Hvad er nukleinsyre?

Nukleinsyre er afgørende for alle former for liv, og den findes i alle celler. Nukleinsyre findes i to naturlige former kaldet deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA).

Image Credit: Christoph Burgstedt/.com

Nukleinsyrer er lavet af biopolymerer, som er naturligt forekommende, gentagne sæt af monomerer (der danner polymerer), der derefter skaber nukleotider, som danner nukleinsyrer.

For at forstå strukturen af nukleinsyre er det vigtigt at forstå strukturen af de nukleotider, der udgør nukleinsyre.

Nukleinsyrens struktur

En nukleotid består af tre dele, der er forbundet ved bindinger. De tre dele er en fosfatgruppe, et 5-kulstofsukker og en nitrogenbase.

Fosfatgruppe

Fosfatgruppen består af et fosforatom med fire negativt ladede oxygenatomer knyttet til det.

5-kulstofsukker

Det 5-kulstofsukker (kendt som en pentose) omfatter ribose og deoxyribose, som findes i nukleinsyre. Både ribose og deoxyribose har fem kulstofatomer og et oxygenatom. Til kulstofatomerne er der knyttet hydrogenatomer og hydroxylgrupper.

I ribosesukker er der hydroxylgrupper knyttet til det andet og tredje kulstofatom. I deoxyribosesukker er der en hydroxylgruppe knyttet til det tredje kulstofatom, men kun et hydrogenatom er knyttet til det andet kulstofatom.

Stikstofbase

Nitrogenmolekylet fungerer som base i nukleinsyre, fordi det kan afgive elektroner til andre molekyler og skabe nye molekyler gennem denne proces. Det kan binde sig til kulstof-, hydrogen- og oxygenmolekyler for at skabe ringstrukturer.

Ringstrukturer findes i enkeltringe (pyrimidiner) og dobbeltringe (puriner). Pyrimidiner omfatter thymin, cytosin og uracil. Puriner omfatter adenin og guanin. Puriner er større end pyrimidiner, og deres størrelsesforskelle er med til at bestemme deres pardannelser i DNA-strenge.

Nukleinsyrebindinger

De bindinger, der holder fosfor-, sukker- og kvælstofmolekylerne sammen, kaldes glykosidbindinger og esterbindinger.

Glykosidbindinger dannes mellem det første kulstofatom i et 5-kulstofsukker og det niende kvælstofatom i en nitrogenbase.

Esterbindinger dannes mellem det femte kulstofatom i et 5-kulstofsukker og fosfatgruppen.

Disse bindinger holder ikke kun sammen et enkelt nukleotid, men de holder også sammen kæder af nukleotider, der skaber polynukleotider, som danner desoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA).

For at skabe disse kæder vil den fosfatgruppe, der er bundet til det femte kulstofatom i et 5-kulstofsukker, binde sig til det tredje kulstofatom i det næste 5-kulstofsukker. Dette vil gentage sig for at skabe en kæde, der holdes sammen af en sukker-fosfat-ryggekæde.

Hvis sukkeret i denne kæde er et ribosesukker, vil der blive skabt en RNA-streng.

For at skabe DNA binder RNA-strengen sig til et polynukleotid, der har en lignende, men antiparallel struktur med bindinger, der kaldes hydrogenbindinger. Disse hydrogenbindinger binder pyrimidinerne og purinerne i nitrogenbaserne sammen. I en proces, der kaldes komplementær baseparring, bindes guanin til cytosin, og adenin til thymin. Dette øger baseparringernes energieffektivitet, og de vil altid findes i dette mønster.

Image Credit: Billion Photos/.com

Nukleinsyrernes funktion

Hver type nukleinsyre udfører en anden funktion i alle levende væseners celler.

DNA

DNA er ansvarlig for opbevaring og kodning af genetisk information i kroppen. DNA’s struktur gør det muligt for børn at arve genetisk information fra deres forældre.

Da nukleotiderne adenin, thymin, guanin og cytosin i DNA kun danner par i en bestemt rækkefølge (adenin med thymin og guanin med cytosin), kan DNA-strengen, hver gang en celle duplikerer sig, angive den rækkefølge, som nukleotiderne skal kopieres i, hver gang en celle duplikerer sig. På den måde kan der laves nøjagtige kopier af DNA og gives videre fra generation til generation.

I DNA er der gemt instruktioner til alle de proteiner, som en organisme skal lave.

RNA

RNA spiller en vigtig rolle i proteinsyntesen og regulerer udtrykket af den information, der er gemt i DNA, for at lave disse proteiner. Det er også den måde, hvorpå genetisk information overføres i visse vira.

• RNA’s forskellige funktioner omfatter:
• Skabelse af nye celler i kroppen
• Translaterer DNA til proteiner
• Fungerer som budbringer mellem DNA og ribosomer
• Hjælper ribosomerne med at vælge de rigtige aminosyrer til at skabe nye proteiner i kroppen.

Disse funktioner udføres af RNA med forskellige navne. Disse navne omfatter:

• Transfer RNA (tRNA)
• Ribosomalt RNA (rRNA)
• Messenger RNA (mRNA).

ATP

Det er dog ikke alle nukleinsyrer, der er involveret i behandlingen af den information, der er lagret i cellerne. Nukleinsyren adenosintrifosfat (ATP), der består af en kvælstofbasen adenin, et 5-kulstof ribosesukker og tre fosfatgrupper, er involveret i at generere energi til celleprocesser.

Bindingerne mellem de tre fosfatgrupper er højenergibindinger og forsyner cellen med energi. Alle levende celler bruger ATP til at skaffe energi, så de kan udføre deres funktioner.

For at levere energi fjernes den sidste fosfatgruppe i kæden, hvilket frigør energi. Denne proces ændrer ATP til adenosindiphosphat (ADP). Ved at fjerne to fosfatgrupper fra ATP genereres den energi, der er nødvendig for at skabe adenosinmonofosfat (AMP).

ATP kan dannes igen gennem en genbrugsproces i mitokondrier, der genoplader fosfatgrupperne og tilføjer dem tilbage til kæden.

ATP er involveret i transporten af proteiner og lipider ind og ud af cellerne, kendt som henholdsvis endocytose og exocytose. ATP er også vigtigt for opretholdelsen af en celles overordnede struktur, da det er med til at opbygge cellens cytoskeletale egenskaber.

Med hensyn til specifikke kropsfunktioner er ATP vigtigt for muskelsammentrækningen. Dette omfatter de sammentrækninger, der foretages af hjertet, når det slår, samt bevægelser, der foretages af større muskelgrupper.

Summarum

Nukleinsyre er en vigtig del af alle levende væsener og er byggesten for både DNA og RNA. Den findes i alle celler og også i nogle vira. Nukleinsyrer har en meget forskelligartet række funktioner, f.eks. celleopbygning, lagring og behandling af genetisk information, proteinopbygning og dannelse af energiceller.

Selv om deres funktioner er forskellige, er DNA’s og RNA’s strukturer meget ens, og kun nogle få grundlæggende forskelle i deres molekylære opbygning adskiller dem fra hinanden.

Citationer