Nukleinske kisline

Nukleinske kisline razdelimo na dve vrsti: deoksiribonukleinske kisline (DNA) in ribonukleinske kisline (RNA). DNA molekula nosi genetski zapis, v evkariontskih celicah se nahaja v jedru. RNA pa je informativna molekula v celici. Verige DNA in RNA so sestavljene iz manjših podenot, ki jih imenujemo nukleotidi.

Sestava nukleotida:

• ostanek fosforne kisline (fosfat),
• sladkorja pentoze (riboze(RNA) ali deoksiriboze(DNA))
• organske dušikove baze (purinske ali pirimidinske)[[1]]

Sladkorja riboza[[2]] in deoksiriboza[[3]] se razlikujeta v tem, da deoksiriboza na mestu C2 nima kisikovega atoma.

Te baze so heterociklične, in vsebujejo dušik. Delimo jih na:

purinske (imajo dvojni obroč)

• adenin[[4]]
• gvanin[[5]]

pirimidinske (enojni obroč)

• timin (DNA)[[6]]
• citozin[[7]]
• uracil (RNA)[[8]]

Biosinteza nukleinskih kislin

Biosinteza nukleinskih kislin se začne na fosfoliranem sladkorju ribozi-5-fosfatu, ki je derivat glukoze-6-fosfata. Z vezavo purinske (A,G)oz. pirimidinske (C,U) baze na ribozo-5-fosfat nastanejo nukleotidi, ki sestavljajo verigo RNA. Z oksidacijo riboze-5-fosfata na 2.C atomu nastane deoksiriboza-5-fosfat. Nanjo se veže purinska (A,G) oz. pirimidinska (C,T) baza in nastanejo monomerni sestavni deli DNA.

Sinteza polinukleotidne verige: Polimerizacija nukleotidov poteka tako, da nastane fosfodiestrska vez med 3'hidroksilno skupino 1. nukleotida in 5'fosfatno skupino drugega nukleotida. Nastane polinukleotid z (začetnim) 5'koncem (5'fosfatna skupina) in končnim 3'koncem (hidroksilna skupina). Sinteza polinukleotida vedno poteka v smeri od 5' proti 3'koncu, t.j. z dodajanjem prostih nukleotidov na 3'konec.

DNA

DNA [[9]] je dvoverižna molekula, kjer sta komplementarni polinukleotidni verigi zaviti v spiralo. Deoksiriboze se nahajajo na zunanji strani spirale, baze pa na notranji. Vodikove vezi med komplementarnima bazama povezujejo polinukleotidni verigi. V komplementarnem baznem paru nastopata purinska in pirimidinska baza. Pri tem se v DNA vežeta adenin in timin z dvema vodikovima vezema ter citozin in gvanin s tremi vodikovimi vezmi, tako, da je druga povezava trdnejša od prve. Zato so molekule DNA z večjim številom parov C-G odpornejše proti višjim temperaturam. da pa lahko pride do nastanka stabilne dvojne vijačnice, je pomembno, da so pari A-T in C-G ploščate molekule in da je razdalja med atomoma, ki sta kovalentno vezana na nasprotna sladkorja, za oba para skoraj enaka.

DNA je polielektrolit, saj ima vsaka fosfatna skupina en osnovni naboj. Zaradi odbojnih sil med temi naboji obstaja tendenca ( prizadevanje), da se struktura dvojne vijačnice poruši. Vendar je ta odbojna sila relativno majhna, če se molekula nahaja v elektrolitski raztopini fizioloških koncentracij soli. V tem primeru namreč kationi raztopine zasenčijo naboje na molekuli.

Rentgenska strukturna analiza je pokazala več možnih oblik dvojne vijačnice DNA. Najpogostejša je tako imenovana B-DNA oblika. B-DNA je dvosučna dvojna vijačnica. Stabilna je pri vlažnosti nad 66% in verjetno predstavlja obliko, kakršno zavzame DNA v celični raztopini. DNA prav tako najdemo v obliki A. Zelo neobičajna oblika DNA je levosučna Z-DNA, ta tvori izvrstna kristale.

Ena veriga DNA nedvoumno usmerja sintezo druge komplementarne verige DNA, kar ohranja identiteto vsakega posameznika.

RNA

RNA je enoverižna molekula, ki nastane s prepisom molekule DNA( transkripcijo). Poznamo več različnih tipov molekul RNA[[10]]:

mRNA - obveščevalna RNA molekula, ki prenaša informacijo iz DNA v ribosome, kjer se začne sinteza proteinov. rRNA - ribosomska RNA, tRNA - prenašalna RNA sta vključeni v sintezo proteinov. Ostale RNA molekule so vključene v procesiranje in transport RNA molekul in proteinov. RNA molekule katalizirajo številne kemijske reakcije v celici.

DNA in RNA nosita osnovne informacije za sintezo specifičnih proteinov, ki uravnavajo celični metabolizem.

Centralna dogma

Informacije se prenašajo:

• z replikacijo ali podvajanjem DNA [11] v novo nastalo molekulo DNA iz generacije v generacijo,
• z DNA v RNA med procesom, imenovanim prepis genske informacije ali transkripcija,
• z RNA v aminokislinsko zaporedje polipeptida. To je prevajanje ali translacija genetskega sporočila. Translacija poteka na ribosomih.