Нуклеинови киселини: история на изследването, описание

В един жив организъм съществуват три основни макромолекули: протеини и нуклеинови киселини от два вида. Благодарение на тях се поддържа жизнената активност и правилното функциониране на целия организъм. Какво е нуклеинова киселина? За какво са? За това - по-нататък в статията.

Обща информация

Нуклеиновата киселина е биополимер, органично съединение с висока молекулярност, която се образува от нуклеотидни остатъци. Прехвърлянето от поколение на поколение на цялата генетична информация е основната задача, която изпълняват нуклеиновите киселини. Представената по-долу презентация ще разкрие по-подробно тази концепция.

История на изследванията

Първият изследван нуклеотид е изолиран от мускулите на бик през 1847 г. и е наречен "инозинова киселина". В резултат на изучаването на химическата структура се установи, че той е 5'-фосфат рибозид и съхранява в него N-гликозидната връзка. През 1868 г. е открито вещество, наречено "нуклеин". Той е открит от швейцарския химик Фридрих Мишер по време на изследването на някои биологични вещества. Съставът на това вещество е фосфор. Съединението има киселинни свойства и не се разлага под въздействието на протеолитични ензими. Веществото има формула C29H49N9O22P3. Предположението за участието на нуклеина в процеса на прехвърляне на наследствена информация беше изложено в резултат на откриването на сходството на химическия му състав с хроматина. Този елемент е основният компонент на хромозомите. Терминът "нуклеинова киселина" е представен за първи път през 1889 г. от Richard Altmann. Той е автор на метода за получаване на тези вещества без протеинови примеси. По време на изследването на алкалната хидролиза на нуклеиновите киселини, Левин и Яков разкриват основните компоненти на продуктите от този процес. Те са нуклеотиди и нуклеозиди. През 1921 г. Левин предполага, че ДНК има тетрануклеотидна структура. Тази хипотеза обаче не беше потвърдена и се оказа погрешна. В резултат на това има нова възможност за изследване на структурата на съединенията. През 1940 г. Александър Тод, заедно със своята научна група, започнал широкомащабно проучване на химичните свойства, структурата на нуклеотидите и нуклеозидите, в резултат на което през 1957 г. бил награден с Нобелова награда. А американският биохимик Ервин Чаргаф установява, че нуклеиновите киселини съдържат различни типове нуклеотиди в определен модел. В бъдеще това явление се нарича „правило Chargaff“.

класификация

Нуклеиновите киселини са два вида: ДНК и РНК. Тяхното присъствие се открива в клетките на всички живи организми. ДНК се намира главно в клетъчното ядро. РНК е в цитоплазмата. През 1935 г. в хода на меката ДНК фрагментация са получени 4 ДНК-образуващи нуклеотида. Тези компоненти са представени в състоянието на кристалите. През 1953 г. Уотстън и Крийк определят, че ДНК има двойна спирала.

Методи за подбор

Разработени са различни начини за получаване на съединения от естествени източници. Основните условия на тези методи са ефективното разделяне на нуклеиновите киселини и протеини, най-малкото фрагментиране на веществата, получени по време на процеса. Днес широко се използва класическият метод. Същността на този метод е в разрушаването на стените на биологичния материал и по-нататъшната им обработка с анионен детергент. Резултатът е утайка от протеин и нуклеиновите киселини остават в разтвор. Използва се друг метод. В този случай, нуклеиновите киселини могат да бъдат депозирани в гел състояние чрез използване на етанол и физиологичен разтвор. Трябва да има известна предпазливост. По-специално, етанолът трябва да бъде добавен с голямо внимание към солен разтвор, за да се получи гел утайка. При каква концентрация се освобождава нуклеиновата киселина, какви примеси присъстват в нея, може да се определи чрез спектрофотометричен метод. Нуклеиновите киселини лесно се разграждат от нуклеаза, която е специален клас ензими. При тази селекция е необходимо лабораторното оборудване да бъде подложено на задължително лечение с инхибитори. Те включват, например, DEPC инхибитор, който се използва при изолирането на РНК.

Физични свойства

Нуклеиновите киселини имат добра разтворимост във вода, а в органичните съединения почти не се разтварят. Освен това те са особено чувствителни към температурата и нивата на рН. Молекулите с висока молекулна маса могат да бъдат фрагментирани чрез нуклеаза под влиянието на механични сили. Те включват смесване на разтвора, разбъркване.

Нуклеинови киселини. Структура и функция

В клетките се откриват полимерни и мономерни форми на разглежданите съединения. Полимерните форми се наричат ​​полинуклеотиди. В тази форма веригите от нуклеотиди свързват останалите фосфорна киселина. Поради съдържанието на два вида хетероциклични молекули, наречени рибоза и дезокрибоза, киселините, съответно, са рибонуклеинови и дезоксирибонуклеинови. С тяхна помощ се осъществява съхраняване, предаване и прилагане на наследствена информация. От мономерните форми на нуклеинови киселини, най-популярната аденозин трифосфатна киселина. Участва в предаването на сигнали и съхранението на енергия в клетката.

ДНК

Дезоксирибонуклеиновата киселина е макромолекула. С негова помощ, процесът на трансфер и внедряване на генетична информация. Тази информация е необходима за програмата за развитие и функциониране на жив организъм. При животните, растенията и гъбите ДНК е част от хромозомите, разположени в ядрото на клетката, както и в митохондриите и пластидите. При бактериите и археите молекулата на дезоксирибонуклеиновата киселина се придържа към нея клетъчна мембрана отвътре. В такива организми има предимно пръстеновидна ДНК молекули. Те се наричат ​​"плазмиди". Според химичната структура, дезоксирибонуклеиновата киселина е полимерна молекула, състояща се от нуклеотиди. Тези компоненти, от своя страна, са съставени от азотна база, захар и фосфатна група. Чрез последните два елемента се образува връзката между нуклеотидите, създавайки вериги. Като цяло, ДНК макромолекулата е представена като двуверижна спирала.

РНК

Рибонуклеиновата киселина е дълга верига, състояща се от нуклеотиди. Те съдържат азотна основа, рибозна захар и фосфатна група. Генетичната информация се кодира с помощта на нуклеотидна последователност. РНК се използва за програмиране на протеиновия синтез. Рибонуклеинова киселина се създава по време на транскрипция. Това е процесът на синтез на РНК върху ДНК матрицата. Това се случва с участието на специални ензими. Те се наричат ​​РНК-полимерази. След това матричните рибонуклеинови киселини участват в процеса на транслация. Така е и реализирането на протеинов синтез върху матрицата на РНК. Рибозомите участват активно в този процес. Останалите РНК се подлагат на химични трансформации в края на транскрипцията. В резултат на тези промени се образуват вторични и третични структури на рибонуклеинова киселина. Те функционират в зависимост от вида на РНК.