Vad är nukleinsyra?

Nukleinsyra är nödvändig för alla former av liv och finns i alla celler. Nukleinsyra finns i två naturliga former som kallas desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA).

Bildkredit: Christoph Burgstedt/.com

Nukleinsyror består av biopolymerer, som är naturligt förekommande, upprepade uppsättningar av monomerer (som bildar polymerer) som sedan skapar nukleotider, som bildar nukleinsyror.

För att förstå strukturen hos nukleinsyra är det viktigt att förstå strukturen hos de nukleotider som utgör nukleinsyra.

Nukleinsyras struktur

En nukleotid består av tre delar som är bundna med bindningar. De tre delarna är en fosfatgrupp, ett 5-kolssocker och en kvävebas.

Fosfatgrupp

Fosfatgruppen består av en fosforatom med fyra negativt laddade syreatomer som är knutna till den.

5-kolssocker

Femkolssockret (känt som en pentos) innefattar ribose och deoxyribose, som finns i nukleinsyra. Både ribose och deoxyribose har fem kolatomer och en syreatom. Till kolatomerna är väteatomer och hydroxylgrupper knutna.

I ribosesocker finns hydroxylgrupper knutna till den andra och tredje kolatomen. I deoxyribosesocker finns det en hydroxylgrupp knuten till den tredje kolatomen, men endast en väteatom är knuten till den andra kolatomen.

Kvävebas

Kvävemolekylen fungerar som en bas i nukleinsyra eftersom den kan ge elektroner till andra molekyler och skapa nya molekyler genom denna process. Den kan binda till kol-, väte- och syremolekyler för att skapa ringstrukturer.

Ringstrukturer finns i enkla ringar (pyrimidiner) och dubbla ringar (puriner). Till pyrimidinerna hör tymin, cytosin och uracil. Puriner omfattar adenin och guanin. Puriner är större än pyrimidiner, och deras storleksskillnader bidrar till att bestämma deras parningar i DNA-strängar.

Nukleinsyrabindningar

Bindningarna som håller ihop fosfor-, socker- och kvävemolekylerna kallas glykosidbindningar och esterbindningar.

Glykosidbindningar görs mellan den första kolatomen i ett 5-kolssocker och den nionde kväveatomen i en kvävebas.

Esterbindningar görs mellan den femte kolatomen i ett 5-kolssocker och fosfatgruppen.

Dessa bindningar håller inte bara ihop en enskild nukleotid, utan de håller också ihop kedjor av nukleotider som skapar polynukleotider som bildar desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA).

För att skapa dessa kedjor kommer den fosfatgrupp som är bunden till den femte kolatomen i ett 5-kolssocker att binda till den tredje kolatomen i nästa 5-kolssocker. Detta kommer att upprepas för att skapa en kedja som hålls samman av en sockerfosfatryggrad.

Om sockret i denna kedja är ett ribosesocker kommer en RNA-sträng att skapas.

För att skapa DNA binder RNA-strängen till en polynukleotid som har en liknande men antiparallell struktur med bindningar som kallas vätebindningar. Dessa vätebindningar binder samman pyrimidinerna och purinerna i kvävebaserna. I en process som kallas komplementär basparning binder guanin till cytosin och adenin till tymin. Detta ökar energieffektiviteten hos basparningarna, och de kommer alltid att finnas i detta mönster.

Bildkredit: Billion Photos/.com

Nukleinsyras funktion

Varje typ av nukleinsyra utför en annan funktion i cellerna hos alla levande varelser.

DNA

DNA ansvarar för att lagra och koda genetisk information i kroppen. DNA:s struktur gör det möjligt för barn att ärva genetisk information från sina föräldrar.

Eftersom nukleotiderna adenin, tymin, guanin och cytosin i DNA endast parar sig i en viss sekvens (adenin med tymin och guanin med cytosin) kan varje gång en cell duplicerar DNA-strängen ange i vilken sekvens nukleotiderna ska kopieras varje gång en cell duplicerar den. På så sätt kan exakta kopior av DNA göras och föras vidare från generation till generation.

Inom DNA lagras instruktioner för alla proteiner som en organism ska tillverka.

RNA

RNA spelar en viktig roll i proteinsyntesen och reglerar uttrycket av den information som lagrats i DNA för att tillverka dessa proteiner. Det är också så den genetiska informationen transporteras i vissa virus.

• RNA:s olika funktioner är bland annat:
• Skapa nya celler i kroppen
• Översätta DNA till proteiner
• Fungera som budbärare mellan DNA och ribosomer
• Hjälper ribosomer att välja rätt aminosyror för att skapa nya proteiner i kroppen.

Dessa funktioner utförs av RNA med olika namn. Dessa namn inkluderar:

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

ATP

Det är dock inte alla nukleinsyror som är involverade i bearbetningen av den information som lagras i celler. Nukleinsyran adenosintrifosfat (ATP), som består av en kvävebas av typen adenin, ett femkoligt ribosesocker och tre fosfatgrupper, är involverad i att generera energi för cellprocesser.

Bindningarna mellan de tre fosfatgrupperna är högenergibindningar och förser cellen med energi. Alla levande celler använder ATP för att få energi så att de kan utföra sina funktioner.

För att tillföra energi avlägsnas den sista fosfatgruppen i kedjan, vilket frigör energi. Denna process omvandlar ATP till adenosindifosfat (ADP). Genom att ta bort två fosfatgrupper från ATP genereras den energi som behövs för att skapa adenosinmonofosfat (AMP).

ATP kan skapas på nytt genom en återvinningsprocess i mitokondrierna som laddar upp fosfatgrupperna och lägger till dem i kedjan igen.

ATP är inblandat i transporten av proteiner och lipider in i och ut ur cellerna, så kallad endocytos respektive exocytos. ATP är också viktigt för att upprätthålla en cells övergripande struktur eftersom det hjälper till att bygga upp cellens cytoskeletala egenskaper.

När det gäller specifika kroppsfunktioner är ATP viktigt för muskelkontraktion. Detta inkluderar de sammandragningar som görs av hjärtat när det slår, samt rörelser som görs av större muskelgrupper.

Sammanfattning

Nukleinsyra är en viktig del av alla levande varelser och är byggstenen för både DNA och RNA. Den finns i alla celler och även i vissa virus. Nukleinsyror har en mycket varierande uppsättning funktioner, t.ex. cellbildning, lagring och bearbetning av genetisk information, uppbyggnad av proteiner och generering av energiceller.

Och även om deras funktioner kan skilja sig åt är DNA:s och RNA:s strukturer mycket lika, och endast några få grundläggande skillnader i deras molekylära uppbyggnad skiljer dem åt.

Citat