Alai

A nukleinsavak olyan biovegyületek, amelyek nélkülözhetetlenek az élő szervezetek számára. Két formában fordulnak elő – dezoxiribonukleinsav (DNS) és ribonukleinsav (RNS) -, ezek a polimerláncok ugyanazokból az alapelemekből és hasonló monomer nukleotidokból állnak, de a formával és a funkcióval kapcsolatos sajátos különbségekkel.

Nukleinsavelemek

Minden nukleotid-monomer, és így minden nukleinsavpolimer öt elemből álló csoportból áll. Ezek az elemek monoszacharidokat, foszfátcsoportokat és nukleobázisokat, más néven nitrogénbázisokat alkotva kötődnek. Mind az RNS-ben, mind a DNS-ben a foszfátcsoport azonos formájú, de a nitrogénbázisok és a cukormolekulák között különbségek vannak. A nukleinsavlánc felépítéséhez szükséges öt elem a szén, a hidrogén, az oxigén, a nitrogén és a foszfor. A foszfor hozzáadása miatt a nukleinsav különbözik a biovegyületek más kategóriáitól, nevezetesen a szénhidrátoktól, lipidektől és fehérjéktől.

Nukleinsav-monomerek

A nukleinsav-monomerek kémiai képletei mutatják az egyes elemek mennyiségét. A nukleotid-monomereket a bennük található nitrogénbázis típusa szerint nevezik el. Szabad állapotban ezek a monomerek tartalmazhatnak extra foszfátcsoportokat, és előfordulhatnak difoszfát, trifoszfát vagy polifoszfát formában. Az RNS- vagy DNS-polimer kialakulásakor további foszfátcsoportok szabadulnak fel, és csak egy marad a monoszacharidhoz kötődve. A ribóz vagy dezoxiribóz és a foszfátcsoport kombinációja alkotja a cukor-foszfát gerincet. A nitrogén bázis a cukormolekulához kapcsolódik. A foszfátcsoport hozzáadása a cukor és a nitrogénbázis által létrehozott nukleozidhoz nukleotidot képez. A nukleotid-monomer tehát különböző, konkrétan megnevezett szerkezetekkel rendelkezik – a cukor-foszfát gerinccel, a nukleoziddal, valamint a nitrogénbázis, a pentózcukor és a foszfátcsoport egyes molekuláival.

A nukleinsavakban a pentózcukrok két különböző formában, ribóz és dezoxiribóz formájában fordulnak elő. Az előbbi egy további oxigénmolekulával rendelkezik, amely hidrogénnel kombinálva hidroxilcsoportot alkot. Ez a tulajdonság a dezoxiribózban hiányzik.

A nitrogénbázisokat méretük szerint kategorizálják. A kétgyűrűs formák, az úgynevezett purinok nagyobbak és hosszabbak, és öt nitrogénatomot tartalmaznak. Az egygyűrűs formák, az úgynevezett pirimidinek két-három nitrogénatomot tartalmaznak, kisebbek és rövidebbek. Ez a DNS kettősszálas jellegzetessége és a fordítás folyamata szempontjából fontos, mivel csak bizonyos nitrogénbázis-párosítások lehetségesek (Watson-Crick-párosítások). Ezek tartják a két szál egyenlő távolságra egymástól. Egy mnemotechnika, amely segít megjegyezni, hogy melyik nukleotidok melyik csoportba tartoznak, a “tiszta, mint az arany” kifejezés; magától értetődő, hogy a többi bázis a pirimidin csoportba tartozik. Ebből az is kiderül, hogy az adenin és a guanin nem tud együtt kettősszálú kötést létrehozni. Az RNS-ben más báziskombinációk is lehetségesek, amelyeket nem Watson-Crick-párosításoknak nevezünk.

A Watson-Crick-párosításokban a nagyobb bázisok, az adenin és a guanin soha nem fognak egymással párosodni. Hasonlóképpen a purinok sem párosodnak egymással (citozin, timin és uracil). A DNS-ben az adenin csak a timinnel, a guanin pedig a citozinnal párosodik. Az RNS-ben az adenin az uracillal, a guanin pedig a citozinnal párosodik.

A következő képek az egyes monomertípusok kémiai szerkezetét mutatják, ahol jól látható a monoszacharid ötszög alakja és a hozzá kapcsolódó foszfátcsoport és az adott nukleobázis.

Adenozin-monofoszfát (AMP): C10H14N5O7P

Ez a kémiai képlet a purin bázis adenin (C5H5N5), ribóz (C5H10O5) és foszforsav (H3PO4) összegét jelenti, ahol a molekulakötési helyeken lezajló kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez az RNS-forma.

Deoxi-adenozin-monofoszfát (dAMP): C10H14N5O6P

Ez a kémiai képlet a purin bázis adenin (C5H5N5), dezoxiribóz(C5H10O4) és foszforsav (H3PO4) összegét jelenti, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez a DNS formája.

Guanozin-monofoszfát (GMP): C10H14N5O8P

A purin bázis guanin (C5H5N5O), ribóz (C5H10O5) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez az RNS-forma.

Deoxiguanozin-monofoszfát (dGMP): C10H14N5O7P

A purin bázis guanin (C5H5N5O), dezoxiribóz (C5H10O4) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez a DNS formája.

Uridin-monofoszfát (UMP): C9H13N2O9P

A pirimidin bázis uracil (C4H4N2O2), ribóz (C5H10O5) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Csak az RNS-ben található meg.

Citidin-monofoszfát (CMP): C9H14N3O8P

A pirimidin bázis citozin (C4H5N3O), ribóz (C5H10O5) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez az RNS-forma.

Deoxicitidin-monofoszfát (dCMP): C9H14N3O8P

A pirimidin bázis citozin (C4H5N3O), dezoxiribóz (C5H10O4) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Ez a DNS formája.

Thymidin-monofoszfát (TMP): C10H15N2O8P

A pirimidin bázis timin (C5H6N2O2), dezoxiribóz (C5H10O4) és foszforsav (H3PO4) összege, ahol a molekulakötési helyeken lejátszódó kondenzációs reakciók során két vízmolekula (2H20) veszik el. Csak a DNS-ben található meg.