Nukleinsäuren speichern und übertragen genetische Informationen, die wir von unseren Vorfahren erben. Wenn Sie Kinder haben, wird Ihre genetische Information in ihrem Genom neu kombiniert und mit der genetischen Information Ihres Partners kombiniert. Ihr eigenes Genom wird jedes Mal dupliziert, wenn sich jede Zelle teilt. Darüber hinaus enth alten Nukleinsäuren bestimmte Segmente, sogenannte Gene, die für die Synthese aller Proteine in Zellen verantwortlich sind. Die Eigenschaften von Genen steuern die biologischen Eigenschaften Ihres Körpers.
Allgemeine Informationen
Es gibt zwei Klassen von Nukleinsäuren: Desoxyribonukleinsäure (besser bekannt als DNA) und Ribonukleinsäure (besser bekannt als RNA).
DNA ist eine fadenförmige Kette von Genen, die für das Wachstum, die Entwicklung, das Leben und die Fortpflanzung aller bekannten lebenden Organismen und der meisten Viren notwendig ist.
Veränderungen in der DNA vielzelliger Organismen führen zu Veränderungen in nachfolgenden Generationen.
DNA ist ein biogenetisches Substrat,in allen existierenden Lebewesen zu finden, von den einfachsten lebenden Organismen bis hin zu hochorganisierten Säugetieren.
Viele virale Partikel (Virionen) enth alten als genetisches Material RNA im Zellkern. Es sei jedoch erwähnt, dass Viren an der Grenze zwischen belebter und unbelebter Natur liegen, da sie ohne den Zellapparat des Wirts inaktiv bleiben.
Historischer Hintergrund
1869 isolierte Friedrich Miescher Zellkerne aus weißen Blutkörperchen und stellte fest, dass sie eine phosphorreiche Substanz enthielten, die er Nuclein nannte.
Hermann Fischer entdeckte in den 1880er Jahren Purin- und Pyrimidinbasen in Nukleinsäuren.
R. Hertwig schlug 1884 vor, dass Nucleine für die Übertragung von Erbanlagen verantwortlich sind.
Richard Altmann prägte 1899 den Begriff "Kernsäure".
Und später, in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts, entdeckten die Wissenschaftler Kaspersson und Brachet eine Verbindung zwischen Nukleinsäuren und der Proteinsynthese.
Nukleotide
Polynukleotide bestehen aus vielen Nukleotiden - Monomeren, die in Ketten miteinander verbunden sind.
In der Struktur von Nukleinsäuren werden Nukleotide isoliert, von denen jedes enthält:
- Stickstoffbasis.
- Pentosezucker.
- Phosphatgruppe.
Jedes Nukleotid enthält eine stickstoffh altige aromatische Base, die an ein Pentose-Saccharid (fünf Kohlenstoffatome) gebunden ist, das wiederum an einen Phosphorsäurerest gebunden ist. Solche Monomere bilden, wenn sie miteinander kombiniert werden, PolymereKetten. Sie sind durch kovalente Wasserstoffbrückenbindungen verbunden, die zwischen dem Phosphorrest einer Kette und dem Pentosezucker der anderen Kette auftreten. Diese Bindungen werden Phosphodiesterbindungen genannt. Phosphodiesterbindungen bilden das Phosphat-Kohlenhydrat-Rückgrat (Skelett) sowohl von DNA als auch von RNA.
Desoxyribonukleotid
Betrachten wir die Eigenschaften von Nukleinsäuren, die sich im Zellkern befinden. DNA bildet den Chromosomenapparat des Zellkerns unserer Zellen. DNA enthält die "Software-Anweisungen" für das normale Funktionieren der Zelle. Wenn eine Zelle ihre eigene Art reproduziert, werden diese Anweisungen während der Mitose an die neue Zelle weitergegeben. DNA hat das Aussehen eines doppelsträngigen Makromoleküls, das zu einem Doppelhelixfaden verdreht ist.
Die Nukleinsäure enthält ein Phosphat-Desoxyribose-Saccharid-Skelett und vier stickstoffh altige Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). In einer doppelsträngigen Helix paart sich Adenin mit Thymin (A-T), Guanin paart sich mit Cytosin (G-C).
1953 haben James D. Watson und Francis H. K. Crick schlug eine dreidimensionale DNA-Struktur vor, die auf röntgenkristallographischen Daten mit niedriger Auflösung basiert. Sie verwiesen auch auf die Erkenntnisse des Biologen Erwin Chargaff, dass in der DNA die Menge an Thymin der Menge an Adenin und die Menge an Guanin der Menge an Cytosin entspricht. Watson und Crick, die 1962 für ihre Beiträge zur Wissenschaft den Nobelpreis erhielten, postulierten, dass zwei Polynukleotidstränge eine Doppelhelix bilden. Die Fäden drehen sich, obwohl sie identisch sind, in entgegengesetzte Richtungen. Richtungen. Die Phosphat-Kohlenstoff-Ketten befinden sich auf der Außenseite der Helix, während die Basen auf der Innenseite liegen, wo sie über kovalente Bindungen an Basen auf der anderen Kette binden.
