Nukleiinihappojen alkuaineet

nukleiinihappojen alkuaineet toimivat elämän pohjapiirustuksina, jotka kykenevät säilyttämään proteiineiksi muuntuvan geneettisen informaation. Nukleiinihapot koostuvat viidestä alkuaineesta: fosforista, typestä, hapesta, hiilestä ja vedystä.

miten nämä alkuaineet linkittyvät toisiinsa muodostaen nukleiinihapot ja mitä tehtäviä niillä on?

mainos

mitä nukleiinihapot ovat?

nukleiinihapot ovat makromolekyylejä, jotka sisältävät elämälle välttämättömän perinnöllisen informaation. Ne siirtyvät vanhemmilta lapsille, ja ne koodaavat proteiineja, joita tarvitaan toimivien organismien, kudosten ja solujen luomiseen. Nukleiinihappoja on kahta eri lajia: ribonukleiinihappo (RNA) ja deoksiribonukleiinihappo (DNA). DNA on kaikille elollisille yhteinen nukleiinihapon muoto; kaikilla kasveilla, eläimillä ja jopa yksisoluisilla bakteereilla on DNA. RNA: ta käytetään joidenkin virusten geneettisen materiaalin ensisijaisena varastointimenetelmänä, mutta tutkijat eivät yleensä pidä näitä viruksia elossa olevina.

”kaikki nykyinen DNA, joka on koukussa maan kaikkien solujen läpi, on yksinkertaisesti ensimmäisen molekyylin laajennus ja muokkaus.”- Lewis Thomas

solun DNA sijaitsee solun tuman sisällä ja eräissä muissa organelleissa, kuten solun mitokondrioissa. (Tämä pätee eukaryooteille, mutta prokaryooteilla on DNA, joka ei ole koteloitunut kalvoon, kuten tuma on). DNA on jaettu pitkiin osiin, joita kutsutaan kromosomeiksi, ja jokaisessa kromosomissa on vuorostaan tuhansia geenejä. Jokaisessa geenissä on tarkat ohjeet solun tarvitsemien proteiinien luomiseen.

proteiinien luomisessa RNA astuu kuvaan. RNA: ta on useita erilaisia: lähetti-RNA (mRNA), ribosomaalinen RNA (rRNA) ja siirtäjä-RNA (tRNA). Lähetti-RNA: n tehtävänä on muodostaa kopio DNA-ketjusta ja luoda siitä transkriptio. MRNA tekee tämän lukemalla DNA: n molekyyliketjut ja muodostamalla kopion DNA-sekvenssistä. TRNA on vastuussa aminohappojen siirtämisestä ribosomeihin siten, että proteiinit voidaan syntetisoida, kun taas rRNA auttaa luomaan ribosomit itse.

mainos

mitä nukleotidit ja Typpiemäkset ovat?

Photo: By Madprime (talk · contribs) – Own workiThe source code of this SVG is valid.Tämä vektorikuva luotiin Inkscapella., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1848174

sekä DNA että RNA ovat polymeerejä, eli ne ovat kompleksisia molekyylejä, jotka on tehty yksinkertaisemmista monomeereista. DNA: n muodostamia kompleksipolymeerejä kutsutaan nukleotideiksi ja nukleotidien yhdistyessä syntyy polynukleotideja. Jokaisella nukleotidilla on sama rakenne: viiden hiilen sokeri, yksi fosfaattiryhmä ja typpirengasrakenne, jota kutsutaan typpiemäkseksi. Sokerimolekyyli on nukleotidin keskellä, kun taas hiilet ja fosfaattiryhmät ovat kiinnittyneet sen kohtiin.

”yrittää lukea DNA: ta on kuin yrittäisi ymmärtää ohjelmistokoodia – vain 90% koodista on täynnä virheitä. Siinä tapauksessa on hyvin vaikea ymmärtää ja ennustaa, mitä se ohjelmakoodi tulee tekemään.”- Elon Musk

nukleotidien typpiemäkset ovat hiilipohjaisia molekyylejä rengasrakenteissa. DNA: n rakenteen muodostavat neljä typpiemästä: adeniini, tymiini, guaniini ja sytosiini. Nämä ovat lyhenteet A, T, G ja C vastaavasti. Sekä guaniinia että adeniinia kutsutaan puriineiksi, mikä tarkoittaa, että niiden rakenteissa on kaksi hiili-typpirengasta, jotka ovat fuusioituneet toisiinsa. Sen sijaan tymiiniä ja sytosiinia kutsutaan pyrimidiineiksi ja molemmissa on yksi typpi-hiilirengas.

