Axit nucleic là gì?

Axit nucleic là các phân tử sinh học thiết yếu trong sinh học phân tử, đóng vai trò là bản thiết kế của sự sống.

Axit nucleic dùng để chỉ bất kỳ nhóm hợp chất phức tạp nào bao gồm các chuỗi monome của nucleotide . Mỗi đơn vị monome bao gồm nhóm photphat, đường và bazơ nitơ. Axit nucleic tham gia vào việc bảo tồn, sao chép và biểu hiện thông tin di truyền trong mọi tế bào sống .

Axit nucleic đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra ADN và ARN, chịu trách nhiệm lưu trữ thông tin cần thiết để tạo ra protein.

Thật vậy, thông tin di truyền được mã hóa bằng codon , bao gồm bộ ba nucleotide.

Phân tử sinh học dùng để chỉ bất kỳ phân tử nào được tạo ra bởi các sinh vật sống. Như vậy, hầu hết chúng là các phân tử hữu cơ. Bốn nhóm phân tử sinh học chính là axit amin và protein , carbohydrate (đặc biệt là polysacarit ), lipid và axit nucleic.

Lịch sử khám phá ra axit nucleic

Việc phát hiện ra axit nucleic được công nhận là của Friedrich Miescher, một bác sĩ và nhà sinh học Thụy Sĩ, người đầu tiên xác định và đặt tên cho nó là nucleon vào năm 1869 khi ông đang học tại Đại học Tübingen, Đức.

Miescher cho rằng chất này có thể liên quan đến di truyền.

Albrecht Kossel, vào đầu những năm 1880, tiếp tục nghiên cứu bằng cách tinh chế thêm chất này và xác định tính chất axit và nucleobase của nó. Năm 1889, Richard Altmann đặt ra thuật ngữ “axit nucleic” để mô tả chất này mà không phân biệt giữa ADN và ARN.

Năm 1938, các nhà nghiên cứu Astbury và Bell đã đạt được một bước đột phá quan trọng khi công bố mẫu nhiễu xạ tia X đầu tiên của ADN.

Sau đó, vào năm 1953, các nhà khoa học Watson và Crick đã đề xuất khái niệm mang tính cách mạng về cấu trúc chuỗi xoắn kép ADN. Một cột mốc quan trọng khác xảy ra vào năm 1944 khi thí nghiệm Avery-MacLeod-McCarty cung cấp bằng chứng thuyết phục chứng minh rằng các phân tử ADN đóng vai trò là kho lưu trữ thông tin di truyền.

Những đóng góp mang tính bước ngoặt này đã mở đường cho sự hiểu biết nâng cao của chúng ta về bản chất và chức năng cơ bản của ADN. Những khám phá này đã đặt nền móng cho nghiên cứu y sinh và sinh học hiện nay, dẫn đến sự phát triển của các lĩnh vực như khoa học pháp y, phân tích bộ gen cũng như các ngành công nghiệp dược phẩm và công nghệ sinh học.

Axit nucleic hoạt động như thế nào?

Như tên gọi đã chỉ ra rằng axit nucleic có tính axit rất cao, cho proton và dễ dàng nhận các cặp electron trong các phản ứng hóa học, do đó có tên như vậy. Axit nucleic là các polyme hoặc chuỗi nucleotide dài. Chúng lưu trữ và truyền thông tin di truyền, giống như một ổ cứng chứa các hướng dẫn cơ bản của chương trình (“mã nguồn”) để xây dựng một tế bào.

Từ lâu, mục tiêu của nghiên cứu khoa học là khám phá cách các sinh vật thu thập thông tin cần thiết cho sự tăng trưởng và sinh tồn cũng như cách các đặc điểm được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Dung dịch này được tìm thấy trong ADN xuất hiện tự nhiên thường được gọi là axit deoxyribonucleic, hiện diện trong nhân tế bào và được truyền từ tế bào bố mẹ sang tế bào con cháu. Khi các phân tử ADN bị hư hỏng hoặc truyền đi không chính xác, các tế bào có thể không hoạt động bình thường, dẫn đến sự phát triển bất thường hoặc thậm chí là chết tế bào.

Nghiên cứu bổ sung cho thấy ARN, còn được gọi là axit ribonucleic, có thể thực hiện các chức năng tương tự như axit nucleic.

ARN có khả năng thực hiện vai trò “truyền tin”, bao gồm việc sao chép các hướng dẫn có trong chuỗi ADN và chuyển chúng đến các vùng khác của tế bào.

