Википедија

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su krupni i složeni organski molekuli značajni za ćeliju i odgovorni za najznačajnije procese, kao što su nasleđivanje, sinteza proteina, u njoj. Postoje dva tipa nukleinskih kiselina: dezoksiribonukleinska kiselina i ribonukleinska kiselina. DNK je nosilac naslednih informacija u ćeliji, dok RNK učestvuju u prenošenju tih informacija i njihovom prevođenju u proteine. Nukleinske kiseline su makromolekuli čiju jedinicu građe predstavljaju nukleotidi. Njih obrazuje jedan pentozni šećer za koji je vezana fosfatna grupa i jedna azotna, purinska ili pirimidinska baza. Nukleotidi međusobno povezuju i na taj način, zahvaljujući vezi koja se uspostavlja između fosfata i šećera, formiraju lanac. Osim u virusima, koji sadrže jednu ili drugu nukleinsku kiselinu (nikada obe), DNK i RNK se nalaze u svim vrstama organizama. Nukleinske kiseline se najviše nalaze u jedru (lat. nucleus) pa su po tome i dobile naziv. Prvi ih je izolovao Fridrih Mišer 1872. godine. Nešto kasnije ustanovljeno je da se, osim u jedru, nalaze i u citoplazmi. Prema današnjim podacima poznato je da zasebne nukleinske kiseline sadrže i neke od ćelijskih organela, kakve su npr. mitohondrije i hloroplasti. Prema građi su polimeri izgrađeni od monomera - nukleotida.

Poređenje dve glavne nukleinske kiseline: RNK (levo) i DNK (desno)
Šematski prikaz strukture DNK: žuti krugovi predstavljaju fosfate, zeleni dezoksiribozu, a crveni azotne baze;punom crtom predstavljena je kovalentna veza, a isprekidanom vodonična

U izgradnji nukleotida, koji formiraju DNK učestvuju:

U izgradnji nukleotida RNK učestvuju:

  • pentozni šećer riboza,
  • purinske (derivati purina) baze adenin i guanin, ili pririmidinske(derivati pirimidina) baze citozin i uracili
  • kiselinski ostatak fosforne kiseline.

Nukleinske kiseline su prirodna hemijska jedinjenja koja služe kao primarni molekuli koji prenose informacija u ćelijama i čine genetski materijal. Nukleinskih kiselina ima u izobilju u svim živim bićima, gde se stvaraju, kodiraju, a zatim čuvaju informacije o svakoj živoj ćeliji svakog oblika života na Zemlji. One funkcionišu tako što prenose i izražavaju te informacije unutar i izvan ćelijskog jezgra u unutrašnjim operacijama ćelije i ultimatno u sledećoj generaciji svakog živog organizma. Kodirane informacije su sadržane i prenose se putem sekvenci nukleinskih kiselina, što obezbeđuje unutar molekula RNK i DNK. Nukleinske kiseline igraju posebno važnu ulogu u usmeravanju sinteze proteina.

Niti nukleotida su povezane da bi formirale osnovu u vidu heliksne zavojnice - obično jednu za RNK, dve za DNK - i sklopljene su u lance parova baza izabranih od pet primarnih, odnosno kanonskih nukleobaza, a to su: adenin, citozin, guanin, timin, i uracil. Timin se javlja samo u DNK, a uracil samo u RNK. Koristeći aminokiseline i postupak poznat kao sinteza proteina,[1] specifično sekvenciranje u DNK ovih parova nukleobaze omogućava čuvanje i prenos kodiranih uputstava kao gena. U RNK, sekvenciranje baznih parova omogućava proizvodnju novih proteina koji određuju okvire i delove i većinu hemijskih procesa svih oblika života.

Istorija

uredi
 
Švajcarski naučnik Fridrih Mišer je oktrio nukleinske kiseline (DNK) 1868. godine.[notes 1] On je kasnije izneo ideju da one mogu da budu povezane sa nasleđivanjem.[2]

Eksperimentalne studije nukleinskih kiselina čine glavni deo savremenih bioloških i medicinskih istraživanja i čine osnovu za genom i forenzičku nauku, kao i za biotehnološku i farmaceutsku industriju.[6][7][8]

