Nukleinsyrer lagrer og overfører genetisk information, som vi arver fra vores forfædre. Hvis du har børn, vil din genetiske information i deres genom blive rekombineret og kombineret med din partners genetiske information. Dit eget genom duplikeres hver gang hver celle deler sig. Derudover indeholder nukleinsyrer visse segmenter kaldet gener, der er ansvarlige for syntesen af alle proteiner i celler. Genernes egenskaber styrer din krops biologiske egenskaber.
Generelle oplysninger
Der er to klasser af nukleinsyrer: deoxyribonukleinsyre (bedre kendt som DNA) og ribonukleinsyre (bedre kendt som RNA).
DNA er en trådlignende kæde af gener, der er nødvendig for vækst, udvikling, liv og reproduktion af alle kendte levende organismer og de fleste vira.
Ændringer i flercellede organismers DNA vil føre til ændringer i efterfølgende generationer.
DNA er et biogenetisk substrat,findes i alle eksisterende levende ting, fra de simpleste levende organismer til højt organiserede pattedyr.
Mange virale partikler (virioner) indeholder RNA i kernen som genetisk materiale. Det skal dog nævnes, at vira ligger på grænsen mellem levende og livløs natur, da de uden værtens cellulære apparat forbliver inaktive.
Historisk baggrund
I 1869 isolerede Friedrich Miescher kerner fra hvide blodlegemer og fandt ud af, at de indeholdt et fosforrigt stof, han kaldte nuklein.
Hermann Fischer opdagede purin- og pyrimidinbaser i nukleinsyrer i 1880'erne.
I 1884 foreslog R. Hertwig, at nukleiner er ansvarlige for overførslen af arvelige træk.
I 1899 opfandt Richard Altmann udtrykket "kernesyre".
Og senere, i 40'erne af det 20. århundrede, opdagede forskerne Kaspersson og Brachet en sammenhæng mellem nukleinsyrer og proteinsyntese.
Nukleotider
Polynukleotider er bygget af mange nukleotider - monomerer forbundet med hinanden i kæder.
I strukturen af nukleinsyrer isoleres nukleotider, som hver indeholder:
- Nitrogenbase.
- Pentosesukker.
- Fosfatgruppe.
Hvert nukleotid indeholder en nitrogenholdig aromatisk base knyttet til et pentose (fem-carbon) saccharid, som igen er knyttet til en fosforsyrerest. Sådanne monomerer danner, når de kombineres med hinanden, polymerekæder. De er forbundet med kovalente hydrogenbindinger, der opstår mellem fosforresten i den ene kæde og pentosesukkeret i den anden kæde. Disse bindinger kaldes fosfodiesterbindinger. Fosfodiesterbindinger danner fosfat-kulhydrat-rygraden (skelettet) af både DNA og RNA.
Deoxyribonukleotid
Lad os overveje egenskaberne af nukleinsyrer placeret i kernen. DNA danner kromosomapparatet i vores cellers kerne. DNA indeholder "softwareinstruktionerne" til cellens normale funktion. Når en celle reproducerer sin egen art, videregives disse instruktioner til den nye celle under mitose. DNA ser ud som et dobbeltstrenget makromolekyle snoet til en dobbelt spiralformet tråd.
Nukleinsyren indeholder et phosphat-deoxyribosesaccharidskelet og fire nitrogenholdige baser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C) og thymin (T). I en dobbeltstrenget helix, adenin parrer med thymin (A-T), guanin parrer med cytosin (G-C).
I 1953, James D. Watson og Francis H. K. Crick foreslog en tredimensionel struktur af DNA baseret på lavopløsnings røntgenkrystallografiske data. De henviste også til biolog Erwin Chargaffs fund om, at i DNA svarer mængden af thymin til mængden af adenin, og mængden af guanin svarer til mængden af cytosin. Watson og Crick, som vandt Nobelprisen i 1962 for deres bidrag til videnskaben, postulerede, at to strenge af polynukleotider danner en dobbelt helix. Trådene, selvom de er identiske, snoer sig i modsatte retninger.retninger. Fosfat-carbon-kæderne er placeret på ydersiden af helixen, mens baserne ligger på indersiden, hvor de via kovalente bindinger binder til baser på den anden kæde.
