Nucleïnezuren slaan genetische informatie op die we van onze voorouders erven en geven ze door. Als u kinderen heeft, wordt uw genetische informatie in hun genoom opnieuw gecombineerd en gecombineerd met de genetische informatie van uw partner. Je eigen genoom wordt gedupliceerd elke keer dat elke cel deelt. Bovendien bevatten nucleïnezuren bepaalde segmenten die genen worden genoemd en die verantwoordelijk zijn voor de synthese van alle eiwitten in cellen. De eigenschappen van genen bepalen de biologische kenmerken van je lichaam.
Algemene informatie
Er zijn twee klassen van nucleïnezuren: deoxyribonucleïnezuur (beter bekend als DNA) en ribonucleïnezuur (beter bekend als RNA).
DNA is een draadvormige keten van genen die nodig is voor de groei, ontwikkeling, leven en reproductie van alle bekende levende organismen en de meeste virussen.
Veranderingen in het DNA van meercellige organismen zullen leiden tot veranderingen in volgende generaties.
DNA is een biogenetisch substraat,gevonden in alle bestaande levende wezens, van de eenvoudigste levende organismen tot zeer georganiseerde zoogdieren.
Veel virale deeltjes (virions) bevatten RNA in de kern als genetisch materiaal. Er moet echter worden vermeld dat virussen op de grens van levende en levenloze natuur liggen, omdat ze zonder het cellulaire apparaat van de gastheer inactief blijven.
Historische achtergrond
In 1869 isoleerde Friedrich Miescher kernen uit witte bloedcellen en ontdekte dat ze een fosforrijke substantie bevatten die hij nucleïne noemde.
Hermann Fischer ontdekte in de jaren 1880 purine- en pyrimidinebasen in nucleïnezuren.
In 1884 suggereerde R. Hertwig dat nucleïnes verantwoordelijk zijn voor de overdracht van erfelijke eigenschappen.
In 1899 bedacht Richard Altmann de term 'kernzuur'.
En later, in de jaren 40 van de 20e eeuw, ontdekten wetenschappers Kaspersson en Brachet een verband tussen nucleïnezuren met eiwitsynthese.
Nucleotiden
Polynucleotiden zijn opgebouwd uit vele nucleotiden - monomeren die in ketens aan elkaar zijn verbonden.
In de structuur van nucleïnezuren worden nucleotiden geïsoleerd, die elk het volgende bevatten:
- Stikstofbasis.
- Pentose suiker.
- Fosfaatgroep.
Elk nucleotide bevat een stikstofbevattende aromatische base bevestigd aan een pentose (vijf-koolstof) saccharide, die op zijn beurt is bevestigd aan een fosforzuurresidu. Dergelijke monomeren vormen, wanneer ze met elkaar worden gecombineerd, polymerekettingen. Ze zijn verbonden door covalente waterstofbruggen die optreden tussen het fosforresidu van de ene keten en de pentosesuiker van de andere keten. Deze bindingen worden fosfodiesterbindingen genoemd. Fosfodiësterbindingen vormen de fosfaat-koolhydraatruggengraat (skelet) van zowel DNA als RNA.
Deoxyribonucleotide
Laten we eens kijken naar de eigenschappen van nucleïnezuren in de kern. DNA vormt het chromosoomapparaat van de kern van onze cellen. DNA bevat de "software-instructies" voor het normaal functioneren van de cel. Wanneer een cel zijn eigen soort reproduceert, worden deze instructies tijdens de mitose aan de nieuwe cel doorgegeven. DNA heeft het uiterlijk van een dubbelstrengs macromolecuul dat in een dubbele spiraalvormige draad is gedraaid.
Het nucleïnezuur bevat een fosfaat-deoxyribose-sacharideskelet en vier stikstofbasen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T). In een dubbelstrengs helix paren adenine met thymine (A-T), guanine paren met cytosine (G-C).
In 1953, James D. Watson en Francis H. K. Crick stelde een driedimensionale structuur van DNA voor op basis van röntgenkristallografische gegevens met een lage resolutie. Ze verwezen ook naar de bevindingen van bioloog Erwin Chargaff dat in DNA de hoeveelheid thymine gelijk is aan de hoeveelheid adenine en de hoeveelheid guanine gelijk is aan de hoeveelheid cytosine. Watson en Crick, die in 1962 de Nobelprijs wonnen voor hun bijdragen aan de wetenschap, veronderstelden dat twee strengen polynucleotiden een dubbele helix vormen. De draden, hoewel ze identiek zijn, draaien in tegengestelde richtingen.routebeschrijving. De fosfaat-koolstofketens bevinden zich aan de buitenkant van de helix, terwijl de basen aan de binnenkant liggen, waar ze zich via covalente bindingen aan basen op de andere keten binden.
