กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก ประกอบด้วยชุดของนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวเพื่อสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่และเป็นองค์ประกอบหลักของยีนในนิวเคลียสของเซลล์เป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายอย่าง

นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวประกอบด้วยฟอสเฟตและส่วนประกอบของนิวคลีโอเบสเช่นเดียวกับโมเลกุลของแหวนเพนโทสไรโบสหรือดีออกซีไรโบส ประสิทธิผลทางชีวเคมีของกรดนิวคลีอิกไม่เพียงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของกรดเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างทุติยภูมิในการจัดเรียงสามมิติด้วย

กรดนิวคลีอิกคืออะไร?

โครงสร้างของกรดนิวคลีอิกคือนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวประกอบด้วยกากฟอสเฟตโมโนแซ็กคาไรด์ไรโบสหรือดีออกซีไรโบสแต่ละอะตอมมีคาร์บอน 5 อะตอมเรียงเป็นวงแหวนและหนึ่งในห้านิวคลีโอเบสที่เป็นไปได้ นิวคลีโอเบสที่เป็นไปได้ 5 ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (A), กัวนีน (G), ไซโตซีน (C), ไทมีน (T) และยูราซิล (U)

นิวคลีโอไทด์ที่มีดีออกซีไรโบสเป็นส่วนประกอบของน้ำตาลจะเรียงตัวกันเป็นกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) และนิวคลีโอไทด์ที่มีไรโบสเป็นส่วนประกอบน้ำตาลจะถูกสร้างขึ้นเป็นกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) Uracil เป็นฐานนิวเคลียสเกิดขึ้นเฉพาะใน RNA Uracil แทนที่ thymine ที่นั่นซึ่งพบใน DNA เท่านั้น ซึ่งหมายความว่ามีเพียง 4 นิวคลีโอไทด์ที่แตกต่างกันสำหรับโครงสร้างของ DNA และ RNA

ในภาษาอังกฤษและการใช้งานระหว่างประเทศเช่นเดียวกับในบทความทางเทคนิคของเยอรมันตัวย่อ DNA (desoxyribonucleic acid) มักใช้แทน DNS และ RNA (ribonucleic acid) แทน RNA นอกเหนือจากกรดนิวคลีอิกที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปแบบของ DNA หรือ RNA แล้วกรดนิวคลีอิกสังเคราะห์ยังได้รับการพัฒนาทางเคมีซึ่งเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทำให้กระบวนการทางเคมีบางอย่าง

กายวิภาคศาสตร์และโครงสร้าง

กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยสายโซ่ของนิวคลีโอไทด์จำนวนมาก นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย monosugar deoxyribose ที่มีรูปร่างเป็นวงแหวนในกรณีของ DNA หรือของไรโบสในกรณีของ RNA เช่นเดียวกับกากฟอสเฟตและส่วนของนิวคลีโอเบส Ribose และ deoxyribose แตกต่างกันเพียงแค่ใน deoxyribose กลุ่ม OH จะถูกเปลี่ยนเป็นไอออน H ผ่านการลดเช่นโดยการเพิ่มอิเล็กตรอนทำให้มีเสถียรภาพทางเคมีมากขึ้น

เริ่มต้นจากไรโบสหรือดีออกซีไรโบสที่มีอยู่ในรูปของวงแหวนซึ่งแต่ละอะตอมมีคาร์บอน 5 อะตอมกลุ่มนิวคลีโอเบสจะเชื่อมต่อกับคาร์บอนอะตอมเดียวกันสำหรับแต่ละนิวคลีโอไทด์ผ่านพันธะ N-glycosidic N-glycosidic หมายถึงอะตอมของคาร์บอนที่สอดคล้องกันของน้ำตาลเชื่อมต่อกับกลุ่ม NH2 ของนิวคลีโอเบส ถ้าคุณกำหนดอะตอม C ด้วยพันธะไกลโคซิดิกเป็นหมายเลข 1 ให้มองตามเข็มนาฬิกา - อะตอม C ที่มีหมายเลข 3 เชื่อมต่อกับกลุ่มฟอสเฟตของนิวคลีโอไทด์ตัวถัดไปผ่านพันธะฟอสโฟดิสเตอร์และอะตอม C ที่มีเลขที่ 5 Esterified ด้วยกลุ่มฟอสเฟต“ ของตัวเอง” ทั้งกรดนิวคลีอิก DNA และ RNA ต่างก็ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์บริสุทธิ์

ซึ่งหมายความว่าโมเลกุลของน้ำตาลกลางของ DNA nucleotides มักประกอบด้วย deoxyribose และ RNA ประกอบด้วย ribose เสมอ นิวคลีโอไทด์ของกรดนิวคลีอิกบางชนิดแตกต่างกันไปตามลำดับของฐานนิวคลีอิกทั้ง 4 ที่เป็นไปได้ ดีเอ็นเอสามารถคิดได้ว่าเป็นแถบบาง ๆ ที่บิดไปรอบ ๆ และเสร็จสมบูรณ์โดยคู่ที่เสริมกันดังนั้นดีเอ็นเอมักจะมีลักษณะเป็นเกลียวคู่ เบสคู่อะดีนีนและไทมีนรวมทั้งกัวนีนและไซโตซีนอยู่ตรงข้ามกันเสมอ

ฟังก์ชันและงาน

DNS และ RNS มีงานและหน้าที่แตกต่างกัน ในขณะที่ DNA ไม่ได้ทำหน้าที่ในการทำงานใด ๆ แต่ RNA จะเข้าไปแทรกแซงกระบวนการเผาผลาญต่างๆ DNA ทำหน้าที่เป็นสถานที่จัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมในทุกเซลล์ มีคำแนะนำการสร้างสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและทำให้พร้อมใช้งานหากจำเป็น

โครงสร้างของโปรตีนทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ใน DNA ในรูปแบบของลำดับกรดอะมิโน ในการนำไปใช้งานจริงข้อมูลที่เข้ารหัสของ DNA จะถูก "คัดลอก" ผ่านขั้นตอนการถอดความและแปลเป็นลำดับกรดอะมิโนที่สอดคล้องกัน (ถอดเสียง) ฟังก์ชันการทำงานที่ซับซ้อนที่จำเป็นทั้งหมดนี้ดำเนินการโดยกรดไรโบนิวคลีอิกพิเศษ ดังนั้น RNA จึงรับหน้าที่ในการสร้างเส้นใยเดี่ยวที่เสริมให้กับ DNA ภายในนิวเคลียสของเซลล์และขนส่งเป็น ribosomal RNA ผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์ออกจากนิวเคลียสของเซลล์ไปยังไซโทพลาสซึมไปยังไรโบโซมเพื่อรวบรวมและสังเคราะห์กรดอะมิโนบางชนิดเป็นโปรตีนที่ต้องการ

tRNA (โอนอาร์เอ็นเอ) ซึ่งประกอบด้วยโซ่ที่ค่อนข้างสั้นประมาณ 70 ถึง 95 นิวคลีโอไทด์มีบทบาทสำคัญ tRNA มีโครงสร้างคล้ายโคลเวอร์ หน้าที่ของพวกเขาคือรับกรดอะมิโนที่จัดเตรียมไว้ตามการเข้ารหัสของ DNA และเพื่อให้พวกมันพร้อมใช้งานสำหรับไรโบโซมสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน tRNA บางชนิดมีความเชี่ยวชาญในกรดอะมิโนบางชนิด แต่ tRNA อื่น ๆ มีหน้าที่รับผิดชอบกรดอะมิโนหลายตัวในเวลาเดียวกัน

โรค

กระบวนการที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งเซลล์เช่นการจำลองแบบของโครโมโซมและการแปลรหัสพันธุกรรมเป็นลำดับกรดอะมิโนอาจทำให้เกิดความผิดปกติหลายประการซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลกระทบที่เป็นไปได้ในวงกว้างตั้งแต่อันตรายถึงตาย (ไม่สามารถทำงานได้) ไปจนถึงแทบไม่สังเกตเห็นได้

ในกรณีพิเศษที่หาได้ยากความผิดปกติแบบสุ่มยังสามารถนำไปสู่การปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีขึ้นและนำไปสู่ผลในเชิงบวก การจำลองแบบของดีเอ็นเอสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเอง (การกลายพันธุ์) ในยีนแต่ละยีน (การกลายพันธุ์ของยีน) หรืออาจมีข้อผิดพลาดในการกระจายโครโมโซมบนเซลล์ (การกลายพันธุ์ของจีโนม) ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของการกลายพันธุ์ของจีโนมคือ trisomy 21 หรือที่เรียกว่าดาวน์ซินโดรม

สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยในรูปแบบของอาหารที่มีเอนไซม์ต่ำสถานการณ์ที่ตึงเครียดอย่างต่อเนื่องการได้รับรังสี UV มากเกินไปจะทำให้เกิดความเสียหายต่อดีเอ็นเอซึ่งอาจทำให้ระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอลงและส่งเสริมการก่อตัวของเซลล์มะเร็ง สารพิษยังสามารถทำลายการทำงานที่หลากหลายของ RNA และนำไปสู่ความบกพร่องอย่างมาก