Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

3.8: Nükleik Asit Nedir?
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
What are Nucleic Acids?
 
TRANSCRIPT

3.8: What are Nucleic Acids?

3.8: Nükleik Asit Nedir?

Overview

Nucleic acids are long chains of nucleotides linked together by phosphodiester bonds. There are two types of nucleic acids: deoxyribonucleic acid, or DNA, and ribonucleic acid, or RNA. Nucleotides in both DNA and RNA are made up of a sugar, a nitrogen base, and a phosphate molecule.

Nucleic Acids Are the Genetic Material of the Cell

A cell’s hereditary material is comprised of nucleic acids, which enable living organisms to pass on genetic information from one generation to next. There are two types of nucleic acids: deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). DNA and RNA differ very slightly in their chemical composition, yet play entirely different biological roles.

Nucleic Acids Are Polymers of Nucleotides

Chemically, nucleic acids are polynucleotides—chains of nucleotides. A nucleotide is composed of three components: a pentose sugar, a nitrogen base, and a phosphate group. The sugar and the base together form a nucleoside. Hence, a nucleotide is sometimes referred to as a nucleoside monophosphate. Each of the three components of a nucleotide plays a key role in the overall assembly of nucleic acids.

As the name suggests, a pentose sugar has five carbon atoms, which are labeled 1o, 2o, 3o, 4o, and 5o. The pentose sugar in RNA is ribose, meaning the 2o carbon carries a hydroxyl group. The sugar in DNA is deoxyribose, meaning the 2o carbon is attached to a hydrogen atom. The sugar is attached to the nitrogen base at the 1o carbon and the phosphate molecule at the 5o carbon.

Nucleotides Are Linked Together by Phosphodiester Bonds

The phosphate molecule attached to the 5o carbon of one nucleotide can form a covalent bond with the 3o hydroxyl group of another nucleotide, linking the two nucleotides together. This covalent bond is called a phosphodiester bond. The phosphodiester bond between nucleotides creates an alternating sugar and phosphate backbone in a polynucleotide chain. Linking the 5o end of one nucleotide to the 3o end of another imparts directionality to the polynucleotide chain, which plays a key role in DNA replication and RNA synthesis. At one end of the polynucleotide chain, called the 3o end, the sugar has a free 3o hydroxyl group. At the other end, the 5o end, the sugar has a free 5o phosphate group.

Pyrimidines and Purines Are the Two Major Classes of Nitrogen Bases

The nitrogen bases are molecules containing one or two rings made up of carbon and nitrogen atoms. These molecules are called “bases” because they are chemically basic, and can bind to hydrogen ions. There are two classes of nitrogen bases: pyrimidines and purines. The pyrimidines have a six-membered ring structure, whereas the purines are comprised of a six-membered ring fused to a five-membered ring. The pyrimidines include cytosine (C), thymine (T) and uracil (U). The purines include adenine (A) and guanine (G).

Cytosine, adenine, and guanine are present in both DNA and RNA. However, thymine is specific to DNA, and uracil is found only in RNA. The purines and pyrimidines can form hydrogen bonds with each other in a particular pattern, based on the presence of complementary chemical groups that are analogous to pieces of a jigsaw puzzle. Under normal cellular conditions, adenine forms hydrogen bonds with thymine (in DNA) or uracil (in RNA), whereas guanine forms hydrogen bonds with cytosine. This complementary base pairing is critical to DNA structure and function.

Structure of DNA and RNA

DNA adopts a double helical structure within the cell. A double helix is composed of two polynucleotide chains, called strands, that wind around each other in a helical (i.e., spiral) manner. The two strands are in opposite orientations, or are “antiparallel” to each other, meaning the 5o end of one strand is close to the 3o end of another. The two strands are held together through complementary base pairing (e.g., cytosine with guanine).

In a DNA double helix, the sugar-phosphate backbone is present on the outside, whereas the hydrogen-bonded bases are on the inside. RNA mostly occurs as a single-stranded molecule. The single RNA strand can form localized secondary structures through intra-strand complementary base pairing. Different types of RNA secondary structures have distinct functions within the cell.

Genel bakış

Nükleik asitler fosfodiester bağları ile birbirine bağlı uzun nükleotid zincirleridir. İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit, veya DNA, ve ribonükleik asit, veya RNA. Hem DNA hem de RNA'daki nükleotitler bir şeker, bir azot baz ve fosfat molekülünden oluşur.