Ribonucleotiden
Het RNA-molecuul bestaat als een enkelstrengs spiraaldraad. De structuur van RNA bevat een fosfaat-ribose koolhydraatskelet en nitraatbasen: adenine, guanine, cytosine en uracil (U). Wanneer RNA tijdens transcriptie op de DNA-matrijs wordt aangemaakt, vormt guanine een paren met cytosine (G-C) en adenine met uracil (A-U).
RNA-fragmenten worden gebruikt om eiwitten in alle levende cellen te reproduceren, wat zorgt voor hun continue groei en deling.
Er zijn twee hoofdfuncties van nucleïnezuren. Ten eerste helpen ze het DNA door als tussenpersoon te dienen die de nodige erfelijke informatie doorgeeft aan de talloze ribosomen in ons lichaam. De andere hoofdfunctie van RNA is het leveren van het juiste aminozuur dat elk ribosoom nodig heeft om een nieuw eiwit te maken. Er zijn verschillende klassen van RNA.
Messaging RNA (mRNA, of mRNA - sjabloon) is een kopie van de basissequentie van een DNA-segment dat is verkregen als resultaat van transcriptie. Messenger RNA dient als intermediair tussen DNA en ribosomen - celorganellen die aminozuren van transfer-RNA accepteren en deze gebruiken om een polypeptideketen op te bouwen.
Transfer RNA (tRNA) activeert het lezen van erfelijke gegevens uit messenger RNA, wat resulteert in het vertaalprocesribonucleïnezuur - eiwitsynthese. Het transporteert ook de juiste aminozuren naar de plaats waar eiwit wordt gesynthetiseerd.
Ribosomaal RNA (rRNA) is de belangrijkste bouwsteen van ribosomen. Het bindt het template-ribonucleotide op een bepaalde plaats waar het mogelijk is om de informatie te lezen, waardoor het vertaalproces wordt gestart.
MiRNA's zijn kleine RNA-moleculen die fungeren als regulatoren van vele genen.
De functies van nucleïnezuren zijn uiterst belangrijk voor het leven in het algemeen en voor elke cel in het bijzonder. Bijna alle functies die een cel vervult, worden gereguleerd door eiwitten die zijn gesynthetiseerd met behulp van RNA en DNA. Enzymen, eiwitproducten, katalyseren alle vitale processen: ademhaling, spijsvertering, alle soorten metabolisme.
Verschillen tussen de structuur van nucleïnezuren
| Dezoskiribonucleotide | Ribonucleotide | |
| Functie | Langdurige opslag en overdracht van erfelijke gegevens | Transformatie van informatie opgeslagen in DNA in eiwitten; transport van aminozuren. Opslag van erfelijke gegevens van sommige virussen. |
| Monosacharide | Deoxyribose | Ribose |
| Structuur | Dubbelstrengige spiraalvorm | Enkelstrengs spiraalvorm |
| Nitraatbases | T, C, A, G | U, C, G, A |
Onderscheidende eigenschappen van nucleïnezuurbasen
Adenine en guanine doorhun eigenschappen zijn purines. Dit betekent dat hun moleculaire structuur twee gefuseerde benzeenringen omvat. Cytosine en thymine behoren op hun beurt tot pyrimidinen en hebben één benzeenring. RNA-monomeren bouwen hun ketens op met behulp van adenine-, guanine- en cytosinebasen, en in plaats van thymine voegen ze uracil (U) toe. Elk van de pyrimidine- en purinebasen heeft zijn eigen unieke structuur en eigenschappen, zijn eigen set functionele groepen gekoppeld aan de benzeenring.
In de moleculaire biologie worden speciale afkortingen van één letter gebruikt om stikstofhoudende basen aan te duiden: A, T, G, C of U.
Pentosesuiker
Naast een andere reeks stikstofbasen, verschillen DNA- en RNA-monomeren in hun pentosesuiker. Het vijf-atoomkoolhydraat in DNA is deoxyribose, terwijl het in RNA ribose is. Ze zijn qua structuur bijna identiek, met slechts één verschil: ribose voegt een hydroxylgroep toe, terwijl het in deoxyribose wordt vervangen door een waterstofatoom.
Conclusies
In de evolutie van biologische soorten en de continuïteit van het leven kan de rol van nucleïnezuren niet worden overschat. Als integraal onderdeel van alle kernen van levende cellen zijn ze verantwoordelijk voor de activering van alle vitale processen die in cellen plaatsvinden.
