Nukleinsyrer

Nukleinsyrer består av en serie individuelle nukleotider for å danne makromolekyler, og som hovedkomponenten i genene i cellekjernene er bærere av genetisk informasjon, og de katalyserer mange biokjemiske reaksjoner.

De individuelle nukleotidene består hver av et fosfat og en nukleobase-komponent, så vel som pentosering-molekylet ribose eller deoxyribose. Den biokjemiske effektiviteten til nukleinsyrer er ikke bare basert på deres kjemiske sammensetning, men også på deres sekundære struktur, på deres tredimensjonale arrangement.

Hva er nukleinsyrer?

Byggesteinene til nukleinsyrer er individuelle nukleotider, hver sammensatt av en fosfatrest, monosakkarid ribose eller deoksyribose, hver med 5 C atomer anordnet i en ring og en av fem mulige nukleobaser. De fem mulige nukleobaser er adenin (A), guanin (G), cytosin (C), timin (T) og uracil (U).

Nukleotider som inneholder deoksyribose som en sukkerkomponent, er strenget sammen for å danne deoksyribonukleinsyrer (DNA) og nukleotider med ribose som sukkerkomponent er bygget opp til ribonukleinsyrer (RNA). Uracil som en nukleisk base forekommer utelukkende i RNA. Uracil erstatter tymin der, som bare finnes i DNA. Dette betyr at bare 4 forskjellige nukleotider er tilgjengelige for strukturen til DNA og RNA.

I engelsk og internasjonal bruk, så vel som i tyske tekniske artikler, brukes vanligvis forkortelsene DNA (desoxyribonucleic acid) i stedet for DNS og RNA (ribonucleic acid) i stedet for RNA. I tillegg til de naturlig forekommende nukleinsyrene i form av DNA eller RNA, utvikles syntetiske nukleinsyrer i kjemi som som katalysatorer muliggjør visse kjemiske prosesser.

Anatomi og struktur

Nukleinsyrer består av en kjede med et stort antall nukleotider. Et nukleotid er alltid sammensatt av den ringformede monosugar deoxyribose når det gjelder DNA eller ribose når det gjelder RNA, så vel som en fosfatrest og en nukleobase-del. Ribose og deoksyribose avviker bare ved at i deoxyribose transformeres en OH-gruppe til et H-ion gjennom reduksjon, dvs. ved tilsetning av et elektron, noe som gjør den kjemisk mer stabil.

Med utgangspunkt i ribose eller deoksyribose tilstede i form av en ring, hver med 5 karbonatomer, er nukleobasegruppen koblet til det samme karbonatom for hvert nukleotid via en N-glykosidbinding. N-glykosid betyr at det tilsvarende karbonatom i sukkeret er koblet til NH2-gruppen i nukleobasen. Hvis du betegner C-atomet med glykosidbindingen som nr. 1, er C-atomet med nr. 3 koblet til fosfatgruppen til neste nukleotid via en fosfodiesterbinding, og med urviseren, og C-atomet med Nei. 5 Forestret med sin "egen" fosfatgruppe. Både nukleinsyrer, DNA og RNA består hver av rene nukleotider.

Dette betyr at de sentrale sukkermolekylene i DNA-nukleotidene alltid består av deoksyribose og at RNA alltid består av ribose. Nukleotidene til en viss nukleinsyre skiller seg bare i størrelsesorden for de 4 mulige nukleinsubasene. DNAet kan tenkes å være tynne bånd som er vridd rundt og fullført av en komplementær motpart, slik at DNA vanligvis er til stede som en dobbel helix. Baseparene adenin og timin samt guanin og cytosin er alltid overfor hverandre.

Funksjon & oppgaver

DNS og RNS har forskjellige oppgaver og funksjoner. Mens DNA ikke påtar seg noen funksjonelle oppgaver, griper RNA inn i forskjellige metabolske prosesser. DNAet fungerer som et sentralt lagringssted for genetisk informasjon i hver celle. Den inneholder byggeanvisningene for hele organismen og gjør dem tilgjengelige om nødvendig.

Strukturen til alle proteiner lagres i DNA i form av aminosyresekvenser. I den praktiske implementeringen blir den kodede informasjonen av DNA først "kopiert" via transkripsjonsprosessen og oversatt til den tilsvarende aminosyresekvens (transkribert). Alle disse nødvendige komplekse arbeidsfunksjonene utføres av spesielle ribonukleinsyrer. RNA påtar seg dermed oppgaven å danne en komplementær enkeltstreng til DNA i cellekjernen og transportere den som ribosomalt RNA gjennom kjerneporene ut av cellekjernen inn i cytoplasma til ribosomene, for å samle og syntetisere visse aminosyrer til de tiltenkte proteiner.

TRNA (transfer RNA), som består av relativt korte kjeder på rundt 70 til 95 nukleotider, tar en viktig rolle. TRNA har en kløverlignende struktur. Deres oppgave er å ta opp aminosyrene levert i henhold til kodingen av DNA og å gjøre dem tilgjengelige for ribosomene for proteinsyntese. Noen tRNA er spesialiserte i visse aminosyrer, men andre tRNA er ansvarlige for flere aminosyrer samtidig.

Sykdommer

De komplekse prosessene i forbindelse med celledeling, dvs. replikering av kromosomene og oversettelsen av den genetiske koden til aminosyresekvenser, kan føre til en rekke funksjonsfeil, som viser seg i et bredt spekter av mulige effekter fra dødelige (ikke-levedyktige) til knapt merkbare.

I sjeldne unntakstilfeller kan tilfeldige funksjonsfeil også føre til en forbedret tilpasning av individet til miljøforholdene og følgelig føre til positive effekter. Replikering av DNA kan føre til spontane forandringer (mutasjoner) i individuelle gener (genmutasjon) eller det kan være en feil i fordelingen av kromosomene på cellene (genommutasjon). Et kjent eksempel på en genommutasjon er trisomi 21 - også kjent som Downs syndrom.

Ugunstige miljøforhold i form av et lite enzymdiett, vedvarende stressende situasjoner, overdreven eksponering for UV-stråling letter skadene på DNAet, noe som kan føre til en svekkelse av immunforsvaret og fremme dannelsen av kreftceller. Giftige stoffer kan også svekke RNAs forskjellige funksjoner og føre til betydelig svekkelse.