Nukleinsyror

Nukleinsyror består av en serie individuella nukleotider för att bilda makromolekyler och, som huvudkomponenten i generna i cellkärnorna, är bärare av genetisk information, och de katalyserar många biokemiska reaktioner.

De individuella nukleotiderna består vardera av ett fosfat och en nukleobaskomponent såväl som pentosringmolekylen ribos eller deoxiribos. Den biokemiska effekten av nukleinsyror baseras inte bara på deras kemiska sammansättning, utan också på deras sekundära struktur, på deras tredimensionella arrangemang.

Vad är nukleinsyror?

Byggstenarna för nukleinsyror är enskilda nukleotider, vardera sammansatta av en fosfatrest, monosackaridribos eller deoxiribos, var och en med 5 kolatomer anordnade i en ring och en av fem möjliga nukleobaser. De fem möjliga nukleobaserna är adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T) och uracil (U).

Nukleotider som innehåller deoxyribos som en sockerkomponent fodras upp för att bilda deoxyribonukleinsyror (DNA) och nukleotider med ribos som en sockerkomponent byggs upp till ribonukleinsyror (RNA). Uracil som en nukleisk bas förekommer uteslutande i RNA. Uracil ersätter tymin där, som bara finns i DNA. Detta innebär att endast fyra olika nukleotider är tillgängliga för strukturen hos DNA och RNA.

I engelska och internationella parlance, såväl som i tyska tekniska artiklar, används förkortningarna DNA (desoxyribonukleinsyra) vanligtvis i stället för DNA och RNA (ribonukleinsyra) istället för RNA. Förutom de naturligt förekommande nukleinsyrorna i form av DNA eller RNA utvecklas syntetiska nukleinsyror inom kemi som, som katalysatorer, möjliggör vissa kemiska processer.

Anatomi & struktur

Nukleinsyror består av en kedja med ett stort antal nukleotider. En nukleotid är alltid sammansatt av den ringformade monosugar deoxiribos när det gäller DNA eller ribos när det gäller RNA samt en fosfatrest och en nukleobasdel. Ribos och deoxiribos skiljer sig bara på det sättet att i deoxiribos omvandlas en OH-grupp till en H-jon genom reduktion, dvs genom tillsats av en elektron och blir således mer kemiskt stabil.

Med utgångspunkt från ribos eller deoxiribos närvarande i form av en ring, vardera med 5 kolatomer, är nukleobasgruppen kopplad till samma kolatom för varje nukleotid via en N-glykosidbindning. N-glykosid betyder att den motsvarande kolatomen i sockret är ansluten till nukleobasets NH2-grupp. Om du betecknar C-atomen med glykosidbindningen som nr 1, är C-atomen med nr 3 kopplad till fosfatgruppen i nästa nukleotid via en fosfodiesterbindning och C-atomen med nr. 5. Förestrad med sin ”egen” fosfatgrupp. Både nukleinsyror, DNA och RNA består vardera av renrasiga nukleotider.

Detta innebär att de centrala sockermolekylerna i DNA-nukleotiderna alltid består av deoxiribos och att RNA alltid består av ribos. Nukleotiderna för en viss nukleinsyra skiljer sig bara i storleksordningen för de fyra möjliga nukleinsbaserna.DNA kan betraktas som tunna band som vrids runt och kompletteras av en komplementär motsvarighet, så att DNA vanligtvis finns som en dubbel spiral. Basparna adenin och tymin samt guanin och cytosin är alltid mittemot varandra.

Funktion & uppgifter

DNS och RNS har olika uppgifter och funktioner. Medan DNA inte tar på sig några funktionella uppgifter, ingriper RNA i olika metaboliska processer. DNA fungerar som en central lagringsplats för genetisk information i varje cell. Den innehåller bygginstruktionerna för hela organismen och gör dem tillgängliga vid behov.

Strukturen för alla proteiner lagras i DNA i form av aminosyrasekvenser. I praktiken "kopieras" den kodade informationen i DNA först via transkriptionsprocessen och översätts (transkriberas) till motsvarande aminosyrasekvens. Alla dessa nödvändiga komplexa arbetsfunktioner utförs av speciella ribonukleinsyror. RNA åtar sig således uppgiften att bilda en komplementär enkelsträng till DNA: t i cellkärnan och transportera den som ribosomalt RNA genom kärnporerna ut ur cellkärnan in i cytoplasma till ribosomer för att sätta samman och syntetisera vissa aminosyror till de avsedda proteinerna.

TRNA (transfer RNA), som består av relativt korta kedjor på cirka 70 till 95 nukleotider, tar en viktig uppgift. TRNA har en klöverliknande struktur. Deras uppgift är att ta upp aminosyrorna som tillhandahålls enligt kodningen av DNA och att göra dem tillgängliga för ribosomerna för proteinsyntes. Vissa tRNA är specialiserade på vissa aminosyror, men andra tRNA är ansvariga för flera aminosyror på samma gång.

sjukdomar

De komplexa processerna i samband med celldelning, dvs replikering av kromosomerna och översättningen av den genetiska koden till aminosyrasekvenser, kan leda till ett antal funktionsfel, som manifesterar sig i ett brett spektrum av möjliga effekter från dödliga (icke-livskraftiga) till knappt märkbara.

I sällsynta undantagsfall kan oavsiktliga fel också leda till en förbättrad anpassning av individen till miljöförhållandena och därmed leda till positiva effekter. Replikeringen av DNA kan leda till spontana förändringar (mutationer) i enskilda gener (genmutation) eller ett fel i distributionen av kromosomerna i cellerna (genommutation). Ett välkänt exempel på en genommutation är trisomi 21 - även känt som Downs syndrom.

Ogynnsamma miljöförhållanden i form av en låg enzymdiet, ihållande stressiga situationer, överdriven exponering för UV-strålning underlättar skada på DNA, vilket kan leda till en försvagning av immunsystemet och främja bildandet av cancerceller. Giftiga ämnen kan också försämra RNA: s olika funktioner och leda till betydande försämringar.