Struktura a vlastnosti
Nukleární kyseliny jsou biomolekuly nacházející se ve všem živém na Zemi. Rozlišuje se mezi ribonukleovou kyselinou (RNA, RNA, ribonukleová kyselina) a deoxyribonukleovou kyselinou (DNA, DNA, deoxyribonukleová kyselina). Nukleární kyseliny jsou polymery složené z takzvaných nukleotidů. Každý nukleotid se skládá z následujících tří jednotek:
- Cukr (sacharidy, monosacharidy, pentóza): želatina v RNA, 2`-deoxyribóza v DNA.
- Anorganický fosfát (kyselina fosforečná, Jako estery).
- Organická nukleová základy: Purinové báze: Adenin, guanin; pyrimidinové báze: cytosin, tymin (v DNA) a uracil (v RNA).
Přes fosfodiesterovou vazbu, nukleovou kyseliny někdy tvoří extrémně dlouhé, lineární řetězce. Páteř je střídavě složena z fosfátových a cukrových jednotek. Odlišný základy jsou připojeny k cukrům. Vlákna končí na 5'-konci (fosfát) a na 3'-konci (hydroxylová skupina), a proto mají jeden směr (5'3 'nebo naopak). Nukleové kyseliny jsou syntetizovány polymerázami, jako je DNA polymeráza (DNA) nebo RNA polymeráza (RNA). Sloučenina cukru na bázi se v nepřítomnosti fosfátu nazývá nukleosid. Rozlišuje se mezi ribonukleosidy a deoxyribonukleosidy. Například báze se nazývá adenin, nukleosid adenosin a deoxynukleosid deoxyadenosin. Nukleotidy nebo fosforylované nukleosidy mají v organismu další funkce, například jako nosiče energie (adenosin trifosfát) nebo pro signální transdukci (cyklický guanosinmonofosfát, cGMP).
Kyselina deoxyribonukleová (DNA).
Kyselina deoxyribonukleová (DNA) je obvykle dvouvláknová a má dvojitou šroubovicovou a antiparalelní strukturu. To znamená, že dva prameny probíhají v opačném směru. Následující čtyři báze se nacházejí v DNA:
- Puriny: adenin (A), guanin (G).
- Pyrimidiny: tymin (T), cytosin (C)
Projekt základy dvou řetězců tvoří tzv. páry bází prostřednictvím vodík vazby. Buď mezi adeninem a thyminem (A = T) nebo mezi guaninem a cytosinem (G≡C).
Ribonukleová kyselina (RNA)
Ribonukleová kyselina (RNA) je na rozdíl od DNA obvykle jednovláknová a místo tyminu obsahuje uracil (U). Kromě toho je to cukr želatina místo 2`-deoxyribózy v DNA. Tyto dva cukry se liší pouze v jedné hydroxyskupině, která chybí v 2`-deoxyribóze (deoxy = bez kyslík). RNA může ve vesmíru nabývat velmi odlišných struktur. Existují různé typy s různými úkoly:
- Messenger RNA (mRNA): transkripce.
- Ribozomální RNA (rRNA): Společně s Proteinů, součást ribozomy.
- Transfer RNA (tRNA): Syntéza proteinů.
In viryRNA může převzít funkci DNA jako nositele genetické informace, například v DNA vliv viry or zánět jater C viry. Tito jsou označováni jako RNA viry.
Genetický kód, přepis a překlad.
Tři po sobě jdoucí báze v každé DNA nebo mRNA (kodon) kódují aminokyselinu, stavební kameny Proteinů. Úseky DNA jsou během transkripce nejprve transkribovány do mRNA (messenger RNA). Formace Proteinů z mRNA na ribozomu se nazývá překlad.
Funkce a důležitost
Nukleové kyseliny mají zásadní význam jako úložiště informací. DNA obsahuje informace potřebné pro formování, vývoj a homeostázu každého živého tvora. Jedná se především o posloupnost aminokyseliny v bílkovinách. Sekvence tRNA a rRNA jsou také „uloženy“ v DNA. Úkoly ribonukleových kyselin (RNA) jsou širší. Stejně jako DNA jsou nositeli informací, ale mají také strukturní a katalytické funkce a rozpoznávací funkce. Nukleové kyseliny odhalují, že živé organismy na Zemi spolu souvisejí a pocházejí ze společného předka, který existoval před více než 3.5 miliardami let. Genetika tak poskytuje odpovědi na základní otázky o životě.
Nukleové kyseliny ve farmaceutických přípravcích (příklady).
Nukleosidové analogy, jako např acyclovir or penciklovir se podávají k léčbě virových infekcí. Jsou to deriváty nukleosidů, které vedou k ukončení řetězce po fosforylaci a zabudování do virové DNA, protože cukerná část je neúplná. Jsou to falešné substráty, které interferují s replikací DNA. Jiné antivirové drogy také uplatňují své účinky na úrovni nukleové kyseliny. Cytostatika nebo antimetabolity mají podobnou funkci. Používají se pro rakovina terapie. Inhibují buněčné dělení a vedou k buněčné smrti rakovina buňky. K modifikaci segmentů DNA se používají různá genová terapeutika, například pomocí CRISPR-case.9 metoda. Děje se to například s cílem opravit mutaci, která způsobuje onemocnění. V genové terapii mohou být nukleové kyseliny zavedeny také do buněk, které nejsou integrovány do genomu. Jsou umístěny venku, ale také se používají pro syntézu proteinů (např. Onasemnogen abeparvovec). Malá interferující RNA (siRNA) jsou krátké fragmenty RNA, které vedou k selektivní degradaci komplementární mRNA v organismu. Tímto způsobem specificky zabraňují genové expresi a tvorbě proteinů. Navíc mnoho drogy interagují s nukleovými kyselinami a ovlivňují expresi genů. Typickými příklady jsou glukokortikoidy, estrogeny, androgeny a retinoidy. Váží se na receptory uvnitř buňky, které se následně vážou na DNA a ovlivňují syntézu bílkovin. Kromě toho hrají nukleové kyseliny velmi důležitou roli v diagnostice, objevování léků a výrobě biologie (např, inzulíny, protilátky), mimo jiné aplikace.
