핵산: 구조, 기능, 유형 및 예

핵산 네 가지 주요 범주 중 하나를 나타냅니다. 생체 분자, 세포를 구성하는 물질입니다. 나머지는 단백질, 탄수화물 및 지질 (또는 지방)입니다.

다음을 포함하는 핵산 DNA (데 옥시 리보 핵산) 과 RNA (리보 핵산), 부모 유기체에 에너지를 공급하기 위해 대사 될 수 없다는 점에서 다른 세 가지 생체 분자와 다릅니다.

(그래서 영양 정보 라벨에 "핵산"이 표시되지 않습니다.)

DNA와 RNA의 기능은 유전 정보를 저장하는 것입니다. 당신 자신의 DNA의 완전한 사본은 당신 몸에있는 거의 모든 세포의 핵에서 발견 될 수 있습니다. 염색체 이 맥락에서 – 오히려 랩톱 컴퓨터의 하드 드라이브와 같습니다.

이 방식에서 RNA의 길이는 메신저 RNA 단 하나의 단백질 제품 (즉, 단일 유전자 포함)에 대한 코딩 된 지침을 포함하므로 중요한 단일 파일을 포함하는 "엄지 손가락 드라이브"와 비슷합니다.

DNA와 RNA는 매우 밀접한 관련이 있습니다. DNA에있는 수소 원자 (–H)가 하이드 록실 그룹 (–OH)에 부착 된 단일 치환 RNA의 상응하는 탄소 원자는 둘 사이의 전체 화학적 및 구조적 차이를 설명합니다. 핵산.

보시다시피 화학에서 자주 발생하는 것처럼 원자 수준에서 작은 차이처럼 보이는 것은 분명하고 심오한 실질적인 결과를 가져옵니다.

핵산은 다음과 같은 세 가지 다른 화학 그룹으로 구성된 물질 인 뉴클레오티드로 구성됩니다. 오탄당, 1 ~ 3 인산기 그리고 질소 염기.

RNA의 5 탄당은 리보스이고 DNA에서는 디옥시리보 스입니다. 또한 핵산에서 뉴클레오타이드에는 인산염 그룹이 하나만 있습니다. 여러 인산기를 자랑하는 잘 알려진 뉴클레오티드의 한 예는 다음과 같습니다. ATP, 또는 아데노신 삼인산. ADP (adenosine diphosphate)는 ATP가하는 것과 동일한 많은 과정에 참여합니다.

DNA의 단일 분자는 매우 길다 전체 염색체의 길이까지 확장 할 수 있습니다. RNA 분자는 DNA 분자보다 크기가 훨씬 더 제한적이지만 여전히 거대 분자로 분류됩니다.

리보스 (RNA의 당)은 당에있는 5 개의 탄소 중 4 개를 포함하는 5 개의 원자 고리를 가지고 있습니다. 나머지 3 개는 하이드 록실 (–OH) 그룹이 차지하고 있는데, 하나는 수소 원자에 의해, 다른 하나는 하이드 록시 메틸 (–CH2OH) 그룹에 의해 사용됩니다.

유일한 차이점 데 옥시 리보스 (DNA의 당)은 3 개의 하이드 록 실기 (2- 탄소 위치에있는 것) 중 하나가 사라지고 수소 원자로 대체된다는 것입니다.

또한 DNA와 RNA 모두 가능한 네 가지 질소 염기 중 하나가 포함 된 뉴클레오티드를 가지고 있지만 두 핵산간에 약간 다릅니다. DNA는 아데닌 (A), 시토신 (C), 구아닌 (G) 및 티민을 특징으로합니다. RNA에는 A, C 및 G가 있지만 우라실 (U) 티민 대신.

DNA와 RNA의 기능적 차이의 대부분은 세포에서 현저하게 다른 역할과 관련이 있습니다. DNA는 생식뿐만 아니라 일상 생활 활동을위한 유전 코드가 저장되는 곳입니다.

RNA 또는 최소한 mRNA는 동일한 정보를 수집하여 리보솜으로 가져 오는 역할을합니다. 앞서 언급 한 대사를 수행 할 수있는 단백질이 만들어지는 핵 바깥 쪽 활동.

핵산의 염기 서열은 특정 메시지가 전달되는 곳이며 따라서 염기는 같은 종의 동물 차이에 궁극적으로 책임이 있다고 말할 수 있습니다. 이다, 동일한 특성의 다른 발현 (예: 눈 색깔, 체모 패턴).

핵산의 염기 중 2 개 (A 및 G)는 퓨린이고, 2 개 (DNA에서 C와 T; RNA의 C 및 U)는 피리 미딘입니다. 퓨린 분자는 두 개의 융합 고리를 포함하는 반면 피리 미딘은 하나만 있고 일반적으로 더 작습니다. 곧 알게 되겠지만 DNA 분자는 이중 가닥 사이의 결합 때문에 뉴클레오타이드 인접한 가닥에서.

