Wat is nucleïnezuur?

Nucleïnezuur is essentieel voor alle vormen van leven, en het wordt in alle cellen aangetroffen. Nucleïnezuur komt in twee natuurlijke vormen, genaamd desoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA).

Image Credit: Christoph Burgstedt/.com

Nucleïnezuren zijn gemaakt van biopolymeren, dat zijn natuurlijk voorkomende, herhaalde sets van monomeren (polymeren maken) die vervolgens nucleotiden creëren, die nucleïnezuren vormen.

Om de structuur van nucleïnezuur te begrijpen, is het belangrijk om de structuur van de nucleotiden te begrijpen waaruit nucleïnezuur is opgebouwd.

De structuur van nucleïnezuur

Een nucleotide is opgebouwd uit drie delen die door bindingen aan elkaar zijn verbonden. De drie delen zijn een fosfaatgroep, een 5-koolstof suiker, en een stikstof base.

Fosfaatgroep

De fosfaatgroep bestaat uit een fosforatoom met vier negatief geladen zuurstofatomen eraan vast.

5-koolstof suiker

De 5-koolstof suiker (bekend als een pentose) omvat ribose en deoxyribose, die aanwezig zijn in nucleïnezuur. Zowel ribose als deoxyribose hebben vijf koolstofatomen en één zuurstofatoom. Aan de koolstofatomen zijn waterstofatomen en hydroxylgroepen verbonden.

In ribose suiker, zijn er hydroxylgroepen verbonden aan de tweede en derde koolstofatomen. In deoxyribose suiker, is er een hydroxylgroep gehecht aan het derde koolstofatoom, maar alleen een waterstofatoom is gehecht aan het tweede koolstofatoom.

Stikstofbasis

De stikstofmolecule fungeert als een basis in nucleïnezuur omdat het elektronen kan geven aan andere moleculen en nieuwe moleculen kan maken door dit proces. Het kan zich binden aan koolstof-, waterstof- en zuurstofmoleculen om ringstructuren te creëren.

Ringstructuren zijn er in enkele ringen (pyrimidines) en dubbele ringen (purines). Pyrimidines zijn thymine, cytosine en uracil. Purines zijn onder meer adenine en guanine. Purines zijn groter dan pyrimidines, en hun grootteverschillen helpen om hun paren in DNA-strengen te bepalen.

Nucleïnezuurbindingen

De bindingen die de fosfor-, suiker- en stikstofmoleculen bij elkaar houden, worden glycosidebindingen en esterbindingen genoemd.

Glycosidebindingen worden gemaakt tussen het eerste koolstofatoom in een 5-koolstofsuiker en het negende stikstofatoom in een stikstofhoudende basis.

Esterbindingen worden gemaakt tussen het vijfde koolstofatoom in een 5-koolstof suiker en de fosfaatgroep.

Deze bindingen houden niet alleen een enkele nucleotide bij elkaar, maar ze houden ook ketens van nucleotiden bij elkaar die polynucleotiden vormen die desoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA) vormen.

Om deze ketens te maken, zal de fosfaatgroep die gebonden is aan het vijfde koolstofatoom in een 5-koolstof suiker, zich binden aan het derde koolstofatoom in de volgende 5-koolstof suiker. Dit zal zich herhalen om een keten te creëren die bijeen wordt gehouden door een suiker-fosfaat ruggengraat.

Als de suiker in deze keten een ribose suiker is, zal een streng RNA worden gecreëerd.

Om DNA te creëren, bindt de RNA-streng zich aan een polynucleotide dat een soortgelijke maar anti-parallelle structuur heeft met bindingen die waterstofbruggen worden genoemd. Deze waterstofbruggen verbinden de pyrimidines en purines in de stikstofbasen met elkaar. In een proces dat complementaire basenparing wordt genoemd, bindt guanine aan cytosine, en adenine aan thymine. Dit verhoogt de energie-efficiëntie van de basenparen, en ze zullen altijd in dit patroon worden gevonden.

