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 deoksiribosesta, joissa jokaisessa on 5 rengasta järjestettyä hiiliatomia ja yksi viidestä mahdollisesta nuklea-emäksestä. Viisi mahdollista nuklea-emästä ovat adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C), tymiini (T) ja urasiili (U).

Nukleotidit, jotka sisältävät deoksiribosea 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 voi löytää vain DNA: sta. Tämä tarkoittaa, että vain 4 erilaista nukleotidia on saatavana DNA: n ja RNA: n rakenteelle.

Englanninkielisessä ja kansainvälisessä kielessä, samoin kuin saksalaisissa teknisissä artikkeleissa, lyhenteitä DNA (desoksiribonukleiinihappo) käytetään yleensä DNA: n ja RNA: n (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 renkaan muotoisesta monosokeri-deoksiribososista DNA: n tapauksessa tai riboosista RNA: n tapauksessa, samoin kuin fosfaattijäännöksestä ja nukleiinipohjaisesta osasta. Ribosi ja deoksiribosi eroavat toisistaan ​​vain siinä, että deoksiriboosissa OH-ryhmä muunnetaan H-ioniksi pelkistämällä, ts. Lisäämällä elektroni, ja siitä tulee siten kemiallisesti stabiili.

Alkaen renkaan muodossa olevasta riboosista tai deoksiriboosista, joissa molemmissa on 5 hiiliatomia, nukleobaasiryhmä on kytketty samaan hiiliatomiin kutakin nukleotidiä 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 numerolla No. 5 Esteröity "omalla" fosfaattiryhmällä. Sekä nukleiinihapot, DNA ja RNA koostuvat kumpikin puhdasrotuisista 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 ja RNS suorittavat erilaisia ​​tehtäviä ja toimintoja. 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. Käytännössä koodattu tieto DNA: sta ensin ”kopioidaan” transkription avulla ja transloidaan (transkriptioidaan) vastaavaan aminohapposekvenssiin. Kaikki nämä tarvittavat monimutkaiset työtoiminnot suoritetaan erityisillä ribonukleiinihapoilla. RNA: n tehtävänä on siis muodostaa komplementaarinen yksittäinen juoste DNA: n solun ytimessä ja kuljettaa se ribosomaalisena RNA: na ydinhuokosten läpi solun ytimestä sytoplasmaan ribosomeihin, jotta tiettyjä aminohappoja voidaan koota ja syntetisoida tarkoitettuihin proteiineihin.

TRNA (siirto RNA), joka koostuu suhteellisen lyhyistä ketjuista, joissa on noin 70 - 95 nukleotidia, suorittaa tärkeän tehtävän. TRNA: lla on apilamainen rakenne. Heidän tehtävänsä on ottaa DNA: n koodaamien aminohappojen vastaanotto 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 translaatio aminohapposekvensseiksi, voivat johtaa lukuisiin toimintahäiriöihin, jotka ilmenevät moninaisina mahdollisina vaikutuksina tappavista (ei-elinkykyisistä) tuskin havaittaviin.

Harvinaisissa poikkeustapauksissa vahingossa tapahtuvat 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 ja liiallinen altistuminen UV-säteilylle helpottavat DNA: n vaurioitumista, mikä voi heikentää immuunijärjestelmää ja edistää syöpäsolujen muodostumista. Myrkylliset aineet voivat myös heikentää RNA: n erilaisia ​​toimintoja ja johtaa huomattaviin heikkenemisiin.