Nukleinsyrer

Nukleinsyrer er sammensat af en række individuelle nukleotider til dannelse af makromolekyler, og som hovedkomponenten i generne i cellekernerne er bærere af genetisk information, og de katalyserer mange biokemiske reaktioner.

De individuelle nukleotider består hver af et phosphat og en nucleobase-komponent såvel som pentoseringens molekyle ribose eller deoxyribose. Den biokemiske effektivitet af nukleinsyrer er ikke kun baseret på deres kemiske sammensætning, men også på deres sekundære struktur, på deres tredimensionelle arrangement.

Hvad er nukleinsyrer?

Byggestenene til nukleinsyrer er individuelle nukleotider, der hver består af en phosphatrest, monosaccharid ribose eller deoxyribose, hver med 5 C atomer arrangeret i en ring og en af ​​fem mulige nukleobaser. De fem mulige nukleobaser er adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T) og uracil (U).

Nukleotider, der indeholder deoxyribose som en sukkerbestanddel, strammes sammen til dannelse af deoxyribonukleinsyrer (DNA), og nukleotider med ribose som en sukkerbestanddel opbygges til ribonukleinsyrer (RNA). Uracil som en nucleisk base forekommer udelukkende i RNA. Uracil erstatter thymin der, som kun findes i DNA'et. Dette betyder, at kun 4 forskellige nukleotider er tilgængelige for strukturen af ​​DNA'et og RNA'et.

I engelsk og international brug såvel som i tyske tekniske artikler bruges forkortelserne DNA (desoxyribonukleinsyre) normalt i stedet for DNS og RNA (ribonukleinsyre) i stedet for RNA. Ud over de naturligt forekommende nukleinsyrer i form af DNA eller RNA udvikles syntetiske nukleinsyrer inden for kemi, der som katalysatorer muliggør visse kemiske processer.

Anatomi & struktur

Nukleinsyrer består af en kæde med et stort antal nukleotider. Et nukleotid er altid sammensat af den ringformede monosugar deoxyribose i tilfælde af DNA eller ribose i tilfælde af RNA såvel som en fosfatrest og en nucleobase-del. Ribose og deoxyribose adskiller sig kun ved, at i deoxyribose transformeres en OH-gruppe til en H-ion gennem reduktion, dvs. ved tilsætning af et elektron, hvilket gør den kemisk mere stabil.

Fra ribose eller deoxyribose, der er til stede i form af en ring, hver med 5 carbonatomer, er nucleobasegruppen forbundet til det samme carbonatom for hvert nucleotid via en N-glycosidbinding. N-glycosid betyder, at det tilsvarende carbonatom i sukkeret er forbundet med NH2-gruppen i nukleobasen. Hvis du betegner C-atomet med den glycosidiske binding som nr. 1, er C-atomet med nr. 3, når man ser uret, forbundet med fosfatgruppen i det næste nucleotid via en phosphodiesterbinding og C-atomet med nr. 5 Forestret med sin "egen" fosfatgruppe. Både nukleinsyrer, DNA og RNA består hver af rene nukleotider.

Dette betyder, at de centrale sukkermolekyler i DNA-nukleotiderne altid består af deoxyribose, og RNA'ernes molekyler altid består af ribose. Nukleotiderne i en bestemt nukleinsyre adskiller sig kun i rækkefølgen af ​​de 4 mulige nukleinsyrer.DNA'et kan betragtes som tynde bånd, der er snoet rundt og afsluttet med et komplementært modstykke, så DNA'et normalt er til stede som en dobbelt helix. Baseparrene adenin og thymin samt guanin og cytosin er altid overfor hinanden.

Funktion & opgaver

DNS og RNS har forskellige opgaver og funktioner. Mens DNA ikke påtager sig nogen funktionelle opgaver, griber RNA ind i forskellige metaboliske processer. DNA'et fungerer som et centralt lagersted for genetisk information i hver celle. Den indeholder bygningsinstruktioner for hele organismen og gør dem tilgængelige, hvis det er nødvendigt.

Strukturen af ​​alle proteiner opbevares i DNA'et i form af aminosyresekvenser. Ved den praktiske implementering "kopieres" den kodede information af DNA'et først via transkriptionsprocessen og oversættes til den tilsvarende aminosyresekvens (transkriberes). Alle disse nødvendige komplekse arbejdsfunktioner udføres af specielle ribonukleinsyrer. RNA påtager sig således opgaven at danne en komplementær enkelt streng til DNA'et inden i cellekernen og transportere den som ribosomalt RNA gennem de nukleare porer ud af cellekernen i cytoplasmaen til ribosomerne for at samle og syntetisere visse aminosyrer til de tilsigtede proteiner.

TRNA (overførings-RNA), der består af relativt korte kæder på ca. 70 til 95 nukleotider, tager en vigtig rolle. TRNA har en kløverlignende struktur. Deres opgave er at optage de aminosyrer, der leveres i henhold til kodningen af ​​DNA, og at gøre dem tilgængelige for ribosomer til proteinsyntese. Nogle tRNA'er er specialiserede i visse aminosyrer, men andre tRNA'er er ansvarlige for flere aminosyrer på samme tid.

sygdomme

De komplekse processer i forbindelse med celledeling, dvs. replikation af kromosomerne og oversættelsen af ​​den genetiske kode til aminosyresekvenser, kan føre til et antal funktionsfejl, som manifesterer sig i en lang række mulige effekter fra dødelige (ikke-levedygtige) til næppe mærkbar.

I sjældne ekstraordinære tilfælde kan de tilfældige funktionsfejl også føre til en forbedret tilpasning af individet til miljøforholdene og følgelig føre til positive effekter. Replikering af DNA'et kan føre til spontane ændringer (mutationer) i individuelle gener (genmutation), eller der kan være en fejl i fordelingen af ​​kromosomer på cellerne (genommutation). Et velkendt eksempel på en genommutation er trisomi 21 - også kendt som Downs syndrom.

Ugunstige miljøforhold i form af en lav enzymdiæt, vedvarende stressende situationer, overdreven udsættelse for UV-stråling letter skaden på DNA'et, hvilket kan føre til en svækkelse af immunsystemet og fremme dannelsen af ​​kræftceller. Giftige stoffer kan også forringe RNA's forskellige funktioner og føre til betydelig svækkelse.