Definition

nonun
flertal: nucleic acid
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
En af gruppen af komplekse forbindelser, der består af lineære kæder af monomere nukleotider, hvor hver monomer enhed består af fosforsyre, sukker og nitrogenbase, og som er involveret i bevaring, replikation, og udtryk af arveinformation i enhver levende celle

Detaljer

Oversigt

Et biomolekyle henviser til ethvert molekyle, der produceres af levende organismer. Som sådan er de fleste af dem organiske molekyler. De fire hovedgrupper af biomolekyler omfatter aminosyrer og proteiner, kulhydrater (især polysaccharider), lipider og nukleinsyrer. En nukleinsyre refererer til en gruppe af komplekse forbindelser, der består af lineære kæder af monomere nukleotider. Hver nukleotidkomponent består på sin side af fosforsyre, sukker og nitrogenbase. Nukleinsyrer er involveret i bevarelse, replikation og ekspression af arvelig information. To hovedtyper af nukleinsyrer er desoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA).

Historie og terminologi

Den schweiziske læge og biolog Friedrich Miescher 1844 -1895 blev krediteret opdagelsen af nukleinsyrerne i 1868. Han var i stand til at isolere et biologisk molekyle, som hverken var et protein, et kulhydrat eller en lipid, fra kerner fra hvide blodlegemer. Han kaldte forbindelsen nuclein efter det sted, hvor han fik den fra.1 Forbindelsens syrlige egenskaber blev opdaget af den tyske kemiker Albrecht Kossel 1853-1927. Han var også kendt for at være den første til at identificere nukleobaserne: adenin, cytosin, guanin, thymin og uracil. Senere blev nuclein erstattet af nukleinsyre; udtrykket blev opfundet i 1889 af den tyske patolog Richard Altmann 1852-1900.2 Det nuclein, som Miescher opdagede, blev senere især identificeret som DNA. DNA’s dobbeltspiralformede model blev i 1953 tilegnet molekylærbiologerne James Watson (amerikaner) og Francis Crick (brite). Deres dobbelthelikale model af DNA var i vid udstrækning baseret på røntgendiffraktionsbilledet (benævnt foto 51) af Rosalind Franklin 1920 – 1958 og Raymond Gosling i1952.

Struktur

En nukleinsyre er en biopolymer, der er sammensat af monomere enheder af nukleotider. Hver nukleotid, der udgør en nukleinsyre, består af fosforsyre, sukker (5-kulstof) og nitrogenbase. Nukleotidkæderne i en nukleinsyre er forbundet med 3′, 5′ phosphodiesterbindinger. Det betyder, at 5′-fosforgruppen i et nukleotid er esterificeret med 3′-hydroxylgruppen i det tilstødende nukleotid.

Typer

To hovedtyper af nukleinsyrer er DNA og RNA. DNA er en dobbeltstrenget nukleinsyre, der indeholder den genetiske information i et levende væsen. Den er afgørende for en organismes cellevækst, celledeling og funktion. RNA er en enkeltstrenget nukleinsyre med undtagelse af visse virale RNA’er og siRNA, der er dobbeltstrenget.

	DNA	RNA
Struktur	DNA består af to strenge, der snor sig sammen til en spiral og danner en stige-lignende struktur. Hver streng består af skiftevis fosfat (PO4) og pentosesukker (2-deoxyribose), og på sukkeret er der knyttet en nitrogenbase, som kan være adenin, thymin, guanin eller cytosin. I DNA danner adenin par med thymin og guanin par med cytosin. Ikke alle DNA’er er dobbeltstrengede. En gruppe af vira har f.eks. et enkeltstrenget DNA-genom.	RNA består af en lang lineær kæde af nukleotider. Hver nukleotidenhed består af et sukker, en fosfatgruppe og en nitrogenbase. Det adskiller sig fra DNA ved at have ribose som sukker (deoxyribose i DNA), og baserne er adenin, guanin, cytosin og uracil. I RNA danner adenin par med uracil og guanin par med cytosin. RNA’er er enkeltstrengede med undtagelse af visse vira, hvis genom består af dobbeltstrenget RNA.
Placering	I eukaryoter er de fleste DNA’er placeret i nukleolierne og kromosomer i kernen. En lille del af det samlede DNA er til stede i mitokondrier, kloroplaster og cytoplasma. Hos prokaryoter og vira findes DNA i cytoplasmaet.	I eukaryoter findes RNA i kernen og i cytoplasmaet. Hos prokaryoter og vira findes det i cytoplasmaet.
Funktion	DNA er en lang polymer af nukleotider til at kode for sekvensen af aminosyre under proteinsyntesen. DNA bærer det genetiske “blueprint”, da det indeholder de instruktioner eller oplysninger (kaldet gener), der er nødvendige for at konstruere cellulære komponenter som proteiner og RNA’er.	I nogle vira er RNA det genetiske materiale. For de fleste organismer er RNA’er involveret i: proteinsyntese (f.eks. mRNA, tRNA, rRNA osv.), posttranskriptionel modifikation eller DNA-replikation (f.eks. snRNA, snoRNA osv.) og genregulering (f.eks. miRNA, siRNA, tasiRNA osv.).

