Co to są nukleotydy? DNA, RNA, nukleozyd i geny

Kwasy nukleinowe, a w szczególności DNA, są kluczowymi makrocząsteczkami dla ciągłości życia. DNA niesie dziedziczną informację, która jest przekazywana od rodziców do dzieci, dostarczając instrukcji do tego jak (i kiedy) wytwarzać białka potrzebne do zbudowania i utrzymania funkcjonujących komórek, tkanek i organizmów. Po osiągnięciu okresu dojrzałości ludzki organizm nadal podlega ciągłym procesom regeneracyjnym i wzrostowym, podczas których zachodzi szereg skomplikowanych reakcji biochemicznych. Informację o tym, jak te procesy mają przebiegać, zawarte są w niciach kwasów nukleinowych DNA i RNA – naszych podstawowych nośnikach informacji genetycznej. DNA i RNA zbudowane są z odpowiedniej sekwencji małych cząsteczek – nukleotydów.

Poznaj nukleotydy dietetyczne polskiej marki NucleoCare – opracowane naukowo kompozycje najwyższej jakości składników wspierające organizm w szybszej odbudowie komórek odpornościowych i błony śluzowej jelit. Wypróbuj nowoczesną suplementację NucleoCare!

Sprawdź, gdzie kupić

Nukleotydy – cegiełki budulcowe organizmu

Nukleotydy są to biologicznie czynne cząsteczki o bardzo małej masie, które stanowią podstawowe jednostki strukturalne nici kwasów nukleinowych DNA i RNA, odpowiadających za regenerację i odbudowę organizmu człowieka w przebiegu wielu procesów biochemicznych. To właśnie nukleotydy tworzą integralną część białkowego, węglowodanowego i lipidowego metabolizmu, gdyż bez tych podstawowych cegiełek budulcowych organizm nie byłby w stanie podejmować kluczowych procesów życiowych na wielu płaszczyznach fizjologicznych.

Z czego zbudowany jest pojedynczy nukleotyd?

Nukleotyd jako najmniejsza jednostka budująca DNA, zbudowany jest z trzech części: 

1. Cukrowej – pentozy (zawsze w centrum nukleotydu) w postaci: rybozy w przypadku RNA i deoksyrybozy w przypadku DNA;
2. Zasadowej – zawierającej azot, z podziałem na 
   – puryny: adenina (A), guanina (G),
   – pirymidyny: cytozyna (C), tymina (T) i uracyl (U).
3. Fosforanowej – grup fosforanowych – w cząsteczce może być więcej niż jedna, a od ilości tych grup zależeć będą właściwości biochemiczne związku, jaki utworzą.

Nici kwasów nukleinowych tworzących DNA będą się różnić od nici RNA nie tylko sekwencją występujących w nich nukleotydów, ale też formą i zadaniowością. Komórka ludzka (eukariotyczna) zawiera jądro komórkowe (centralne organelle komórkowe), w którego wnętrzu mieści się całość ludzkiego materiału genetycznego w postaci pozwijanych nici DNA, tworząc w swoim skondensowanym kształcie chromosomy. 

Poza jądrem komórkowym DNA będzie występować również w mitochondriach – organellach komórkowych odpowiadających za wytwarzanie energii. Taki materiał genetyczny nosi nazwę – DNA mitochondrialnego (mtDNA) i zawsze jest dziedziczony po matce.   

Wesprzyj regenerację organizmu i przyspiesz swój powrót do zdrowia po infekcji z Nucleozin Complete – nowatorskim połączeniem czystych nukleotydów dietetycznych i cynku. Sprawdź, gdzie kupić →

Wszystko zaczyna się w DNA

Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) to chemiczna podstawa dziedziczności. Tworzą ją połączone ze sobą dwie nici kwasów nukleinowych układających się w tak zwaną helisę, którą budują odpowiednio połączone ze sobą nukleotydy za pomocą zasad azotowych takich jak: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T). 

Łączenie zasad azotowych wewnątrz podwójnej helisy obywa się za pomocą wiązań wodorowych a ich parowanie określa się jako wysoce specyficzne, gdyż adenina (A) → może parować tylko z tyminą (T), a guanina (G) → z cytozyną (C). Oznacza to, że dane połączenia są przewidywalne i komplementarne. Nukleotydy też nie są ułożone przypadkowo, gdyż odpowiednio ustawiona sekwencja zasad w zapisie, przykładowo: „CCGGTTCGC” ma zawsze wiadome znaczenie dla organizmu, a określony odcinek zapisu będzie tworzył konkretny GEN. 

Geny jako podstawowe jednostki dziedziczenia cech

Geny specjalne wyznaczone odcinki na niciach DNA, które poprzez odpowiedni zapis i ułożenie nukleotydów, warunkują ekspresję właściwych aminokwasów budujących białka, od których zależą cechy takie jak: wygląd czy funkcjonowanie organizmu. Dzięki precyzyjnej replikacji DNA, geny wykazują znaczną stałość i przy podziałach komórkowych są przekazywane w postaci identycznych kopii komórkom potomnym, a przez komórki rozrodcze (gamety) kolejnym pokoleniom.

Od DNA poprzez RNA do białek

DNA kieruje syntezą RNA, które z kolei kieruje i reguluje syntezę białka. Kwas rybonukleinowy (RNA) tworzyć będą: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) oraz uracyl (U). W odróżnieniu do DNA – RNA istnieje w postaci wielu różnorodnych cząsteczek jednoniciowych i nie magazynuje informacji dziedzicznej, tylko przekazuje ją z jądra komórkowego do cytoplazmy. Jedną z głównych zasad azotowych budujących RNA jest uracyl (U), który łączy się komplementarnie z adeniną (A). 

Chcesz dowiedzieć się więcej o suplementacji nukleotydami dietetycznymi? Poznaj nasze nowatorskie produkty: NUCLEOPLEX i NUCLEOZIN COMPLETE

Cztery klasy RNA

Istnieją cztery odrębne klasy RNA, które różnią się między sobą ilością, wielkością, funkcją i ogólną stabilnością:

1. mRNA – informacyjny RNA – wszystkie cząsteczki tej klasy funkcjonują jako przenośniki informacji do ośrodków syntezujących białko. Każda z nich służy jako matryca, na której zapisano w odpowiedniej sekwencji dane niezbędne do utworzenia swoistej cząsteczki białkowej jako końcowy produkt genu. 
2. tRNA – transferowy RNA, służy jako cząsteczki łącznikowe w procesie translacji informacji zawartej w sekwencji nukleotydów mRNA na swoiste aminokwasy w białku, przenoszą aminokwasy do rybosomu, zapewniając, że aminokwas dodawany do łańcucha jest tym określonym przez mRNA.
3. rRNA – rybosomalny RNA, pełnią funkcję budulcową, tworzą rybosomy oraz rolę katalizatorów wiązań peptydowych, biorąc udział w syntezie białek. 
4. małocząsteczkowe RNA – rozmieszczone w postaci rybonukleoprotein w cytoplazmie i jądrze komórkowym. 

O DNA i RNA powiemy również, że są polimerami złożonymi z monomerów jakimi są nukleotydy, czyli najmniejszymi jednostkami budującymi DNA. DNA i RNA chociaż zbudowane są z nukleotydów zawierających jedną grupą fosforanową, to do rozbudowy i wydłużenia swoich nici, polimery będą wyłapywać i wykorzystywać nukleotydy z trzema grupami fosforanowymi, które w momencie wbudowywania w materiał genetyczny pozbawiane będą dwóch reszt fosforanowych. 

Tab 1. Podsumowanie – różnice pomiędzy DNA a RNA. 

Autor: Edyta Węcławska

Bibliografia:

1. Cao, J. (2014). The functional role of long non-coding RNAs and epigenetics. Biol. Proced. Online, 16, 11. [dostęp online: 10.01.2022] doi.org/10.1186/1480-9222-16-11 
2. Lubert Stryer, Jeremy M. Berg, John L. Tymoczko; “Biochemia”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2009.; 
3. Phil C. Turner, Alexander G. McLennan, Andy D. Bates, Mike R.H. White; “Biologia molekularna – krótkie wykłady”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011;
4. John McMurry; “Chemia organiczna”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005;
5. Zdzisława Otałęga (red. nacz.); “Encyklopedia biologiczna T. VII”; Agencja Publicystyczno-Wydawnicza Opres, Kraków 1999.;
6. Kukliński B.: Mitochodria, Diagnostyka uszkodzeń mitochondrialnych i skuteczne metody terapii, Mito-pharma, wyd. I, Gorzów Wielkopolski 2017.
7. R. K. Murray, D. K. Granner, P. A. Mayes, Victor W. Rodwell, Biochemia Harpera, Wydanie VII, PZWL 2018 Warszawa.