핵산 - 생물학

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핵산

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핵산은 큰 생물학적 분자인 DNA와 RNA이며, 이들의 존재와 적절한 기능은 살아있는 세포 내에서 후자의 생존에 필수적입니다.
일반 핵산은 많은 수의 뉴클레오티드가 선형 사슬로 결합하여 파생됩니다.

그림: DNA 분자.

뉴클레오티드는 인산염 그룹, 질소 염기 및 5-탄소 당의 세 가지 구성 요소가 참여하는 작은 분자입니다.

핵산은 세포 메커니즘의 올바른 구현에 필수적인 분자인 단백질 합성에 협력하기 때문에 유기체의 생존에 매우 중요합니다.
DNA와 RNA는 몇 가지 점에서 서로 다릅니다.
예를 들어, DNA에는 두 개의 역평행 뉴클레오티드 사슬이 있고 5탄당으로 데옥시리보스가 있습니다. 반면에 RNA는 일반적으로 뉴클레오티드의 단일 사슬을 가지고 있으며 5개의 탄소 원자를 가진 당으로 리보스를 가지고 있습니다.

핵산이란 무엇입니까?

핵산은 생물학적 거대 분자 DNA와 RNA이며, 이들의 존재는 생명체의 세포 내부에 존재하며 후자의 생존과 올바른 발달에 필수적입니다.
다른 정의에 따르면, 핵산은 긴 선형 사슬에서 많은 수의 뉴클레오티드가 결합하여 생성되는 생체 고분자입니다.
생체 고분자 또는 천연 고분자는 모두 동일한 분자 단위로 구성된 큰 생물학적 화합물이며, 이를 단량체라고 합니다.

핵산: 누가 소유하고 있습니까?

핵산은 진핵생물과 원핵생물의 세포뿐만 아니라 바이러스와 같은 무세포 생명체와 미토콘드리아, 엽록체와 같은 세포 소기관에도 존재합니다.

일반 구조

위의 정의에 따르면 뉴클레오티드는 핵산 DNA와 RNA를 구성하는 분자 단위입니다.
따라서 그들은 핵산의 구조에 전념하는 이 장의 주요 주제를 나타낼 것입니다.

일반 뉴클레오티드의 구조

일반 뉴클레오티드는 다음 세 가지 요소가 결합된 결과인 유기적 성질의 화합물입니다.

인산의 유도체인 인산기;
5탄당, 즉 5개의 탄소 원자를 가진 설탕;
방향족 헤테로고리 분자인 질소 염기.

오탄당은 인산염 그룹과 질소 염기가 결합하여 뉴클레오타이드의 중심 요소를 나타냅니다.

그림: 핵산의 일반 뉴클레오티드를 구성하는 요소. 보시다시피, 인산기와 질소 염기는 당에 결합합니다.

오탄당과 인산기를 함께 유지하는 화학 결합은 포스포디에스테르 결합이고, 오탄당과 질소 염기를 결합하는 화학 결합은 N-글리코시드 결합입니다.

PENTOSE는 다른 요소들과의 다양한 연결에 어떻게 참여합니까?

전제: 화학자들은 연구와 설명을 단순화하는 방식으로 유기 분자를 구성하는 탄소에 번호를 매기는 방법을 생각해 왔습니다. 여기서 오탄당의 5개 탄소는 탄소 1, 탄소 2, 탄소 3, 탄소 4 및 탄소 5가 됩니다.

번호 할당 기준은 매우 복잡하므로 설명을 생략하는 것이 적절하다고 생각합니다.
뉴클레오타이드의 오탄당을 형성하는 5개의 탄소 중 질소 염기 및 인산염 그룹과의 결합에 관여하는 것은 각각 탄소 1 및 탄소 5입니다.

오탄당 탄소 1 → N-글리코시드 결합 → 질소 염기
오탄당 탄소 5 → 포스포디에스테르 결합 → 인산기

핵산의 핵산을 결합하는 화학적 결합의 종류는 무엇입니까?

그림: 오탄당의 구조, 구성 탄소의 번호 및 질소 염기 및 인산염 그룹과의 결합.

핵산을 구성할 때 뉴클레오티드는 필라멘트로 더 잘 알려진 긴 선형 사슬로 조직됩니다.
이러한 긴 가닥을 형성하는 각 뉴클레오티드는 오탄당의 탄소 3과 바로 다음 뉴클레오티드의 인산기 사이의 포스포디에스테르 결합을 통해 다음 뉴클레오티드에 결합합니다.

