Azido nukleiko

Azido nukleikoa informazio genetikoa duten makromolekula biokimiko konplexua da, nukleotido katez osatua. Azido nukleikoak zelula bizi eta birusetan daude. Arruntenak azido desoxirribonukleikoa (ADN / DNA) eta azido erribonukleikoa (ARN / RNA) dira. Friedrich Miescher kimikariak izendatu eta deskribatu zituen lehenbizi, zelulen nukleoan topatu zituelako eta negatiboki kargatuta egoten direlako.

Azido nukleiko artifizialak ere badira, hala nola, azido nukleiko peptidoa (ANP / PNA), Morfolinoa eta azido nukleiko itxia (LNA).

Funtzioa 
DNA prokariotoetan zein eukariotoen zelulen nukleoan dago, eta informazio genetikoa gordetzeaz eta hurrengo belaunaldietara pasatzeaz arduratzen da. RNAk DNAren informazioa proteinetara itzultzen du. Zenbait RNA-mota daude, eta bakoitzak funtzio bat du. RNA erribosomikoa (rRNA) erribosomen osagaia da, RNA mezulariek (mRNA) informazio genetikoa erribosometara eramaten dute, eta RNA garraiatzaileek (tRNA) mRNAen informazioa aminoazido-sekuentzietara itzultzen dute. Horiez gain, funtzio bereziak dituzten beste RNA batzuk daude.

Egitura kimikoa 

Azido nukleikoen egiturazko unitateak nukleotidoak dira, eta kobalenteki lotuta daude. Nukleotido baten monosakaridoaren 5' aldeko fosfato taldea ondoko nukleotidoaren 3' hidroxilo taldearekin elkartzen da fosfodiester loturaren bidez, hau da, fosfatoak bi monosakaridoen arteko zubia eratzen du asimetrikoki. Azido nukleikoen mota biak nukleotidoen monosakaridoagatik bereizten dira: DNAn 2'-desoxi-D-erribosa da monosakaridoa (desoxirribonukleotidoak), eta RNAn, D-erribosa (erribonukleotidoak). Fosfodiester loturak kateei polaritatea edo noranzkoa ematen die, eta polinukleotidoetan 5' eta 3' muturrak bereiz daitezke: 5' muturrak ez du beste nukleotidorik pentosaren 5' karbonoan eta 3' muturrak 3' aldean (aske daude). Dena den, muturretan bestelako talde kimikoren bat egon daiteke, sarritan fosfato bat edo gehiago (RNA).

Azido nukleiko bakoitzean, base purikoen eta pirimidinikoen mota bi ager daitezke: DNAn, adenina (A) eta guanina (G) dira base purikoak, eta zitosina (C) eta timina (T) pirimidinikoak. RNAk, timinaren ordez, uraziloa (U) dauka; horixe da bi azido nukleikoen arteko bigarren desberdintasuna (lehena pentosa da). Pentosa eta base nitrogenodun horietako bat uztartuta daude lotura glikosidikoaren bidez. Halaber, inoiz beste base nitrogenodun batzuk ere ager daitezke, metilazio, hidroximetilazio edo glikosilazioaren bidez base arruntetatik deribatuak (adibidez, hipoxantina, 5-metilzitosina, 7-metilguanina...). Base urri horiek RNA-molekuletan sarriago ageri dira, tRNAn batez ere, eta hainbat funtziorekin izan dezakete zerikusia (erregulazioa, babesa, seinale espezifikoak…).

Azido nukleikoen kateei, unitate gutxi dituztenean (50 nukleotido baino laburragoak), oligonukleotido deritze; kate luzeagoei, aldiz, polinukleotido. Beti 5'→ 3' noranzkoan idazten dira, eta haien sekuentzia eskematikoki adierazteko zenbait aukera daude. Kasu errazenean, baseak bakarrik ageri dira, fosfato talderik eta pentosarik gabe (DNA).

Azido nukleikoen monosakaridoak eta fosfato taldeak txandakatuta daude. Hala, polimeroaren bizkarrezurra eratzen dute, eta base nitrogenodunak albora perpendikularki hedatzen dira. Beraz, azido nukleiko guztiek bizkarrezurra ia berdina dute (erribosa ala desoxirribosa, aukeran), baina baseen konposizioa eta ordena desberdina izaten da molekula jakin bakoitzean. Baseen sekuentzian kodetuta dago makromolekula horiek daramaten informazio genetikoa (polinukleotidoen lehenengo mailako egituran, alegia).