Pojava i nomenklatura

uredi

Termin nukleinska kiselina je sveukupan naziv za DNK i RNK, članove porodice biopolimera,[9] i sinonim je za polinukleotid. Nukleinske kiseline su nazvane zbog svog početnog otkrića unutar jedgra i zbog prisustva fosfatnih grupa (srodnih fosfornoj kiselini).[10] Iako su prvi put otkrivene u jedgru eukariotskih ćelija, sada je poznato da se nukleinske kiseline mogu naći u svim oblicima života, uključujući bakterije, arheje, mitohondrije, hloroplaste i viruse (postoji rasprava da li su virusi živi ili neživi). Sve žive ćelije sadrže i DNK i RNK (osim nekih ćelija kao što su zrela crvena krvna zrnca), dok virusi sadrže DNK ili RNK, ali obično ne obe.[11] Osnovna komponenta bioloških nukleinskih kiselina je nukleotid, od kojih svaki sadrži pentozni šećer (ribozu ili dezoksiribozu), fosfatnu grupu i nukleobazu.[12] Nukleinske kiseline se takođe generišu u laboratoriji, upotrebom enzima[13] (DNK i RNK polimeraze) i hemijskom sintezom u čvrstoj fazi. Hemijske metode takođe omogućavaju stvaranje izmenjenih nukleinskih kiselina kojih nema u prirodi,[14] na primer peptidnih nukleinskih kiselina.

Molekularni sastav i veličina

uredi

Nukleinske kiseline su uglavnom veoma veliki molekuli. Molekuli DNK su verovatno najveći poznati individualni molekuli. Dobro proučeni molekuli biološke nukleinske kiseline variraju u veličini od 21 nukleotida (mala interferirajuća RNK) do velikih hromozoma (ljudski hromozom 1 je jedan molekul koji sadrži 247 miliona baznih parova[15]).

U većini slučajeva molekuli DNK u prirodi su dvolančani, a molekuli RNK jednolančani.[16] Postoje brojni izuzeci - neki virusi imaju genom napravljen od dvolančane RNK, a drugi virusi imaju jednolančane DNK genome,[17] i, u nekim okolnostima, mogu se formirati strukture nukleinske kiseline sa tri ili četiri lanca.[18]

Nukleinske kiseline su linearni polimeri (lanci) nukleotida. Svaki nukleotid se sastoji od tri komponente: purinske ili pirimidinske nukleobaze (ponekad nazvane azotnom bazom ili jednostavno bazom), pentoznog šećera i fosfatne grupe koja molekul čini kiselim. Podstruktura koja se sastoji od nukleobaze i šećera naziva se nukleozid. Tipovi nukleinske kiseline se razlikuju u strukturi šećera u svojim nukleotidima - DNK sadrži 2'-dezoksiribozu, dok RNK sadrži ribozu (gde je jedina razlika prisustvo hidroksilne grupe). Takođe, nukleobaze pronađene u dva tipa nukleinske kiseline su različite: adenin, citozin i guanin nalaze se u RNK i u DNK, dok se timin javlja u DNK, a uracil u RNK.

Šećeri i fosfati u nukleinskim kiselinama povezani su međusobno u naizmeničnom lancu (osnova od šećera i fosfata) preko fosfodiesterskih veza.[19] U konvencionalnoj nomenklaturi, ugljenici za koje se vežu fosfatne grupe su 3'-kraj a 5'-kraj ugljenik je na šećeru. Ovo daje usmerenost nukleinskim kiselinama, i krajevi molekula nukleinske kiseline nazivaju se 5'-kraj i 3'-kraj. Nukleobaze su povezane sa šećerima preko N-glikozidne veze koja uključuje nukleobazni prsten azota (N-1 za pirimidine i N-9 za purine) i 1' ugljenik u prstenu pentoznog šećera.

Nestandardni nukleozidi su takođe prisutni u RNK i u DNK i obično nastaju modifikovanjem standardnih nukleozida unutar molekula DNK ili primarnog (početnog) transkripta RNK. Molekuli transportne RNK (tRNK) sadrže naročito veliki broj modifikovanih nukleozida.[20]

Napomene

uredi
  1. ^ On ih je zvao nuklein.

