¿Cuáles son la composición, propiedades y funciones de los ácidos nucleicos?
Ácido nucleico
El ácido nucleico es un compuesto polimérico presente en los organismos vivos. Incluye dos categorías: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ácido ribonucleico, ARN). Tanto el ADN como el ARN se forman uniendo nucleótidos de cabeza a cola. La longitud media del ARN es de unos 2000 nucleótidos, mientras que el ADN humano es muy largo, de unos 3 × nucleótidos. Un solo nucleótido se compone de tres partes: una base orgánica nitrogenada (llamada base), un azúcar pentosa (un azúcar de cinco carbonos) y un fosfato. Los nucleótidos son las unidades estructurales de las moléculas de ácido nucleico. El enlace fosfato en la molécula de ácido nucleico se forma en los grupos hidroxilo conectados a C-3' y C-5' del azúcar pentosa, por lo que los nucleótidos que constituyen el ácido nucleico pueden considerarse 3'-nucleótidos o 5'-nucleósidos. ácido. Las moléculas de ADN son cadenas de desoxinucleótidos que contienen las cuatro bases A, G, C y T; las moléculas de ARN son cadenas de nucleótidos que contienen las cuatro bases A, G, C y U. Por supuesto, todos los nucleótidos de las moléculas de ácido nucleico existen en forma celular, pero hay una variedad de nucleótidos libres en las células, incluidos los nucleósidos monofosfatos, los nucleósidos difosfatos y los nucleósidos trifosfatos. El ADN se concentra principalmente en el núcleo y el ARN se distribuye ampliamente en el citoplasma.
Las bases del ADN están compuestas principalmente por timina (T) y citosina (C) más adenina (A) y guanina (G) las bases del ARN están divididas por uracilo (U) es lo mismo que; ADN excepto que reemplaza a T. El ADN es una doble hélice, como una escalera de caracol. Los pasamanos a ambos lados de la escalera son el esqueleto formado por la combinación de grupos ribosa y fosfato en las dos cadenas de polinucleótidos. Los peldaños de la escalera son las bases emparejadas entre sí en las dos cadenas de polinucleótidos: Si la base de un lado. del pasamanos es A, la base del reposabrazos del otro lado debe ser T; de manera similar, G siempre está emparejado con C y los pares de bases están conectados por enlaces de hidrógeno. Esta es la ley del emparejamiento de bases. Dado que A y G son compuestos bicíclicos con moléculas más grandes, y T y C son compuestos monocíclicos con moléculas más pequeñas, las longitudes de A=T y G=C son iguales, por lo que el diámetro de la estructura de doble hélice es el mismo. , el ancho de las escaleras es el mismo.
La estructura de doble hélice del ADN es muy adecuada para que éste pase la información genética a la siguiente generación (descendencia) mediante su propia "replicación". Durante la replicación, la estructura de doble hélice primero se desenrolla en dos hebras simples y luego usa estas dos hebras simples como plantillas para formar dos hebras emparejadas complementarias según el principio de emparejamiento de bases, es decir, produciendo dos estructuras de doble hélice. La estructura de doble hélice de cada descendiente contiene una hebra del progenitor, por lo que también se denomina "replicación semiconservativa", que garantiza la estabilidad y continuidad de las especies biológicas.
El ácido nucleico del ADN tiene las siguientes propiedades químicas: ① Efecto ácido. En condiciones de ácido fuerte y alta temperatura, los ácidos nucleicos se hidrolizan completamente en bases, ribosa o desoxirribosa y fosfato. En una concentración ligeramente diluida de ácidos inorgánicos se rompen selectivamente los enlaces químicos más hidrolizables, generalmente los enlaces glicosídicos que unen la purina y la ribosa, con lo que se produce ácido nucleico apurínico. ②Efecto alcalino. ADN: cuando el valor del pH excede el rango fisiológico (valor de pH 7 ~ 8), tendrá un impacto más sutil en la estructura del ADN. El efecto base cambia el estado tautomérico de la base. Este cambio afecta los enlaces de hidrógeno entre bases específicas, lo que resulta en la disociación de las dobles hebras del ADN, lo que se llama desnaturalización del ADN. ARN: a un pH más alto, se produce la misma desnaturalización en las regiones helicoidales del ARN, pero a menudo queda enmascarada por la hidrólisis alcalina del ARN. Esto se debe a que el 2`-OH presente en el ARN participa en el ataque intramolecular a las moléculas de fosfato en el enlace fosfato, lo que resulta en la fragmentación del ARN. ③Desnaturalización química. Algunas sustancias químicas pueden desnaturalizar el ADN/ARN a pH neutro. La estabilidad energética de la estructura secundaria del ácido nucleico formada por clips hidrófobos apilados se debilita y el ácido nucleico se desnaturaliza.