사지

핵산을 구성하는 뉴클레오타이드 가닥(또는 폴리뉴클레오타이드 가닥)은 5"말단("5 프라임"으로 읽음) 및 3"말단("3 프라임"으로 읽음)으로 알려진 두 개의 끝을 가지고 있습니다. 관습에 따라 생물학자와 유전학자는 "말단 5"가 핵산을 형성하는 가닥의 머리를 나타내고 "말단 3"이 꼬리를 나타낸다는 것을 확립했습니다.
화학적 관점에서, 핵산의 "5 말단"은 사슬의 첫 번째 뉴클레오타이드의 인산염 그룹과 일치하는 반면, 핵산의 "3 말단"은 탄소 3의 하이드록실(OH) 그룹과 일치합니다. 마지막 뉴클레오티드의 .
유전학 및 분자 생물학에 관한 책에서 핵산의 뉴클레오티드 가닥이 P-5 "→ 3" -OH와 같이 기술되는 것은 이 조직을 기반으로 합니다.

* 참고: 문자 P는 인산염 그룹의 인 원자를 나타냅니다.

단일 뉴클레오타이드에 5 "말단 및 3" 말단의 개념을 적용하면 후자의 "5 말단"은 탄소 5에 결합된 포스페이트 그룹이고 3" 말단은 탄소 3에 결합된 수산기 그룹입니다.
두 경우 모두 s "수적 반복에 주의를 기울이도록 독자를 초대합니다: 끝 5" - 탄소 5의 인산염 그룹 및 끝 3 "- 탄소 3의 하이드록실 그룹.

일반 기능

핵산은 단백질의 유전 정보를 포함, 수송, 해독 및 표현합니다.
아미노산으로 구성된 단백질은 생물체의 세포 메커니즘을 조절하는 기본적인 역할을 하는 생물학적 거대분자입니다.
유전 정보는 핵산 가닥을 구성하는 뉴클레오티드의 서열에 따라 달라집니다.

역사의 힌트

1869년에 핵산을 발견한 공은 스위스 의사이자 생물학자인 프리드리히 미셔에게 돌아갑니다.
Miescher는 내부 구성을 더 잘 이해하려는 의도로 백혈구의 세포 핵을 연구하는 동안 발견했습니다.
Miescher의 실험은 분자 생물학 및 유전학 분야의 전환점을 나타냈습니다. 일련의 연구를 시작하여 DNA(Watson and Crick, 1953년)와 RNA의 구조를 규명하여 유전적 유전과 단백질 합성의 정확한 과정의 확인.

이름의 유래

Miescher가 백혈구(핵 - 핵산)의 핵 내에서 핵산을 확인하고 인산(인산 - 산의 유도체)의 유도체인 인산염 그룹이 포함되어 있다는 것을 발견했기 때문에 핵산이 이 이름을 갖게 되었습니다.

DNA

알려진 핵산 중에서 DNA는 살아있는 유기체의 세포 발달과 성장을 지시하는 유전 정보(또는 유전자)의 저장고를 나타내기 때문에 가장 유명합니다.
약어 DNA는 데옥시리보핵산 또는 데옥시리보핵산을 의미한다.

이중 나선

1953년에 "핵산 DNA"의 구조를 설명하기 위해 생물학자인 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 소위 "이중 나선"이라는 모델을 제안했습니다.
"이중 나선" 모델에 따르면, DNA는 역평행 뉴클레오타이드의 두 긴 가닥의 결합으로 생성되고 서로 감겨 있는 큰 분자입니다.
"역평행"이라는 용어는 두 개의 필라멘트가 반대 방향, 즉 한 필라멘트의 머리 및 꼬리가 다른 필라멘트의 꼬리 및 머리와 각각 상호 작용한다는 것을 나타냅니다.

"이중 나선" 모델의 또 다른 중요한 점에 따르면, DNA 핵산의 뉴클레오티드는 질소 염기가 각 나선의 중심축을 향하는 배열을 가지고 있는 반면 오탄당과 인산기는 스캐폴드를 형성합니다. 후자의.

DNA의 펜토스는 무엇입니까?

