Nukleinsyrer Forklaret:Struktur, funktion, typer og praktiske eksempler

Nukleinsyrer er en af de fire essentielle biomolekyleklasser, der udgør levende celler sammen med proteiner, kulhydrater og lipider. I modsætning til de tre andre tjener DNA og RNA ikke som en direkte energikilde for organismer, og derfor vil du ikke finde dem opført på ernæringsetiketter.

Nukleinsyrefunktion og grundlæggende funktioner

DNA og RNA fungerer som lagrings- og overførselssystemer for genetisk information. DNA'et i kernen af ​​næsten hver celle danner kromosomer, analogt med en computers harddisk, der rummer hele operativsystemet. Messenger RNA (mRNA) på den anden side bærer koden for et enkelt protein, der ligner et tommelfingerdrev, der transporterer en kritisk fil til ribosomet for oversættelse.

Struktur af nukleinsyrer

Nukleinsyrer er polymerer af nukleotider, der hver omfatter et pentosesukker, en fosfatgruppe og en nitrogenholdig base. I RNA er sukkeret ribose; i DNA er det deoxyribose. Mens nukleotider typisk bærer et enkelt fosfat, kan molekyler som ATP (adenosintrifosfat) indeholde flere fosfater og er centrale for cellulær energioverførsel.

Specifikke forskelle mellem DNA og RNA

Ribose indeholder en hydroxylgruppe (-OH) ved 2-carbon, hvorimod deoxyribose erstatter denne med et hydrogenatom, hvilket giver DNA en mere stabil rygrad. De nitrogenholdige baser er også forskellige:DNA bruger adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T); RNA erstatter thymin med uracil (U).

Typer af nukleinsyrer

DNA lagrer det permanente genetiske plan, der styrer cellulær funktion og arv. RNA, især mRNA, udvinder denne information og leverer den til ribosomer, hvor proteiner syntetiseres, hvilket muliggør udførelsen af cellulære processer.

Baseparring i nukleinsyrer

Puriner (A, G) har to sammensmeltede ringe; pyrimidiner (C, T i DNA, C, U i RNA) har én ring. Komplementær parring – A med T (eller U i RNA) og C med G – sikrer korrekt justering og stabilitet af dobbelthelixen.

DNA's struktur

Den ikoniske dobbelthelix-model, beskrevet af Watson og Crick i 1953, gav dem en Nobelpris, mens Rosalind Franklins røntgendiffraktionsarbejde var afgørende for opdagelsen. Den spiralformede form minimerer energetisk belastning, hvilket gør det muligt for sukker-phosphat-rygraden og basepar-interaktionerne at sameksistere optimalt.

Binding mellem nukleotidkomponenter

DNA-strenge veksler mellem phosphat- og sukkerenheder, forbundet med phosphodiesterbindinger, der dannes, når 5'-phosphat af et nukleotid binder sig til 3'-hydroxyl af det næste. Denne rygrad giver strukturel integritet, mens baserne vender indad og danner komplementære par på tværs af de to strenge.

Strukturen af RNA

RNA er enkeltstrenget og mangler en komplementær partner. Dette giver den mulighed for at folde ind i forskellige sekundære strukturer – løkker, stilke og hårnåle – hvilket muliggør alsidige roller ud over simpel informationsoverførsel.

typer af RNA

• mRNA :Bærer den transskriberede gensekvens til ribosomer til proteinsyntese.
• rRNA :Udgør kernen af ribosomer og giver strukturel støtte og katalytisk aktivitet til dannelse af peptidbindinger.
• tRNA :Matcher aminosyrer med kodoner på mRNA under translation, hvor hvert tRNA genkender en af de 20 standardaminosyrer.

En repræsentativ længde af nukleinsyre

Givet DNA-sekvensen AAATCGGCATTA , tilstedeværelsen af thymin bekræfter, at det er DNA. Dens komplementære streng ville være TTTAGCCGTAA . Det tilsvarende mRNA-transkript ville afspejle det komplementære DNA, men erstatte thymin med uracil, hvilket giver UUUAGCCGUAA .

DNA-replikation

Replikation begynder, når den dobbelte helix adskilles og blotlægger enkeltstrenge. Hver skabelonstreng styrer syntesen af en ny komplementær streng i modsatte retninger:ledende strenge vokser kontinuerligt, mens efterslæbende strenge danner Okazaki-fragmenter, som senere forbindes, hvilket resulterer i to antiparallelle dobbeltspiraler.

RNA-transskription

Transskription kræver også DNA-strengseparation. RNA-polymerase syntetiserer et præ-mRNA, der indeholder både introner og exoner. Splejsning fjerner introner og forbinder exoner til et modent mRNA, der koder for et enkelt protein. Det modne transkript forlader kernen og associeres med ribosomer for at starte translation.

Hvordan metaboliseres nukleinsyrer?

Nukleinsyrer kan ikke tjene som energikilder, men syntetiseres de novo fra nukleosider eller nedbrydes til baser, som i sidste ende danner urinsyre. Korrekt nedbrydning af puriner er afgørende for sundheden; nedsat katabolisme fører til gigt på grund af uratkrystalaflejring.