Nukleinsyror representerar en av de fyra huvudkategorierna av biomolekyler, som är de ämnen som utgör celler. De andra är proteiner, kolhydrater och lipider (eller fetter).
Nukleinsyror, som inkluderar DNA (deoxyribonukleinsyra) och RNA (ribonukleinsyra), skiljer sig från de andra tre biomolekylerna genom att de inte kan metaboliseras för att leverera energi till förälderorganismen.
(Det är därför du inte ser "nukleinsyra" på näringsinformationens etiketter.)
Nukleinsyrafunktion och grunder |
Funktionen för DNA och RNA är att lagra genetisk information. En komplett kopia av ditt eget DNA kan hittas i kärnan i nästan varje cell i kroppen, vilket gör denna aggregering av DNA - kallad kromosomer i detta sammanhang - snarare som en bärbar dators hårddisk. I detta schema innehåller en längd av RNA av den typ som kallas messenger RNA de kodade instruktionerna för endast en proteinprodukt (dvs. den innehåller en enda gen) och är därför mer som en "tumdrift" som innehåller en enda viktig fil. DNA och RNA är mycket nära besläktade. Den enda substitutionen av en väteatom (–H) i DNA med en hydroxylgrupp (–OH) bunden till motsvarande kolatom i RNA står för hela den kemiska och strukturella skillnaden mellan de två nukleinsyrorna. du kommer dock att se, som så ofta händer inom kemi, vad som verkar som en liten skillnad på atomnivå har uppenbara och djupgående praktiska konsekvenser. Nukleinsyror består av nukleotider, som är ämnen som själva består av tre distinkta kemiska grupper: ett pentossocker, en till tre fosfatgrupper och en kvävehaltig bas. Pentosesockret i RNA är ribos, medan det i DNA är deoxiribos. I nukleinsyror har nukleotider bara en fosfatgrupp. Ett exempel på en välkänd nukleotid som kan skryta med flera fosfatgrupper är ATP eller adenosintrifosfat. ADP (adenosindifosfat) deltar i många av samma processer som ATP gör. Enstaka molekyler av DNA kan vara utomordentligt långa och kan sträcka sig för en hel kromosom. RNA-molekyler är mycket mer begränsade i storlek än DNA-molekyler men klassificeras fortfarande som makromolekyler. Ribos (RNA-sockret) har en fem-atomring som inkluderar fyra av fem kolatomer i sockret. Tre av de andra är upptagna av hydroxylgrupper (–OH), en av en väteatom och en av en hydroximetylgrupp (–CH2OH). Den enda skillnaden i deoxiribos (DNA-sockret) är den av de tre hydroxylgrupperna (den i 2-kolpositionen) är borta och ersätts av en väteatom. Även om både DNA och RNA har nukleotider med en av fyra möjliga kvävehaltiga baser inkluderade, varierar något mellan de två nukleinsyrorna. DNA har adenin (A), cytosin (C), guanin (G) och tymin. medan RNA har A, C och G men uracil (U) i stället för tymin. De flesta av de funktionella skillnaderna mellan DNA och RNA hänför sig till deras markant olika roller i celler. DNA lagras där den genetiska koden för levande - inte bara reproduktion utan aktiviteter i det dagliga livet - lagras. RNA, eller åtminstone mRNA, ansvarar för att samla in samma information och föra den till ribosomerna utanför kärnan där proteiner är byggda som möjliggör genomförande av de ovannämnda metaboliska aktiviteterna. Bassekvensen för en nukleinsyra är där dess specifika meddelanden bärs, och kvävebaserna kan således sägas vara ytterst ansvariga för skillnader i djur av samma art - det vill säga olika manifestationer av samma drag (t.ex. ögonfärg, kroppshårmönster). Två av baserna i nukleinsyror ( A och G) är puriner, medan två (C och T i DNA; C och U i RNA) är pyrimidiner. Purinmolekyler innehåller två smälta ringar, medan pyrimidiner endast har en och är i allmänhet mindre. Som du snart kommer att lära dig är DNA-molekylen