Nükleik asitler

Nükleik asitler makromoleküller oluşturmak için bir dizi ayrı nükleotidden oluşur ve hücre çekirdeklerindeki genlerin ana bileşeni olarak genetik bilgi taşıyıcılarıdır ve birçok biyokimyasal reaksiyonu katalize ederler.

Tek tek nükleotidlerin her biri bir fosfat ve bir nükleobaz bileşeninin yanı sıra pentoz halka molekülü riboz veya deoksiribozdan oluşur. Nükleik asitlerin biyokimyasal etkililiği sadece kimyasal bileşimlerine değil, aynı zamanda ikincil yapılarına ve üç boyutlu düzenlemelerine de bağlıdır.

Nükleik asitler nelerdir?

Nükleik asitlerin yapı taşları, her biri bir halka içinde düzenlenmiş 5 C atomu ve beş olası nükleobazdan biri olan bir fosfat kalıntısı, monosakkarit riboz veya deoksiribozdan oluşan ayrı nükleotidlerdir. Beş olası nükleobaz adenin (A), guanin (G), sitozin (C), timin (T) ve urasildir (U).

Şeker bileşeni olarak deoksiriboz içeren nükleotidler, deoksiribonükleik asitler (DNA) oluşturmak için bir araya dizilir ve bir şeker bileşeni olarak riboz içeren nükleotidler, ribonükleik asitler (RNA) halinde oluşturulur. Bir nükleik baz olarak urasil, yalnızca RNA'da bulunur. Urasil, orada sadece DNA'da bulunan timinin yerini alır. Bu, DNA ve RNA'nın yapısı için sadece 4 farklı nükleotidin mevcut olduğu anlamına gelir.

İngilizce ve uluslararası kullanımda ve ayrıca Alman teknik makalelerinde, DNA (desoksiribonükleik asit) kısaltmaları genellikle RNA yerine DNS ve RNA (ribonükleik asit) yerine kullanılır. DNA veya RNA formunda doğal olarak oluşan nükleik asitlere ek olarak, kimyada, katalizör olarak belirli kimyasal işlemleri mümkün kılan sentetik nükleik asitler geliştirilmektedir.

Anatomi ve yapı

Nükleik asitler, çok sayıda nükleotidden oluşan bir zincirden oluşur. Bir nükleotid her zaman DNA durumunda halka şeklindeki tek şeker deoksiribozdan veya RNA durumunda ribozdan ve ayrıca bir fosfat kalıntısından ve bir nükleobaz kısmından oluşur. Riboz ve deoksiriboz, sadece deoksiribozda bir OH grubunun indirgeme yoluyla, yani bir elektron ekleyerek bir H iyonuna dönüştürülmesi ve dolayısıyla kimyasal olarak daha kararlı hale gelmesi bakımından farklılık gösterir.

Her biri 5 karbon atomlu bir halka biçiminde bulunan riboz veya deoksiribozdan başlayarak, nükleobaz grubu, bir N-glikosidik bağ yoluyla her nükleotid için aynı karbon atomuna bağlanır. N-glikosidik, şekerin karşılık gelen karbon atomunun nükleobazın NH2 grubuna bağlı olduğu anlamına gelir. Glikosidik bağa sahip C atomunu 1 numara olarak belirlerseniz, o zaman - saat yönünde bakıldığında - 3 numaralı C atomu bir fosfodiester bağı ile bir sonraki nükleotidin fosfat grubuna ve 1 numaralı C atomu ile bağlanır. 5 "Kendi" fosfat grubu ile esterlendi. Hem nükleik asitler, hem DNA hem de RNA, her biri saf nükleotidlerden oluşur.

Bu, DNA nükleotidlerinin merkezi şeker moleküllerinin daima deoksiribozdan oluştuğu ve RNA'nın moleküllerinin her zaman ribozdan oluştuğu anlamına gelir. Belirli bir nükleik asidin nükleotidleri, yalnızca 4 olası nükleik bazın düzeninde farklılık gösterir. DNA, etrafında kıvrılan ve tamamlayıcı bir muadili tarafından tamamlanan ince bantlar olarak düşünülebilir, böylece DNA genellikle bir çift sarmal olarak bulunur. Baz çiftleri adenin ve timinin yanı sıra guanin ve sitozin her zaman birbirinin karşısındadır.

İşlev ve görevler

DNS ve RNS'nin farklı görevleri ve işlevleri vardır. DNA herhangi bir işlevsel görev üstlenmezken, RNA çeşitli metabolik süreçlere müdahale eder. DNA, her hücrede genetik bilgi için merkezi bir depolama yeri görevi görür. Tüm organizma için yapım talimatlarını içerir ve gerekirse bunları kullanıma sunar.

Tüm proteinlerin yapısı DNA'da amino asit dizileri şeklinde depolanır. Pratik uygulamada, DNA'nın şifrelenmiş bilgisi ilk önce transkripsiyon işlemi yoluyla "kopyalanır" ve karşılık gelen amino asit sekansına çevrilir (kopyalanır). Tüm bu gerekli karmaşık iş fonksiyonları, özel ribonükleik asitler tarafından gerçekleştirilir. Bu nedenle RNA, belirli amino asitleri bir araya getirmek ve amaçlanan proteinlere sentezlemek için hücre çekirdeği içindeki DNA'ya tamamlayıcı bir tek iplik oluşturma ve onu ribozomal RNA olarak hücre çekirdeğinden çıkan nükleer gözeneklerden sitoplazmaya, ribozomlara taşıma görevini üstlenir.

Yaklaşık 70 ila 95 nükleotidlik nispeten kısa zincirlerden oluşan tRNA (transfer RNA) önemli bir rol üstlenir. TRNA yoncaya benzer bir yapıya sahiptir. Görevleri, DNA'nın kodlamasına göre sağlanan amino asitleri alıp protein sentezi için ribozomların kullanımına sunmaktır. Bazı tRNA'lar belirli amino asitlerde uzmanlaşır, ancak diğer tRNA'lar aynı anda birkaç amino asitten sorumludur.

Hastalıklar

Hücre bölünmesiyle bağlantılı karmaşık süreçler, yani kromozomların kopyalanması ve genetik kodun amino asit dizilerine çevrilmesi, kendilerini öldürücüden (cansız) zar zor farkedilebilir olana kadar çok çeşitli olası etkilerde gösteren bir dizi arızaya yol açabilir.

Nadir istisnai durumlarda, rastgele arızalar, bireyin çevresel koşullara daha iyi adapte olmasına ve dolayısıyla olumlu etkilere yol açabilir. DNA'nın replikasyonu, bireysel genlerde kendiliğinden değişikliklere (mutasyonlara) yol açabilir (gen mutasyonu) veya kromozomların hücreler üzerindeki dağılımında bir hata (genom mutasyonu) olabilir. Bir genom mutasyonunun iyi bilinen bir örneği, Down sendromu olarak da bilinen trizomi 21'dir.

Düşük enzimli diyet şeklindeki elverişsiz çevresel koşullar, kalıcı stresli durumlar, UV radyasyonuna aşırı maruz kalma DNA'nın zarar görmesini kolaylaştırır, bu da bağışıklık sisteminin zayıflamasına ve kanser hücrelerinin oluşumunu teşvik edebilir. Zehirli maddeler ayrıca RNA'nın çeşitli işlevlerini bozabilir ve önemli bozukluklara yol açabilir.