Image Credit: Billion Photos/.com

The Function of Nucleic Acid

Elk type nucleïnezuur voert een andere functie uit in de cellen van alle levende wezens.

DNA

DNA is verantwoordelijk voor het opslaan en coderen van genetische informatie in het lichaam. De structuur van DNA maakt het mogelijk dat genetische informatie door kinderen van hun ouders wordt geërfd.

Aangezien de nucleotiden adenine, thymine, guanine en cytosine in DNA alleen in een bepaalde volgorde paren (adenine met thymine, en guanine met cytosine), kan elke keer dat een cel de streng DNA dupliceert, de volgorde worden gespecificeerd waarin de nucleotiden moeten worden gekopieerd. Als zodanig kunnen nauwkeurige kopieën van DNA worden gemaakt en van generatie op generatie worden doorgegeven.

In het DNA zijn instructies opgeslagen voor alle eiwitten die een organisme zal maken.

RNA

RNA speelt een belangrijke rol bij de eiwitsynthese en regelt de expressie van de informatie die in het DNA is opgeslagen om deze eiwitten te maken. Het is ook de manier waarop genetische informatie in bepaalde virussen wordt overgebracht.

• De verschillende functies van RNA zijn onder meer:
• Het maken van nieuwe cellen in het lichaam
• Het omzetten van DNA in eiwitten
• Het fungeren als boodschapper tussen DNA en ribosomen
• Helpt ribosomen bij het kiezen van de juiste aminozuren om nieuwe eiwitten in het lichaam te maken.

Deze functies worden uitgevoerd door RNA met verschillende namen. Deze namen zijn:

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

ATP

Niet alle nucleïnezuren zijn echter betrokken bij de verwerking van de informatie die in de cellen is opgeslagen. Het nucleïnezuur adenosinetrifosfaat (ATP), bestaande uit een stikstofhoudende basis van adenine, een 5-koolstof ribose suiker, en drie fosfaatgroepen, is betrokken bij het opwekken van energie voor cellulaire processen.

De bindingen tussen de drie fosfaatgroepen zijn energierijke bindingen, en voorzien de cel van energie. Alle levende cellen gebruiken ATP voor energie, zodat ze hun functies kunnen uitvoeren.

Om energie te leveren, wordt de laatste fosfaatgroep in de keten verwijderd, waardoor energie vrijkomt. Dit proces verandert ATP in adenosinedifosfaat (ADP). Het verwijderen van twee fosfaatgroepen uit ATP genereert de energie die nodig is om adenosinemonofosfaat (AMP) te maken.

ATP kan weer worden gemaakt door middel van een recyclingproces in mitochondriën dat de fosfaatgroepen oplaadt en ze weer aan de keten toevoegt.

ATP is betrokken bij het transport van eiwitten en lipiden in en uit cellen, respectievelijk bekend als endocytose en exocytose. ATP is ook belangrijk bij de instandhouding van de algemene structuur van een cel, omdat het helpt bij de opbouw van de cytoskeletale eigenschappen van de cel.

In termen van specifieke lichaamsfuncties is ATP belangrijk bij de samentrekking van spieren. Dit omvat de samentrekkingen die door het hart worden gemaakt wanneer het klopt, evenals bewegingen die door grotere spiergroepen worden gemaakt.

Samenvatting

Nucleïnezuur is een essentieel onderdeel van alle levende wezens en is de bouwsteen voor zowel DNA als RNA. Het wordt aangetroffen in alle cellen en ook in sommige virussen. Nucleïnezuren hebben een zeer uiteenlopende reeks functies, zoals celvorming, de opslag en verwerking van genetische informatie, de bouw van eiwitten, en de opwekking van energiecellen.

Hoewel hun functies kunnen verschillen, lijken de structuren van DNA en RNA sterk op elkaar, met slechts enkele fundamentele verschillen in hun moleculaire opbouw die hen van elkaar onderscheiden.

Citations