Nucleïnezuren vertegenwoordigen een van de vier hoofdcategorieën van biomoleculen, de stoffen waaruit cellen bestaan. De andere zijn eiwitten, koolhydraten en lipiden (of vetten).

Nucleïnezuren, waaronder DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur), verschillen van de andere drie biomoleculen omdat ze niet kunnen worden gemetaboliseerd om te leveren energie naar het ouderorganisme.

(Daarom zie je "nucleïnezuur" niet op voedingsinformatie-etiketten.)
Nucleïnezuurfunctie en basisprincipes

De functie van DNA en RNA is het opslaan van genetische informatie. Een complete kopie van je eigen DNA is te vinden in de kern van bijna elke cel in je lichaam, waardoor deze aggregatie van DNA - in deze context chromosomen genoemd - vergelijkbaar is met de harde schijf van een laptopcomputer.

In dit schema bevat een lengte RNA van het soort messenger RNA de gecodeerde instructies voor slechts één eiwitproduct (dat wil zeggen, het bevat een enkel gen) en lijkt daarom meer op een "thumb drive" met een enkele belangrijk bestand.

DNA en RNA zijn zeer nauw verwant. De enkele substitutie van een waterstofatoom (–H) in DNA voor een hydroxylgroep (–OH) verbonden aan het overeenkomstige koolstofatoom in RNA is verantwoordelijk voor het gehele chemische en structurele verschil tussen de twee nucleïnezuren.

As je zult echter zien, zoals zo vaak gebeurt in de chemie, wat een klein verschil op atomair niveau lijkt, heeft duidelijke en diepgaande praktische consequenties.
Structuur van nucleïnezuren

Nucleïnezuren bestaan uit nucleotiden, stoffen die zelf bestaan uit drie verschillende chemische groepen: een pentosesuiker, een tot drie fosfaatgroepen en een stikstofbase.

De pentosesuiker in RNA is ribose, terwijl die in DNA deoxyribose is. Ook hebben nucleotiden in nucleïnezuren slechts één fosfaatgroep. Een voorbeeld van een bekend nucleotide met meerdere fosfaatgroepen is ATP of adenosinetrifosfaat. ADP (adenosinedifosfaat) neemt deel aan veel van dezelfde processen als ATP.

Enkele moleculen van DNA kunnen buitengewoon lang zijn en zich over de lengte van een volledig chromosoom uitstrekken. RNA-moleculen zijn veel beperkter in grootte dan DNA-moleculen, maar kwalificeren zich nog steeds als macromoleculen.
Specifieke verschillen tussen DNA en RNA

Ribose (de suiker van RNA) heeft een ring van vijf atomen die vier van de vijf koolstoffen in de suiker. Drie van de andere zijn bezet door hydroxyl (–OH) groepen, één door een waterstofatoom en één door een hydroxymethyl (–CH2OH) groep.

Het enige verschil in deoxyribose (de suiker van DNA) is dat van de drie hydroxylgroepen (die op de 2-koolstofpositie) is verdwenen en wordt vervangen door een waterstofatoom.

Hoewel zowel DNA als RNA nucleotiden hebben met een van de vier mogelijke stikstofbasen inbegrepen, zijn deze variëren enigszins tussen de twee nucleïnezuren. DNA bevat adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine. terwijl RNA A, C en G heeft, maar uracil (U) in plaats van thymine.
Soorten nucleïnezuren

De meeste functionele verschillen tussen DNA en RNA hebben betrekking op hun duidelijk verschillende rollen in cellen. DNA is waar de genetische code voor het leven - niet alleen reproductie, maar dagelijkse activiteiten - wordt opgeslagen.

RNA, of op zijn minst mRNA, is verantwoordelijk voor het verzamelen van dezelfde informatie en deze naar de ribosomen buiten de kern waar proteïnen worden gebouwd die het mogelijk maken die bovengenoemde metabolische activiteiten uit te voeren.

De basensequentie van een nucleïnezuur is waar zijn specifieke boodschappen worden gedragen, en de stikstofbasen kunnen dus worden gezegd dat ze uiteindelijk verantwoordelijk zijn voor verschillen in dieren van dezelfde soort - dat wil zeggen, verschillende manifestaties van dezelfde eigenschap (bijv. oogkleur, lichaamshaarpatroon).
Basisparen in nucleïnezuren

Twee van de basen in nucleïnezuren ( A en G) zijn purines, terwijl twee (C en T in DNA; C en U in RNA) pyrimidines zijn. Purinemoleculen bevatten twee gefuseerde ringen, terwijl pyrimidines er slechts één hebben en in het algemeen kleiner zijn. Zoals je snel zult leren, is het DNA-molecuul dubbelstrengig vanwege binding tussen de nucleotiden in aangrenzende strengen.

Een purinebase kan alleen binden met een pyrimidinebase, omdat twee purines te veel ruimte innemen tussen strengen en twee pyrimidines te weinig, met een purine-pyrimidine-combinatie die precies de juiste maat heeft.

Maar dingen zijn eigenlijk strenger gereguleerd dan dit: in nucleïnezuren bindt A alleen aan T (of U in RNA), terwijl C alleen aan G bindt.

Structuur van DNA

De volledige beschrijving van het DNA-molecuul als een dubbelstrengige helix in 1953 door James Watson en Francis Crick uiteindelijk verdiend het duo een Nobelprijs, hoewel het röntgendiffractie-werk van Rosalind Franklin in de jaren die tot deze prestatie hebben geleid, van groot belang was voor het succes van het paar en vaak wordt ondergewaardeerd in geschiedenisboeken.

In de natuur bestaat DNA als een helix omdat dit de meest energetisch gunstige vorm is voor de specifieke verzameling moleculen die het co moet worden genomen.

De zijketens, basen en andere delen van het DNA-molecuul ervaren de juiste mix van elektrochemische attracties en elektrochemische afstotingen zodat het molecuul het meest "comfortabel" is in de vorm van twee spiralen, enigszins gecompenseerd van elkaar, zoals met elkaar verweven spiraalvormige trappen.
Verbinding tussen Nucleotide componenten

DNA-strengen bestaan uit afwisselende fosfaatgroepen en suikerresten, met de stikstofbasen bevestigd aan een ander deel van het suikerdeel. Een DNA- of RNA-streng verlengt dankzij waterstofbindingen gevormd tussen de fosfaatgroep van het ene nucleotide en het suikerresidu van het volgende.

Specifiek, het fosfaat met nummer 5 koolstof (vaak geschreven 5 ') van de inkomend nucleotide wordt bevestigd in plaats van de hydroxylgroep op het koolstofatoom nummer 3 (of 3 ') van het groeiende polynucleotide (klein nucleïnezuur). Dit staat bekend als een fosfodiesterbinding
.

Ondertussen zijn alle nucleotiden met A-basen opgesteld met nucleotiden met T-basen in DNA en nucleotiden met U-basen in RNA; C paren uniek met G in beide.

Van de twee strengen van een DNA-molecuul wordt gezegd dat ze complementair zijn aan elkaar, omdat de basensequentie van de ene kan worden bepaald met behulp van de basensequentie van de andere dankzij de eenvoudige basenpaarschema nucleïnezuurmoleculen waarnemen.
De structuur van RNA en

RNA, zoals opgemerkt, is buitengewoon vergelijkbaar met DNA op chemisch niveau, met slechts één stikstofbase onder vier verschillend en een enkele " extra "zuurstofatoom in de RNA-suiker. Het is duidelijk dat deze schijnbaar triviale verschillen voldoende zijn om een substantieel ander gedrag tussen de biomoleculen te waarborgen.

Met name is RNA enkelstrengig. Dat wil zeggen dat u de term "complementaire streng" niet zult zien die wordt gebruikt in de context van dit nucleïnezuur. Verschillende delen van dezelfde RNA-streng kunnen echter met elkaar interageren, wat betekent dat de vorm van RNA feitelijk meer varieert dan de vorm van DNA (steevast een dubbele helix). Dienovereenkomstig zijn er tal van verschillende soorten RNA.
Soorten RNA