Almindelige biologiske reaktioner

DNA-replikation er en proces, hvorved de oprindelige (forældre)DNA-strenge i dobbeltspiralen adskilles, og hver af dem kopieres for at fremstille en ny (datter)streng. Denne proces siges at være semi-konserverende, da en af hver forældrestreng er bevaret og forbliver intakt, efter at replikationen har fundet sted. Flere enzymer, f.eks. DNA-polymeraser, er involveret i DNA-replikation. En af DNA-molekylets forældrestrenge replikeres ved baseparring, således at den nyligt syntetiserede streng er komplementær til den oprindelige eller moderstrengen. Det vil sige, at purin-nukleobasen (dvs. adenin og guanin) parres med pyrimidin-nukleobasen (dvs. cytosin og thymin). Især vil adenin blive parret med thymin, mens guanin bliver parret med cytosin. DNA-replikation er nødvendig i forbindelse med celledeling. I de tidlige stadier af mitose (profasen) og meiose (profasen I) replikeres DNA som forberedelse til de sene stadier, hvor cellen deler sig og giver anledning til to celler, der indeholder identiske kopier af DNA. Efter replikationen kontrolleres kopierne af DNA-molekylet ved hjælp af korrekturlæsningsmekanismer. DNA-replikation kan udføres kunstigt ved hjælp af en laboratorieteknik kaldet polymerasekædereaktion, der kan amplificere mål-DNA-fragmentet fra genomet.

Almindelige biologiske reaktioner

DNA bærer den genetiske information, der koder for et bestemt protein. Under proteintranslationen kopieres den genetiske kode for et protein således først ind i RNA (nærmere bestemt mRNA). Denne proces med at skabe en kopi af DNA til mRNA ved hjælp af enzymet RNA-polymerase kaldes transkription. Selv om RNA-polymerase gennemløber DNA-skabelonstrengen fra 3′ → 5′, anvendes den kodende (ikke-skabelon) streng normalt som referencepunkt. Processen forløber derfor i 5′ → 3′-retningen, ligesom ved DNA-replikation. I modsætning til DNA-replikation har transkriptionen dog ikke brug for en primer for at starte, og den anvender baseparring til at skabe en RNA-kopi, der indeholder uracil i stedet for thymin.
I prokaryoter foregår transkriptionen i cytoplasmaet, mens den i eukaryoter primært foregår i kernen, inden mRNA’et transporteres til cytoplasmaet til oversættelse eller til proteinsyntese.

Almindelige biologiske reaktioner

Den nedbrydning af nukleinsyrer giver puriner, pyrimidiner, fosforsyre og en pentose, enten D-ribose eller D-deoxyribose.

Biologisk betydning

Nukleinsyrer indeholder den genetiske information, der er afgørende for alle cellulære funktioner og arvelighed. Mutationer i den genetiske kode kan føre til stofskifteforstyrrelser og sygdomme. Mange af disse lidelser skyldes et angiveligt funktionelt protein, som tilsyneladende ikke produceres i tilstrækkelig grad eller er blevet dysfunktionelt på grund af en mutation i det eller de gener, der koder for det. Mange stofskifteforstyrrelser og -sygdomme er arvelige, da generne går i arv fra generation til generation. På den anden side er mutationer også nødvendige, evolutionært set. De øger variabiliteten hos levende væsener, hvilket gør det muligt for dem at tilpasse sig bedre til et miljø, der ændrer sig på samme måde.

Supplerende

Afledte udtryk

• deoxyribonukleinsyre
• ribonukleinsyre
• Minus-streng nukleinsyre
• Repetitive sekvenser nukleinsyre
• In situ nukleinsyrehybridisering

Yderligere læsning

Se også

• biomolekyle
• nukleotid
• nukleosid
• nukleobase
• gen
• kromosom
• kromosom
• nukleoprotein