Nükleik Asitler Hücrenin Genetik Materyalidir

Bir hücrenin kalıtsal materyali, canlı organizmaların genetik bilgiyi bir nesilden diğerine aktarmasını sağlayan nükleik asitlerden oluşur. İki tür nükleik asit vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA). DNA ve RNA kimyasal bileşimlerinde çok az farklılık gösterirler, ancak tamamen farklı biyolojik roller oynarlar.

Nükleik Asitler Nükleotitlerin Polimerleridir

Kimyasal olarak nükleik asitler polinükleotidlerdir. Bir nükleotit üç bileşenden oluşur: pentoz şeker, bir azot baz ve bir fosfat grubu. Şeker ve baz birlikte bir nükleozit oluşturur. Bu nedenle, bir nükleotit bazen bir nükleozit monofosfat olarak adlandırılır. Bir nükleotitin üç bileşeninin her biri nükleik asitlerin genel montajında önemli bir rol oynar.

Adından da anlaşılacağı gibi, bir pentoz şeker 1o, 2o, 3o, 4o, ve 5oetiketli beş karbon atomu vardır. RNA'daki pentoz şeker ribozdur, yani 2o karbon hidroksil grubu taşır. DNA'daki şeker deoksiribozdur, yani 2o karbon hidrojen atomuna bağlanır. Şeker 1o karbondaki azot tabanına ve 5o karbondaki fosfat molekülüne bağlanır.

Nükleotitler Fosfodiester Bağları ile Birbirine Bağlıdır

Bir nükleotitin 5o karbonuna bağlı fosfat molekülü, başka bir nükleotitin 3o hidroksil grubuyla kovalent bir bağ oluşturarak iki nükleotiti birbirine bağlayabilir. Bu kovalent bağfosfodister bağ denir. Nükleotitler arasındaki fosfodiester bağı, polinükleotid zincirinde alternatif bir şeker ve fosfat omurgası oluşturur. Bir nükleotitin 5o ucunu diğerinin 3o ucuna bağlamak, DNA replikasyonu ve RNA sentezinde önemli bir rol oynayan polinükleotid zincirine yönlülük kazandırır. Polinükleotid zincirinin bir ucunda, 3o uç olarak adlandırılan, şeker serbest 3o hidroksil grubu vardır. Diğer ucunda, 5o sonunda, şeker serbest 5o fosfat grubu vardır.

Pirimidinler ve Pürinler Azot Bazlarının İki Ana Sınıfıdır

Azot bazları karbon ve azot atomlarından oluşan bir veya iki halka içeren moleküllerdir. Bu moleküllerkimyasal olarak temel oldukları ve hidrojen iyonlarına bağlanabildikleri için "bazlar" olarak adlandırılırlar. Azot bazlarının iki sınıfı vardır: pirimidinler ve pürinler. Pirimidinler altı üyeli bir halka yapısına sahipken, pürinler beş üyeli bir halkaya kaynaşmış altı üyeli bir halkadan oluşur. Pirimidinler sitozin (C), timin (T) ve urasil (U) içerir. Pürinler adenin (A) ve guanin (G) içerir.

Sitozin, adenin ve guanin hem DNA hem de RNA'da bulunur. Ancak timin DNA'ya özgüdür ve urasil sadece RNA'da bulunur. Pürinler ve pirimidinler, yapbozun parçalarına benzeyen tamamlayıcı kimyasal grupların varlığına dayanarak, belirli bir örüntüde birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilirler. Normal hücresel koşullar altında, adenin timin ile hidrojen bağları oluşturur (DNA) veya urasil (RNA), guanin sitozin ile hidrojen bağları oluşturur. Bu tamamlayıcı baz eşleşmesi DNA yapısı ve fonksiyonu için çok önemlidir.

DNA ve RNA'nın yapısı

DNA hücre içinde çift sarmal bir yapı benimser. Çift sarmal, iplikçik adı verilen iki polinükleotit zincirden oluşur ve sarmal (yani spiral) bir şekilde birbirlerinin etrafında dönerler. İki iplikçik zıt oryantasyonlarda dır veya birbirine "karşı-paralel"dir, yani bir ipliğin 5o ucu diğerinin 3o ucuna yakındır. İki iplikçik tamamlayıcı baz eşleştirmesi (örn. guanin ile sitozin) ile bir arada tutulur.

DNA çift sarmalı, şeker-fosfat omurgası dışında bulunurken, hidrojenle bağlı bazlar içeridedir. RNA çoğunlukla tek iplikçikli bir molekül olarak ortaya çıkar. Tek RNA iplikçikleri, iplikçik içi tamamlayıcı baz eşleştirmesi yoluyla lokalize sekonder yapılar oluşturabilir. Farklı RNA ikincil yapıları hücre içinde farklı işlevlere sahiptir.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter