Нуклеинова киселина

Структура и свойства

Нуклеинова киселини са биомолекули, открити във всички живи същества на Земята. Прави се разлика между рибонуклеинова киселина (РНК, РНК, рибонуклеинова киселина) и дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК, ДНК, дезоксирибонуклеинова киселина). Нуклеинова киселини са полимери, съставени от така наречените нуклеотиди. Всеки нуклеотид се състои от следните три единици:

  • Захар (въглехидрати, монозахариди, пентоза): рибоза в РНК, 2`-дезоксирибоза в ДНК.
  • Неорганичен фосфат (фосфорна киселина, Както естер).
  • Органичен нуклеинов бази: Пуринови основи: Аденин, гуанин; основи на пиримидин: Цитозин, Тимин (в ДНК) и Урацил (в РНК).

Чрез фосфодиестерна връзка, нуклеинова киселини понякога образуват изключително дълги, линейни вериги. Гръбнакът се състои последователно от фосфатните и захарните единици. Различното бази са прикрепени към захарите. Нишките завършват в 5′-края (фосфат) и в 3′-края (хидроксилна група) и следователно имат една посока (5′3 ′ или обратно). Нуклеиновите киселини се синтезират от полимерази като ДНК полимераза (ДНК) или РНК полимераза (РНК). Съединението на захар с основа се нарича нуклеозид при липса на фосфат. Прави се разлика между рибонуклеозиди и дезоксирибонуклеозиди. Например основата се нарича аденин, нуклеозидът аденозин и дезоксинуклеозид дезоксиаденозин. Нуклеотидите или фосфорилираните нуклеозиди имат други функции в организма, например като енергийни носители (аденозин трифосфат) или за предаване на сигнал (цикличен гуанозин монофосфат, cGMP).

Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК).

Дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) обикновено е двуверижна и има двойна спирална и антипаралелна структура. Това означава, че двете нишки се движат в обратна посока. Следните четири основи се намират в ДНК:

  • Пурини: аденин (A), гуанин (G).
  • Пиримидини: тимин (Т), цитозин (С)

- бази от двете нишки образуват така наречените базови двойки чрез водород облигации. Или между аденин и тимин (A = T) или между гуанин и цитозин (G≡C).

Рибонуклеинова киселина (РНК)

Рибонуклеиновата киселина (РНК), за разлика от ДНК, обикновено е едноверижна и съдържа урацил (U) вместо тимин. Освен това захарта е рибоза вместо 2`-дезоксирибозата в ДНК. Тези две захари се различават само в една хидрокси група, която липсва в 2`-дезоксирибозата (дезокси = без кислород). РНК може да приема много различни структури в пространството. Съществуват различни видове с различни задачи:

  • Messenger RNA (mRNA): транскрипция.
  • Рибозомна РНК (rRNA): Заедно с протеини, компонент на рибозоми.
  • Трансферна РНК (tRNA): Протеинов синтез.

In вируси, РНК може да поеме функцията на ДНК като носител на генетична информация, например в влияние вируси or хепатит C вируси. Те се наричат ​​РНК вируси.

Генетичен код, транскрипция и превод.

Три последователни бази във всяка ДНК или иРНК (кодон) кодират аминокиселина, градивните елементи на протеини. Секции от ДНК първо се транскрибират в иРНК (пратеник РНК) по време на транскрипция. Образуването на протеини от иРНК в рибозомата се нарича транслация.

Функция и значение

Нуклеиновите киселини имат фундаментално значение като складове за информация. ДНК съдържа информацията, необходима за формирането, развитието и хомеостазата на всяко живо същество. Това е предимно последователността на аминокиселини в протеините. Последователността тРНК и рРНК също се „съхраняват“ в ДНК. Задачите на рибонуклеиновите киселини (РНК) са по-широки. Подобно на ДНК, те са носители на информация, но имат и структурни и каталитични функции и функции за разпознаване. Нуклеиновите киселини разкриват, че живите организми на земята са свързани помежду си и произлизат от общ прародител, съществувал преди повече от 3.5 милиарда години. По този начин генетиката дава отговори на основни въпроси за живота.

Нуклеинови киселини във фармацевтичните продукти (примери).

Нуклеозидни аналози като ацикловир or пенцикловир се прилагат за лечение на вирусни инфекции. Те са производни на нуклеозиди, които водят до прекратяване на веригата след фосфорилиране и включване във вирусна ДНК, тъй като захарната част е непълна. Те са фалшиви субстрати, които пречат на репликацията на ДНК. Други антивирусни наркотици също оказват своето въздействие на ниво нуклеинова киселина. Цитостатици или антиметаболитите имат подобна функция. Те се използват за рак терапия. Те инхибират клетъчното делене и водят до клетъчна смърт на рак клетки. Различни генни терапевтични средства се използват за модифициране на ДНК сегменти, например с CRISPR-case.9 метод. Това се прави например с цел коригиране на мутация, която причинява заболяване. При генната терапия нуклеиновите киселини също могат да бъдат въведени в клетки, които не са интегрирани в генома. Те се намират навън, но се използват и за синтез на протеини (напр. Онасемногоген abeparvovec). Малките интерфериращи РНК (siRNA) са къси РНК фрагменти, които водят до селективно разграждане на комплементарната иРНК в организма. По този начин те специално предотвратяват генната експресия и образуването на протеини. Освен това много наркотици взаимодействат с нуклеинови киселини и влияят на генната експресия. Типични примери са глюкокортикоиди, естрогени, андрогени и ретиноиди. Те се свързват с рецепторите в клетката, които впоследствие се свързват с ДНК и влияят на синтеза на протеини. В допълнение, нуклеиновите киселини играят много важна роля в диагностиката, откриването на лекарства и производството на биологични (Например, инсулини, антитела), наред с други приложения.