Ribonukleotider
RNA-molekylet eksisterer som en enkeltstrenget spir altråd. Strukturen af RNA indeholder et phosphat-ribose-kulhydratskelet og nitratbaser: adenin, guanin, cytosin og uracil (U). Når RNA dannes på DNA-skabelonen under transkription, parres guanin med cytosin (G-C) og adenin med uracil (A-U).
RNA-fragmenter bruges til at reproducere proteiner i alle levende celler, hvilket sikrer deres kontinuerlige vækst og deling.
Der er to hovedfunktioner af nukleinsyrer. For det første hjælper de DNA ved at fungere som mellemled, der overfører den nødvendige arvelige information til de utallige ribosomer i vores krop. Den anden hovedfunktion af RNA er at levere den korrekte aminosyre, som hvert ribosom skal bruge for at lave et nyt protein. Der er flere forskellige klasser af RNA.
Besked-RNA (mRNA eller mRNA - skabelon) er en kopi af den grundlæggende sekvens af et DNA-segment opnået som et resultat af transkription. Messenger-RNA fungerer som et mellemled mellem DNA og ribosomer - celleorganeller, der accepterer aminosyrer fra transfer-RNA og bruger dem til at bygge en polypeptidkæde.
Transfer RNA (tRNA) aktiverer læsningen af arvelige data fra messenger-RNA, hvilket resulterer i oversættelsesprocessenribonukleinsyre - proteinsyntese. Det transporterer også de rigtige aminosyrer til det sted, hvor protein syntetiseres.
Ribosom alt RNA (rRNA) er hovedbyggestenen i ribosomer. Det binder skabelon-ribonukleotidet et bestemt sted, hvor det er muligt at læse dets information, og starter derved oversættelsesprocessen.
MiRNA'er er små RNA-molekyler, der fungerer som regulatorer af mange gener.
Nukleinsyrernes funktioner er ekstremt vigtige for livet generelt og for hver celle i særdeleshed. Næsten alle de funktioner, som en celle udfører, er reguleret af proteiner syntetiseret ved hjælp af RNA og DNA. Enzymer, proteinprodukter, katalyserer alle vitale processer: respiration, fordøjelse, alle former for stofskifte.
Forskelle mellem strukturen af nukleinsyrer
| Dezoskiribonukleotid | Ribonukleotid | |
| Function | Langtidslagring og transmission af arvelige data | Transformation af information lagret i DNA til proteiner; transport af aminosyrer. Lagring af arvelige data fra nogle vira. |
| monosaccharid | Deoxyribose | Ribose |
| Structure | Dobbeltstrenget spiralform | Enkeltstrengs spiralform |
| Nitratbaser | T, C, A, G | U, C, G, A |
Særprægede egenskaber ved nukleinsyrebaser
Adenin og guanin afderes egenskaber er puriner. Dette betyder, at deres molekylære struktur omfatter to fusionerede benzenringe. Cytosin og thymin hører til gengæld til pyrimidiner og har én benzenring. RNA-monomerer bygger deres kæder ved hjælp af adenin-, guanin- og cytosinbaser, og i stedet for thymin tilføjer de uracil (U). Hver af pyrimidin- og purinbaserne har sin egen unikke struktur og egenskaber, sit eget sæt af funktionelle grupper knyttet til benzenringen.
I molekylærbiologi bruges specielle etbogstavsforkortelser til at betegne nitrogenholdige baser: A, T, G, C eller U.
Pentosesukker
Ud over et andet sæt nitrogenholdige baser adskiller DNA- og RNA-monomerer sig i deres pentosesukker. Fematomets kulhydrat i DNA er deoxyribose, mens det i RNA er ribose. De er næsten identiske i struktur med kun én forskel: ribose tilføjer en hydroxylgruppe, mens den i deoxyribose er erstattet af et hydrogenatom.
Konklusioner
I udviklingen af biologiske arter og livets kontinuitet kan nukleinsyrernes rolle ikke overvurderes. Som en integreret del af alle kernerne i levende celler er de ansvarlige for aktiveringen af alle vitale processer, der forekommer i celler.
