Nukleinsyrer - struktur og funksjon
Hva du trenger å vite om DNA og RNA
DNA er en viktig nukleinsyre. KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY / Getty Images
De nukleinsyrer er livsviktige biopolymerer finnes i alle levende ting, der de fungerer for å kode, overføre og uttrykke gener . Disse store molekyler kalles nukleinsyrer fordi de først ble identifisert inne i cellekjernen , men de finnes også i mitokondrier og kloroplaster samt bakterier og virus. De to viktigste nukleinsyrene er deoksyribonukleinsyre ( DNA ) og ribonukleinsyre ( RNA ).
DNA og RNA i celler
DNA og RNA sammenligning. Klipp
DNA er et dobbelttrådet molekyl organisert i kromosom som finnes i cellekjernen, hvor det koder for den genetiske informasjonen til en organisme. Når en celle deler seg, sendes en kopi av denne genetiske koden til den nye cellen. Kopieringen av den genetiske koden kalles replikering .
RNA er et enkelttrådet molekyl som kan komplementere eller 'matche' til DNA. En type RNA kalt messenger RNA eller mRNA leser DNA og lager en kopi av det, gjennom en prosess kalt transkripsjon . mRNA bærer denne kopien fra kjernen til ribosomer i cytoplasmaet, hvor overførings-RNA eller tRNA hjelper til med å matche aminosyrer til koden, og til slutt danner proteiner gjennom en prosess kalt oversettelse .
Nukleotider av nukleinsyrer
DNA er sammensatt av to sukker-fosfat-ryggrader og nukleotidbaser. Det er fire forskjellige baser: guanin, cytosin, tymin og adenin. DNA inneholder deler som kalles gener, som koder for kroppens genetiske informasjon. ALFRED PASIEKA/VITENSKAPFOTOBIBLIOTEKET / Getty Images
Både DNA og RNA er polymerer som består av monomerer kalt nukleotider. Hvert nukleotid består av tre deler:
- en nitrogenholdig base
- et femkarbonsukker (pentosesukker)
- en fosfatgruppe (PO43-)
Basene og sukkeret er forskjellige for DNA og RNA, men alle nukleotider kobles sammen ved hjelp av samme mekanisme. Det primære eller første karbonet i sukkeret knytter seg til basen. Karbon nummer 5 i sukkeret binder seg til fosfatgruppen. Når nukleotider binder seg til hverandre for å danne DNA eller RNA, fester fosfatet til en av nukleotidene seg til 3-karbon av sukkeret i det andre nukleotidet, og danner det som kalles sukkerfosfat-ryggraden i nukleinsyren. Koblingen mellom nukleotidene kalles en fosfodiesterbinding.
DNA-struktur
jack0m / Getty Images
Både DNA og RNA er laget ved hjelp av baser, et pentosesukker og fosfatgrupper, men nitrogenbasene og sukkeret er ikke det samme i de to makromolekylene.
DNA lages ved å bruke basene adenin, tymin, guanin og cytosin. Basene binder seg til hverandre på en veldig spesifikk måte. Adenin og tymin binder (A-T), mens cytosin og guanin binder (G-C). Pentosesukkeret er 2'-deoksyribose.
RNA lages ved å bruke basene adenin, uracil, guanin og cytosin. Basepar dannes på samme måte, bortsett fra at adenin kobles til uracil (A-U), med guaninbinding med cytosin (G-C). Sukkeret er ribose. En enkel måte å huske hvilke baser som pares med hverandre, er å se på formen på bokstavene. C og G er begge buede bokstaver i alfabetet. A og T er begge bokstaver laget av kryssende rette linjer. Du kan huske at U tilsvarer T hvis du husker at U følger T når du resiterer alfabetet.
Adenin, guanin og tymin kalles purinbasene. De er bicykliske molekyler, som betyr at de består av to ringer. Cytosin og tymin kalles pyrimidinbasene. En pyrimidinbase består av en enkelt ring eller heterosyklisk amin.
Nomenklatur og historie
DNA kan være det største naturlige molekylet. Ian Cuming / Getty Images
Betydelig forskning på 1800- og 1900-tallet førte til forståelsen av nukleinsyrenes natur og sammensetning.
- I 1869 oppdaget Friedrick Miescher nuklein i eukaryote celler. Nuklein er materialet som finnes i kjernen, og består hovedsakelig av nukleinsyrer, protein og fosforsyre.
- I 1889 undersøkte Richard Altmann de kjemiske egenskapene til nuklein. Han fant det oppførte seg som en syre, så materialet ble omdøpt nukleinsyre . Nukleinsyre refererer til både DNA og RNA.
- I 1938 ble det første røntgendiffraksjonsmønsteret av DNA publisert av Astbury og Bell.
- I 1953 beskrev Watson og Crick strukturen til DNA.
Mens de ble oppdaget i eukaryoter, innså forskere over tid at en celle ikke trenger å ha en kjerne for å ha nukleinsyrer. Alle ekte celler (f.eks. fra planter, dyr, sopp) inneholder både DNA og RNA. Unntakene er noen modne celler, for eksempel menneskelige røde blodceller. Et virus har enten DNA eller RNA, men sjelden begge molekylene. Mens det meste av DNA er dobbelttrådet og det meste av RNA er enkelttrådet, er det unntak. Enkeltrådet DNA og dobbelttrådet RNA finnes i virus. Til og med nukleinsyrer med tre og fire tråder er funnet!