Alai

Nukleinsyror är biokomponenter som är nödvändiga för levande organismer. De finns i två former – desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA) – och dessa polymerkedjor består av samma grundelement och liknande monomer-nukleotider, men med specifika skillnader i fråga om form och funktion.

Nukleinsyraelement

Varje monomer-nukleotid, och därmed varje nukleinsyre-polymer, är sammansatt av en grupp av fem element. Dessa element binder sig till monosackarider, fosfatgrupper och nukleobaser, även kallade kvävebaser, för att bilda monosackarider, fosfatgrupper och nukleobaser. I både RNA och DNA har fosfatgruppen samma form, men det finns skillnader i kvävebaserna och sockermolekylerna. De fem element som behövs för att bygga upp en nukleinsyrakedja är kol, väte, syre, kväve och fosfor. Tillägget av fosfor gör att nukleinsyra skiljer sig från andra kategorier av biokomponenter, nämligen kolhydrater, lipider och proteiner.

Nukleinsyramonomerer

De kemiska formlerna för nukleinsyramonomer visar mängderna av varje element. Nukleotidmonomerer benämns efter den typ av kvävebas som de innehåller. När de är fria kan dessa monomerer ha extra fosfatgrupper och finnas i difosfat-, trifosfat- eller polyfosfatformer. När en RNA- eller DNA-polymer bildas frigörs ytterligare fosfatgrupper, så att endast en är knuten till monosackariden. Kombinationen av ribose eller deoxyribose och fosfatgrupp bildar sockerfosfatryggen. Kvävebasen är fäst vid sockermolekylen. Genom att lägga till en fosfatgrupp till den nukleosid som skapats av socker och kvävebas bildas en nukleotid. Nukleotidmonomeren har därför olika specifikt namngivna strukturer – sockerfosfatryggen, nukleosiden och de singulära molekylerna av kvävebas, pentosocker och fosfatgrupp.

I nukleinsyror finns pentosocker i två olika former, ribose och deoxyribose. Den förstnämnda har ytterligare en syremolekyl som i kombination med väte bildar en hydroxylgrupp. Denna egenskap saknas i deoxyribose.

Syrenbaser kategoriseras efter storlek. Dubbelringade former, kallade puriner, är större och längre och innehåller fem kväveatomer. Enkelringade former, så kallade pyrimidiner, innehåller mellan två och tre kväveatomer och är mindre och kortare. Detta är viktigt för DNA:s dubbelsträngsfunktion och översättningsprocessen, eftersom endast vissa parningar av kvävebaser är möjliga (Watson-Crick-parningar). Dessa håller de två strängarna på samma avstånd från varandra. En minnesanteckning för att komma ihåg vilka nukleotider som hör till vilken grupp är frasen ”Ren som guld”. Det är självklart att de återstående baserna hör till pyrimidingruppen. Detta säger oss också att adenin och guanin inte kan skapa en dubbelsträngsbindning tillsammans. I RNA är andra baskombinationer möjliga och de kallas icke-Watson-Crick-parningar.

I Watson-Crick-parningar kommer större baser, adenin och guanin aldrig att para sig med varandra. På samma sätt kopplar puriner inte ihop sig med varandra (cytosin, tymin och uracil). I DNA parar sig adenin endast med tymin och guanin med cytosin. I RNA paras adenin med uracil och guanin med cytosin.

De följande bilderna visar den kemiska strukturen för varje typ av monomer, där monosackaridens pentagonala form och dess knutna fosfatgrupp och specifika nukleobas är tydligt definierade.

Adenosinmonofosfat (AMP): C10H14N5O7P

Denna kemiska formel representerar summan av purinbasen adenin (C5H5N5), ribose (C5H10O5) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är RNA-formen.

Deoxyadenosinmonofosfat (dAMP): C10H14N5O6P

Denna kemiska formel representerar summan av purinbasen adenin (C5H5N5), deoxyribose (C5H10O4) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är DNA-formen.

Guanosinmonofosfat (GMP): C10H14N5O8P

Summan av purinbasen guanin (C5H5N5O), ribose (C5H10O5) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är RNA-formen.

Deoxyguanosinmonofosfat (dGMP): C10H14N5O7P

Summan av purinbasen guanin (C5H5N5O), deoxyribose (C5H10O4) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är DNA-formen.

Uridinmonofosfat (UMP): C9H13N2O9P

Summan av pyrimidinbasen uracil (C4H4N2O2), ribose (C5H10O5) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Finns endast i RNA.

Cytidinmonofosfat (CMP): C9H14N3O8P

Summan av pyrimidinbasen cytosin (C4H5N3O), ribose (C5H10O5) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är RNA-formen.

Deoxycytidinmonofosfat (dCMP): C9H14N3O8P

Summan av pyrimidinbasen cytosin (C4H5N3O), deoxyribose (C5H10O4) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Detta är DNA-formen.

Thymidinmonofosfat (TMP): C10H15N2O8P

Summan av pyrimidinbasen tymin (C5H6N2O2), deoxyribose (C5H10O4) och fosforsyra (H3PO4), där kondensationsreaktioner vid molekylbindningsställena förlorar två vattenmolekyler (2H20). Finns endast i DNA.