู่ของ DNA ดั้งเดิมทั้งหมดถูกปกคลุม สายโซ่คู่สองสายพอดี เหมือนกับต้นฉบับ คำที่กำหนดปรากฏการณ์นี้คือ "การทำซ้ำกึ่งอนุรักษ์" โดยที่ "การทำซ้ำ" เน้นความหมายของการเพิ่มทวีคูณเชิงปริมาณและสำเนาที่ถูกต้อง ในขณะที่ "กึ่งอนุรักษ์" ระลึกถึงความจริงที่ว่าสำหรับสายโซ่คู่ใหม่แต่ละสายของ DNA เท่านั้น สายโซ่หนึ่งเป็นแบบนีโออินเทติก
DNA มีข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งส่งไปยัง RNA ในทางกลับกันก็ส่งไปยังโปรตีนซึ่งควบคุมการทำงานของเมแทบอลิซึมของเซลล์ ดังนั้น เมแทบอลิซึมทั้งหมดจึงอยู่ภายใต้การควบคุมของนิวเคลียสโดยตรงหรือโดยอ้อม
มรดกทางพันธุกรรมที่เราพบใน DNA ถูกกำหนดให้ให้โปรตีนจำเพาะแก่เซลล์
ถ้าเรานำพวกมันเป็นคู่ เบสทั้งสี่จะให้ชุดค่าผสมที่เป็นไปได้ 16 ชุด นั่นคือ 16 ตัวอักษร ไม่เพียงพอสำหรับกรดอะมิโนทั้งหมด ถ้าเราเอามารวมกันเป็นแฝดสาม จะมีชุดค่าผสม 64 ชุด ซึ่งอาจดูเหมือนมากเกินไป แต่ที่จริงแล้ว ทั้งหมดนี้ถูกใช้เนื่องจากวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่ากรดอะมิโนต่างๆ ถูกเข้ารหัสโดย triplet มากกว่าหนึ่งตัว ดังนั้นเราจึงมีการแปลจากตัวอักษร 4 ตัวของฐานไนโตรเจนของนิวคลีโอไทด์เป็น 21 ของกรดอะมิโน อย่างไรก็ตาม ก่อน "การแปล" c "คือ" การถอดความ " ซึ่งยังคงอยู่ในบริบท "สี่ตัวอักษร" นั่นคือการส่งต่อข้อมูลทางพันธุกรรมจากตัวอักษร 4 ตัวของ DNA ไปยังตัวอักษร 4 ตัวของอาร์เอ็นเอ โดยคำนึงถึงว่าแทนที่จะเป็นขี้อาย (DNA) c "คือ" uracil (RNA)
กระบวนการถอดรหัสเกิดขึ้นเมื่อเมื่อมีไรโบนิวคลีโอไทด์ เอ็นไซม์ (RNA-polymerase) และพลังงานที่มีอยู่ในโมเลกุล ATP สายโซ่ดีเอ็นเอเปิดออกและ RNA ถูกสังเคราะห์ขึ้น ซึ่งเป็นการจำลองข้อมูลทางพันธุกรรมที่เที่ยงตรง เปิดโซ่
RNA มีสามประเภทหลักและทั้งหมดมาจาก DNA นิวเคลียร์:
- RNAm (ผู้ส่งสาร)
- RNAr (ไรโบโซม)
- RNAt หรือ RNA (ถ่ายโอนหรือละลายได้)
