กรดนิวคลีอิกเก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมที่สืบทอดมาจากบรรพบุรุษของเรา หากคุณมีลูก ข้อมูลทางพันธุกรรมของคุณในจีโนมของพวกเขาจะถูกรวมใหม่และรวมกับข้อมูลทางพันธุกรรมของคู่ของคุณ จีโนมของคุณจะถูกทำซ้ำทุกครั้งที่เซลล์แบ่งตัว นอกจากนี้ กรดนิวคลีอิกยังมีส่วนที่เรียกว่ายีน ซึ่งมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนทั้งหมดในเซลล์ คุณสมบัติของยีนควบคุมลักษณะทางชีวภาพของร่างกายของคุณ
ข้อมูลทั่วไป
กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท: กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (รู้จักกันดีในชื่อ DNA) และกรดไรโบนิวคลีอิก (รู้จักกันดีในชื่อ RNA)
DNA เป็นสายโซ่ของยีนที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโต การพัฒนา ชีวิต และการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมดและไวรัสส่วนใหญ่
การเปลี่ยนแปลงใน DNA ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในรุ่นต่อๆ ไป
DNA เป็นสารตั้งต้นทางชีวภาพพบในสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่ทั้งหมด ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายที่สุดไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีการจัดระเบียบสูง
อนุภาคไวรัส (virions) จำนวนมากมี RNA ในนิวเคลียสเป็นสารพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ควรกล่าวถึงว่าไวรัสอยู่บนพรมแดนของธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต เนื่องจากหากไม่มีอุปกรณ์เคลื่อนที่ของโฮสต์ ไวรัสจะยังคงไม่ทำงาน
ภูมิหลังทางประวัติศาสตร์
ในปี 1869 ฟรีดริช มีเชอร์แยกนิวเคลียสออกจากเซลล์เม็ดเลือดขาว และพบว่าพวกมันมีสารที่อุดมด้วยฟอสฟอรัสที่เขาเรียกว่านิวเคลียส
Hermann Fischer ค้นพบเบส purine และ pyrimidine ในกรดนิวคลีอิกในทศวรรษ 1880
ในปี 1884 R. Hertwig แนะนำว่านิวเคลียสมีหน้าที่ในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ในปี 1899 Richard Altmann ได้บัญญัติคำว่า "core acid"
และต่อมา ในยุค 40 ของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ Kaspersson และ Brachet ได้ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างกรดนิวคลีอิกกับการสังเคราะห์โปรตีน
นิวคลีโอไทด์
โพลีนิวคลีโอไทด์ถูกสร้างขึ้นจากนิวคลีโอไทด์จำนวนมาก - โมโนเมอร์เชื่อมต่อกันเป็นโซ่
ในโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก นิวคลีโอไทด์จะถูกแยกออก แต่ละอันประกอบด้วย:
- ฐานไนโตรเจน
- น้ำตาลเพนโทส
- กลุ่มฟอสเฟต
นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวมีเบสอะโรมาติกที่มีไนโตรเจนติดอยู่กับแซ็กคาไรด์เพนโตส (ห้าคาร์บอน) ซึ่งในทางกลับกันจะติดกับกรดฟอสฟอริกตกค้าง โมโนเมอร์ดังกล่าวเมื่อรวมกันแล้วจะเกิดเป็นโพลีเมอร์โซ่. พวกมันเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างฟอสฟอรัสตกค้างของสายโซ่หนึ่งกับน้ำตาลเพนโทสของอีกสาย พันธะเหล่านี้เรียกว่าพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ พันธะฟอสโฟไดเอสเตอร์ก่อตัวเป็นกระดูกสันหลังของฟอสเฟต-คาร์โบไฮเดรต (โครงกระดูก) ของทั้ง DNA และ RNA
ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์
มาดูคุณสมบัติของกรดนิวคลีอิกที่อยู่ในนิวเคลียสกัน ดีเอ็นเอสร้างอุปกรณ์โครโมโซมของนิวเคลียสของเซลล์ของเรา DNA มี "คำแนะนำซอฟต์แวร์" สำหรับการทำงานปกติของเซลล์ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์แบบเดียวกัน คำแนะนำเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยังเซลล์ใหม่ระหว่างการแบ่งเซลล์ ดีเอ็นเอมีลักษณะเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีเกลียวคู่บิดเป็นเกลียวคู่
กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยโครงกระดูกแซคคาไรด์ฟอสเฟต-ดีออกซีไรโบสและเบสไนโตรเจนสี่ชนิด: อะดีนีน (A), กัวนีน (G), ไซโตซีน (C) และไทมีน (T) ในเกลียวคู่ อะดีนีนจับคู่กับไทมีน (A-T) กวานีนจะจับคู่กับไซโตซีน (G-C)
ในปี 1953 เจมส์ ดี. วัตสันและฟรานซิส เอช.เค. Crick เสนอโครงสร้างสามมิติของ DNA จากข้อมูล X-ray crystallographic ที่มีความละเอียดต่ำ พวกเขายังอ้างถึงการค้นพบของนักชีววิทยา Erwin Chargaff ว่าใน DNA ปริมาณไทมีนเทียบเท่ากับปริมาณของอะดีนีน และปริมาณของกัวนีนนั้นเทียบเท่ากับปริมาณของไซโตซีน วัตสันและคริก ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2505 จากการมีส่วนสนับสนุนด้านวิทยาศาสตร์ ตั้งสมมติฐานว่าพอลินิวคลีโอไทด์สองเส้นก่อตัวเป็นเกลียวคู่ เกลียวแม้ว่าจะเหมือนกัน แต่บิดไปในทิศทางตรงกันข้ามทิศทาง. โซ่ฟอสเฟต-คาร์บอนตั้งอยู่ด้านนอกของเกลียว ขณะที่ฐานอยู่ด้านใน โดยจะเกาะติดกับเบสอีกสายหนึ่งโดยใช้พันธะโควาเลนต์
ไรโบนิวคลีโอไทด์
โมเลกุลอาร์เอ็นเอมีอยู่เป็นเกลียวเกลียวเดี่ยว โครงสร้างของอาร์เอ็นเอประกอบด้วยโครงกระดูกคาร์โบไฮเดรตฟอสเฟตไรโบสและฐานไนเตรต: อะดีนีน กัวนีน ไซโตซีนและยูราซิล (U) เมื่อ RNA ถูกสร้างขึ้นบนเทมเพลต DNA ระหว่างการถอดรหัส guanine จะจับคู่กับ cytosine (G-C) และ adenine กับ uracil (A-U)
RNA แฟรกเมนต์ใช้สร้างโปรตีนภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ซึ่งช่วยให้แน่ใจในการเติบโตและการแบ่งตัวอย่างต่อเนื่อง
กรดนิวคลีอิกมีหน้าที่หลักสองอย่าง ประการแรก พวกมันช่วย DNA โดยทำหน้าที่เป็นตัวกลางที่ส่งข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นไปยังไรโบโซมจำนวนนับไม่ถ้วนในร่างกายของเรา หน้าที่หลักอื่น ๆ ของ RNA คือการส่งกรดอะมิโนที่ถูกต้องซึ่งไรโบโซมแต่ละตัวต้องการเพื่อสร้างโปรตีนใหม่ RNA มีหลายคลาส
การส่งข้อความ RNA (mRNA หรือ mRNA - template) เป็นสำเนาของลำดับพื้นฐานของส่วน DNA ที่ได้รับจากการถอดความ Messenger RNA ทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่าง DNA และไรโบโซม - ออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่รับกรดอะมิโนจากการถ่ายโอน RNA และใช้พวกมันเพื่อสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์