dubbelsträngad på grund av bindning mellan nukleotiderna i intilliggande strängar. En purinbas kan bara binda till en pyrimidinbas, eftersom två puriner skulle ta upp för mycket utrymme mellan trådar och två pyrimidiner för lite, med en purin-pyrimidinkombination som är precis rätt storlek. Men saker är faktiskt tätare kontrollerad än detta: I nukleinsyror binder A bara till T (eller U i RNA), medan C endast binds till G. Den fullständiga beskrivningen av DNA-molekylen som en dubbelsträngad spiral 1953 av James Watson och Francis Crick fick så småningom duon ett Nobelpris, även om Rosalind Franklins röntgendiffraktionsarbete under åren som ledde till denna prestation var instrumentell för parets framgång och ofta är underskattad i historieböcker. I naturen existerar DNA som en helix eftersom detta är den mest energiskt fördelaktiga formen för den specifika uppsättning molekyler som den samarbetar med behöver att ta. Sidokedjorna, baserna och andra delar av DNA-molekylen upplever den rätta blandningen av elektrokemiska attraktioner och elektrokemiska avstötningar så att molekylen är mest "bekväm" i form av två spiraler, något förskjutna från varandra, som vävda trappuppgångar i spiralstil. DNA-strängar består av växlande fosfatgrupper och sockerrester, med kvävehaltiga baser fästa vid en annan del av sockerdelen. En DNA- eller RNA-sträng förlänger tack vare vätebindningar som bildas mellan fosfatgruppen i en nukleotid och sockerresten hos nästa. Fosfatet i kolet nummer 5 (ofta skrivs 5 ') inkommande nukleotid är fäst i stället för hydroxylgruppen på antalet 3 kol (eller 3 ') i den växande polynukleotiden (liten nukleinsyra). Detta är känt som en fosfodiester-koppling Samtidigt är alla nukleotider med A-baser uppradade med nukleotider med T-baser i DNA och nukleotider med U-baser i RNA; C par unikt med G i båda. De två strängarna i en DNA-molekyl sägs vara komplementära till varandra, eftersom bassekvensen för en kan bestämmas med hjälp av den andra bassekvensen tack vare det enkla basparringsschema observerar nukleinsyramolekyler. RNA, som noterats, är extraordinärt liknande DNA på en kemisk nivå, med endast en kvävebas bland fyra olika och en enda " extra "syreatom i RNA: s socker. Uppenbarligen är dessa till synes triviala skillnader tillräckliga för att säkerställa väsentligt olika beteenden mellan biomolekylerna. Noterbart är RNA enkelsträngat. Det vill säga att du inte ser termen "komplementär sträng" som används i samband med denna nukleinsyra. Olika delar av samma RNA-sträng kan emellertid interagera med varandra, vilket innebär att formen på RNA faktiskt varierar mer än DNA-formen (alltid en dubbel spiral). Följaktligen finns det många olika typer av RNA. Tänk dig att presenteras med en sträng av nukleinsyra med bassekvensen AAATCGGCATTA. Baserat på denna information enbart bör du kunna dra två saker snabbt. En, att detta är DNA, inte RNA, vilket avslöjas av närvaron av tymin (T). Den andra saken du kan säga är att den komplementära strängen för denna DNA-molekyl har bassekvensen TTTAGCCGTAAT. Du kan också vara säker på mRNA-strängen som skulle vara resultatet av denna DNA-sträng som genomgår RNA-transkription. Den skulle ha samma sekvens av baser som den komplementära DNA-strängen, med alla fall av tymin (T) som ersätts av uracil (U). Detta beror på att DNA-replikation och RNA-transkription fungerar på samma sätt som strängen tillverkad av mallsträngen är inte ett duplikat av den strängen, För att en DNA-molekyl ska göra en kopia av själv måste de två trådarna i den dubbla helixen skiljas i närheten av kopiering. Detta beror på att varje tråd kopieras (replikeras) separat och eftersom enzymerna och andra molekyler som deltar i DNA-replikation behöver utrymme för att interagera, vilket en dubbel spiral inte ger. Således blir de två strängarna fysiskt separerade, och DNA sägs vara denaturerad. Varje separerad DNA-sträng gör en ny tråd komplementär till sig själv och förblir bunden till den. Så på något sätt är ingenting annorlunda i varje ny dubbelsträngad molekyl från sin förälder. Kemiskt har de samma molekylära komposition. Men en av strängarna i varje dubbel spiral är helt ny medan den andra är kvar från själva replikationen. När DNA-replikering sker samtidigt längs separerade komplementära strängar, inträffar faktiskt syntesen av de nya strängarna i motsatta riktningar . På ena sidan växer den nya strängen helt enkelt i riktning mot att DNA: t "packas upp" när den denatureras. På den andra sidan syntetiseras emellertid små fragment av nytt DNA bort RNA-transkription liknar DNA-replikering genom att uppkopplingen av DNA-strängar krävs för att den ska starta. mRNA görs längs DNA-mallen genom sekventiell tillsats av RNA-nukleotider av enzymet RNA-polymeras. Detta initiala transkript av RNA skapat från DNA skapar det vi kallar pre-mRNA. Denna pre-mRNA-sträng innehåller både introner och exoner. Introner och exoner är sektioner inom DNA /RNA som antingen kodar eller inte kodar för delar av genprodukten. Introner är icke-kodande sektioner (även kallad "interfererande sektioner") medan exoner kodar sektioner ( kallas också "uttryckta sektioner"). Innan denna sträng av mRNA lämnar kärnan som ska översättas till ett protein, enzymer i kärnkraftsavgifterna, även utskurna, intronerna eftersom de inte kodar för något i det speciell gen. Enzymer ansluter sedan de återstående intronsekvenserna för att ge dig den slutliga mRNA-strängen. En mRNA-sträng inkluderar vanligtvis exakt den bassekvens som är nödvändig för att sätta ihop ett unikt protein nedströms i översättningsprocessen, vilket betyder att en mRNA-molekyl typiskt bär informationen för en gen. En gen är en DNA-sekvens som kodar för en viss proteinprodukt. När transkriptionen är klar exporteras mRNA-strängen ut ur kärnan genom porer i kärnhöljet. (RNA-molekyler är för stora för att helt enkelt diffundera genom kärnmembranet, liksom vatten och andra små molekyler). Det "dockar" med ribosomer i cytoplasma eller inom vissa organeller, och proteinsyntes initieras. Nukleinsyror kan inte metaboliseras för bränsle, men de kan skapas från mycket små molekyler eller uppdelade från deras fullständiga form till mycket små delar. Nukleotider syntetiseras genom anabola reaktioner, ofta från nukleosider, som är nukleotider minus eventuella fosfatgrupper (det vill säga en nukleosid är ett ribosesocker plus en kvävebas). DNA och RNA kan också brytas ned: från nukleotider till nukleosider, sedan till kvävebaser och så småningom till urinsyra. Nedbrytning av nukleinsyror är viktigt för allmän hälsa. Till exempel är oförmågan att bryta ner puriner kopplad till gikt, en smärtsam sjukdom som drabbar vissa av lederna tack vare uratkristallavlagringar på dessa platser.
Struktur av nukleinsyror
Specifika skillnader mellan DNA och RNA.
Typer av nukleinsyror
Basparning i nukleinsyror
Struktur av DNA
Bindning mellan nukleotidkomponenter
.
Strukturen för RNA
Typer av RNA
En representativ längd på nukleinsyra
utan dess komplement eller motsvarigheten i RNA.
DNA-replikering
från riktningen för strandseparation. Dessa kallas Okazaki-fragment och förenas av enzymer efter att ha nått en viss längd. Dessa två nya DNA-strängar är antiparallella mot varandra.
RNA-transkription |
Hur metaboliseras nukleinsyror?
