Nukleinsyrer: Struktur, funktion, typer og eksempler

Nukleinsyrer repræsenterer en af de fire hovedkategorier af biomolekyler, som er de stoffer, der udgør celler. De andre er proteiner, kulhydrater og lipider (eller fedtstoffer).

Nukleinsyrer, der inkluderer DNA (deoxyribonukleinsyre) og RNA (ribonukleinsyre), adskiller sig fra de andre tre biomolekyler, idet de ikke kan metaboliseres til levering energi til den overordnede organisme.

(Det er derfor, du ikke kan se "nukleinsyre" på ernæringsoplysningsetiketter.)
Nukleinsyrefunktion og basics -

Funktionen af DNA og RNA er at gemme genetisk information. En komplet kopi af dit eget DNA kan findes i kernen i næsten hver eneste celle i din krop, hvilket gør denne aggregering af DNA - kaldet kromosomer
i denne sammenhæng - snarere som harddisken på en bærbar computer.

I dette skema indeholder en længde af RNA af den slags, der kaldes messenger RNA, de kodede instruktioner for kun et proteinprodukt (dvs. det indeholder et enkelt gen) og er derfor mere som et "tommelfinger", der indeholder et enkelt vigtig fil.

DNA og RNA er meget tæt forbundet. Den enkelt substitution af et hydrogenatom (–H) i DNA med en hydroxylgruppe (–OH) bundet til det tilsvarende carbonatom i RNA tegner sig for hele den kemiske og strukturelle forskel mellem de to nukleinsyrer.

Som Du vil dog se, som det så ofte sker i kemi, hvad der ligner en lille forskel på atomniveau har åbenlyse og dybe praktiske konsekvenser.
Struktur af nukleinsyrer

Nukleinsyrer består af nukleotider, som er stoffer, der i sig selv består af tre forskellige kemiske grupper: en pentosesukker, en til tre fosfatgrupper og en nitrogenholdig base.

Pentosesukkeret i RNA er ribose, mens det i DNA er deoxyribose. I nukleinsyrer har nukleotider kun en phosphatgruppe. Et eksempel på et velkendt nukleotid, der kan prale af flere phosphatgrupper, er ATP eller adenosintriphosphat. ADP (adenosindiphosphat) deltager i mange af de samme processer som ATP udfører.

Enkelte molekyler af DNA kan være ekstraordinært lange og kan strække sig over længden af et helt kromosom. RNA-molekyler er langt mere begrænset i størrelse end DNA-molekyler, men kvalificeres stadig som makromolekyler.
Specifikke forskelle mellem DNA og RNA

Ribose (RNA's sukker) har en fem-atomring, der inkluderer fire af fem kul i sukkeret. Tre af de andre er optaget af hydroxylgrupper (–OH), et af et hydrogenatom og et af en hydroxymethyl (–CH2OH) -gruppe.

Den eneste forskel i deoxyribose (DNA-sukkeret) er den ene af de tre hydroxylgrupper (den i 2-carbon position) er væk og erstattes af et hydrogenatom.

Også, mens både DNA og RNA har nukleotider med en af fire mulige nitrogenholdige baser inkluderet, inkluderer disse varierer lidt mellem de to nukleinsyrer. DNA har adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin. hvorimod RNA har A, C og G men uracil (U) i stedet for thymin.
Typer af nukleinsyrer

De fleste af de funktionelle forskelle mellem DNA og RNA relaterer til deres markant forskellige roller i celler. DNA er der, hvor den genetiske kode for levende - ikke kun reproduktion, men hverdagslivsaktiviteter - gemmes.

RNA, eller i det mindste mRNA, er ansvarlig for at indsamle den samme information og bringe den til ribosomer uden for kerne, hvor proteiner er opbygget, der tillader udførelse af disse ovennævnte metaboliske aktiviteter.

Basissekvensen af en nukleinsyre er, hvor dens specifikke meddelelser transporteres, og de nitrogenholdige baser kan således siges at være i sidste ende ansvarlige for forskelle i dyr af samme art - det vil sige forskellige manifestationer af den samme egenskab (f.eks. øjenfarve, kropshårmønster).
Base Parring i nukleinsyrer

To af baserne i nukleinsyrer ( A og G) er puriner, medens to (C og T i DNA; C og U i RNA) er pyrimidiner. Purinmolekyler indeholder to smeltede ringe, mens pyrimidiner kun har en og generelt er mindre. Som du snart lærer, er DNA-molekylet dobbeltstrenget på grund af binding mellem nukleotiderne i tilstødende strenge.

En purinbase kan kun binde til en pyrimidinbase, fordi to puriner vil tage for meget plads mellem tråde og to pyrimidiner for lidt, med en purin-pyrimidin-kombination, der er lige den rigtige størrelse.

Men ting er faktisk mere stramt kontrolleret end dette: I nukleinsyrer binder A kun til T (eller U i RNA), hvorimod C kun binder til G.

Struktur af DNA

Den komplette beskrivelse af DNA-molekylet som en dobbeltstrenget helix i 1953 af James Watson og Francis Crick fik til sidst fortjeneste duoen en Nobelpris, skønt Rosalind Franklins røntgendiffraktionsarbejde i årene, der førte til denne præstation, var instrumentel i parets succes og er ofte undervurderet i historiebøger.

I naturen eksisterer DNA som en helix, fordi dette er den mest energisk fordelagtige form for det bestemte sæt molekyler, det co behøver at tage.

Sidekæderne, baserne og andre dele af DNA-molekylet oplever den rigtige blanding af elektrokemiske attraktioner og elektrokemiske frastødelser, så molekylet er mest "behageligt" i form af to spiraler, lidt forskudt fra hinanden, ligesom sammenvævede trapper i spiralform.
Limning mellem nukleotidkomponenter

DNA-strenge består af skiftende fosfatgrupper og sukkerrester, med nitrogenholdige baser fastgjort til en anden del af sukkerdelen. En DNA- eller RNA-streng forlænger takket være brintbindinger dannet mellem fosfatgruppen i det ene nukleotid og sukkerresten af det næste.

Specifikt er phosphatet ved nummer-5-carbon (ofte skrevet 5 ') af indgående nukleotid er bundet i stedet for hydroxylgruppen på antallet-3 carbon (eller 3 ') af det voksende polynukleotid (lille nukleinsyre). Dette er kendt som en phosphodiester-forbindelse
.

I mellemtiden er alle nukleotiderne med A-baser foret med nukleotider med T-baser i DNA og nukleotider med U-baser i RNA; C parvis unikt med G i begge dele.

De to strenge af et DNA-molekyle siges at være komplementære til hinanden, fordi basesekvensen for den ene kan bestemmes ved hjælp af basissekvensen til den anden takket være den enkle base-parringsskema nukleinsyremolekyler observerer.
Strukturen af RNA og

RNA er som bemærket ekstraordinært svarende til DNA på et kemisk niveau, hvor kun en nitrogenbaseret base blandt fire er forskellige og en enkelt " ekstra "iltatom i sukkeret fra RNA. Det er klart, at disse tilsyneladende trivielle forskelle er tilstrækkelige til at sikre væsentlig forskellig adfærd mellem biomolekylerne.

Navnlig er RNA enkeltstrenget. Det vil sige, du vil ikke se udtrykket "komplementær streng" brugt i sammenhæng med denne nukleinsyre. Forskellige dele af den samme RNA-streng kan imidlertid interagere med hinanden, hvilket betyder, at formen af RNA faktisk varierer mere end formen af DNA (altid en dobbelt helix). I overensstemmelse hermed er der adskillige forskellige typer af RNA.
Typer af RNA