Struktūra ir savybės
Nukleikas rūgštys yra biomolekulės, randamos visuose gyvuose Žemės objektuose. Skiriama ribonukleino rūgštis (RNR, RNR, ribonukleino rūgštis) ir deoksiribonukleorūgštis (DNR, DNR, dezoksiribonukleino rūgštis). Nukleikas rūgštys yra polimerai, susidedantys iš vadinamųjų nukleotidų. Kiekvieną nukleotidą sudaro šie trys vienetai:
- Cukrus (angliavandeniai, monosacharidas, pentozė): ribozė RNR, 2`-dezoksiribozė DNR.
- Neorganinis fosfatas (fosforo rūgštis, Kaip esteris).
- Organinis nukleinas bazės: Purino pagrindai: Adeninas, guaninas; pirimidino bazės: citozinas, timinas (DNR) ir Uracilas (RNR).
Per fosfodiesterio ryšį, nukleinis rūgštys kartais suformuoja itin ilgas, linijines grandines. Stuburą pakaitomis sudaro fosfatų ir cukraus vienetai. Kitoks bazės yra prisirišę prie cukrų. Sruogos baigiasi 5'-galu (fosfatas) ir 3'-galu (hidroksilo grupė), todėl turi vieną kryptį (5'3 'arba atvirkščiai). Nukleorūgštis sintetina polimerazės, tokios kaip DNR polimerazė (DNR) arba RNR polimerazė (RNR). Cukraus junginys su baze, jei nėra fosfato, vadinamas nukleozidu. Skiriami ribonukleozidai ir deoksiribonukleozidai. Pavyzdžiui, bazė vadinama adeninu, nukleozidu adenozino ir deoksinukleozidas deoksiadenosinas. Nukleotidai ar fosforilinti nukleozidai organizme atlieka kitas funkcijas, pavyzdžiui, kaip energijos nešėjai (adenozino trifosfatas) arba signalo perdavimui (ciklinis guanozino monofosfatas, cGMP).
Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR).
Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) paprastai yra dviguba ir turi dvigubą spiralinę ir antiparalelią struktūrą. Tai reiškia, kad abi sruogos eina priešinga kryptimi. DNR yra šios keturios bazės:
- Purinai: adeninas (A), guaninas (G).
- Pirimidinai: timinas (T), citozinas (C)
Šios bazės iš dviejų sruogų sudaro vadinamąsias pagrindo poras per vandenilis obligacijos. Arba tarp adenino ir timino (A = T), arba tarp guanino ir citozino (G≡C).
Ribonukleino rūgštis (RNR)
Ribonukleino rūgštis (RNR), skirtingai nuo DNR, paprastai yra viengrandė ir joje yra uracilo (U), o ne timino. Be to, cukrus yra ribozė vietoj 2`-dezoksiribozės DNR. Šie du cukrūs skiriasi tik viena hidroksi grupe, kurios trūksta 2`-deoksiribozėje (deoksi = be deguonis). RNR erdvėje gali prisiimti labai skirtingas struktūras. Skirtingi tipai yra su skirtingomis užduotimis:
- Messenger RNR (mRNR): transkripcija.
- Ribosominė RNR (rRNR): Kartu su baltymai, komponentas ribosomos.
- Perkelti RNR (tRNR): baltymų sintezė.
In virusai, RNR gali perimti DNR, kaip genetinės informacijos nešėjos, funkciją, pavyzdžiui, daryti įtaką virusai or hepatito C virusai. Tai vadinama RNR virusais.
Genetinis kodas, transkripcija ir vertimas.
Trys iš eilės kiekvienoje DNR arba mRNR (kodone) esančios bazės koduoja aminorūgštį, kurios yra statybinės medžiagos baltymai. DNR atkarpos transkripcijos metu pirmiausia perrašomos į mRNR (pasiuntinio RNR). Susidarymas baltymai iš ribosomos esančios iRNR vadinamas vertimu.
Funkcija ir svarba
Nukleino rūgštys turi esminę reikšmę kaip informacijos saugyklos. DNR yra informacija, reikalinga kiekvieno gyvo susidarymui, vystymuisi ir homeostazei. Tai pirmiausia yra seka amino rūgštys baltymuose. Sekos tRNR ir rRNR taip pat „saugomos“ DNR. Ribonukleino rūgščių (RNR) užduotys yra platesnės. Kaip ir DNR, jie yra informacijos nešėjai, tačiau jie taip pat turi struktūrines ir katalizines bei atpažinimo funkcijas. Nukleorūgštys atskleidžia, kad gyvi organizmai žemėje yra giminingi ir kilę iš bendro protėvio, egzistavusio daugiau nei prieš 3.5 milijardo metų. Taigi genetika suteikia atsakymus į esminius gyvenimo klausimus.
Nukleorūgštys farmacijoje (pavyzdžiai).
Nukleozidų analogai, tokie kaip acikloviras or pencikloviras skiriami virusinėms infekcijoms gydyti. Jie yra nukleozidų dariniai, lemiantys grandinės nutraukimą po fosforilinimo ir inkorporavimo į viruso DNR, nes cukraus dalis yra neišsami. Jie yra klaidingi substratai, trukdantys DNR replikacijai. Kiti antivirusiniai narkotikai taip pat daro poveikį nukleorūgščių lygiu. Citostatikai arba antimetabolitai atlieka panašią funkciją. Jie naudojami Vėžys terapija. Jie slopina ląstelių dalijimąsi ir sukelia ląstelių mirtį Vėžys ląstelių. DNR segmentams modifikuoti naudojamos įvairios genų terapijos priemonės, pavyzdžiui, naudojant CRISPR-Cas9 metodas. Tai daroma, pavyzdžiui, siekiant ištaisyti ligą sukeliančią mutaciją. Taikant genų terapiją, nukleorūgštys taip pat gali būti įvedamos į ląsteles, kurios nėra integruotos į genomą. Jie yra lauke, tačiau taip pat naudojami baltymų sintezei (pvz., Onasemnogen abeparvovec). Mažos trukdančios RNR (siRNR) yra trumpi RNR fragmentai, dėl kurių organizmas selektyviai skaido komplementinę mRNR. Tokiu būdu jie specialiai užkerta kelią genų ekspresijai ir baltymų susidarymui. Be to, daugelis narkotikai sąveikauja su nukleino rūgštimis ir daro įtaką genų raiškai. Tipiški pavyzdžiai yra gliukokortikoidai, estrogenai, androgenai ir retinoidai. Jie jungiasi prie ląstelės viduje esančių receptorių, kurie vėliau prisijungia prie DNR ir daro įtaką baltymų sintezei. Be to, nukleorūgštys vaidina labai svarbų vaidmenį diagnozuojant, atrandant vaistus ir gaminant biologai (pvz., insulinai, antikūnai), be kitų programų.
