Alai

Nukleinsyrer er biokomponenter, som er essentielle for levende organismer. De findes i to former – deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) – og disse polymerkæder er sammensat af de samme grundelementer og lignende monomere nukleotider, men med specifikke forskelle med hensyn til form og funktion.

Nukleinsyreelementer

Hver nukleotidmonomer, og dermed hver nukleinsyrepolymer, er sammensat af en gruppe på fem elementer. Disse elementer binder sig til monosakkarider, fosfatgrupper og nukleobaser, også kendt som nitrogenbaser, og danner monosakkarider, fosfatgrupper og nukleobaser. I både RNA og DNA er fosfatgruppen af samme form, men der er forskelle i kvælstofbaserne og sukkermolekylerne. De fem elementer, der er nødvendige for at opbygge en nukleinsyrkæde, er kulstof, hydrogen, oxygen, nitrogen og fosfor. Tilføjelsen af fosfor gør, at nukleinsyre adskiller sig fra andre kategorier af bioforbindelser, nemlig kulhydrater, lipider og proteiner.

Nukleinsyre-monomerer

De kemiske formler for nukleinsyre-monomere viser mængderne af hvert enkelt grundstof. Nukleotidmonomererne er navngivet efter den type nitrogenbase, de indeholder. Når de er frie, kan disse monomerer have ekstra fosfatgrupper og findes i diphosphat-, triphosphat- eller polyphosphatform. Ved dannelsen af en RNA- eller DNA-polymer frigøres yderligere fosfatgrupper, så der kun er én tilbage, der er knyttet til monosakkaridet. Kombinationen af ribose eller deoxyribose og fosfatgruppe danner sukker-fosfat-ryggen. Den nitrogenholdige base er knyttet til sukkermolekylet. Ved at tilføje en fosfatgruppe til det nukleosid, der er dannet af sukker og nitrogenbasen, dannes et nukleotid. Nukleotidmonomeren har derfor forskellige specifikt navngivne strukturer – sukker-fosfat-ryggen, nukleosidet og de enkelte molekyler af nitrogenbase, pentosesukker og fosfatgruppe.

I nukleinsyrer findes pentosesukker i to forskellige former, nemlig ribose og deoxyribose. Førstnævnte besidder et ekstra iltmolekyle, som i kombination med hydrogen danner en hydroxylgruppe. Denne egenskab er fraværende i deoxyribose.

Stikstofbaserede baser er kategoriseret efter størrelse. Dobbeltringede former, kaldet puriner, er større og længere og indeholder fem nitrogenatomer. Enkeltringede former, kendt som pyrimidiner, indeholder mellem to og tre nitrogenatomer og er mindre og kortere. Dette er vigtigt for DNA’s dobbeltstrengsfunktion og for oversættelsesprocessen, da kun visse pardannelser af nitrogenbaser er mulige (Watson-Crick-pardannelser). Disse holder de to strenge lige langt fra hinanden. En huskeregel, der kan hjælpe med at huske, hvilke nukleotider der tilhører hvilken gruppe, er sætningen “Ren som guld”; det siger sig selv, at de resterende baser tilhører pyrimidingruppen. Dette fortæller os også, at adenin og guanin ikke kan danne en dobbeltstrengsbinding sammen. I RNA er andre basekombinationer mulige og er kendt som ikke-Watson-Crick-parringer.

I Watson-Crick-parringer vil større baser, adenin og guanin aldrig danne par med hinanden. På samme måde kobler purinerne sig ikke sammen (cytosin, thymin og uracil). I DNA danner adenin kun par med thymin og guanin kun par med cytosin. I RNA danner adenin par med uracil og guanin med cytosin.

De følgende billeder viser den kemiske struktur for hver type monomer, hvor monosakkaridets femkantede form og dets tilknyttede fosfatgruppe og specifikke nukleobase er klart defineret.

Adenosinmonofosfat (AMP): C10H14N5O7P

Denne kemiske formel repræsenterer summen af purinbasen adenin (C5H5N5), ribose (C5H10O5) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er RNA-formen.

Deoxyadenosinmonofosfat (dAMP): C10H14N5O6P

Denne kemiske formel repræsenterer summen af purinbasen adenin (C5H5N5), deoxyribose(C5H10O4) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er DNA-formen.

Guanosinmonofosfat (GMP): C10H14N5O8P

Summen af purinbasen guanin (C5H5N5O), ribose (C5H10O5) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er RNA-formen.

Deoxyguanosinmonofosfat (dGMP): C10H14N5O7P

Summen af purinbasen guanin (C5H5N5O), deoxyribose (C5H10O4) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er DNA-formen.

Uridinmonofosfat (UMP): C9H13N2O9P

Summen af pyrimidinbasen uracil (C4H4N2O2), ribose (C5H10O5) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Findes kun i RNA.

Cytidinmonofosfat (CMP): C9H14N3O8P

Summen af pyrimidinbasen cytosin (C4H5N3O), ribose (C5H10O5) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er RNA-formen.

Deoxycytidinmonofosfat (dCMP): C9H14N3O8P

Summen af pyrimidinbasen cytosin (C4H5N3O), deoxyribose (C5H10O4) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Dette er DNA-formen.

Thymidinmonofosfat (TMP): C10H15N2O8P

Summen af pyrimidinbasen thymin (C5H6N2O2), deoxyribose (C5H10O4) og fosforsyre (H3PO4), hvor kondensationsreaktioner på molekylbindingsstederne mister to vandmolekyler (2H20). Findes kun i DNA.