Nukleinsyrer

Nukleinsyrer består av en serie av individuelle nukleotider for å danne makromolekyler, og som hovedkomponent 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 pentose-ringmolekylet 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 nukleinsyrene er individuelle nukleotider, hver sammensatt av en fosfatrest, monosakkarid ribose eller deoksyribose, hver med 5 karbonatomer 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 foret opp 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 kan finnes i DNA. Dette betyr at bare 4 forskjellige nukleotider er tilgjengelige for strukturen til DNA og RNA.

I engelsk og internasjonal parlance, så vel som i tyske tekniske artikler, brukes forkortelsene DNA (desoxyribonucleic acid) mest 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 i tilfelle av RNA, så vel som en fosfatrest og en nukleobase-del. Ribose og deoksyribose avviker bare ved at i deoksyribose blir en OH-gruppe omdannet til et H-ion ved reduksjon, dvs. ved tilsetning av et elektron, og blir dermed mer kjemisk stabil.

Med utgangspunkt i ribose eller deoksyribose til stede i form av en ring, hver med 5 karbonatomer, er nukleobasegruppen knyttet 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, blir C-atomet med nr. 3 koblet til fosfatgruppen til neste nukleotid via en fosfodiesterbinding, og med klokken, 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 avviker 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 eksisterer 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 når det er 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 prosessen med transkripsjon og oversatt til den tilsvarende aminosyresekvensen (transkribert). Alle disse nødvendige komplekse arbeidsfunksjonene utføres av spesielle ribonukleinsyrer. RNA påtar seg dermed oppgaven å danne en komplementær enkelstreng 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 på seg en viktig oppgave. 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 spesialisert på 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 manifesterer 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 i cellene (genommutasjon). Et kjent eksempel på en genommutasjon er trisomi 21 - også kjent som Downs syndrom.

Ugunstige miljøforhold i form av kosthold med lavt enzym, vedvarende stressende situasjoner og overdreven eksponering for UV-stråling gjør skade på DNA lettere, noe som kan føre til en svekkelse av immunforsvaret og utvikling av kreftceller. Giftige stoffer kan også svekke RNAs forskjellige funksjoner og føre til betydelig svekkelse.