Transfer RNA (tRNA) เปิดใช้งานการอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมจาก messenger RNA ส่งผลให้กระบวนการแปลกรดไรโบนิวคลีอิก - การสังเคราะห์โปรตีน นอกจากนี้ยังขนส่งกรดอะมิโนที่ถูกต้องไปยังที่สังเคราะห์โปรตีน
ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA) เป็นส่วนประกอบหลักของไรโบโซม มันผูกแม่แบบไรโบนิวคลีโอไทด์ไว้ในตำแหน่งหนึ่งซึ่งเป็นไปได้ที่จะอ่านข้อมูล จึงเริ่มกระบวนการแปล
MiRNAs คือโมเลกุล RNA ขนาดเล็กที่ทำหน้าที่ควบคุมยีนจำนวนมาก
หน้าที่ของกรดนิวคลีอิกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตโดยทั่วไปและสำหรับแต่ละเซลล์โดยเฉพาะ หน้าที่เกือบทั้งหมดที่เซลล์ทำถูกควบคุมโดยโปรตีนที่สังเคราะห์ขึ้นโดยใช้อาร์เอ็นเอและดีเอ็นเอ เอ็นไซม์ ผลิตภัณฑ์โปรตีน เร่งกระบวนการสำคัญทั้งหมด: การหายใจ การย่อยอาหาร เมแทบอลิซึมทุกประเภท
ความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก
| เดโซคิริโบนิวคลีโอไทด์ | ไรโบนิวคลีโอไทด์ | |
| ฟังก์ชั่น | การจัดเก็บระยะยาวและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม | การเปลี่ยนแปลงข้อมูลที่เก็บไว้ใน DNA ให้เป็นโปรตีน การขนส่งกรดอะมิโน การจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของไวรัสบางชนิด |
| โมโนแซ็กคาไรด์ | ดีออกซีไรโบส | ไรโบส |
| โครงสร้าง | เกลียวคู่ | เกลียวเกลียวเดี่ยว |
| ฐานไนเตรต | T, C, A, G | U, C, G, A |
คุณสมบัติเด่นของกรดนิวคลีอิก
อะดีนีนกับกัวนีนโดยคุณสมบัติของมันคือพิวรีน ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างโมเลกุลประกอบด้วยวงแหวนเบนซินสองวง ในทางกลับกัน ไซโตซีนและไทมีนเป็นของไพริมิดีนและมีวงแหวนเบนซีนหนึ่งวง โมโนเมอร์ RNA สร้างสายโซ่โดยใช้ฐาน adenine, guanine และ cytosine และแทนที่ thymine พวกเขาจะเติม uracil (U) เบสพิริมิดีนและพิวรีนแต่ละชนิดมีโครงสร้างและคุณสมบัติเฉพาะของตัวเอง มีชุดกลุ่มการทำงานที่เชื่อมโยงกับวงแหวนเบนซีน
ในอณูชีววิทยา ใช้อักษรย่อหนึ่งตัวพิเศษเพื่อแสดงฐานไนโตรเจน: A, T, G, C หรือ U
น้ำตาลเพนโทส
นอกจากชุดของเบสไนโตรเจนที่แตกต่างกันแล้ว โมโนเมอร์ของ DNA และ RNA นั้นแตกต่างกันในน้ำตาลเพนโทส คาร์โบไฮเดรตห้าอะตอมในดีเอ็นเอคือดีออกซีไรโบส ในขณะที่อาร์เอ็นเอคือไรโบส พวกมันเกือบจะเหมือนกันในโครงสร้าง โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียว: ไรโบสเพิ่มหมู่ไฮดรอกซิล ในขณะที่ดีออกซีไรโบสจะถูกแทนที่ด้วยอะตอมไฮโดรเจน
สรุป
ในวิวัฒนาการของสายพันธุ์ทางชีวภาพและความต่อเนื่องของชีวิต บทบาทของกรดนิวคลีอิกไม่สามารถประเมินค่าสูงไปได้ ในฐานะที่เป็นส่วนสำคัญของนิวเคลียสของเซลล์ที่มีชีวิต พวกมันมีหน้าที่กระตุ้นกระบวนการสำคัญทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเซลล์