퓨린 염기는 두 개의 퓨린이 너무 많은 공간을 차지하기 때문에 피리 미딘 염기와 만 결합 할 수 있습니다. 가닥과 두 개의 피리 미딘 사이에 너무 적고 퓨린-피리 미딘 조합이 딱 맞습니다. 크기.

하지만 사실은 이것보다 더 엄격하게 통제됩니다. 핵산에서는 ㅏ채권에만티 (또는유 RNA), 반면 C는 G에만 결합.

DNA 분자에 대한 완전한 설명 이중 나선 나선 1953 년 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 결국 노벨상을 수상했지만, X- 선 회절 연구는 이 성과로 이어진 로잘린드 프랭클린은 쌍의 성공에 중요한 역할을했으며 종종 과소 평가되었습니다. 역사 책.

자연에서 DNA는 나선으로 존재합니다 이것은 그것이 포함하는 특정 분자 세트에 대해 가장 에너지 적으로 유리한 형태이기 때문입니다.

DNA 분자의 측쇄, 염기 및 기타 부분은 전기 화학적 매력과 전기 화학적 매력의 올바른 조화를 경험합니다. 분자가 두 개의 나선 모양에서 가장 "편안"하도록하여 서로 엮인 나선 스타일처럼 서로 약간 오프셋 계단.

DNA 가닥은 교대로 인산염 그룹과 당 잔기로 구성되며, 질소 염기는 당 부분의 다른 부분에 부착됩니다. DNA 또는 RNA 가닥은 한 뉴클레오티드의 포스페이트 그룹과 다음 뉴클레오티드의 당 잔기 사이에 형성된 수소 결합으로 인해 늘어납니다.

구체적으로, 들어오는 뉴클레오티드의 5 번 탄소 (종종 5 '로 표기)에있는 인산염이 부착됩니다. 성장하는 폴리 뉴클레오타이드 (작은 핵산)의 3 번 탄소 (또는 3 ')에있는 하이드 록실 그룹 대신 산). 이것은 포스 포디 에스테르 결합.

한편, A 염기를 가진 모든 뉴클레오티드는 DNA에 T 염기가있는 뉴클레오티드와 RNA에 U 염기가있는 뉴클레오티드가 정렬됩니다. C는 둘 다에서 G와 고유하게 쌍을 이룹니다.

DNA 분자의 두 가닥은 보완적인 서로에게, 하나의 염기 서열은 핵산 분자가 관찰하는 간단한 염기쌍 체계 덕분에 다른 염기 서열을 사용하여 결정할 수 있기 때문입니다.

언급 한 바와 같이, RNA는 화학적 수준에서 DNA와 매우 유사하며, 4 개 중 하나의 질소 염기 만이 다르며 RNA 당에는 단일 "추가"산소 원자가 있습니다. 분명히, 이러한 겉보기에 사소한 차이는 생체 분자 간의 실질적으로 다른 행동을 보장하기에 충분합니다.

특히 RNA는 단일 가닥. 즉, 이 핵산과 관련하여 "상보 적 가닥"이라는 용어가 사용되지 않습니다. 그러나 동일한 RNA 가닥의 다른 부분은 서로 상호 작용할 수 있습니다. 즉, RNA의 모양이 실제로 DNA의 모양 (항상 이중 나선)보다 더 다양합니다. 따라서 다양한 유형의 RNA가 있습니다.

• mRNA또는 메신저 RNA는 상보 적 염기쌍을 사용하여 DNA가 리보솜으로 전사하는 동안 제공하는 메시지를 전달하고, 여기서 그 메시지는 단백질 합성으로 번역됩니다. 전사는 아래에 자세히 설명되어 있습니다.
• rRNA, 또는 리보솜 RNA는 단백질 합성을 담당하는 세포 내의 구조 인 리보솜 덩어리의 상당 부분을 구성합니다. 나머지 리보솜 덩어리는 단백질로 구성됩니다.
• tRNA, 또는 전달 RNA는 성장하는 폴리펩티드 사슬로 향하는 아미노산을 단백질이 조립되는 지점으로 이동시킴으로써 번역에 중요한 역할을합니다. 자연에는 20 개의 아미노산이 있으며 각각 고유 한 tRNA가 있습니다.
  

염기 서열 AAATCGGCATTA를 가진 핵산 가닥이 제시되었다고 상상해보십시오. 이 정보만으로 두 가지를 빠르게 결론을 내릴 수 있습니다.

하나는 티민 (T)의 존재에 의해 밝혀진 RNA가 아니라 DNA라는 것입니다. 두 번째로 말할 수있는 것은이 DNA 분자의 상보 적 가닥이 염기 서열 TTTAGCCGTAAT를 가지고 있다는 것입니다.