DNAren zein RNAren bizkarrezurrak hidrofilikoak dira, monosakaridoen hidroxilo taldeek urarekin hidrogeno-loturak eratzen baitituzte, eta fosfato taldeak negatiboki kargatuta baitaude pH 7an; beraz, azidoak dira. Karga negatibo horiek proteinekin eta ioi metalikoekin dituzten elkarrekintza ionikoen bidez neutralizatzen dira.

Base nitrogenodunen atomoak erresonantziaz egonkortzen direnez, haien loturak partzialki bikoitzak dira; hori dela eta, pirimidinak molekula lauak dira, eta purinak, ia lauak. Baseak bata bestearen gainean txanpon-pila baten moduan ezartzen dira, eta, pilaketa horren ondorioz, haien arteko elkarrekintza hidrofobikoak sortzen dira, azido nukleikoen egitura egonkortzeko garrantzitsuak direnak.

Azido desoxirribonukleikoaren egitura 

James Watson eta Francis Crickek DNAren egitura argitu zuten 1953. urtean, Rosalind Franklinen ikasle zen Raymong Goslingen x-izpien difrakzio bidez egindako argazki batean oinarrituta. Biologiaren mundua irauli zuen aurkikuntza hark erakutsi zuen azido desoxirribonukleikoa bi harizpi osagarriz osatuta dagoela; helize bikoitz destrogiroa osatzen dute, eta hidrogeno-loturen bidez elkarturik daude, aurkako noranzkoan jarrita (antiparaleloki). Datu esperimentaletan oinarrituta, base nitrogenodunen artean eratu daitezkeen hidrogeno-loturen ereduak proposatu zituzten zientzialari horiek. Patroi horren arabera, A T-rekin (edo U-rekin) espezifikoki “parekatzen” da bi zubiren bidez, eta G C-rekin, hiru zubiren bidez. Parekatze espezifikoa denez, polinukleotido-kate bat izanda, harizpi osagarriaren sekuentzia osoa jakin daiteke. Bide horretatik ondorioztatu zen zeluletako DNA bikoizteko mekanismo molekularra.

Azido erribonukleikoaren egitura 

RNA-molekulak, aldiz, gehienetan harizpi bakunak dira, nahiz eta kate horren eskualde batzuk bere buruarekin parekatu, tRNAetan eta rRNAetan gertatzen den bezala, espazio-egitura jakin bat emateko. Zeluletako DNA-molekulak bikoitzak badira ere, birus batzuen genometan harizpi bakuna agertzen da. Erretrobirusen kasuan, RNA da genomaren azido nukleikoa. RNAk ez du, DNAren helize bikoitzarekin gertatzen den bezala, espazio-egitura bakarra, erreferentzia izan daitekeena; aldiz, proteina globularrekin gertatzen den bezala, polirribonukleotido bakoitzak hiru dimentsioko egitura propioa izan dezake, base-pilaketaz eta eskualde osagarrien hidrogeno-loturen bidez egonkortuta. Helize bikoitzaren egitura duten zatiak eratu daitezke harizpi bakunean, sekuentzia auto-osagarriei esker.

Azido nukleikoen jarduera biologikoa 
ADNak informazio genetikoa darama. Beraz, molekula horrek pilatu egiten du zelula batetik bestera belaunaldiz belaunaldi doan informazioa. Zelula eukariotikoetan nukleoan dago eta prokariotikoetran, berriz, protoplasman

ARN mezularia ADNaren kopia partziala da; nukleotik kanpo dagoenean, aminoazidoen hizkuntzaren bidez adieraziko da, ARNr eta ARNt-ei esker. Beste era batera esanda, ADNan zelula osatzen duten proteina guztiak sortzeko informazioa dago. Kontutan izanik entzima guztiak proteinak direla eta entzimak zeluletako erreakzio kimiko guztien ardura duten molekulak direla, hobeto ohartuko gara azido nukleikoen funtzioren garrantziaz.

Geneak ADNz osatzen dira. Nukleotidoen hizkuntzan “idatzita”daude. Zelulan, pilatu eta ugaltze hizkuntza hori aminoazidoen hizkuntzara itzultzen da. Itzulpena, berriz, kode genetikoaren bidez egiten da, edo hiru nukleotidoen oinarriak eta aminoazido baten arteko baliokidetasunaren bidez. Oinarrien ordena aminoazido ordena bati egokitzen zaio –sekuentzia-. Kontutan hartuta proteinen egitura eta funtzioa aminoazido sekuentzia baten araberakoa direla, erraz ulertzen da geneetan funtzio zelularrak “idatzita egotea”.

Entzimak ADNaren osaketa katalizatzen du eta horrek ARNm-ak sortzen ditu, gero horiek itzultzerako. ARNek parte hartzen dute informazio genetikoaren transkripzioan eta itzulpenean

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Azido nukleikoak