Azido Nukleikoak: Mota, Egitura eta Funtzioak

1. Azido Nukleikoen Konposizioa

Azido nukleikoak nukleotido izeneko azpiunitateak lotuz eraturiko polimeroak dira. Konposizioaren arabera bi azido mota daude:

• DNA edo azido desoxirribonukleikoa
• RNA edo azido erribonukleikoa

1.1. Nukleotidoen Konposizioa

Nukleotidoek hiru osagai dituzte:

A) Base nitrogenatua: Nitrogenodun konposatu heteroziklikoak dira. Bi mota:

1. Base purikoak: Purina eraztunaren deribatuak dira. Garrantzitsuenak: adenina (A) eta guanina (G).
2. Base pirimidinikoak: Pirimidina eraztunaren deribatuak dira. Hiru dira: zitosina (C), timina (T) eta uraziloa (U). Timina soilik DNAn agertzen da; uraziloa, berriz, soilik RNAn; gainontzeko guztiak bata zein bestean.

B) Pentosa: Bi pentosa mota agertzen dira azido nukleikoetan:

• DNAn: β-D-desoxirribofuranosa edo desoxirribosa.
• RNAn: β-D-erribofuranosa edo erribosa.

Egitura ziklikoa dute, eta molekula barruko lotura hemiazetala. Pentosen karbonoak 1', 2', 3', 4' eta 5' izendatuko dira.

C) Azido fosforikoa: Azido fosforikoa (H₃PO₄) ioi fosfato eran dago (PO₄^3-).

1.2. N-glukosidiko Lotura: Nukleosidoak

Pentosa base nitrogenatuarekin N-glukosidiko izeneko lotura bidez lotzen da, ur molekula bat askatuz. Lotura pentosaren 1' eta base pirimidinikoen 1. posizioa duen N-aren eta purikoetan 9. posizioa duen N-aren artean gauzatzen da. Honela lortutako konposatuari (base nitrogenatua + pentosa) nukleosido esaten zaio.

1.3. Fosfodiester Lotura: Nukleotidoak

Nukleotidoak nukleosido baten pentosari fosfato talde bat lotzean eratzen dira (gehienetan 5' karbonoan). Lotura ester motakoa da eta, beraz, ur molekula bat askatzen da. Aldi berean, nukleotido bat beste nukleotido batekin elkartu daiteke, nukleotido baten fosfato taldea hurrengo nukleotidoaren pentosaren 3' karbonoarekin ester lotura bidez; lotura mota honi fosfodiester lotura esaten zaio.

2. DNA

DNAk belaunaldiz belaunaldi transmititzen den informazio genetikoa darama. Nukleotidoz eraturiko polimero lineala da. Bere pentosa desoxirribosa da. Base nitrogenatuak: adenina, guanina, zitosina eta timina. Hainbat konplexutasun-maila azal ditzake, baina, batez ere egitura primario eta sekundario gisa agertuko da. Hala ere, proteina nuklearrekin lotu eta egitura kondentsatuagoak era ditzake (egitura tertziarioaren parekoa) kromatina eratuz.

2.1. DNAren Egitura Primarioa

Kate bakarreko desoxirribonukleotidoek osatzen dute, azken hauek fosfodiester lotura bidez elkarri lotuta. DNA kateak, beraz, bi mutur aske ditu: 5' muturra eta 3' muturra. Bi DNA kateen arteko diferentzia baseen kopuruak, osaketak eta sekuentziak emango digu.

2.2. DNAren Egitura Sekundarioa

DNAren egitura sekundarioa Watson eta Crick-ek zehaztu zuten 1953an. Hauek aurreko ikertzaile batzuek ateratako ondorioak baliatu zituzten:

• DNA molekula zurruna eta luzea da.
• Baseen baliokidetasuna edo osagarritasuna dago. Espezie beraren barruan base purikoen edukia eta base pirimidinikoena berdina da:
  • Adenina ---- Timina
  • Zitosina ---- Guanina
• Molekulan 0,34 eta 3,4 nm-ko errepikatzen diren egiturak daude.

