Nükleik asitler

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

Ayrı nükleotidlerin her biri, bir fosfat ve bir nükleobaz bileşeninin yanı sıra pentoz halka molekülü riboz veya deoksiribozdan oluşur. Nükleik asitlerin biyokimyasal etkinliği yalnızca 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 karbon atomuna ve beş olası nükleobazdan birine sahip 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 asitleri (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, sadece DNA'da bulunabilen timinin yerini alır. Bu, DNA ve RNA'nın yapısı için yalnızca 4 farklı nükleotidin mevcut olduğu anlamına gelir.

İngilizce ve uluslararası tabirle, Alman teknik makalelerinde olduğu kadar, DNA (desoksiribonükleik asit) kısaltmaları çoğunlukla RNA yerine DNS ve RNA (ribonükleik asit) yerine kullanılır. DNA veya RNA formunda doğal olarak oluşan nükleik asitlere ek olarak, kimyada sentetik nükleik asitler geliştirilmekte ve bu da katalizör olarak belirli kimyasal işlemleri mümkün kılmaktadır.

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 eklenmesi yoluyla bir H iyonuna dönüştürülmesiyle farklılık gösterir, bu da onu kimyasal olarak daha kararlı hale getirir.

Her biri 5 karbon atomlu bir halka şeklinde bulunan riboz veya deoksiribozdan başlayarak, nükleobaz grubu, bir N-glikosidik bağ vasıtasıyla her nükleotid için aynı karbon atomuna bağlanır. N-glikosidik, şekerin karşılık gelen karbon atomunun nükleobazın NH2 grubuna bağlı olduğu anlamına gelir. Glikozidik bağa sahip C atomunu 1 numara olarak belirlerseniz, saat yönünde bakıldığında 3 numaralı C atomu, bir fosfodiester bağı aracılığıyla bir sonraki nükleotidin fosfat grubuna ve No. 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 bükülen ve tamamlayıcı bir muadili tarafından tamamlanan ince bantlar olarak düşünülebilir, böylece DNA genellikle çift sarmal olarak bulunur. Baz çiftleri adenin ve timinin yanı sıra guanin ve sitozin her zaman birbirinin karşısındadır.

İşlev ve görevler

DNS ve RNS, farklı görev ve işlevleri yerine getirir. 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 kullanılabilir hale getirir.

Tüm proteinlerin yapısı DNA'da amino asit dizileri şeklinde depolanır. Pratikte, DNA'daki şifrelenmiş bilgi ilk önce transkripsiyon işlemi yoluyla "kopyalanır" ve karşılık gelen amino asit dizisine çevrilir (kopyalanır). Tüm bu gerekli karmaşık iş fonksiyonları, özel ribonükleik asitler tarafından gerçekleştirilir. Böylece 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 görev üstlenir. TRNA'nın yoncaya benzer bir yapısı vardır. 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, kazara meydana gelen arızalar, bireyin çevre koşullarına 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, kalıcı stresli durumlar ve UV radyasyonuna aşırı maruz kalma şeklindeki elverişsiz çevresel koşullar, bağışıklık sistemini zayıflatabilen ve kanser hücrelerinin oluşumunu teşvik edebilen DNA hasarını kolaylaştırır. Zehirli maddeler ayrıca RNA'nın çeşitli işlevlerini bozabilir ve önemli bozukluklara yol açabilir.