ARN cũng tham gia vào việc truyền thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác ở một số loại virus.

RNA polymerase là một enzyme đóng vai trò quan trọng trong quá trình phiên mã, trong đó thông tin di truyền được lưu trữ trong ADN được sao chép thành các phân tử ARN.

Enzyme RNA polymerase liên kết với chuỗi mẫu ADN và thêm các nucleotide theo cách bổ sung để tạo thành phân tử ARN chuỗi đơn. RNA polymerase có thể nhận ra các chuỗi ADN cụ thể, được gọi là trình tự khởi động, khởi đầu quá trình phiên mã.

Các loại RNA polymerase khác nhau chịu trách nhiệm tổng hợp hầu hết các phân tử RNA, chẳng hạn như:

• ARN thông tin (mRNA)
• ARN vận chuyển (tRNA)
• ARN ribosome (rRNA)

RNA polymerase là một enzyme được điều hòa cao, với nhiều yếu tố khác nhau kiểm soát hoạt động của nó và đảm bảo phiên mã chính xác thông tin di truyền.

Các phân tử đường trong ADN và ARN lần lượt là deoxyribose và ribose, với các nguyên tử carbon tạo thành xương sống của cấu trúc axit nucleic.

Trong một số trường hợp nhất định, axit nucleic có thể có cấu hình vòng, chẳng hạn như các phân tử ADN mạch vòng được tìm thấy trong plasmid.

Các loại axit nucleic

Axit nucleic là các hợp chất hóa học tự nhiên được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống. Tồn tại ba loại phân loại chính của axit nucleic, đó là:

• ADN
• ARN
• Axit nucleic nhân tạo

Chức năng của axit nucleic

Dưới đây là một số chức năng quan trọng của axit nucleic.

Axit nucleic lưu trữ thông tin như mã máy tính

Axit nucleic là thành phần cực kỳ quan trọng của sinh vật vì chúng chịu trách nhiệm vận chuyển thông tin di truyền. Những phân tử này có thể lưu trữ thông tin và tái tạo nó. Mã nhị phân được sử dụng trong máy tính là một sự tương tự phù hợp với kỹ thuật được mô tả ở đây. Trong mã nhị phân, các chuỗi số 1 và số 0 có thể được sử dụng để tạo ra thực tế ảo.

Tương tự, mã di truyền được tìm thấy trong ADN có thể tạo nên những sinh vật sống hoàn chỉnh. Các sinh vật sống không thể hoạt động chính xác nếu không có bản sao hoàn chỉnh của “mã nguồn” ADN của chúng. Do sự giống nhau giữa mã di truyền và mã nhị phân, một số nhà khoa học ủng hộ việc xây dựng “máy tính di truyền”. tuy nhiên nghiên cứu trong lĩnh vực này ít thu hút được sự chú ý hơn so với những tiến bộ trong ổ cứng dựa trên silicon.

Bảo vệ thông tin di truyền

Mã nguồn ADN của tế bào cần được bảo vệ khỏi mọi hư hỏng tiềm ẩn để nó có thể thực hiện các chức năng của mình một cách chính xác. Điều này tương tự như cách hệ điều hành của máy tính cần thiết để thiết bị hoạt động bình thường.

ARN, một loại axit nucleic khác, được sử dụng để sao chép thông tin có trong ADN để các chỉ dẫn của ADN có thể được vận chuyển đến các khu vực khác của tế bào. Nhân chịu trách nhiệm sao chép thông tin di truyền vào ARN, sau đó được xuất ra khỏi tế bào và được sử dụng làm hướng dẫn cho bộ máy tế bào.

ARN cũng được sử dụng trong sản xuất ribosome, là bộ máy tế bào chịu trách nhiệm tổng hợp protein, cũng như một số enzyme.

ADN được bảo vệ khỏi bầu không khí hỗn loạn của tế bào chất bởi một lớp ARN, lớp này thực hiện chức năng của cơ chế bảo vệ. Khả năng các dạng sống đầu tiên là các phân tử ARN có khả năng tự sao chép và xúc tác được hỗ trợ bởi vai trò kép của ARN là vật liệu di truyền và enzyme.

Bởi vì sự chuyển động của các thành phần tế bào có thể dễ dàng phá hủy các chuỗi ADN dài và phức tạp bên ngoài nhân của sinh vật nhân chuẩn, ADN được bảo vệ và bảo tồn khi nó được chứa trong nhân.

https://www.biologyonline.com/dictionary/nucleic-acid