Definicja

rzeczownik
lural: nucleic acid
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
Każdy z grupy złożonych związków chemicznych składających się z liniowych łańcuchów monomerycznych nukleotydów, w których każda jednostka monomeryczna składa się z kwasu fosforowego, cukru i zasady azotowej, biorących udział w zachowaniu, replikacji, i ekspresji informacji dziedzicznej w każdej żywej komórce

Szczegóły

Przegląd

Biomolekuła odnosi się do każdej cząsteczki, która jest produkowana przez organizmy żywe. Jako takie, większość z nich to cząsteczki organiczne. Cztery główne grupy biomolekuł obejmują aminokwasy i białka, węglowodany (zwłaszcza polisacharydy), lipidy i kwasy nukleinowe. Kwas nukleinowy oznacza dowolną grupę złożonych związków chemicznych zbudowanych z liniowych łańcuchów monomerycznych nukleotydów. Każdy element nukleotydowy składa się z kolei z kwasu fosforowego, cukru i zasady azotowej. Kwasy nukleinowe biorą udział w zachowaniu, replikacji i ekspresji informacji dziedzicznej. Dwa główne rodzaje kwasów nukleinowych to kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA).

Historia i terminologia

Odkrycie kwasów nukleinowych zostało przypisane szwajcarskiemu lekarzowi i biologowi, Friedrichowi Miescherowi 1844 -1895, w 1868 roku. Udało mu się wyizolować z jąder białych krwinek biologiczną cząsteczkę, która nie była ani białkiem, ani węglowodanem, ani lipidem. Związek ten nazwał nukleiną na podstawie miejsca, z którego ją pozyskał.1 Kwaśne właściwości związku odkrył niemiecki chemik Albrecht Kossel 1853-1927. Był on również znany z tego, że jako pierwszy zidentyfikował nukleobazy: adeninę, cytozynę, guaninę, tyminę i uracyl. Później nukleina została zastąpiona kwasem nukleinowym; termin ten został ukuty w 1889 r. przez niemieckiego patologa Richarda Altmanna 1852-1900.2 Odkryta przez Mieschera nukleina została później szczególnie zidentyfikowana jako DNA. Podwójnie spiralny model DNA został przypisany biologom molekularnym Jamesowi Watsonowi (Amerykaninowi) i Francisowi Crickowi (Brytyjczyk) w 1953 roku. Ich model podwójnej helisy DNA był oparty w dużej mierze na obrazie dyfrakcji rentgenowskiej (określany jako Photo 51) przez Rosalind Franklin 1920 – 1958 i Raymond Gosling w1952.

Struktura

Kwas nukleinowy jest biopolimerem składającym się z monomerycznych jednostek nukleotydów. Każdy nukleotyd, który tworzy kwas nukleinowy składa się z kwasu fosforowego, cukru (5-węglowego) i zasady azotowej. Łańcuchy nukleotydów w kwasie nukleinowym są połączone wiązaniami 3′, 5′ fosfodiestrowymi. Oznacza to, że grupa 5′-fosforowa jednego nukleotydu jest zestryfikowana z 3′-hydroksylem sąsiedniego nukleotydu.

Typy

Dwa główne typy kwasów nukleinowych to DNA i RNA. DNA jest dwuniciowym kwasem nukleinowym zawierającym informację genetyczną żywej istoty. Jest on niezbędny do wzrostu komórek, podziału i funkcjonowania organizmu. RNA jest jednoniciowym kwasem nukleinowym, z wyjątkiem niektórych wirusowych RNA i siRNA, które są dwuniciowe.

	DNA	RNA
Struktura	DNA składa się z dwóch nici, które skręcają się ze sobą tworząc helisę, tworząc strukturę przypominającą drabinę. Każda nić składa się z naprzemiennych fosforanów (PO4) i cukru pentozowego (2-deoksyryboza), a dołączony na cukrze jest zasada azotowa, która może być adenina, tymina, guanina, lub cytozyna. W DNA adenina łączy się w pary z tyminą, a guanina z cytozyną. Nie wszystkie DNA są dwuniciowe. Na przykład, grupa wirusów ma jednoniciowy genom DNA.	RNA składa się z długiego liniowego łańcucha nukleotydów. Każda jednostka nukleotydowa jest złożona z cukru, grupy fosforanowej i zasady azotowej. Różni się od DNA w posiadaniu rybozy jako jego cukru, (deoxyribose w DNA) i zasady są adenina, guanina, cytozyna, i uracyl. W RNA adenina łączy się w pary z uracylem, a guanina z cytozyną. RNA jest jednoniciowe z wyjątkiem niektórych wirusów, których genom składa się z dwuniciowego RNA.
Lokalizacja	U eukariotów większość DNA znajduje się w jąderkach, a chromosomy w jądrze. Niewielka część całkowitego DNA jest obecna w mitochondriach, chloroplastach i cytoplazmie. U prokariotów i wirusów DNA znajduje się w cytoplazmie.	W eukariotach, RNA występuje w jądrze i w cytoplazmie. U prokariotów i wirusów znajduje się w cytoplazmie.
Funkcja	DNA jest długim polimerem nukleotydów do kodowania sekwencji aminokwasów podczas syntezy białka. DNA niesie genetyczny „blueprint”, ponieważ zawiera instrukcje lub informacje (zwane genami) potrzebne do konstruowania składników komórkowych, takich jak białka i RNA.	W niektórych wirusach, RNA jest materiałem genetycznym. Dla większości organizmów RNA jest zaangażowane w: syntezę białek (np. mRNA, tRNA, rRNA, itd.), modyfikację posttranskrypcyjną lub replikację DNA (np. snRNA, snoRNA, itd.) oraz regulację genów (np. miRNA, siRNA, tasiRNA, itd.).