Ribonukleotide
Das RNA-Molekül existiert als einzelsträngiger Spiralfaden. Die Struktur der RNA enthält ein Phosphat-Ribose-Kohlenhydratskelett und Nitratbasen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (U). Wenn während der Transkription RNA auf der DNA-Vorlage erzeugt wird, paart sich Guanin mit Cytosin (G-C) und Adenin mit Uracil (A-U).
RNA-Fragmente werden verwendet, um Proteine in allen lebenden Zellen zu reproduzieren, was ihr kontinuierliches Wachstum und ihre Teilung sicherstellt.
Nukleinsäuren haben zwei Hauptfunktionen. Erstens helfen sie der DNA, indem sie als Vermittler dienen, die die notwendigen Erbinformationen an die unzähligen Ribosomen in unserem Körper übermitteln. Die andere Hauptfunktion der RNA besteht darin, die richtige Aminosäure zu liefern, die jedes Ribosom benötigt, um ein neues Protein herzustellen. Es gibt verschiedene Klassen von RNA.
Messaging-RNA (mRNA oder mRNA-Template) ist eine Kopie der Grundsequenz eines DNA-Segments, das als Ergebnis der Transkription erh alten wird. Boten-RNA dient als Vermittler zwischen DNA und Ribosomen – Zellorganellen, die Aminosäuren aus Transfer-RNA aufnehmen und zum Aufbau einer Polypeptidkette verwenden.
Transfer-RNA (tRNA) aktiviert das Ablesen von Erbdaten aus der Boten-RNA, wodurch der Übersetzungsprozess ausgelöst wirdRibonukleinsäure - Proteinsynthese. Es transportiert auch die richtigen Aminosäuren dorthin, wo Protein synthetisiert wird.
Ribosomale RNA (rRNA) ist der Hauptbaustein der Ribosomen. Es bindet das Template-Ribonukleotid an einer bestimmten Stelle, an der seine Informationen gelesen werden können, und startet so den Übersetzungsprozess.
MiRNAs sind kleine RNA-Moleküle, die als Regulatoren vieler Gene wirken.
Die Funktionen von Nukleinsäuren sind extrem wichtig für das Leben im Allgemeinen und für jede einzelne Zelle im Besonderen. Fast alle Funktionen, die eine Zelle ausführt, werden durch Proteine reguliert, die unter Verwendung von RNA und DNA synthetisiert werden. Enzyme, Proteinprodukte, katalysieren alle lebenswichtigen Prozesse: Atmung, Verdauung, alle Arten von Stoffwechsel.
Unterschiede in der Struktur von Nukleinsäuren
| Dezoskiribonukleotid | Ribonukleotid | |
| Funktion | Langfristige Speicherung und Übermittlung von Erbdaten | Umwandlung von in der DNA gespeicherten Informationen in Proteine; Transport von Aminosäuren. Speicherung von Erbdaten einiger Viren. |
| Monosaccharid | Desoxyribose | Ribose |
| Struktur | Doppelsträngige Spiralform | Einzelsträngige spiralförmige Form |
| Nitratbasen | T, C, A, G | U, C, G, A |
Unterscheidungsmerkmale von Nukleinsäurebasen
Adenin und Guanin vonihre Eigenschaften sind Purine. Dies bedeutet, dass ihre Molekülstruktur zwei kondensierte Benzolringe umfasst. Cytosin und Thymin wiederum gehören zu den Pyrimidinen und haben einen Benzolring. RNA-Monomere bauen ihre Ketten aus Adenin-, Guanin- und Cytosin-Basen auf und fügen statt Thymin Uracil (U) hinzu. Jede der Pyrimidin- und Purinbasen hat ihre eigene einzigartige Struktur und Eigenschaften, ihre eigene Gruppe funktioneller Gruppen, die mit dem Benzolring verbunden sind.
In der Molekularbiologie werden spezielle Ein-Buchstaben-Abkürzungen verwendet, um stickstoffh altige Basen zu bezeichnen: A, T, G, C oder U.
Pentosezucker
Zusätzlich zu einem anderen Satz stickstoffh altiger Basen unterscheiden sich DNA- und RNA-Monomere in ihrem Pentosezucker. Das fünfatomige Kohlenhydrat in der DNA ist Desoxyribose, während es in der RNA Ribose ist. Sie sind strukturell fast identisch, mit nur einem Unterschied: Ribose fügt eine Hydroxylgruppe hinzu, während sie bei Desoxyribose durch ein Wasserstoffatom ersetzt wird.
Schlussfolgerungen
In der Evolution biologischer Arten und der Kontinuität des Lebens kann die Rolle von Nukleinsäuren nicht hoch genug eingeschätzt werden. Als integraler Bestandteil aller Zellkerne lebender Zellen sind sie für die Aktivierung aller in Zellen ablaufenden lebenswichtigen Prozesse verantwortlich.
