Nukleiinihapot

Nukleiinihapot koostuvat sarjasta yksittäisiä nukleotidejä makromolekyylien muodostamiseksi ja ovat solun ytimessä olevien geenien pääkomponenttina geneettisen informaation kantajia, ja ne katalysoivat monia biokemiallisia reaktioita.

Yksittäiset nukleotidit koostuvat kukin fosfaatista ja nukleobaasikomponentista samoin kuin pentoosirengasmolekyylin riboosista tai deoksiriboosista. Nukleiinihappojen biokemiallinen tehokkuus ei perustu vain niiden kemialliseen koostumukseen, vaan myös niiden sekundaariseen rakenteeseen, niiden kolmiulotteiseen järjestelyyn.

Mitä nukleiinihapot ovat?

Nukleiinihappojen rakennuspalikat ovat yksittäisiä nukleotidejä, joista kumpikin koostuu fosfaattijäännöksestä, monosakkaridiriboosista tai deoksiriberoosista, joissa jokaisessa on 5 rengasta järjestettyä hiiliatomia ja yksi viidestä mahdollisesta nukleobaasista. Viisi mahdollista nuklea-emästä ovat adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C), tymiini (T) ja urasiili (U).

Nukleotidit, jotka sisältävät desoksibiroosia sokerikomponenttina, rivitetään muodostaen deoksiribonukleiinihappoja (DNA) ja nukleotidit, joissa sokerikomponenttina on riboosi, rakennetaan ribonukleiinihapoiksi (RNA). Urasiili nukleiinipohjana esiintyy yksinomaan RNA: ssa. Uracil korvaa siellä tymiinin, jota löytyy vain DNA: sta. Tämä tarkoittaa, että vain 4 erilaista nukleotidia on saatavana DNA: n ja RNA: n rakenteelle.

Englanninkielisessä ja kansainvälisessä käytössä, samoin kuin saksalaisissa teknisissä artikkeleissa, lyhenteitä DNA (desoxyribonucleic acid) käytetään yleensä DNS: n ja RNA (ribonukleiinihappo) sijasta RNA: n sijasta. Luonnollisesti DNA: n tai RNA: n muodossa olevien nukleiinihappojen lisäksi kemiassa kehitetään synteettisiä nukleiinihappoja, jotka katalysaattoreina mahdollistavat tietyt kemialliset prosessit.

Anatomia ja rakenne

Nukleiinihapot koostuvat ketjusta, joka sisältää valtavan määrän nukleotidejä. Nukleotidi koostuu aina renkaanmuotoisesta monosokerideoksiribososista DNA: n tapauksessa tai riboosista RNA: n tapauksessa, samoin kuin fosfaattijäännöksestä ja nukleobaasiosasta. Ribosi ja deoksiribosi eroavat toisistaan ​​vain siinä, että deoksiribroosissa OH-ryhmä muuttuu H-ioniksi pelkistämällä, ts. Lisäämällä elektronia, tekemällä siitä kemiallisesti stabiilimpi.

Alkaen renkaan muodossa olevasta riboosista tai deoksiriboosista, joissa molemmissa on 5 hiiliatomia, nukleobaasiryhmä on kytketty samaan hiiliatomiin kutakin nukleotidia varten N-glykosidisidoksen kautta. N-glykosidihappo tarkoittaa, että vastaava sokerin hiiliatomi on kytketty nukleobaasin NH2-ryhmään. Jos määrität C-atomin glykosidisidoksella numerolla 1, niin - myötäpäivään katsottuna - C-atomi, jolla on numero 3, on kytketty seuraavan nukleotidin fosfaattiryhmään fosfodiesterisidoksen kautta ja C-atomi numeroon No. 5 Esteröity "omalla" fosfaattiryhmällä. Sekä nukleiinihapot, DNA ja RNA koostuvat kukin puhtaista nukleotideistä.

