Нуклеинске киселине: историја истраживања, опис

У живом организму постоје три главна макромолекула: протеини и нуклеинске киселине два типа. Захваљујући њима одржава се витална активност и правилно функционисање читавог организма. Шта је нуклеинска киселина? За шта су они? О овоме - даље у чланку.

Опште информације

Нуклеинска киселина је биополимер, органско једињење са високом молекуларношћу, коју формирају нуклеотидни остаци. Пренос из генерације на генерацију свих генетских информација је главни задатак који нуклеинске киселине обављају. Презентација, која је приказана у наставку, детаљније ће открити овај концепт.

Историја истраживања

Први испитивани нуклеотид је изолован из мишића бика 1847. године и назван је "инозинска киселина". Као резултат проучавања хемијске структуре, откривено је да је реч о 5'-фосфатном рибозиду и да у њему чува Н-гликозидну везу. Године 1868. откривена је супстанца названа “нуклеин”. Отворио га је швајцарски хемичар Фриедрицх Миесцхер током истраживања неких биолошких супстанци. Састав ове супстанце био је фосфор. Једињење има киселинска својства и не разграђује се под утицајем протеолитички ензими. Супстанца је добила формулу Ц29Х49Н9О22П3. Предложена је претпоставка о учешћу нуклеина у процесу преноса насљедних информација као резултат открића сличности његовог хемијског састава с кроматином. Овај елемент је главна компонента хромозома. Термин "нуклеинска киселина" први пут је увео 1889. године Рицхард Алтманн. Аутор је методе добијања ових супстанци без протеинских нечистоћа. Приликом проучавања алкалне хидролизе нуклеинских киселина, Левин и Јацоб открили су главне компоненте производа овог процеса. Били су нуклеотиди и нуклеозиди. Године 1921. Левин је предложио да ДНК има тетрануклеотидну структуру. Међутим, ова хипотеза није потврђена и показала се погрешном. Као резултат тога, постоји нова прилика за проучавање структуре једињења. Године 1940. Алекандер Тодд, заједно са својом научном групом, започео је опсежну студију о хемијским својствима, структури нуклеотида и нуклеозида, тако да је 1957. године добио Нобелову награду. Амерички биохемичар Ервин Цхаргафф је утврдио да нуклеинске киселине садрже различите типове нуклеотида у одређеном обрасцу. У будућности, овај феномен се назива “Цхаргафф правило”.

Класификација

Нуклеинске киселине су два типа: ДНК и РНК. Њихово присуство се открива у ћелијама свих живих организама. ДНК се углавном налази у ћелијском језгру. РНК је у цитоплазми. Године 1935., током фрагментације меке ДНА, добијена су 4 нуклеотида који формирају ДНК. Ове компоненте су представљене у стању кристала. 1953. Ватстон и Цреек су утврдили да ДНК има двоструку спиралу.

Методе избора

Развијени су различити начини добијања једињења из природних извора. Главни услови ових метода су ефикасно раздвајање нуклеинских киселина и протеина, најмање фрагментације супстанци добијених током процеса. Данас се класична метода широко користи. Суштина овог поступка је у уништавању зидова биолошког материјала и њиховој даљој обради анионским детерџентом. Резултат је преципитат протеина, а нуклеинске киселине остају у раствору. Користи се други метод. У овом случају, нуклеинске киселине се могу депоновати у стању гела употребом етанола и сланог раствора. Треба бити опрезан. Нарочито, етанол би требало додати са великом пажњом сланом раствору да би се добио гел преципитат. У којој концентрацији је ослобођена нуклеинска киселина, које нечистоће су присутне у њој, може се одредити спектрофотометријском методом. Нуклеинске киселине се лако разграђују нуклеазом, која је посебна класа ензима. Овом селекцијом неопходно је да се лабораторијска опрема обавезно третира са инхибиторима. Они укључују, на пример, ДЕПЦ инхибитор који се користи у изолацији РНК.

Пхисицал пропертиес

Нуклеинске киселине имају добру растворљивост у води, ау органским једињењима готово се не растварају. Поред тога, они су посебно подложни температурама и пХ нивоима. Молекули нуклеинске киселине високе молекулске масе могу бити фрагментисани нуклеазом под утицајем механичких сила. То укључује мешање раствора, његово мешање.

Нуклеинске киселине. Структура и функција

Полимерне и мономерне форме разматраних једињења налазе се у ћелијама. Полимерни облици се називају полинуклеотиди. У овом облику, ланци нуклеотида везују остатак фосфорна киселина. Због садржаја два типа хетероцикличних молекула, названих рибоза и деоксорибоза, киселине, респективно, су рибонуклеинске и деоксирибонуклеичне. Уз њихову помоћ долази до чувања, преношења и имплементације насљедних информација. Од мономерних облика нуклеинских киселина, најпопуларнија аденозин трифосфатна киселина. Укључена је у пренос сигнала и складиштење енергије у ћелији.

ДНА

Деоксирибонуклеинска киселина је макромолекула. Уз његову помоћ, процес преноса и имплементације генетских информација. Ова информација је неопходна за програм развоја и функционисања живог организма. Код животиња, биљака и гљива, ДНК је део хромозома који се налазе у језгру ћелије, као и митохондрија и пластида. У бактеријама и архејама, молекул деоксирибонуклеинске киселине приања ћелијске мембране изнутра. У таквим организмима постоје углавном прстенасте ДНА молекуле. Називају се "плазмиди". Према хемијској структури, деоксирибонуклеинска киселина је полимерни молекул који се састоји од нуклеотида. Ове компоненте су, пак, састављене од азотне базе, шећера и фосфата. Кроз последња два елемента формира се веза између нуклеотида, стварајући ланце. Генерално, макромолекула ДНК је представљена као дво-ланчана спирала.

РНА

Рибонуклеинска киселина је дуги ланац који се састоји од нуклеотида. Садрже азотну базу, шећер рибозу и фосфатну групу. Генетске информације се кодирају помоћу нуклеотидне секвенце. РНА се користи за програмирање синтезе протеина. Рибонуклеинска киселина настаје током транскрипције. Ово је процес синтезе РНК на ДНК шаблону. Појављује се уз учешће посебних ензима. Зову се РНА полимеразе. Након тога, матричне рибонуклеинске киселине учествују у процесу превођења. Тако је и имплементација синтезе протеина на РНА матрици. Рибозоми активно учествују у овом процесу. Преостале РНК пролазе хемијску трансформацију на крају транскрипције. Као резултат ових промена, формирају се секундарне и терцијарне структуре рибонуклеинске киселине. Они функционишу у зависности од типа РНК.