Definíció

noun
plural: nucleic acid
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
Monomer nukleotidok lineáris láncaiból álló komplex vegyületek csoportjának bármelyike, ahol minden monomer egység foszforsavból, cukorból és nitrogén bázisból áll, és részt vesz a megőrzésben, replikációban, és az örökletes információ kifejeződésében minden élő sejtben

Részletek

Áttekintés

A biomolekula minden olyan molekulát jelent, amelyet élő szervezetek állítanak elő. Mint ilyenek, a legtöbbjük szerves molekula. A biomolekulák négy fő csoportja az aminosavak és fehérjék, a szénhidrátok (különösen a poliszacharidok), a lipidek és a nukleinsavak. A nukleinsav a monomer nukleotidok lineáris láncaiból álló komplex vegyületek bármelyik csoportját jelenti. Az egyes nukleotidkomponensek viszont foszforsavból, cukorból és nitrogénbázisból állnak. A nukleinsavak részt vesznek az örökletes információk megőrzésében, replikációjában és kifejeződésében. A nukleinsavak két fő típusa a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS).

Történet és terminológia

A nukleinsavak felfedezését Friedrich Miescher 1844 -1895 svájci orvosnak és biológusnak tulajdonítják 1868-ban. A fehérvérsejtek sejtmagjából sikerült izolálnia egy olyan biológiai molekulát, amely nem volt sem fehérje, sem szénhidrát, sem lipid. A vegyületet nukleinnek nevezte el annak alapján, hogy honnan származik.1 A vegyület savas tulajdonságait Albrecht Kossel 1853-1927 német kémikus fedezte fel. Ő volt az első, aki azonosította a nukleobázisokat: adenin, citozin, guanin, timin és uracil. Később a nukleint felváltotta a nukleinsav; a kifejezést 1889-ben a német patológus, Richard Altmann 1852 -1900 alkotta meg.2 A Miescher által felfedezett nukleint később különösen a DNS-ként azonosították. A DNS kettős spirális modelljét 1953-ban James Watson (amerikai) és Francis Crick (brit) molekuláris biológusoknak tulajdonították. A DNS kettős hélixes modelljük nagyrészt Rosalind Franklin 1920 – 1958 és Raymond Gosling1952-ben készült röntgendiffrakciós felvételén (51-es fotó néven) alapult.

Szerkezet

A nukleinsav a nukleotidok monomer egységeiből álló biopolimer. Minden nukleotid, amely egy nukleinsavat alkot, foszforsavból, cukorból (5 szénatomos) és nitrogén bázisból áll. A nukleinsav nukleotidláncai 3′, 5′ foszfodiészterkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Ez azt jelenti, hogy az egyik nukleotid 5′-foszforsavcsoportja a szomszédos nukleotid 3′-hidroxiljával észtereződik.

Típusok

A nukleinsavak két fő típusa a DNS és az RNS. A DNS az élőlények genetikai információit tartalmazó kettős szálú nukleinsav. Alapvető fontosságú a sejtek növekedéséhez, osztódásához és a szervezet működéséhez. Az RNS egyszálú nukleinsav, kivéve néhány vírus-RNS-t és az siRNS-t, amelyek kettős szálúak.

	DNS	RNS
Szerkezet	A DNS két szálból áll, amelyek spirálszerűen összecsavarodva létra-szerű szerkezetet alkotnak. Mindkét szál foszfát (PO4) és pentózcukor (2-deoxiribóz) váltakozásából áll, a cukorhoz pedig egy nitrogén bázis kapcsolódik, amely lehet adenin, timin, guanin vagy citozin. A DNS-ben az adenin a timinnel, a guanin pedig a citozinnal alkot egy párt. Nem minden DNS kettős szálú. A vírusok egy csoportja például egyszálú DNS genommal rendelkezik.	Az RNS hosszú, lineáris nukleotidláncból áll. Minden nukleotid egység egy cukorból, egy foszfátcsoportból és egy nitrogén bázisból áll. Abban különbözik a DNS-től, hogy a cukor ribóz (a DNS-ben dezoxiribóz), a bázisok pedig adenin, guanin, citozin és uracil. Az RNS-ben az adenin az uracillal, a guanin pedig a citozinnal alkot egy párt. Az RNS-ek egyszálúak, kivéve bizonyos vírusokat, amelyek genomja kétszálú RNS-ből áll.
Elhelyezkedés	Eukariótákban a legtöbb DNS a sejtmagban, a kromoszómák pedig a sejtmagban találhatók. Az összes DNS kis hányada a mitokondriumokban, a kloroplasztiszokban és a citoplazmában található. A prokariótákban és a vírusokban a DNS a citoplazmában található.	Eukariótákban az RNS a sejtmagban és a citoplazmában található. A prokariótákban és a vírusokban a citoplazmában található.
Funkció	A DNS hosszú nukleotidokból álló polimer, amely a fehérjeszintézis során az aminosav szekvenciát kódolja. A DNS hordozza a genetikai “tervrajzot”, mivel tartalmazza a sejtkomponensek, például a fehérjék és az RNS-ek felépítéséhez szükséges utasításokat vagy információkat (az úgynevezett géneket).	Egyes vírusokban az RNS a genetikai anyag. A legtöbb élőlény esetében az RNS-ek részt vesznek a következőkben: fehérjeszintézis (pl. mRNS, tRNS, rRNS stb.), poszt-transzkripciós módosítás vagy DNS-replikáció (pl. snRNS, snoRNS stb.) és génszabályozás (pl. miRNS, siRNS, tasiRNS stb.).