Watson eta Crick-en Eredua edo Helize Bikoitzarena

a) DNA polinukleotidoen bi katek osatzen dute. Kateok ardatz imajinario baten inguruan biribilkatzen dira 2 nm-ko diametroa duen helize bikoitza eratuz. Biribilkatzea dextrogiroa da eta plektonemikoa, hots, bi kateak ezin dira banandu desbiribilkatu gabe.

b) Base nitrogenatuak helizearen barruan daude, eraztunen planoak elkarrekiko paraleloak dira eta perpendikularrak helizearen ardatz imajinarioarekiko.

c) Helize bira bakoitzean 10 pare nukleotido daude, beraz, biraren luzera 3,4 nm-koa da eta nukleotido-pare bakoitza 0,34 nm-ko distantziara dago hurrengotik. Konformazio espazial honetan bi ildo nabarmentzen dira: ildo handia eta ildo txikia.

d) Bi kateak antiparaleloak dira, hau da, kate bat 5'→3' norabidean badoa, bestea 3'→5' norabidean joango da.

e) Bi kateak osagarriak dira, hau da, adenina timinarekin lotuko da 2 hidrogeno-zubiren bitartez eta zitosina guaninarekin 3 hidrogeno-zubiren bitartez.

2.3. DNAren Kondentsazio Mailak

Giza-zeluletako DNA harizpi guztiak batuko bagenitu, ia 2 metroko luzerako harizpia lortuko genuke. Kontuan hartuz, nukleoak 5-25 μm dituela (1 μm = 10^-6 m), nola bildu DNA kantitate handi hori hain bolumen txikian eta, aldi berean, bertako informazioa eskuragarri izatea?

Arazo hori konpontzeko, DNAk egitura kondentsatuak edo paketatuak ditu. Kondentsazio-maila zelularen ziklo zelularreko fasearen araberako da. Kondentsazioa maila ezberdinetan ematen da:

10 nm-ko Zuntzak

• Eukariotoetan
• Perla-lepokoa edo perla-idunekoa bezala ere ezagutzen da egitura hau
• DNA (karga negatiboa) karga positiboko proteinekin lotzen da, histonekin eta nukleosoma izeneko egitura eratzen du.
• Nukleosoma lau histona motako bina proteinez eratuta da, 8 guztira, oktameroa izenekoa.
• Oktameroaren inguruan DNA kiribiltzen da, 1,75 bira emanez.
• Amaitzeko H1 izeneko histonak egitura egonkortzen du.

30 nm-ko Zuntzak

• 10 nm-ko zuntza bildu eta forma trinkoagoa hartzen du, solenoide edo 30 nm-ko zuntz izenekoan.
• DNAren jatorrizko helizeak baino 40 aldiz kondentsatuagoa da.

Begiztak, Arrosetoiak, Kromatida

• 30 nm-ko zuntza begizta eran tolesten da.
• Begizta horiek, aldi berean, arrosetoiak eratzen dituzte, eta hauek arrosetoi-kiribilak.
• Honela lerrokatuta kromosomen kromatidak eratzen dira azkenik.

2.4. DNAren Desnaturalizazioa

• DNAren desnaturalizazioa helize bikoitzeko egitura galtzean datza.
• Tenperatura eta pH-a aldatzearen ondorioz gertatzen da:
  • Tenperatura balio jakin batera iristean (DNAren urtze-puntua deritzona) harizpiak banandu eta desnaturalizazioa gertatzen da. Prozesu itzulgarria da
  • pH-aren aldaketa handiek ere desnaturalizatu egiten dute DNA, baina pH-a balio biologiketara itzultzean berreskuratu egiten du egitura

3. RNA

RNA erribonukleotidoz eratuta dago, hau da, bere pentosa erribosa da. Base nitrogenatuak: adenina, guanina, zitosina eta uraziloa (azken hau timinaren ordez agertzen da). Zenbait kasutan base hauen deribatuak (deribatu metilatuak maiz) agertzen dira.

3.1. RNAren Egitura

• Oro har, egitura primarioko kate bakarrekoak dira (salbu erretrobirusetan, non helize bikoitzeko katekoak diren).
• Kate bakarra izan arren harizpia zonalde batzuetan espiralizatu egiten da (urkila izenekoetan); zona osagarriak inguru ezosagarriekin bananduta daudenean begizta izenekoak eratzen dira.

3.2. RNAren Funtzioak

• Ia organismo gehienetan, RNAren funtzioa DNAren informazioa kopiatzea da (transkripzioa), gero proteinen sintesia (itzulpena) egiteko.
• Erretrobirusetan RNA helize bikoitzak DNAren papera jokatzen du, hots, informazio genetikoa darama.

