Нуклеинова киселина са съставени от низ от отделни нуклеотиди за образуване на макромолекули и като основен компонент на гените в клетъчните ядра са носители на наследствена информация и катализират много биохимични реакции. Отделните нуклеотиди се състоят от a фосфат и нуклеинова основа, както и молекулата на пентозния пръстен рибоза или дезоксирибоза. Биохимичната ефективност на нуклеинова киселина се основава не само на техния химичен състав, но и на тяхната вторична структура, тяхното триизмерно подреждане.
Какво представляват нуклеиновите киселини?
Строителните блокове на нуклеинова киселина са отделни нуклеотиди, всеки съставен от a фосфат остатък, монозахаридът рибоза или дезоксирибоза, всеки с 5 С атома, разположени в пръстен, и един от петте възможни нуклеинови бази. Петте възможни нуклеинови бази са аденин (A), гуанин (G), цитозин (C), тимин (T) и урацил (U). Нуклеотиди, съдържащи дезоксирибоза като a захар компонент са нанизани заедно, за да образуват дезоксирибонуклеини киселини (ДНК) и съдържащи нуклеотиди рибоза като захар компонент са сглобени, за да образуват рибонуклеинови киселини (РНК). Урацилът като нуклеинова основа се среща изключително в РНК. Там урацилът замества тимина, който се намира изключително в ДНК. Това означава, че са налични само 4 различни нуклеотида за изграждане на ДНК и РНК. В английската и международната употреба, както и в немските технически документи, съкращенията DNA (Дезоксирибонуклеинова киселина) вместо ДНК и РНК (рибонуклеинова киселина) вместо РНК обикновено се използват. Освен естествено срещащи се нуклеинови киселини под формата на ДНК или РНК, в химията се разработват синтетични нуклеинови киселини, които действат като катализатори за определени химични процеси.
Анатомия и структура
Нуклеиновите киселини се състоят от обединяване на огромен брой нуклеотиди. Нуклеотидът винаги е съставен от пръстеновидна монозахарна дезоксирибоза в случай на ДНК или рибоза в случай на РНК, плюс фосфат остатък и част от нуклеинова основа. Рибозата и дезоксирибозата се различават само по това, че в случая на дезоксирибоза група ОН се трансформира в Н йон чрез редукция, т.е. чрез добавяне на електрон, и по този начин става химически по-стабилна. Започвайки от пръстеновидната рибоза или дезоксирибоза, всяка с по 5 С атома, нуклеиновата основна група във всеки нуклеотид е свързана със същия С атом чрез N-гликозидна връзка. N-гликозидният означава, че съответният С атом на захар е свързан с NH2 групата на нуклеиновата основа. Ако атомът С с гликозидната връзка се нарича номер 1, тогава - гледайки по посока на часовниковата стрелка - атомът С с номер 3 е свързан с фосфатната група на следващия нуклеотид чрез фосфодиестерна връзка, а атомът С с номер 5 е естерифициран до своята „собствена” фосфатна група. И двете нуклеинови киселини, ДНК и РНК, са съставени от чисти нуклеотиди. Това означава, че централната захар молекули на ДНК нуклеотидите винаги са направени от дезоксирибоза, а тези на РНК винаги са направени от рибоза. Нуклеотидите на дадена нуклеинова киселина се различават само в реда на 4-те възможни нуклеинови бази във всеки случай. ДНК може да се разглежда като тънки ленти, които са навити в себе си и завършени от допълнителен аналог, така че ДНК обикновено съществува като двойна спирала. В този случай базовите двойки аденин и тимин и гуанин и цитозин са винаги една срещу друга.
Функция и задачи
ДНК и РНК изпълняват различни задачи и функции. Докато ДНК не изпълнява никакви функционални задачи, РНК се намесва в различни метаболитни процеси. ДНК служи като централно място за съхранение на генетична информация за всяка клетка. Той съдържа инструкциите за изграждане на целия организъм и ги предоставя при необходимост. Структурата на всички протеини се съхранява в ДНК под формата на аминокиселинни последователности. На практика кодираната информация на ДНК първо се „транскрибира“ чрез процеса на транскрипция и се транслира (транскрибира) в съответната аминокиселинна последователност. Всички тези необходими сложни работни функции се изпълняват от специални рибонуклеинови киселини. По този начин РНК поема задачите да образува комплементарна единична верига към ДНК в клетъчното ядро и да я транспортира като рибозомна РНК през ядрените пори извън клетъчното ядро в цитоплазмата до рибозоми с цел да се съберат и синтезират специфични аминокиселини в предвиденото протеиниВажна задача се изпълнява от тРНК (трансферна РНК), която се състои от относително къси вериги от около 70 до 95 нуклеотида. TRNA има подобна на детелина структура. Неговата задача е да се заеме с аминокиселини предоставени в съответствие с кодирането от ДНК и да ги направят достъпни за рибозоми за синтез на протеини. Някои тРНК са специализирани за специфични аминокиселини; други тРНК обаче са отговорни за множество аминокиселини едновременно.
Болести
Сложните процеси, свързани с клетъчното делене, т.е. репликацията на хромозоми и транслацията на генетичния код в аминокиселинни последователности, може да доведе до редица дисфункции, с широк спектър от възможни ефекти от летални (нежизнеспособни) до едва забележими. В редки изключителни случаи могат и случайни неизправности олово за подобряване на адаптацията на индивида към условията на околната среда и съответно към благоприятните ефекти. По време на репликацията на ДНК могат да настъпят спонтанни промени (мутации) в отделни гени (ген мутация) или може да възникне грешка в разпределение of хромозоми сред клетките (мутация на генома). Добре известен пример за геномна мутация е тризомия 21 - известна също като Синдром на Даун. Неблагоприятни условия на околната среда под формата на диета ниско в ензими, продължителни стресови ситуации, прекомерно излагане на UV лъчение улесняват увреждането на ДНК, което може олово до отслабване на имунната система и насърчават формирането на рак клетки. Токсичните вещества също могат да повлияят на разнообразната функция на РНК и олово до значително увреждане.