DNA 핵산의 뉴클레오티드를 구성하는 오탄당은 데옥시리보스입니다.
이 5탄당은 탄소 2에 산소가 부족하여 이름이 지어졌습니다. 결국, deoxyribose는 "산소가 없음"을 의미합니다.

그림: 데옥시리보스.

데옥시리보스의 존재로 인해 DNA 핵산의 뉴클레오티드는 데옥시리보뉴클레오티드라고 합니다.

뉴클레오티드 및 질소 염기의 유형

DNA 핵산에는 4가지 다른 유형의 데옥시리보뉴클레오티드가 있습니다.
4가지 다른 유형의 데옥시리보뉴클레오티드를 구별하는 것은 오탄당-인산염 그룹 형성과 연결된 질소 염기뿐입니다(질소 염기와 달리 절대 변하지 않음).
따라서 명백한 이유로 DNA의 질소 염기는 4, 구체적으로 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)입니다.
아데닌과 구아닌은 이중 고리 방향족 헤테로고리 화합물인 퓨린 계열에 속합니다.
반면에 시토신과 티민은 단일 고리 방향족 헤테로사이클릭 화합물인 피리미딘 범주에 속합니다.
"이중 나선" 모델을 통해 Watson과 Crick은 또한 DNA 내부의 질소 염기 구성이 무엇인지 설명했습니다.

필라멘트의 각 질소 염기는 수소 결합을 통해 역평행 필라멘트에 존재하는 질소 염기와 결합하여 염기 쌍, 즉 한 쌍을 효과적으로 형성합니다.
두 필라멘트의 질소 염기 쌍은 매우 특이적이며, 실제로 아데닌은 티민에만 결합하고 시토신은 구아닌에만 결합합니다.
이 중요한 발견은 분자 생물학자와 유전학자들로 하여금 "질소 염기 사이의 상보성" 및 "질소 염기 사이의 상보적 짝지음"이라는 용어를 만들어 내도록 유도하여 아데닌과 티민 및 시토신과 구아닌의 결합의 고유성을 나타냅니다. .

그것은 살아있는 세포 내부에 어디에 있습니까?

진핵 생물(동물, 식물, 균류 및 원생생물)에서 DNA 핵산은 이러한 세포 구조를 갖는 모든 세포의 핵 내에 존재합니다.

그러나 원핵 생물(박테리아 및 고세균)에서 DNA 핵산은 세포질에 존재합니다. 왜냐하면 원핵 세포에는 핵이 없기 때문입니다.

RNA

자연계에 존재하는 두 개의 핵산 중에서 RNA는 DNA의 염기를 단백질을 구성하는 아미노산으로 번역하는 생물학적 거대분자(단백질 합성과정)를 의미한다.
사실, 핵산 RNA는 핵산 DNA에 대해 보고된 유전 정보 사전에 필적합니다.
약어 RNA는 리보핵산을 의미합니다.

DNA와 구별되는 차이점

핵산 RNA는 DNA와 비교하여 몇 가지 차이점이 있습니다.

RNA는 일반적으로 단일 가닥의 뉴클레오티드로 구성된 DNA보다 작은 생물학적 분자입니다.
리보핵산의 뉴클레오타이드를 구성하는 오탄당은 리보스이며, 리보스는 디옥시리보스와 달리 탄소 2에 산소 원자가 있습니다.
생물학자와 화학자들이 RNA에 리보핵산이라는 이름을 붙인 것은 리보오스 당의 존재 때문입니다.
RNA 뉴클레오티드는 리보뉴클레오티드라고도 합니다.
핵산 RNA는 4개의 질소염기 중 3개만 DNA와 공유하고 있는데 사실 티민 대신 우라실이라는 질소염기를 갖고 있다.
RNA는 핵에서 세포질에 이르기까지 세포의 다양한 구획에 존재할 수 있습니다.

RNA의 종류

그림: 리보스.

살아있는 세포 내에서 핵산 RNA는 네 가지 주요 형태로 존재합니다. RNA 전달 또는 tRNA), 메신저 RNA(또는 RNA 메신저 또는 mRNA), 리보솜 RNA(또는 리보솜 RNA 또는 rRNA) 및 작은 핵 RNA(o 작은 핵 RNA 또는 snRNA).
서로 다른 특정 역할을 하지만 앞서 언급한 4가지 형태의 RNA는 DNA에 존재하는 뉴클레오티드 서열에서 시작하여 단백질 합성이라는 공통 목표를 위해 협력합니다.