A nukleinsavakmonomernukleotid láncokból álló makromolekulák. A biokémiában ezek a molekulák felelősek a sejten belüli genetikai információ hordozásáért. A leggyakoribb nukleinsavak a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS). Élő szervezetekben univerzálisan fordulnak elő, sejtekben és vírusokban egyaránt megtalálhatók. A nukleinsavak felfedezése (1869) Friedrich Miescher nevéhez fűződik.
A két természetesen előforduló DNS és RNS-en kívül léteznek még mesterséges nukleinsavak, ezek a peptid-nukleinsavak (PNS), Morfolino- és zárolt nukleinsavak (ZNS), valamint glikol nukleinsavak (GNS) és treóz nukleinsavak (TNS). Mindegyiket molekulagerincük változása különbözteti meg a természetes fajtáktól.
A nukleinsav elnevezés első fele a latin nucleus (mag) szóból származik.[1]
Kémiai felépítés
A "nukleinsav" fogalom a biopolimerek családjának egy általános elnevezése ami a sejtmagon belüli szerepüktől származik. Ez utóbbit felépítő monomerek a nukleotidok.
Mindegyik nukleotid három összetevőből áll: – egy nitrogénalapú heterociklusos bázisból, ami egy összekapcsolt purinbázist és pirimidinbázist jelent; egy pentóz cukorból; és végül egy foszfátcsoportból. A nukleinsav típusai elsősorban a nukleotidokban lévő cukrok felépítésétől különböznek – a DNS 2-dezoxiribózt tartalmaz, az RNS ribózt (a különbséget a ribózban lévő hidroxilcsoport határozza meg). A két nukleinsav típusban található nitrogénalapú bázisok szintén különböznek egymástól: az adenin, guanin és citozin mind a DNS-ben, mind az RNS-ben megtalálható, azonban a timin csak a DNS-ben fordul elő, az uracil meg csak az RNS-re jellemző. Léteznek még egyéb ritkán előforduló nukleobázisok, mint az inozin, ami az érett tRNS szálaiban fordul elő.
A nukleinsavak általában egy- vagy kettős szálúak, noha három vagy több szállal rendelkező szerkezeteket tudnak létrehozni. Egy kettős szálú nukleinsav két darab egyszálú nukleinsavból áll amelyeket hidrogénkötés tart össze a DNS dupla-hélix szerkezetéhez hasonlóan. Ez utóbbival szemben az RNS szokásosan egyszálú, de bármilyen szál másodlagos szerkezetet tud létrehozni önmagára gyűrődve, pl. tRNS és a rRNS. A sejteken belül a DNS szokás szerint kettős szálú, bár egyes vírusok egyszálúak genomjukhoz igazodva, hasonlóképpen, a retrovírusok RNS-e is egyszálú.
A nukleinsavakban lévő foszfátok és cukrok megosztott oxigénatomok kapcsolódása útján, váltakozó láncok formájában vannak egymáshoz kötve, ez által létrehozva egy foszfodiészter kötést. A szénatomok, melyekhez a foszfátcsoportok kötődnek, a cukor 3' és 5' végén találhatók, ez által polaritást létrehozva a nukleinsavaknak. A bázisok a glikozid-kapcsolódástól a pentóz cukorgyűrű 1' végéig terjednek. Egymással való kapcsolódásuk a pirimidinek első nitrogénatomja és a purinok kilencedik N-atomján keresztül jön létre (?)
Nukleinsav típusok
Ribonukleinsav
A ribonukleinsav vagy RNS nukleotid monomerekből álló nukleinsav polimer, ami fontos szerepet tölt be a DNS-ről való genetikai információ átírásában. Az RNS hírvivőként érvényesül a DNS és a riboszomának nevezett fehérjeszintézis komplexek között, emellett nélkülözhetetlen riboszóma mennyiséget termel, és a fehérjeszintézisben felhasználandó aminosavaknak fontos szállító molekulája.
