Как нуклеиновые кислоты связаны с белками?

Вы, наверное, знаете, что ДНК содержит "инструкции для жизни" и что наши гены определяют многие из наших характеристик. Вы можете знать, что экспрессия унаследованных характеристик происходит под действием белков, больших молекул, которые выполняют множество "работ" в живых организмах, а можете и не знать. То, как ДНК контролирует черты, заключается в предоставлении точных инструкций по созданию белков. Эта концепция настолько фундаментальна, что ее называют Центральной догмой биологии.

Нуклеиновые кислоты - это ДНК и РНК. Оба они представляют собой микромолекулы , или очень большие молекулы, состоящие из многих атомов. Это также и полимеры, и длинные цепочки более мелких, похожих субъединиц или мономеров (моно = один; поли = много). Субъединицы нуклеиновых кислот называются нуклеотидными основаниями, сокращенно "основаниями".

Белки также являются макромолекулами, которые имеют форму полимеров, но они представляют собой разновидность молекул, отличающуюся от нуклеиновых кислот. Субъединицы белков называются аминокислотами и соединяются в длинные, неразветвленные цепочки, как и основания нуклеиновых кислот. Все аминокислоты имеют карбоновую группу на одном конце и аминокислотную группу на другом, но другая часть молекулы, называемая группой R, отличается для разных аминокислот.

Некоторые группы R являются громоздкими, а некоторые нет, и некоторые имеют разделение заряда, в то время как другие нет. Это заставляет их притягивать или отталкивать друг от друга, когда их связывают вместе для получения белка, и эти эффекты заставляют его "складывать" или принимать специфическую трехмерную структуру. Для большинства белков их трехмерная форма необходима для выполнения их работы, поэтому, поскольку последовательность аминокислот определяет форму, последовательность аминокислот необходима для функционирования белка. Когда белки сделаны, должны быть использованы правильные инструкции, чтобы связать вместе аминокислоты в правильной последовательности.

Здесь поступают нуклеиновые кислоты. Эти макромолекулы хранят и передают информацию: инструкции по изготовлению белков. Подобно тому, как компьютеры хранят информацию в последовательности 1 с и 0 с, ДНК и РНК хранят информацию как последовательность оснований. В процессе транскрипции и трансляции последовательности из трех оснований на основе ДНК или РНК определяют одну аминокислоту, добавляемую к белку в процессе производства. Существует последовательность, указывающая механизму клетки начать производство белка, и другая последовательность, указывающая на то, что клетка должна остановиться.

Таким образом, информация, хранящаяся в нуклеиновых кислотах в виде последовательности оснований, используется в качестве инструкции для создания правильной последовательности аминокислот, которые станут функциональным белком. Я приложил карту кодона, на которой показана трансляция последовательностей нуклеотидных оснований в аминокислоты. Наборы из трех заглавных букв представляют собой последовательности из трех оснований, а наборы из трех, начинающиеся с заглавных букв, за которыми следуют две строчные буквы, являются аббревиатурами для аминокислот.

Подводя итог, можно сказать, что функция нуклеиновых кислот заключается в хранении и передаче информации. Информация, которую они хранят и передают, представляет собой закодированную последовательность для аминокислот, которые создают функционирующие белки. То, как гены, или наследственный материал, экспрессируются в организме человека через функцию белков, созданных в соответствии с инструкциями в ДНК и РНК. Это происходит отчасти потому, что разные белки выполняют множество разных "заданий", то есть выполняют множество разнообразных жизненных функций.