Wspólne reakcje biologiczne

Replikacja DNA jest procesem, w którym oryginalne (rodzicielskie) nici DNA w podwójnej helisie są rozdzielane i każda z nich jest kopiowana w celu wytworzenia nowej (córki) nici. Proces ten jest określany jako półkonserwatywny, ponieważ jedna z każdej nici rodzicielskiej jest zachowana i pozostaje nienaruszona po replikacji. W replikację DNA zaangażowanych jest kilka enzymów, np. polimerazy DNA. Jedna z nici macierzystych cząsteczki DNA jest replikowana poprzez parowanie zasad, tak aby nowo zsyntetyzowana nić była komplementarna do pierwotnej lub macierzystej. Oznacza to, że nukleobaza purynowa (tj. adenina i guanina) jest parowana z nukleobazą pirymidynową (tj. cytozyną i tyminą). W szczególności adenina będzie sparowana z tyminą, a guanina z cytozyną. Replikacja DNA jest niezbędna w procesie podziału komórki. We wczesnych etapach mitozy (profaza) i mejozy (profaza I) DNA jest replikowane w celu przygotowania do późnych etapów, w których komórka dzieli się, dając początek dwóm komórkom zawierającym identyczne kopie DNA. Po replikacji, kopie cząsteczki DNA są sprawdzane przez mechanizmy korekcji (proofreading). Replikacja DNA może być przeprowadzona sztucznie za pomocą techniki laboratoryjnej zwanej reakcją łańcuchową polimerazy, która może amplifikować docelowy fragment DNA z genomu.

Wspólne reakcje biologiczne

DNA przenosi informację genetyczną, która koduje określone białko. Tak więc, podczas translacji białka, kod genetyczny dla białka jest najpierw kopiowany do RNA (konkretnie, mRNA). Ten proces tworzenia kopii DNA do mRNA za pomocą enzymu polimerazy RNA nazywa się transkrypcją. Chociaż polimeraza RNA przemierza nić szablonową DNA w kierunku od 3′ → 5′, nić kodująca (nieszablonowa) jest zwykle używana jako punkt odniesienia. Dlatego proces przebiega w kierunku 5′ → 3′, tak jak w replikacji DNA. Jednakże, w przeciwieństwie do replikacji DNA, transkrypcja nie potrzebuje primera do rozpoczęcia i wykorzystuje parowanie zasad do utworzenia kopii RNA zawierającej uracyl zamiast tyminy.
U prokariotów transkrypcja zachodzi w cytoplazmie, podczas gdy u eukariotów odbywa się głównie w jądrze, zanim mRNA zostanie przetransportowane do cytoplazmy w celu translacji lub syntezy białka.

Wspólne reakcje biologiczne

Rozkład kwasów nukleinowych daje puryny, pirymidyny, kwas fosforowy i pentozę, albo D-rybozę lub D-deoksyrybozę.

Znaczenie biologiczne

Kwasy nukleinowe zawierają informację genetyczną kluczową dla wszystkich funkcji komórkowych i dziedziczności. Mutacja w kodzie genetycznym może prowadzić do zaburzeń metabolicznych i chorób. Wiele z tych zaburzeń wynika z rzekomo funkcjonalnego białka, które najwyraźniej jest niewystarczająco produkowane lub stało się dysfunkcyjne z powodu mutacji w genie (genach) kodującym je. Wiele zaburzeń metabolicznych i chorób jest dziedzicznych, ponieważ geny są przekazywane z pokolenia na pokolenie. Z drugiej strony, mutacje są również konieczne, ewolucyjnie rzecz biorąc. Zwiększają one zmienność istot żywych, umożliwiając im lepsze dostosowanie się do podobnie zmieniającego się środowiska.

Uzupełniające

Termin(y) pochodny(e)

• kwas deoksyrybonukleinowy
• kwas rybonukleinowy
• Min.strand nucleic acid
• Repetitive sequences nucleic acid
• In situ nucleic acid hybridization

Further reading

. Zobacz też

• biomolekuła
• nukleotyd
• nukleozyd
• nukleobaza
• gen
• chromosom
• nukleoproteina