Нуклеинова киселина

Нуклеинова киселина са съставени от поредица от отделни нуклеотиди за образуване на макромолекули и като основен компонент на гените в клетъчните ядра са носители на генетична информация и те катализират много биохимични реакции.

Отделните нуклеотиди се състоят от фосфат и нуклеобазен компонент, както и от пентозната пръстенна молекула рибоза или дезоксирибоза. Биохимичната ефективност на нуклеиновите киселини се основава не само на техния химичен състав, но и на тяхната вторична структура, на тяхното триизмерно подреждане.

Какво представляват нуклеиновите киселини?

Строителните елементи на нуклеиновите киселини са отделни нуклеотиди, всеки съставен от фосфатен остатък, монозахаридна рибоза или дезоксирибоза, всеки с 5 С атоми, подредени в пръстен и една от пет възможни нуклеобази. Петте възможни нуклеобази са аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (Т) и урацил (U).

Нуклеотидите, които съдържат дезоксирибоза като захарен компонент, се съединяват, за да образуват дезоксирибонуклеинови киселини (ДНК), а нуклеотидите с рибоза като захарен компонент се изграждат в рибонуклеинови киселини (РНК). Урацил като нуклеинова основа се среща изключително в РНК. Урацил замества тимина там, който се намира само в ДНК. Това означава, че само 4 различни нуклеотиди са на разположение за структурата на ДНК и РНК.

В английската и международната употреба, както и в немските технически статии, съкращенията DNA (дезоксирибонуклеинова киселина) обикновено се използват вместо DNS и RNA (рибонуклеинова киселина) вместо RNA. В допълнение към естествено срещащите се нуклеинови киселини под формата на ДНК или РНК, в химията се разработват синтетични нуклеинови киселини, които като катализатори дават възможност за определени химични процеси.

Анатомия и структура

Нуклеиновите киселини се състоят от верига от огромен брой нуклеотиди. Нуклеотидът винаги се състои от пръстенообразна монозахарна дезоксирибоза в случай на ДНК или рибоза в случай на РНК, както и фосфатен остатък и нуклеобазова част. Рибозата и дезоксирибозата се различават само по това, че в дезоксирибозата ОН групата се трансформира в Н йон чрез редукция, т.е. чрез добавяне на електрон, което го прави химически по-стабилен.

Започвайки от рибозата или дезоксирибозата, намираща се под формата на пръстен, всеки с 5 въглеродни атома, нуклеобазната група е свързана към един и същ въглероден атом за всеки нуклеотид чрез N-гликозидна връзка. N-гликозидна означава, че съответният въглероден атом на захарта е свързан с NH2 групата на нуклеобазата. Ако определите С атома с гликозидната връзка като № 1, тогава - гледайки по посока на часовниковата стрелка - С атомът с № 3 е свързан към фосфатната група на следващия нуклеотид чрез фосфодиестерна връзка, а С атомът с No. 5 Естерифициран със своята „собствена“ фосфатна група. И двете нуклеинови киселини, ДНК и РНК са съставени от чисти нуклеотиди.

Това означава, че централните молекули на захарта на ДНК нуклеотидите винаги се състоят от дезоксирибоза, а тези от РНК винаги се състоят от рибоза. Нуклеотидите на определена нуклеинова киселина се различават само в реда на 4-те възможни нуклеинови основи.ДНК може да се мисли за тънки панделки, които са усукани и завършени от допълващ колега, така че ДНК обикновено присъства като двойна спирала. Основните двойки аденин и тимин, както и гуанин и цитозин, са винаги една срещу друга.

Функция и задачи

DNS и RNS имат различни задачи и функции. Докато ДНК не поема никакви функционални задачи, РНК се намесва в различни метаболитни процеси. ДНК служи като централно място за съхранение на генетична информация във всяка клетка. Той съдържа инструкциите за изграждане на целия организъм и ги предоставя, ако е необходимо.

Структурата на всички протеини се съхранява в ДНК под формата на аминокиселинни последователности. При практическото изпълнение кодираната информация на ДНК първо се „копира“ чрез процеса на транскрипция и се превежда в съответната последователност на аминокиселини (транскрибирано). Всички тези необходими сложни работни функции се изпълняват от специални рибонуклеинови киселини. По този начин РНК поема задачата да образува комплементарен единичен верига към ДНК в клетъчното ядро ​​и да го транспортира като рибозомна РНК през ядрените пори извън клетъчното ядро ​​в цитоплазмата до рибозомите, за да се съберат и синтезират определени аминокиселини към предвидените протеини.

TRNA (трансферна РНК), която се състои от сравнително къси вериги от около 70 до 95 нуклеотиди, поема важна задача. ТРНК има структура, подобна на детелина. Тяхната задача е да поемат аминокиселините, предоставени според кодирането от ДНК, и да ги предоставят на рибозомите за синтеза на протеини. Някои тРНК се специализират в определени аминокиселини, но други тРНК са отговорни за няколко аминокиселини едновременно.

заболявания

Сложните процеси във връзка с клетъчното делене, т.е. репликацията на хромозомите и транслацията на генетичния код в аминокиселинни последователности, могат да доведат до редица неизправности, които се проявяват в широк спектър от възможни ефекти от смъртоносни (нежизнеспособни) до едва забележими.

В редки изключителни случаи, случайните неизправности могат също да доведат до подобрено адаптиране на индивида към условията на околната среда и съответно да доведат до положителни ефекти. Репликацията на ДНК може да доведе до спонтанни промени (мутации) в отделните гени (генна мутация) или до грешка в разпределението на хромозомите в клетките (мутация на генома). Добре известен пример за мутация на генома е тризомия 21 - позната още като синдром на Даун.

Неблагоприятните условия на околната среда под формата на ниско ензимна диета, постоянните стресови ситуации, прекомерното излагане на UV лъчение улесняват увреждането на ДНК, което може да отслаби имунната система и да насърчи образуването на ракови клетки. Токсичните вещества могат също да нарушат различните функции на РНК и да доведат до значителни увреждания.