Gyakori biológiai reakciók

A DNS-replikáció olyan folyamat, amelynek során a DNS eredeti (szülő) szálai a kettős spirálban szétválnak, és mindegyiket lemásolva egy új (leány) szál keletkezik. Ezt a folyamatot félkonzervatívnak mondják, mivel minden szülői szálból egy megmarad, és a replikáció után is érintetlen marad. A DNS-replikációban számos enzim, pl. a DNS-polimerázok vesznek részt. A DNS-molekula egyik szülői szálát bázispárosítással replikálják, hogy az újonnan szintetizált szál komplementer legyen az eredeti vagy szülői szálhoz képest. Vagyis a purin nukleobázist (azaz adenint és guanint) a pirimidin nukleobázissal (azaz citozinnal és timinnel) párosítják. Különösen az adenin párosul timinnel, míg a guanin citozinnal. A DNS-replikáció a sejtosztódáshoz szükséges. A mitózis (profázis) és a meiózis (I. profázis) korai szakaszában a DNS replikálódik, hogy felkészüljön a késői szakaszra, amikor a sejt osztódik, és két, a DNS azonos példányait tartalmazó sejt keletkezik. A replikáció után a DNS-molekula másolatait korrektúrázó mechanizmusok ellenőrzik. A DNS-replikáció mesterségesen is elvégezhető a polimeráz láncreakciónak nevezett laboratóriumi technikával, amely képes felerősíteni a cél-DNS-töredéket a genomból.

Gyakori biológiai reakciók

A DNS hordozza a genetikai információt, amely egy adott fehérjét kódol. Így a fehérjefordítás során a fehérje genetikai kódját először az RNS-be (pontosabban az mRNS-be) másolják. Ezt a folyamatot, amelynek során a DNS-ről az RNS-polimeráz enzim segítségével mRNS-re másolatot készítenek, nevezzük átírásnak. Bár az RNS-polimeráz a DNS sablonszálon 3′ → 5′ irányban halad végig, általában a kódoló (nem sablon) szálat használják referenciapontként. Ezért a folyamat a DNS-replikációhoz hasonlóan 5′ → 3′ irányban zajlik. A DNS-replikációtól eltérően azonban a transzkripciónak nincs szüksége primerre az induláshoz, és bázispárosítással olyan RNS-kópiát hoz létre, amely timin helyett uracilt tartalmaz.
A prokariótákban a transzkripció a citoplazmában, míg az eukariótákban elsősorban a sejtmagban zajlik, mielőtt az mRNS-t a citoplazmába szállítják a transzlációhoz vagy a fehérjeszintézishez.

Gyakori biológiai reakciók

A nukleinsavak lebontásából purinok, pirimidinek, foszforsav és egy pentóz, D-ribóz vagy D-deoxiribóz keletkezik.

Biológiai jelentősége

A nukleinsavak tartalmazzák az összes sejtfunkcióhoz és az öröklődéshez elengedhetetlen genetikai információt. A genetikai kódban bekövetkező mutáció anyagcserezavarokhoz és betegségekhez vezethet. Sok ilyen rendellenesség oka egy állítólagosan funkcionális fehérje, amely nyilvánvalóan nem termelődik elégtelenül, vagy az azt kódoló gén(ek) mutációja miatt diszfunkcionálissá vált. Számos anyagcserezavar és betegség öröklődik, mivel a gének generációkon keresztül öröklődnek. Másrészt a mutációk evolúciós szempontból is szükségesek. Növelik az élőlények variabilitását, lehetővé téve számukra, hogy jobban alkalmazkodjanak a hasonlóan változó környezethez.

Kiegészítő

Származtatott kifejezés(ek)

• dezoxiribonukleinsav
• ribonukleinsav
• Mínusz…szálú nukleinsav
• Ismétlődő szekvenciák nukleinsav
• In situ nukleinsav hibridizáció

További olvasmányok

Lásd még

• biomolekula
• nukleotid
• nukleozid
• nukleobázis
• gén
• kromoszóma
• nukleoprotein

.