Szerkezet és tulajdonságok
Nukleikus savak biomolekulák találhatók a Föld minden élőlényében. Megkülönböztetünk ribonukleinsavat (RNS, RNS, ribonukleinsav) és dezoxiribonukleinsavat (DNS, DNS, dezoxiribonukleinsav). Nukleikus savak olyan polimerek, amelyek úgynevezett nukleotidokból állnak. Minden nukleotid a következő három egységből áll:
- Cukor (szénhidrát, monoszacharid, pentóz): ribóz RNS-ben 2'-dezoxiribóz a DNS-ben.
- Szervetlen foszfát (foszforsav, úgy mint észter).
- Szerves nukleáris bázisok: Purinbázisok: adenin, guanin; pirimidin-bázisok: citozin, timin (DNS-ben) és Uracil (RNS-ben).
Foszfodiészter kötéssel, nukleáris savak néha rendkívül hosszú, lineáris láncokat alkotnak. A gerinc felváltva a foszfát- és cukoregységekből áll. A más bázisok a cukrokhoz kapcsolódnak. A szálak az 5'-végén (foszfát) és a 3'-végén (hidroxilcsoport) végződnek, ezért egyirányúak (5'3 'vagy fordítva). A nukleinsavakat olyan polimerázok szintetizálják, mint a DNS-polimeráz (DNS) vagy az RNS-polimeráz (RNS). A cukor bázissal alkotott vegyületét foszfát hiányában nukleozidnak nevezzük. Különbséget tesznek ribonukleozidok és dezoxiribonukleozidok között. Például a bázist adeninnek, nukleozidnak hívják adenozin és a dezoxinukleozid-dezoxi-adenozin. A nukleotidoknak vagy a foszforilezett nukleozidoknak más funkcióik vannak a szervezetben, például energiahordozóként (adenozin trifoszfát) vagy szignáltranszdukcióhoz (ciklikus guanozin-monofoszfát, cGMP).
Dezoxiribonukleinsav (DNS).
A dezoxiribonukleinsav (DNS) általában kettős szálú, kettős spirális és antiparallel szerkezetű. Ez azt jelenti, hogy a két szál ellentétes irányban fut. A következő négy bázis található a DNS-ben:
- Purinok: adenin (A), guanin (G).
- Pirimidinek: timin (T), citozin (C)
A bázisok a két szál közül az úgynevezett alappárokat alkotja hidrogén kötvények. Vagy adenin és timin (A = T), vagy guanin és citozin (G≡C) között.
Ribonukleinsav (RNS)
A ribonukleinsav (RNS) a DNS-sel ellentétben általában egyszálú és timin helyett uracilt (U) tartalmaz. Továbbá a cukor ribóz a DNS-ben lévő 2`-dezoxiribóz helyett. Ez a két cukor csak egy hidroxilcsoportban különbözik, ami hiányzik a 2`-dezoxiribózból (dezoxi = anélkül oxigén). Az RNS az űrben nagyon különböző struktúrákat feltételezhet. Különböző típusok léteznek különböző feladatokkal:
- Messenger RNS (mRNS): transzkripció.
- Riboszomális RNS (rRNS): együtt fehérjék, a riboszómák.
- Transzfer RNS (tRNS): Fehérjeszintézis.
In vírusok, Az RNS átveheti a DNS funkcióját, mint genetikai információ hordozója, például a befolyásolja vírusok or májgyulladás C vírusok. Ezeket RNS vírusoknak nevezzük.
Genetikai kód, átírás és fordítás.
Minden DNS-ben vagy mRNS-ben (kodonban) három egymást követő bázis egy aminosavat kódol, amelynek építőkövei fehérjék. A DNS szekcióit először a transzkripció során írják át mRNS-be (messenger RNS). Megalakulása fehérjék a riboszómán lévő mRNS-ből transzlációnak nevezzük.
Funkció és fontosság
A nukleinsavak alapvető jelentőségűek, mint információraktárak. A DNS minden élőlény kialakulásához, fejlődéséhez és homeosztázisához szükséges információt tartalmazza. Ez elsősorban a aminosavak fehérjékben. A tRNS és az rRNS szekvencia szintén „tárolódik” a DNS-ben. A ribonukleinsavak (RNS) feladatai szélesebb körűek. A DNS-hez hasonlóan információhordozók, de szerkezeti és katalitikus, valamint felismerési funkcióik is vannak. A nukleinsavak elárulják, hogy a földön élő élőlények kapcsolatban állnak egymással, és több mint 3.5 milliárd évvel ezelőtt létező közös ősből származnak. A genetika tehát az élettel kapcsolatos alapvető kérdésekre ad választ.
Nukleinsavak gyógyszerekben (példák).
Nukleozid analógok, mint pl acyclovir or penciklovir vírusfertőzések kezelésére alkalmazzák. Olyan nukleozidok származékai, amelyek láncvégződéshez vezetnek a foszforilezés és a vírus DNS-be történő beépülése után, mivel a cukorcsoport hiányos. Hamis szubsztrátok, amelyek zavarják a DNS-replikációt. Egyéb vírusellenes szerek nukleinsav szinten is kifejtik hatásukat. Citosztatikumok vagy az antimetabolitok hasonló funkcióval rendelkeznek. Arra használják rák terápia. Gátolják a sejtosztódást és a sejtek halálához vezetnek rák sejtek. Különböző génterápiákat alkalmaznak a DNS-szegmensek módosítására, például a CRISPR-Cas9 módszer. Ez például azzal a céllal történik, hogy korrigálja a betegséget okozó mutációt. A génterápiában nukleinsavakat is be lehet vinni olyan sejtekbe, amelyek nem integrálódnak a genomba. Kívül találhatók, de fehérjeszintézishez is használják (pl. Onasemnogen abeparvovec). A kis interferáló RNS (siRNS) rövid RNS-fragmensek, amelyek a komplementer mRNS szelektív lebomlásához vezetnek a szervezetben. Ily módon kifejezetten megakadályozzák a génexpressziót és a fehérjék képződését. Továbbá sokan szerek kölcsönhatásba lépnek a nukleinsavakkal és befolyásolják a génexpressziót. Tipikus példák a glükokortikoidok, ösztrogének, androgének és retinoidok. A sejt belsejében lévő receptorokhoz kötődnek, amelyek ezt követően kötődnek a DNS-hez és befolyásolják a fehérjeszintézist. Ezenkívül a nukleinsavak nagyon fontos szerepet játszanak a diagnózisban, a gyógyszer felfedezésében és az előállításában biológiai (például, inzulinok, antitestek), többek között.
