Nucleïnezuren - Structuur en functie
Wat u moet weten over DNA en RNA
DNA is een belangrijk nucleïnezuur. KTSDESIGN/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
De nucleïnezuren zijn van vitaal belang biopolymeren gevonden in alle levende wezens, waar ze functioneren om te coderen, over te dragen en uit te drukken genen . deze grote moleculen worden nucleïnezuren genoemd omdat ze voor het eerst werden geïdentificeerd in de kern van cellen ze zijn echter ook te vinden in mitochondriën en chloroplasten maar ook bacteriën en virussen. De twee belangrijkste nucleïnezuren zijn deoxyribonucleïnezuur ( DNA ) en ribonucleïnezuur ( RNA ).
DNA en RNA in cellen
DNA- en RNA-vergelijking. Klem
DNA is een dubbelstrengs molecuul dat is georganiseerd in chromosoom dat wordt aangetroffen in de kern van cellen, waar het codeert voor de genetische informatie van een organisme. Wanneer een cel zich deelt, wordt een kopie van deze genetische code doorgegeven aan de nieuwe cel. Het kopiëren van de genetische code heet replicatie .
RNA is een enkelstrengs molecuul dat DNA kan aanvullen of 'matchen'. Een type RNA dat boodschapper-RNA of mRNA wordt genoemd, leest DNA en maakt er een kopie van, via een proces genaamd transcriptie . mRNA draagt deze kopie van de kern naar ribosomen in het cytoplasma, waar transfer-RNA of tRNA helpt om aminozuren aan de code te koppelen, waardoor uiteindelijk eiwitten worden gevormd via een proces genaamd vertaling .
Nucleotiden van nucleïnezuren
DNA is samengesteld uit twee suiker-fosfaat backbones en nucleotide basen. Er zijn vier verschillende basen: guanine, cytosine, thymine en adenine. DNA bevat secties die genen worden genoemd en die coderen voor de genetische informatie van het lichaam. ALFRED PASIEKA/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images
Zowel DNA als RNA zijn polymeren die bestaan uit monomeren die nucleotiden worden genoemd. Elk nucleotide bestaat uit drie delen:
- een stikstofhoudende base
- een vijf-koolstofsuiker (pentosesuiker)
- een fosfaatgroep (PO43-)
De basen en de suiker zijn verschillend voor DNA en RNA, maar alle nucleotiden zijn met elkaar verbonden via hetzelfde mechanisme. De primaire of eerste koolstof van de suiker verbindt zich met de basis. De nummer 5 koolstof van de suiker bindt aan de fosfaatgroep. Wanneer nucleotiden aan elkaar binden om DNA of RNA te vormen, hecht het fosfaat van een van de nucleotiden zich aan de 3-koolstof van de suiker van het andere nucleotide, en vormt zo de suiker-fosfaatruggengraat van het nucleïnezuur. De verbinding tussen de nucleotiden wordt een fosfodiesterbinding genoemd.
DNA-structuur
jack0m / Getty Images
Zowel DNA als RNA worden gemaakt met behulp van basen, een pentosesuiker en fosfaatgroepen, maar de stikstofbasen en de suiker zijn niet hetzelfde in de twee macromoleculen.
DNA wordt gemaakt met behulp van de basen adenine, thymine, guanine en cytosine. De basen hechten op een heel specifieke manier aan elkaar. Adenine en thymine binding (A-T), terwijl cytosine en guanine binding (G-C). De pentosesuiker is 2'-deoxyribose.
RNA wordt gemaakt met behulp van de basen adenine, uracil, guanine en cytosine. Basenparen vormen op dezelfde manier, behalve dat adenine zich aan uracil (A-U) bindt, met guaninebinding met cytosine (G-C). De suiker is ribose. Een gemakkelijke manier om te onthouden welke basen bij elkaar horen, is door naar de vorm van de letters te kijken. C en G zijn beide gebogen letters van het alfabet. A en T zijn beide letters gemaakt van elkaar snijdende rechte lijnen. Je kunt onthouden dat U overeenkomt met T als je je herinnert dat U de T volgt als je het alfabet opzegt.
Adenine, guanine en thymine worden de purinebasen genoemd. Het zijn bicyclische moleculen, wat betekent dat ze uit twee ringen bestaan. Cytosine en thymine worden de pyrimidinebasen genoemd. Een pyrimidinebasen bestaat uit een enkele ring of heterocyclisch amine.
Nomenclatuur en geschiedenis
DNA is misschien wel het grootste natuurlijke molecuul. Ian Cuming / Getty Images
Veel onderzoek in de 19e en 20e eeuw leidde tot het begrip van de aard en samenstelling van de nucleïnezuren.
- In 1869 ontdekte Friedrick Miescher: nucleïne in eukaryote cellen. Nucleïne is het materiaal dat in de kern wordt aangetroffen en dat voornamelijk bestaat uit nucleïnezuren, eiwitten en fosforzuur.
- In 1889 onderzocht Richard Altmann de chemische eigenschappen van nucleïne. Hij ontdekte dat het zich als een zuur gedroeg, dus kreeg het materiaal een nieuwe naam Nucleïnezuur . Nucleïnezuur verwijst naar zowel DNA als RNA.
- In 1938 werd het eerste röntgendiffractiepatroon van DNA gepubliceerd door Astbury en Bell.
- In 1953 beschreven Watson en Crick de structuur van DNA.
Hoewel ontdekt in eukaryoten, realiseerden wetenschappers zich na verloop van tijd dat een cel geen kern hoeft te hebben om nucleïnezuren te bezitten. Alle echte cellen (bijvoorbeeld van planten, dieren, schimmels) bevatten zowel DNA als RNA. De uitzonderingen zijn enkele volwassen cellen, zoals menselijke rode bloedcellen. Een virus heeft ofwel DNA ofwel RNA, maar zelden beide moleculen. Hoewel het meeste DNA dubbelstrengs is en het meeste RNA enkelstrengs, zijn er uitzonderingen. Enkelstrengs DNA en dubbelstrengs RNA komen voor in virussen. Er zijn zelfs nucleïnezuren met drie en vier strengen gevonden!