Reference

uredi
  1. ^ „What is DNA”. What is DNA. Linda Clarks. Arhivirano iz originala 18. 01. 2019. g. Pristupljeno 6. 8. 2016. 
  2. ^ Bill Bryson (2015). A Short History of Nearly Everything. Broadway Books. str. 500. 
  3. ^ Dahm R (januar 2008). „Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research”. Human Genetics. 122 (6): 565—81. PMID 17901982. S2CID 915930. doi:10.1007/s00439-007-0433-0. 
  4. ^ Cox, Michael; Nelson, David (2008). Principles of Biochemistry. Susan Winslow. str. 288. ISBN 9781464163074. 
  5. ^ „DNA Structure”. What is DNA. Linda Clarks. Arhivirano iz originala 24. 02. 2021. g. Pristupljeno 6. 8. 2016. 
  6. ^ Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, et al. (februar 2001). „Initial sequencing and analysis of the human genome” (PDF). Nature. 409 (6822): 860—921. Bibcode:2001Natur.409..860L. PMID 11237011. doi:10.1038/35057062  . 
  7. ^ Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, Sutton GG, et al. (februar 2001). „The sequence of the human genome”. Science. 291 (5507): 1304—51. Bibcode:2001Sci...291.1304V. PMID 11181995. doi:10.1126/science.1058040  . 
  8. ^ Budowle B, van Daal A (april 2009). „Extracting evidence from forensic DNA analyses: future molecular biology directions”. BioTechniques. 46 (5): 339—40, 342—50. PMID 19480629. doi:10.2144/000113136  . 
  9. ^ Elson D (1965). „Metabolism of Nucleic Acids (Macromolecular DNA and RNA)”. Annual Review of Biochemistry. 34: 449—86. PMID 14321176. doi:10.1146/annurev.bi.34.070165.002313. 
  10. ^ Dahm R (januar 2008). „Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research”. Human Genetics. nih.gov. 122 (6): 565—81. PMID 17901982. S2CID 915930. doi:10.1007/s00439-007-0433-0. 
  11. ^ Brock TD, Madigan MT (2009). Brock biology of microorganisms. Pearson / Benjamin Cummings. ISBN 978-0-321-53615-0. 
  12. ^ Hardinger, Steven; University of California, Los Angeles (2011). „Knowing Nucleic Acids” (PDF). ucla.edu. Arhivirano iz originala (PDF) 04. 03. 2016. g. Pristupljeno 14. 06. 2021. 
  13. ^ Mullis, Kary B. The Polymerase Chain Reaction (Nobel Lecture). 1993. (retrieved December 1, 2010) http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis-lecture.html
  14. ^ Verma S, Eckstein F (1998). „Modified oligonucleotides: synthesis and strategy for users”. Annual Review of Biochemistry. 67: 99—134. PMID 9759484. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.99  . 
  15. ^ Gregory SG, Barlow KF, McLay KE, Kaul R, Swarbreck D, Dunham A, et al. (maj 2006). „The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1”. Nature. 441 (7091): 315—21. Bibcode:2006Natur.441..315G. PMID 16710414. doi:10.1038/nature04727  . 
  16. ^ Todorov TI, Morris MD (april 2002). National Institutes of Health. „Comparison of RNA, single-stranded DNA and double-stranded DNA behavior during capillary electrophoresis in semidilute polymer solutions”. Electrophoresis. nih.gov. 23 (7–8): 1033—44. PMID 11981850. doi:10.1002/1522-2683(200204)23:7/8<1033::AID-ELPS1033>3.0.CO;2-7. 
  17. ^ Margaret Hunt; University of South Carolina (2010). „RN Virus Replication Strategies”. sc.edu. 
  18. ^ McGlynn P, Lloyd RG (avgust 1999). „RecG helicase activity at three- and four-strand DNA structures”. Nucleic Acids Research. 27 (15): 3049—56. PMC 148529  . PMID 10454599. doi:10.1093/nar/27.15.3049. 
  19. ^ Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L. (2007). Biochemistry . San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-6766-4. 
  20. ^ Rich A, RajBhandary UL (1976). „Transfer RNA: molecular structure, sequence, and properties”. Annual Review of Biochemistry. 45: 805—60. PMID 60910. doi:10.1146/annurev.bi.45.070176.004105. 

Literatura

uredi
  • Wolfram Saenger (1984). Principles of Nucleic Acid Structure. . Springer-Verlag New York Inc.
  • Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter (2007). Molecular Biology of the Cell. ISBN 978-0-8153-4105-5. . Fourth edition is available online through the NCBI Bookshelf: link
  • Jeremy M Berg, John L Tymoczko, and Lubert Stryer, Biochemistry 5th edition, 2002, W H Freeman. Available online through the NCBI Bookshelf: link
  • Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland K. O. Sigel, ur. (2012). Interplay between Metal Ions and Nucleic Acids. Metal Ions in Life Sciences. 10. Springer. ISBN 978-94-007-2171-5. doi:10.1007/978-94-007-2172-2. 
  • Palou-Mir, Joana; Barceló-Oliver, Miquel; Sigel, Roland K.O. (2017). „Chapter 12. The Role of Lead(II) in Nucleic Acids”. Ur.: Astrid, S.; Helmut, S.; Sigel, R. K. O. Lead: Its Effects on Environment and Health. Metal Ions in Life Sciences. 17. de Gruyter. str. 403—434. PMID 28731305. doi:10.1515/9783110434330-012. 

Spoljašnje veze

uredi
 
Nukleinske kiseline na Vikimedijinoj ostavi.


Preuzeto iz „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Нуклеинске_киселине&oldid=28897914”