Dezoxiribonukleinsav
A dezoxiribonukleinsav azon genetikai utasítások halmazát hordozza, amelyek az összes ismert élő organizmus fejlődéséért és működéséért felelősek. A DNS molekula fő szerepe a hosszútávú információtárolás ami egy tervrajzhoz hasonlítható mivel az összes utasítást tartalmazza a többi sejtalkotó felépítéséhez, pl. fehérjék és RNS molekulák. Ezt a genetikai információt hordozó részeket géneknek nevezzük, de léteznek egyéb ilyesféle DNS szakaszok, amelyek strukturális célokat szolgálnak, vagy ennek használatba vételét szabályozzák.
A DNS felépítése négyfajta bázisból áll: citozin, timin, guanin és adenin, ezek egymáshoz kapcsoltan láncot alkotnak. A nukleinsavbázisokat egy cukorfoszfát-gerinc tartja össze. Két ilyen lánc egymásra csavarodva alkotja a DNS-molekula dupla-hélix formáját.
A nukleobázisok nitrogéntartalmú aromás heterociklusos szerves alkotóelemek, a bázis párosításban részt vevő DNS és RNS részei. A nukleinsavbázisok a következők: citozin (C), guanin (G), adenin (A), timin (T). Az RNS nem tartalmaz timint, helyette uracil (U) található.
Adenin
Timin
Guanin
Citozin
Uracil
A nukleinsavbázisok kiegészítik egymást, és ehhez hűen a következő bázispárok jönnek létre: citozin-guanin, adenin-timin (RNS-ben adenin-uracil). A citozin-guanin páros kölcsönhatása az adenin-timin párosénál sokkal erősebb, ez a hidrogénkötések mennyiségétől függ, ami az első bázispárnál három, az utóbbinál csak kettő. Ebből adódóan minél magasabb fokú a GC-tartalom a kettős szálú DNS-en belül, annál stabilabb és magasabb olvadáspontú a molekula.
Két fő nukleinsavosztály létezik a vázukat kialakító molekulájukhoz igazodóan. Ezek a kettős szálú purinok, valamint az egyes szálú pirimidinek. A purinok az adenin és guanin (rövidítve R), a citozin, timin és uracil mind pirimidinek (rövidítés szerint Y).
A hipoxantin és xantin az adenin és guanin mutáns formáiban, amelyek mutagén tényezők jelenléte által jöttek létre, kiemelhető a deamináció, ami az amincsoport egy hidroxilcsoporttal való helyettesítése. A xantin és hipoxantin rövidítése X és HX.
A nukleozidok egy ribóz- vagy dezoxiribóz-cukorgyűrű nukleinsav bázishoz való kapcsolódásának glikozinaminjai. Dióhéjban, a nukleozid egy cukorhoz kapcsolódó bázis. A megnevezés a nukleinsav-bázisok neveiből származik. A nukleozidok: citidin, uridin, adenozin, guanozin és timidin, DNS-ben és RNS-ben fordulnak elő. Nukleozidból foszfát hozzáadásával (egy specifikus kináz enzim foszforilációjával) jönnek létre a nukleotidok. Antivirális tényezőként hatnak a nukleozid analógok, mint az aciklovir.
A nukleotidok nukleozidokból és foszfátcsoportból állnak. A DNS és RNS monomerjei, valamint számos fontos kofaktor egységei mint a KoA, a FAD, FMN, ATP és a NADP+. A nukleozidok sejten belüli szerepe a metabolizmusban és a jelzésben való részvétel.
A nukleotidok megnevezésüket a bázisukat alakító nukleozidokról kapták, elnevezésük szoros összeköttetésben van a bennük lévő foszfátok számától, pl.
További foszfát hozzáadásával a sorrend folytatódik adenozin di- és trifoszfátot létrehozva.
Jegyzetek
↑Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 39. o. ISBN 963 8334 96 7
Források
Wolfram Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure, 1984, Springer-Verlag New York Inc.
Keith Roberts, Martin Raff, Bruce Alberts, Peter Walter, Julian Lewis and Alexander Johnson, Molecular Biology of the Cell 4th Edition, Routledge, March, 2002, hardcover, 1616 pages, 7.6 pounds, ISBN 0-8153-3218-1