Photo: _Image modified from ”Nucleic acids: Figure 1,” by OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._ via Khan Academy

erot RNA: n ja DNA: n välillä

RNA on rakenteeltaan erilainen kuin DNA. RNA: ssa on myös adeniinia, sytosiinia ja guaniinia kuten DNA: ssakin, mutta toisin kuin DNA: ssa sillä ei ole tymiiniä. RNA: lla on sen sijaan erilainen pyrimidiiniemäs: urasiili (U).

RNA: n ja DNA: n välillä on myös muita eroja. DNA: ssa ja RNA: ssa on eri emästen lisäksi hieman erilaisia sokereita. RNA: n sisältämää sokeria kutsutaan riboosiksi, kun taas DNA: n sisältämää sokeria kutsutaan deoksiriboosiksi. Näillä kahdella sokerilla on hyvin samanlaiset rakenteet, mutta ne eroavat toisistaan tärkeällä tavalla. Riboosin toisessa hiilessä on hydroksyyliryhmä, kun taas deoksiriboosin ekvivalenttihiilessä on sen sijaan vetyä. Sokerit ovat nukleotideissa keskeisessä asemassa emästen liittyessä 1 ’hiilen asemaan ja fosfaatin kiinnittyessä 5’ hiilen asemaan.

Fosfaattiryhmässä

Nukleotideissa voi olla yksi fosfaattiryhmä tai useita fosfaattiryhmiä. Nukleotideissa voi olla jopa kolme fosfaattiryhmää, jotka ovat yhteydessä hiili-5 ’ – sokeriin. On jonkin verran erimielisyyttä siitä, mikä lasketaan nukleotidiksi, sillä joissakin lähteissä termiä nukleotidi käytetään vain viittaamaan emäksiin, jotka on yhdistetty yhden fosfaatin ryhmään. On tärkeää muistaa, että kun RNA-ja DNA-ketjut lopulta liittyvät yhteen, ne menettävät kaksi fosfaattiryhmää, joten jos on RNA-tai DNA-molekyyliketju, niissä olevilla nukleotideilla on vain yksi fosfaattiryhmä.

nyt kun olemme tarkastelleet nukleiinihappomolekyylin rakennetta, voimme keskustella siitä, mitkä molekyylit muodostavat nämä rakenteet.

miten eri molekyylit muodostavat nukleiinihapot

viisi eri molekyyliä, jotka koostuvat nukleiinihapoista (hiili, typpi, vety, happi ja fosfori), muodostavat kukin tietyt DNA-tai RNA-molekyylin osat.

Hiilimolekyylit ovat erittäin tärkeä nukleotidien alkuaine. Ne muodostavat molekyylien nukleiinihapporungossa olevan sokerin, ja ne auttavat myös nukleotidin typpiemäksien luomisessa. Typpimolekyyleistä syntyy sekä puriineja että pyrimidiinejä, erityyppisiä aminohappoja. Aminohapporyhmien välillä on vetysidoksia, ja näiden sidosten vuoksi emäsparit pysyvät sitoutuneina toisiinsa nukleiinihapon säikeissä.

”DNA on sukuhistoriallinen kirja, jota olet kulkenut koko elämäsi!— – Blaine T. Bettinger

Vetymolekyylit pysyvät kiinni happi-ja hiiliatomeissa, joita on nukleiinihappojen typpiemästen ja sokereiden välissä. Typpiemästen vety-typpisidokset ovat polaarisia, ja niiden avulla vetysidoksia muodostuu nukleiinihapposäikeiden välille. Näin DNA saa kaksoiskierteen muodostuksensa, sillä kaksi DNA-juostetta ovat liittyneet toisiinsa emäspareista löytyvien vetysidosten avulla. Nukleotideissa on myös happimolekyylejä. Hapen atomeja on nukleotidin useissa osissa: sokerissa, typpiemäksissä ja fosfaateissa. RNA: lla ja DNA: lla on erilaiset sokerirakenteet. RNA: ssa on neljä hydroksyyli (OH) – ryhmää, kun taas deoksiriboosissa puhdas vety korvaa yhden OH-ryhmän, joten DNA: ssa on ”deoksi”.

Fosforimolekyylit muodostavat nukleotidien fosfaattiryhmät. Ne koostuvat sekä happi-että fosforimolekyyleistä. Näiden fosforiryhmien olemassaolo on tärkeää, koska niiden avulla eri nukleotidien sokerit linkittyvät toisiinsa muodostaen polymeerin.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *