Nukleinsäuren sind Biokomponente, die für lebende Organismen essentiell sind. Gefunden in zwei Formen-Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA)—diese Polymerketten bestehen aus den gleichen Grundelementen und ähnlichen Monomerukleotiden, jedoch mit spezifischen Unterschieden in Form und Funktion.
Nukleinsäurelemente
Jedes Nukleotidmonomer und damit jedes Nukleinsäurepolymer besteht aus einer Gruppe von fünf Elementen., Diese Elemente binden an Monosaccharide, Phosphatgruppen und Nukleobasen, die auch als stickstoffhaltige Basen bezeichnet werden. Sowohl in der RNA als auch in der DNA ist die Phosphatgruppe dieselbe Form, aber es gibt Unterschiede in den stickstoffhaltigen Basen und Zuckermolekülen. Die fünf Elemente, die zum Aufbau einer Nukleinsäurekette erforderlich sind, sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor. Die Zugabe von Phosphor unterscheidet Nukleinsäure von anderen Kategorien von Biokomponenten, nämlich Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen.,
Nukleinsäuremonomere
Die chemischen Formeln des Nukleinsäuremonomers zeigen die Mengen jedes Elements. Nukleotidmonomere werden nach der Art der enthaltenen stickstoffhaltigen Base benannt. Wenn diese Monomere frei sind, können sie zusätzliche Phosphatgruppen aufweisen und in Diphosphat -, Triphosphat-oder Polyphosphatformen vorkommen. Bei der Bildung eines RNA-oder DNA-Polymers werden zusätzliche Phosphatgruppen freigesetzt, wobei nur eine an das Monosaccharid gebunden bleibt. Die Kombination von Ribose oder Desoxyribose und Phosphatgruppe bildet das Zuckerphosphat-Rückgrat., Die stickstoffhaltige Base ist an das Zuckermolekül gebunden. Die Zugabe einer Phosphatgruppe zu dem durch Zucker und stickstoffhaltige Base erzeugten Nukleosid bildet ein Nukleotid. Das Nukleotidmonomer weist daher verschiedene spezifisch benannte Strukturen auf-das Zuckerphosphat-Rückgrat, das Nukleosid und die singulären Moleküle der stickstoffhaltigen Base, des Pentosezuckers und der Phosphatgruppe.
In Nukleinsäuren kommen Pentose-Zucker in zwei verschiedenen Formen vor, Ribose und Desoxyribose. Ersteres besitzt ein zusätzliches Sauerstoffmolekül, das in Kombination mit Wasserstoff eine Hydroxylgruppe bildet., Dieses Merkmal fehlt in Desoxyribose.
Stickstoffhaltige Basen werden nach Größe kategorisiert. Doppelringformen, Purine genannt, sind größer und länger und enthalten fünf Stickstoffatome. Einzelne ringförmige Formen, bekannt als Pyrimidine, enthalten zwischen zwei und drei Stickstoffatome und sind kleiner und kürzer. Dies ist wichtig für das doppelstrangige Merkmal der DNA und den Translationsprozess, da nur bestimmte Paarungen stickstoffhaltiger Basen möglich sind (Watson-Crick-Paarungen). Diese halten zwei Stränge gleich weit voneinander entfernt., Eine Mnemonik zur Unterstützung der Erinnerung, welche Nukleotide zu welcher Gruppe gehören, ist der Ausdruck „Rein wie Gold“; Es versteht sich von selbst, dass die verbleibenden Basen zur Pyrimidingruppe gehören. Dies sagt uns auch, dass Adenin und Guanin keine doppelstrangige Bindung miteinander herstellen können. In RNA sind andere Basiskombinationen möglich und werden als Nicht-Watson-Crick-Paarungen bezeichnet.
In Watson-Crick-Paarungen koppeln sich größere Basen, Adenin und Guanin niemals miteinander. Ebenso verbinden sich Purine nicht miteinander (Cytosin, Thymin und Uracil)., In der DNA paart sich Adenin nur mit Thymin und Guanin mit Cytosin. In der RNA paaren sich Adenin mit Uracil und Guanin mit Cytosin.
Die folgenden Bilder zeigen die chemische Struktur jedes Monomertyps, wobei die fünfeckige Form des Monosaccharids und seine angehängte Phosphatgruppe und spezifische Nukleobase klar definiert sind.,
Adenosinmonophosphat (AMP): C10H14N5O7P
Diese chemische Formel repräsentiert die Summe der Purinbasis Adenin (C5H5N5), Ribose (C5H10O5) und Phosphorsäure (H3PO4), wo Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20). Dies ist die RNA-form.,
Desoxyadenosinmonophosphat (feucht): C10H14N5O6P
Diese chemische Formel stellt die Summe der Purinbasis Adenin (C5H5N5), Desoxyribose(C5H10O4) und Phosphorsäure (H3PO4), wo Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20). Dies ist die DNA-form.,
Guanosinmonophosphat (GMP): C10H14N5O8P
Die Summe der Purinbasis Guanin (C5H5N5O), Ribose (C5H10O5) und Phosphorsäure (H3PO4), wo Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen verlieren zwei Wassermoleküle (2H20). Dies ist die RNA-form.,
Desoxyguanosinmonophosphat (dGMP): C10H14N5O7P
Die Summe der Purinbasis Guanin (C5H5N5O), Desoxyribose (C5H10O4) und Phosphorsäure (H3PO4), wobei Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20). Dies ist die DNA-form.
Uridinmonophosphat (UMP): C9H13N2O9P
Die Summe der Pyrimidinbasis Uracil (C4H4N2O2), Ribose (C5H10O5) und Phosphorsäure (H3PO4), wobei Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20)., Nur in RNA.
Cytidinmonophosphat (CMP): C9H14N3O8P
Die Summe des Pyrimidin-Basenzytosins (C4H5N3O), der Ribose (C5H10O5) und der Phosphorsäure (H3PO4), bei denen Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20). Dies ist die RNA-form.,
Desoxycytidinmonophosphat (dCMP): C9H14N3O8P
Die Summe des Pyrimidin-Basenzytosins (C4H5N3O), Desoxyribose (C5H10O4) und Phosphorsäure (H3PO4), bei denen Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20). Dies ist die DNA-form.
Thymidinmonophosphat (TMP): C10H15N2O8P
Die Summe der Pyrimidinbasis Thymin (C5H6N2O2), Desoxyribose (C5H10O4) und Phosphorsäure (H3PO4), bei denen Kondensationsreaktionen an den Molekülbindungsstellen zwei Wassermoleküle verlieren (2H20)., Nur in DNA gefunden.
