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 nukleobazne komponente, 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 atoma ugljika 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 komponentu šećera su spojeni da formiraju deoksiribonukleinske kiseline (DNK), a nukleotidi s ribozom kao komponentom šećera ugrađeni su u ribonukleinske kiseline (RNA). Uracil kao nukleinska baza javlja se isključivo u RNA. Uracil tamo zamjenjuje timin koji se može naći samo u DNK. To znači da su za strukturu DNK i RNK dostupni samo 4 različita nukleotida.

U engleskom i međunarodnom jeziku, 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 ogromnog broja nukleotida koji su vezani zajedno. 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. Dodavanjem elektrona i tako postaje kemijski stabilnija.

Polazeći od riboze ili deoksiriboze prisutne u obliku prstena, svaki sa 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 čistokrvnih nukleotida.

To znači da se središnje molekule šećera DNA nukleotida sastoje od deoksiriboze, a RNA se uvijek sastoje od riboze. Nukleotidi određene nukleinske kiseline razlikuju se samo redoslijedom 4 moguće nukleinske baze.DNK se može zamisliti kao tanke vrpce koje su zapletene okolo i kompletirane komplementarnim kolegom, tako da DNK obično postoji 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 stavlja ih na raspolaganje kad je potrebno.

Struktura svih proteina pohranjena je u DNK u obliku aminokiselinskih sljedova. U praktičnoj implementaciji, kodirani podaci DNK najprije se „kopiraju“ postupkom transkripcije i prevode u odgovarajući slijed aminokiselina (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 radi skupljanja i sinteze određenih aminokiselina u predviđene proteine.

TRNA (prijenosna RNA), koja se sastoji od relativno kratkih lanaca od oko 70 do 95 nukleotida, preuzima važan zadatak. TRNA ima djetelinsku strukturu. Njihov zadatak je iskoristiti aminokiseline dobivene prema kodiranju DNK i učiniti ih dostupnim 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 sa 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, nasumične neispravnosti 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 u stanicama (mutacija genoma). Dobro poznat primjer mutacije genoma je trisomija 21 - poznata i kao Downov sindrom.

Nepovoljni uvjeti okoliša u obliku dijeta s niskim 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 oslabiti različite funkcije RNA i dovesti do znatnog oštećenja.