Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou složeny ze série jednotlivých nukleotidů za vzniku makromolekul a jako hlavní složka genů v buněčných jádrech jsou nositeli genetické informace a katalyzují mnoho biochemických reakcí.

Jednotlivé nukleotidy se skládají z fosfátové a nukleobázové složky, jakož i z molekuly pentózového kruhu ribózy nebo deoxyribózy. Biochemická účinnost nukleových kyselin je založena nejen na jejich chemickém složení, ale také na jejich sekundární struktuře, na jejich trojrozměrném uspořádání.

Co jsou to nukleové kyseliny?

Stavební bloky nukleových kyselin jsou jednotlivé nukleotidy, každý složený z fosfátového zbytku, monosacharidové ribózy nebo deoxyribózy, každý s 5 atomy C uspořádanými v kruhu a jednou z pěti možných nukleobáz. Pět možných nukleobáz je adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T) a uracil (U).

Nukleotidy, které obsahují deoxyribózu jako složku cukru, se navlékají dohromady za vzniku deoxyribonukleových kyselin (DNA) a nukleotidy s ribózou jako složkou cukru se zabudují do ribonukleových kyselin (RNA). Uracil jako nukleová báze se vyskytuje výhradně v RNA. Uracil tam nahrazuje tymín, který se nachází pouze v DNA. To znamená, že pro strukturu DNA a RNA jsou k dispozici pouze 4 různé nukleotidy.

V angličtině a mezinárodním použití, stejně jako v německých technických článcích, se místo DNS a RNA (ribonukleová kyselina) místo RNA obvykle používají zkratky DNA (kyselina desoxyribonukleová). Kromě přirozeně se vyskytujících nukleových kyselin ve formě DNA nebo RNA se v chemii vyvíjejí syntetické nukleové kyseliny, které jako katalyzátory umožňují určité chemické procesy.

Anatomie a struktura

Nukleové kyseliny sestávají z řetězce obrovského počtu nukleotidů. Nukleotid se vždy skládá z kruhové monosugar deoxyribózy v případě DNA nebo ribózy v případě RNA, jakož i z fosfátového zbytku a části nukleobázy. Ribosa a deoxyribóza se liší pouze v tom, že v deoxyribóze se skupina OH transformuje na iont H redukcí, tj. Přidáním elektronu, čímž je chemicky stabilnější.

Počínaje ribózou nebo deoxyribózou přítomnou ve formě kruhu, každý s 5 atomy uhlíku, je skupina nukleobáz připojena ke stejnému atomu uhlíku pro každý nukleotid prostřednictvím N-glykosidické vazby. N-glykosidický znamená, že odpovídající atom uhlíku v cukru je připojen ke skupině NH2 nukleobáze. Pokud označíte atom C glykosidickou vazbou jako číslo 1, pak - při pohledu ve směru hodinových ručiček - se atom C s číslem 3 připojí k fosfátové skupině dalšího nukleotidu prostřednictvím fosfodiesterové vazby a atom C s číslem No. 5 Esterifikováno svou „vlastní“ fosfátovou skupinou. Každá nukleová kyselina, DNA i RNA jsou každá tvořena čistými nukleotidy.

To znamená, že centrální molekuly cukru nukleotidů DNA vždy sestávají z deoxyribózy a molekuly RNA vždy z ribózy. Nukleotidy určité nukleové kyseliny se liší pouze v pořadí 4 možných nukleových bází. DNA může být myšlenka jako tenké pruhy, které jsou krouceny kolem a doplněny komplementárním protějškem, takže DNA je obvykle přítomna jako dvojitá spirála. Páry bází adenin a thymin, jakož i guanin a cytosin jsou vždy proti sobě.

Funkce a úkoly

DNS a RNS mají různé úkoly a funkce. Zatímco DNA nepřijímá žádné funkční úkoly, RNA zasahuje do různých metabolických procesů. DNA slouží jako centrální úložiště pro genetické informace v každé buňce. Obsahuje stavební pokyny pro celý organismus av případě potřeby je zpřístupňuje.

Struktura všech proteinů je uložena v DNA ve formě aminokyselinových sekvencí. V praktické implementaci je kódovaná informace DNA nejprve „kopírována“ procesem transkripce a převedena do odpovídající aminokyselinové sekvence (transkribována). Všechny tyto nezbytné komplexní pracovní funkce jsou prováděny speciálními ribonukleovými kyselinami. RNA tak přebírá úkol vytvořit komplementární jedno vlákno k DNA uvnitř buněčného jádra a transportovat ji jako ribozomální RNA přes jaderné póry z buněčného jádra do cytoplazmy do ribozomů, aby se sestavily a syntetizovaly určité aminokyseliny do zamýšlených proteinů.

TRNA (transfer RNA), která se skládá z relativně krátkých řetězců asi 70 až 95 nukleotidů, hraje důležitou roli. TRNA má strukturu podobnou jeteli. Jejich úkolem je převzít aminokyseliny poskytované podle kódování DNA a zpřístupnit je ribozomům pro syntézu proteinů. Některé tRNA se specializují na určité aminokyseliny, ale jiné tRNA jsou zodpovědné za několik aminokyselin současně.

Nemoci

Složité procesy ve spojení s buněčným dělením, tj. Replikace chromozomů a translace genetického kódu do aminokyselinových sekvencí, mohou vést k řadě nesprávných funkcí, které se projevují v široké škále možných účinků od smrtelných (neživotaschopných) po stěží znatelné.

Ve výjimečných výjimečných případech mohou náhodné poruchy vést také ke zlepšení přizpůsobení jednotlivce podmínkám prostředí a v důsledku toho k pozitivním účinkům. Replikace DNA může vést ke spontánním změnám (mutacím) v jednotlivých genech (genová mutace) nebo může dojít k chybě v distribuci chromozomů na buňkách (mutace genomu). Známým příkladem genomové mutace je trizomie 21 - známá také jako Downův syndrom.

Nepříznivé podmínky prostředí ve formě stravy s nízkým obsahem enzymů, přetrvávající stresové situace, nadměrné vystavení UV záření usnadňují poškození DNA, což může vést k oslabení imunitního systému a podpořit tvorbu rakovinných buněk. Toxické látky mohou také narušit různé funkce RNA a vést ke značným poruchám.