3.3. RNA Motak

Hainbat RNA mota daude. Garrantzitsuenak:

A) RNA Mezularia (RNAm)

• Zelularen nukleoan sintetizatzen da, DNA harizpi bat moldetzat hartuta.
• Funtzio nagusia informazio genetikoa kopiatzea eta erribosometara eramatea da, bertan proteinen sintesia egiteko.

B) RNA Erribosomikoa (RNAr)

• Molekula nahiko txikiak.
• Funtzioa aminoazido espezifikoak erribosometara eramatea da.
• Maiz base nitrogenatu arrunten deribatu metilatuak dituzte.
• 50 RNAt mota daude.
• Egitura antzerakoa da guztietan:
  • 5' muturrean base nitrogenatuen hirukotea eta bertan guanina eta azido fosforiko askea daude beti.
  • 3' muturrean CCA sekuentzia, aminoazido espezifikoaren hartzaile gisa jarduten du.

C) RNA Transferentea edo Garraiatzailea (RNAt)

• Ugariena.
• Proteina jakinei lotuta erribosomak eratzen ditu.

D) RNA Nukleolarra (RNAn)

• Proteina jakinei lotuta nukleoloa eratzen du.
• Antolatzaile nukleolar izeneko DNA segmentuetan oinarrituz sortzen da.
• Funtzio nagusia RNA erribosomikoa eratzea da.

4. Interes Biologikoa duten beste Nukleotido Batzuk

• Nukleotido batzuk aske daude zelulan, azido nukleikoak eratu gabe.
• Nukleotido horiek zenbait funtzio dituzte, hala nola, energia ematea, kofaktore gisa jokatzea edota komunikazio zelularreko prozesuan bitartekariak izatea.

4.1. Energia Handiko Nukleotidoak

• Azido fosforikozko molekulekin energia handiko lotura kobalenteak dituzten nukleotidoak. Lotura horiek energia kimiko gisa erabiltzen da.
• Aipagarrienak ATP eta ADP dira; bestelakoak: GTP, CTP, TTP, UTP.

4.2. Kofaktoreak diren Nukleotidoak

• Koentzima gisa dihardute prozesu metabolikoetan. Adibidez:
  • Flabin nukleotidoak (FAD eta FMN)
  • Piridin nukleotidoak (NAD eta NADP)
  • A koentzima.

4.3. Nukleotido Bitartekariak

• AMP ziklikoa (AMPc) adenina-nukleotidoa da.
• Prozesu hormonal askotan bitartekari gisa jarduten du eta zelula barruko erreakzio askoren abiadura kontrolatzen du.

5. Teknika: DNA Molekulak Ordenatu. Elektroforesia

• Kromatografian oinarritutako teknika da.
• Nahaste bateko molekulak banatzeko aukera ematen du, hauek karga elektriko garbia badute (proteinak, azido nukleikoak...).
• Horretarako nahastea eremu elektriko baten ekintzaren mende jartzen da, molekulak euren kargaren arabera polaritatea duen elektrodoruntz mugituko dira, tamainaren arabera abiadura ezberdinez (laburrak luzeak baino azkarrago higituko dira).
• Elektroforesia egiteko, honako elementu hauek behar dira:
  • A) Tentsio- edo Elikadura-Iturria: Eremu elektrikoa sortzen du bi elektrodoren bidez: anodoa (+) eta katodoa (-).
  • B) Kubeta: Bertan elektrodoak jartzen dira.
  • C) Euskarri Elektroforetikoa (Gela): Bertako zona txiki batean banandu nahi den nahastea jartzen da. Euskarri horretan zehar migratuko dute molekulek.
  • D) Elektroforesi Tanpoia: Molekula askoren karga pH-aren araberakoa izanik, pH-a konstante mantentzea ezinbestekoa da.

DNAren Elektroforesia

• Elektroforesia DNA eta RNA molekulak edo zatiak banantzeko, identifikatzeko eta garbitzeko erabiltzen da.
• Euskarri moduan agarosa erabiltzen da.
• Azido nukleiko zatiak tamainaren arabera, astiroago ala azkarrago mugituko dira euskarri horretan zehar.
• Bereizitako zatiak ikusi ahal izateko tindatu behar dira.