당신은 또한 RNA 전사를 겪는이 DNA 가닥으로부터 생기는 mRNA 가닥을 확신 할 수 있습니다. 그것은 같을 것입니다 염기의 순서 로 상보적인 DNA 가닥, 티민 (T)의 인스턴스는 우라실 (U)로 대체됩니다.

이는 DNA 복제와 RNA 전사가 주형 가닥으로 만든 가닥이 그 가닥의 중복이 아니라 그러나 그것의 보체 또는 RNA의 동등 물.

DNA 분자가 자신의 복사본을 만들려면 이중 나선의 두 가닥이 복제 부근에서 분리되어야합니다. 이는 각 가닥이 개별적으로 복사 (복제)되기 때문이며 효소 및 기타 분자가 DNA 복제 이중 나선이 제공하지 않는 상호 작용할 공간이 필요합니다. 따라서 두 가닥은 물리적으로 분리되고 DNA는 변성.

각각의 분리 된 DNA 가닥은 새로운 가닥을 그 자체에 상보 적으로 만들고 결합 된 상태로 유지됩니다. 따라서 어떤 의미에서는 새로운 이중 가닥 분자가 부모와 다른 점이 없습니다. 화학적으로 그들은 동일한 분자 구성. 그러나 각 이중 나선의 가닥 중 하나는 새롭고 다른 가닥은 복제 자체에서 남습니다.

DNA 복제가 분리 된 상보 적 가닥을 따라 동시에 발생하면 새로운 가닥의 합성은 실제로 반대 방향으로 발생합니다. 한쪽에서 새로운 가닥은 DNA가 변성되면서 "압축이 풀리는"방향으로 단순히 성장합니다.

그러나 다른 한편으로는 새로운 DNA의 작은 조각이 합성됩니다 떨어져 가닥 분리 방향에서. 이것들은 오카자키 조각이라고 불리며 일정 길이에 도달하면 효소에 의해 결합됩니다. 이 두 개의 새로운 DNA 가닥은 역 평행 서로에게.

RNA 전사 시작하려면 DNA 가닥의 짝을 떼어 야한다는 점에서 DNA 복제와 유사합니다. mRNA는 효소 RNA 중합 효소에 의해 RNA 뉴클레오티드를 순차적으로 첨가하여 DNA 주형을 따라 만들어집니다.

DNA에서 생성 된 RNA의이 초기 전 사체는 우리가 pre-mRNA. 이 pre-mRNA 가닥은 인트론과 엑손. 인트론과 엑손은 유전자 산물의 일부를 코딩하거나 코딩하지 않는 DNA / RNA 내의 섹션입니다.

인트론 비 코딩 섹션 ( "int섹션 오류 ") 동안 엑손 코딩 섹션 ( "전의눌러 진 섹션 ").

이 mRNA 가닥이 핵을 떠나 단백질로 번역되기 전에 핵 절제, 일명 잘라낸 인트론은 특정 유전자의 어떤 것도 코딩하지 않기 때문입니다. 그런 다음 효소는 나머지 인트론 서열을 연결하여 최종 mRNA 가닥을 제공합니다.

하나의 mRNA 가닥은 일반적으로 하류에서 하나의 고유 한 단백질을 조립하는 데 필요한 염기 서열을 정확히 포함합니다. 번역 이는 하나의 mRNA 분자가 일반적으로 하나의 정보를 전달한다는 것을 의미합니다. 유전자. 유전자는 특정 단백질 제품을 암호화하는 DNA 서열입니다.

전사가 완료되면 mRNA 가닥은 핵 외피의 구멍을 통해 핵 밖으로 내보내집니다. (RNA 분자는 물과 다른 작은 분자처럼 핵막을 통해 단순히 확산하기에는 너무 크다). 그런 다음 "도킹" 리보솜 세포질 또는 특정 세포 기관 내 단백질 합성 시작됩니다.

핵산은 연료로 대사 될 수 없지만 매우 작은 분자에서 생성되거나 완전한 형태에서 매우 작은 부분으로 분해 될 수 있습니다. 뉴클레오타이드는 뉴클레오티드에서 인산염 그룹을 뺀 뉴 클레오 사이드 (즉, 뉴 클레오 사이드는 리보스 당과 질소 염기를 더한 것) 인 뉴 클레오 사이드로부터 종종 동화 반응을 통해 합성됩니다.

DNA와 RNA는 또한 뉴클레오티드에서 뉴 클레오 사이드로, 그런 다음 질소 염기로, 결국 요산으로 분해 될 수 있습니다.

핵산 분해는 전반적인 건강. 예를 들어, 퓨린을 분해하지 못하는 것은 통풍과 관련이 있습니다. 통풍은 해당 부위에 요 산염 결정이 침착되어 관절에 영향을주는 고통스러운 질병입니다.