Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline Sastoji se od niza pojedinačnih nukleotida koji tvore makromolekule i, kao glavna komponenta gena u staničnim jezgrama, nositelji su genetskih informacija i kataliziraju mnoge biokemijske reakcije.

Svaki pojedinačni nukleotid sastoji se od fosfata i komponente nukleobaze, kao i molekule pentoznog prstena riboze ili deoksiriboze. Biokemijska učinkovitost nukleinskih kiselina temelji se ne samo na njihovom kemijskom sastavu, već i na njihovoj sekundarnoj strukturi, njihovom trodimenzionalnom rasporedu.

Što su nukleinske kiseline?

Građevni blokovi nukleinskih kiselina su pojedinačni nukleotidi, svaki sastavljen od fosfatnog ostatka, monosaharidne riboze ili deoksiriboze, svaki s 5 C atoma raspoređenih u prstenu i jednu od pet mogućih nukleobaza. Pet mogućih nukleobaza su adenin (A), gvanin (G), citozin (C), timin (T) i uracil (U).

Nukleotidi koji sadrže deoksiribozu kao sastojak šećera postroje se tako da formiraju deoksiribonukleinske kiseline (DNK), a nukleotidi s ribozom kao komponentom šećera ugrađuju se u ribonukleinske kiseline (RNA). Uracil kao nukleinska baza javlja se isključivo u RNA. Uracil tamo zamjenjuje timin koji se nalazi samo u DNK. To znači da su za strukturu DNK i RNK dostupni samo 4 različita nukleotida.

U engleskoj i međunarodnoj upotrebi, kao i u njemačkim tehničkim člancima, kratice DNK (desoksiribonukleinska kiselina) se obično koriste umjesto DNS i RNA (ribonukleinska kiselina) umjesto RNA. Uz prirodne nukleinske kiseline u obliku DNA ili RNA, u kemiji se razvijaju sintetičke nukleinske kiseline koje kao katalizatori omogućavaju određene kemijske procese.

Anatomija i struktura

Nukleinske kiseline sastoje se od lanca ogromnog broja nukleotida. Nukleotid je uvijek sastavljen od prstenaste monosugar deoksiriboze u slučaju DNK ili riboze u slučaju RNK kao i fosfatnog ostatka i dijela nukleobaze. Riboza i deoksiriboza razlikuju se samo po tome što se u deoksiribozi OH grupa pretvara u H ion redukcijom, tj. Dodatkom elektrona, što ga čini kemijski stabilnijim.

Polazeći od riboze ili deoksiriboze prisutne u obliku prstena, svaki s 5 atoma ugljika, nukleobazna skupina povezana je istim atomom ugljika za svaki nukleotid putem N-glikozidne veze. N-glikozidni znači da je odgovarajući ugljikov atom šećera povezan s NH2 skupinom nukleobaze. Ako C atom sa glikozidnom vezom označite kao br. 1, tada - gledajući u smjeru kazaljke na satu - C atom s brojem 3 povezan je s fosfatnom skupinom sljedećeg nukleotida preko fosfodiesterske veze, a C atom sa br. 5 Esterificirano s "vlastitom" fosfatnom skupinom. Obje nukleinske kiseline, DNA i RNA, sastoje se od čistih nukleotida.

To znači da se središnje molekule šećera DNA nukleotidi sastoje od deoksiriboze, a RNA se uvijek sastoje od riboze. Nukleotidi određene nukleinske kiseline razlikuju se samo redoslijedom 4 moguće nukleinske baze. DNA se može zamisliti kao tanke vrpce koje su zapletene okolo i kompletirane komplementarnim kolegom, tako da je DNK obično prisutan kao dvostruka spirala. Osnovni parovi adenin i timin kao i gvanin i citozin uvijek su jedan nasuprot drugome.

Funkcija i zadaci

DNS i RNS imaju različite zadatke i funkcije. Dok DNK ne preuzima nijedan funkcionalni zadatak, RNA intervenira u različitim metaboličkim procesima. DNK služi kao središnje mjesto za pohranu genetskih informacija u svakoj stanici. Sadrži građevinske upute za cijeli organizam i po potrebi ih stavlja na raspolaganje.

Struktura svih proteina pohranjuje se u DNK u obliku aminokiselinskih sljedova. U praktičnoj provedbi, kodirani podaci DNK najprije se "kopiraju" postupkom transkripcije i prevode u odgovarajuću aminokiselinsku sekvencu (prepisano). Sve ove složene radne funkcije obavljaju posebne ribonukleinske kiseline. RNA tako preuzima zadatak formiranja komplementarnog pojedinačnog lanca DNK u staničnoj jezgri i transportira ga kao ribosomalnu RNK kroz nuklearne pore iz staničnog jezgra u citoplazmu do ribosoma, kako bi sakupili i sintetizirali određene aminokiseline u predviđene proteine.

Važna uloga preuzima tRNA (prijenosna RNA), koja se sastoji od relativno kratkih lanaca od oko 70 do 95 nukleotida. TRNA ima strukturu sličnu djetelini. Njihov zadatak je iskoristiti aminokiseline dobivene prema kodiranju DNK i staviti ih na raspolaganje ribosomima za sintezu proteina. Neki se tRNA specijaliziraju za određene aminokiseline, dok su druge tRNA odgovorne za više aminokiselina istovremeno.

bolesti

Složeni procesi u vezi s staničnom diobom, tj. Replikacijom kromosoma i prevođenjem genetskog koda u aminokiselinske sekvence, mogu dovesti do brojnih kvarova koji se očituju u širokom rasponu mogućih učinaka od smrtonosnih (ne-održivih) do jedva primjetnih.

U rijetkim iznimnim slučajevima, slučajni kvarovi mogu također dovesti do poboljšanog prilagođavanja pojedinca okolišnim uvjetima i, prema tome, dovesti do pozitivnih učinaka. Replikacija DNA može dovesti do spontanih promjena (mutacija) u pojedinim genima (mutacija gena) ili može doći do pogreške u raspodjeli kromosoma na stanice (mutacija genoma). Dobro poznat primjer mutacije genoma je trisomija 21 - poznata i kao Downov sindrom.

Nepovoljni uvjeti okoliša u obliku dijeta s niskom enzimima, trajne stresne situacije, pretjerano izlaganje UV zračenju olakšavaju oštećenje DNK, što može dovesti do slabljenja imunološkog sustava i pospješiti stvaranje stanica raka. Otrovne tvari mogu također narušiti različite funkcije RNA i dovesti do znatnih oštećenja.