El ácido nucleico fue descubierto y aislado por primera vez a partir de células de pus por Michel en 1868. Los ácidos nucleicos están ampliamente presentes en todas las células animales, las células vegetales y los microorganismos a menudo se combinan con proteínas en los organismos para formar nucleoproteínas. Los diferentes ácidos nucleicos tienen diferentes composiciones químicas y disposiciones de nucleótidos. Entre ellos, el ADN es la principal base material para almacenar, copiar y transmitir información genética; el ARN juega un papel importante en el proceso de síntesis de proteínas, entre ellos, el ácido ribonucleico de transferencia, denominado ARNt, desempeña el papel de transportar y transferir sustancias activadas; aminoácidos; el ácido ribonucleico mensajero, denominado ARNm, es la plantilla para la síntesis de proteínas; el ácido ribonucleico de los ribosomas, denominado ARNr, es el lugar principal donde las células sintetizan proteínas.
El ácido nucleico no es sólo el material genético básico, sino que también desempeña un papel importante en la biosíntesis de proteínas, desempeñando así un papel decisivo en una serie de fenómenos importantes de la vida, como el crecimiento, la herencia y la mutación. La mayoría de la gente sabe que la vida existe en forma de proteínas y que las proteínas son la base de la vida. Antes del descubrimiento de los ácidos nucleicos, esta frase era correcta, pero después del descubrimiento de los ácidos nucleicos, se debería decir que la sustancia viva más esencial son los ácidos nucleicos, o se debería corregir la frase anterior para decir que las proteínas son la base de la vida. . Según la perspectiva de la biología moderna, las proteínas son macromoléculas biológicas que incluyen ácidos nucleicos y proteínas.
Sin embargo, durante muchos años, cuando las personas buscan ciegamente nutrientes como proteínas, vitaminas y oligoelementos, han olvidado el papel más importante: el ácido nucleico. la historia de la vida humana. ¿Por qué los ácidos nucleicos son más importantes que las proteínas en la vida? Porque la importancia de la vida es poder replicarse y los ácidos nucleicos pueden replicarse. La replicación de proteínas se basa en instrucciones emitidas por los ácidos nucleicos, de modo que los aminoácidos se sintetizan según sus tipos específicos y luego se organizan en el orden especificado para formar la proteína que debe copiarse. Todas las sustancias vivas del mundo contienen cuerpos proteicos, y los cuerpos proteicos contienen ácidos nucleicos y proteínas. Hasta ahora no se ha encontrado ninguna vida que contenga proteínas pero tampoco ácidos nucleicos. Sin embargo, en el estudio de los virus vivos se ha descubierto que los virus se componen principalmente de ácidos nucleicos, y las proteínas, grasas y lipoproteínas sólo sirven como caparazón y frontera con el entorno externo cuando penetran en las células parásitas y se reproducen. descendencia, Deje la capa exterior fuera de la célula y solo el ácido nucleico ingresa a la célula, lo que le permite sintetizar virus de progenie bajo el control del ácido nucleico. Los científicos estadounidenses comparan este fenómeno con la relación entre las personas y los automóviles. Es decir, los ácidos nucleicos se comparan con las personas, las proteínas con los automóviles y las personas conducen automóviles. En la superficie, el ser humano y el automóvil son cosas vivas y en movimiento, pero la vida real es el ser humano, y el automóvil es solo un caparazón hecho por seres humanos que transporta humanos. Recientemente, los científicos también han descubierto un tipo de virus, que es un objeto vivo que puede reproducirse. Solo contiene ácido nucleico pero no proteínas. Se puede ver que el ácido nucleico es una sustancia viva real.
Por lo tanto, la "Fisiología Humana" publicada en mi país en 1996 cambió el defecto de los viejos libros de texto que solo mencionaban las proteínas como base de la vida, y decía claramente: "Las proteínas y los ácidos nucleicos son la base material". de todas las actividades de la vida."
p>Sin ácido nucleico, no habría proteínas ni vida.
Desafortunadamente, a juzgar por los análisis actuales, los humanos no pueden ingerir directamente los ácidos nucleicos de los alimentos. Los ácidos nucleicos de las células humanas se sintetizan por sí mismas. La ingesta de ácidos nucleicos no tiene absolutamente ningún valor nutricional para el cuerpo humano. Por el contrario, algunos estudios han encontrado que la ingesta excesiva de ácidos nucleicos puede provocar enfermedades como cálculos renales.
Los ácidos nucleicos desempeñan un papel extremadamente importante en aplicaciones prácticas. Se ha descubierto que casi 2.000 enfermedades genéticas están relacionadas con la estructura del ADN. Por ejemplo, la anemia de células falciformes en humanos es causada por un cambio en el código genético de un aminoácido en la molécula de hemoglobina del paciente, y en los albinos, es causada por la falta de un gen que produce tirosinasa en la molécula de ADN que promueve la melanina. producción. La aparición de tumores, infecciones virales y los efectos de la radiación en el cuerpo están relacionados con los ácidos nucleicos. La ingeniería genética, que ha surgido desde la década de 1970, permite a las personas reorganizar artificialmente el ADN, haciendo posible la creación de nuevas especies biológicas. Por ejemplo, la aplicación de métodos de ingeniería genética ha permitido a Escherichia coli producir valiosos fármacos bioquímicos como la insulina y el interferón.