Tämä tarkoittaa, että DNA-nukleotidien keskimääräiset sokerimolekyylit koostuvat aina deoksiriboosista ja RNA: n molekyylit koostuvat aina riboosista. Tiettyjen nukleiinihappojen nukleotidit eroavat vain 4 mahdollisen nukleiini emäksen järjestyksessä. DNA: ta voidaan ajatella ohuina nauhoina, jotka on kierretty ympäri ja komplementoitu komplementaarisella vastineella, niin että DNA on yleensä läsnä kaksoisheeliksinä. Emäsparit adeniini ja tymiini sekä guaniini ja sytosiini ovat aina vastakkain.

Toiminto ja tehtävät

DNS: llä ja RNS: llä on eri tehtävät ja toiminnot. Vaikka DNA ei ota mitään toiminnallisia tehtäviä, RNA puuttuu erilaisiin metabolisiin prosesseihin. DNA toimii geneettisen tiedon keskusvarastopaikkana jokaisessa solussa. Se sisältää koko organismin rakennusohjeet ja asettaa ne tarvittaessa saataville.

Kaikkien proteiinien rakenne varastoidaan DNA: han aminohapposekvenssien muodossa. Käytännön toteutuksessa DNA: n koodattu informaatio "kopioidaan" ensin transkription avulla ja transloidaan vastaavaan aminohapposekvenssiin (transkriptio). Kaikki nämä tarvittavat monimutkaiset työtoiminnot suoritetaan erityisillä ribonukleiinihapoilla. RNA suorittaa siten tehtävän muodostaa komplementaarinen yksittäinen juoste DNA: n solun ytimessä ja kuljettaa sen ribosomaalisena RNA: na ydinhuokosten läpi solun ytimestä sytoplasmaan ribosomeihin, jotta tiettyjä aminohappoja voidaan koota ja syntetisoida tarkoitettuihin proteiineihin.

TRNA: lla (siirto RNA), joka koostuu suhteellisen lyhyistä ketjuista, noin 70 - 95 nukleotidistä, on tärkeä rooli. TRNA: lla on apilamainen rakenne. Heidän tehtävänsä on ottaa vastaan ​​DNA: n koodaamien aminohappojen antaminen ja saattaa ne ribosomien saataville proteiinisynteesiä varten. Jotkut tRNA: t erikoistuvat tiettyihin aminohappoihin, mutta muut tRNA: t ovat vastuussa useista aminohapoista samanaikaisesti.

sairaudet

Solunjakautumisen yhteydessä tapahtuvat monimutkaiset prosessit, ts. Kromosomien replikaatio ja geneettisen koodin muuttaminen aminohapposekvensseiksi, voivat johtaa lukuisiin toimintahäiriöihin, jotka ilmenevät moninaisina mahdollisina vaikutuksina tappavista (elinkyvyttömistä) tuskin havaittaviin.

Harvinaisissa poikkeustapauksissa satunnaiset toimintahäiriöt voivat myös johtaa yksilön parempaan sopeutumiseen ympäristöolosuhteisiin ja siten johtaa myönteisiin vaikutuksiin. DNA: n replikaatio voi johtaa spontaaniin muutoksiin (mutaatioihin) yksittäisissä geeneissä (geenimutaatio) tai voi olla virhe kromosomien jakautumisessa soluissa (genomimutaatio). Tunnettu esimerkki genomimutaatiosta on trisomia 21 - tunnetaan myös nimellä Downin oireyhtymä.

Epäsuotuisat ympäristöolosuhteet matalan entsyymimääräisen ruokavalion muodossa, jatkuvat stressitilanteet, liiallinen altistuminen UV-säteilylle helpottavat DNA: n vaurioita, mikä voi johtaa immuunijärjestelmän heikkenemiseen ja edistää syöpäsolujen muodostumista. Myrkylliset aineet voivat myös heikentää RNA: n erilaisia ​​toimintoja ja johtaa huomattaviin heikkenemisiin.