Definition

Nunun
plural: nukleinsyra
nu-cle-ic ac-id, nuˈkleɪ.ɪk ˈæsɪd
En av gruppen komplexa föreningar som består av linjära kedjor av monomera nukleotider där varje monomer enhet består av fosforsyra, socker och kvävebas, och som är inblandade i bevarande, replikation, och uttryck av ärftlig information i varje levande cell

Detaljer

Översikt

En biomolekyl avser alla molekyler som produceras av levande organismer. Som sådan är de flesta av dem organiska molekyler. De fyra huvudgrupperna av biomolekyler är aminosyror och proteiner, kolhydrater (särskilt polysackarider), lipider och nukleinsyror. En nukleinsyra är en grupp komplexa föreningar som består av linjära kedjor av monomera nukleotider. Varje nukleotidkomponent består i sin tur av fosforsyra, socker och kvävebas. Nukleinsyror är inblandade i bevarandet, replikeringen och uttrycket av ärftlig information. Två huvudtyper av nukleinsyror är desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA).

Historia och terminologi

Upptäckten av nukleinsyror tillskrevs den schweiziske läkaren och biologen Friedrich Miescher 1844 -1895 år 1868. Han lyckades isolera en biologisk molekyl som varken var ett protein, en kolhydrat eller en lipid från kärnorna i vita blodkroppar. Han gav föreningen namnet nuklein, baserat på varifrån han fick den.1 Föreningens sura egenskaper upptäcktes av den tyske kemisten Albrecht Kossel 1853-1927. Han var också känd för att vara den förste som identifierade nukleobaserna: adenin, cytosin, guanin, tymin och uracil. Senare ersattes nuklein med nukleinsyra; termen myntades 1889 av den tyske patologen Richard Altmann 1852-1900.2 Det nuklein som upptäcktes av Miescher identifierades senare särskilt som DNA. DNA:s dubbelspiralformade modell tillskrivs molekylärbiologerna James Watson (amerikan) och Francis Crick (britt) 1953. Deras dubbelhelikala modell av DNA baserades till stor del på röntgendiffraktionsbilden (kallad foto 51) av Rosalind Franklin 1920 – 1958 och Raymond Gosling 1952.

Struktur

En nukleinsyra är en biopolymer som består av monomeriska enheter av nukleotider. Varje nukleotid som utgör en nukleinsyra består av fosforsyra, socker (5-kolhydrat) och kvävebas. Nukleotidkedjorna i en nukleinsyra är sammanlänkade med 3′, 5′ fosfodiesterlänkar. Detta innebär att 5′-fosforgruppen i en nukleotid är förestrad med 3′-hydroxylgruppen i den angränsande nukleotiden.

Typer

De två viktigaste typerna av nukleinsyror är DNA och RNA. DNA är en dubbelsträngad nukleinsyra som innehåller den genetiska informationen i ett levande väsen. Den är nödvändig för en organisms celltillväxt, celldelning och funktion. RNA är en enkelsträngad nukleinsyra med undantag för vissa virala RNA och siRNA som är dubbelsträngade.

	DNA	RNA
Struktur	DNA består av två strängar som vrider sig samman till en spiral, vilket bildar en steglös struktur. Varje sträng består av omväxlande fosfat (PO4) och pentosocker (2-deoxyribose), och på sockret är en kvävebas fäst vid sockret, som kan vara adenin, tymin, guanin eller cytosin. I DNA paras adenin med tymin och guanin med cytosin. Alla DNA är inte dubbelsträngade. En grupp virus har till exempel ett enkelsträngat DNA-genom.	RNA består av en lång linjär kedja av nukleotider. Varje nukleotidenhet består av ett socker, en fosfatgrupp och en kvävebas. Det skiljer sig från DNA genom att ha ribose som socker (deoxyribose i DNA) och baserna är adenin, guanin, cytosin och uracil. I RNA paras adenin med uracil och guanin med cytosin. RNA är enkelsträngade med undantag för vissa virus vars arvsmassa består av dubbelsträngat RNA.
Placering	I eukaryoter är de flesta DNA:n placerade i nukleolerna och kromosomerna i kärnan. En liten del av det totala DNA:t finns i mitokondrier, kloroplaster och cytoplasma. I prokaryoter och virus finns DNA i cytoplasman.	I eukaryoter finns RNA i kärnan och i cytoplasman. I prokaryoter och virus finns det i cytoplasman.
Funktion	DNA är en lång polymer av nukleotider som kodar för sekvensen av aminosyra under proteinsyntesen. DNA bär den genetiska ”blåkopian” eftersom det innehåller de instruktioner eller den information (som kallas gener) som behövs för att konstruera cellkomponenter som proteiner och RNA.	I vissa virus är RNA det genetiska materialet. För de flesta organismer är RNA involverade i: proteinsyntes (t.ex. mRNA, tRNA, rRNA etc.), posttranskriptionell modifiering eller DNA-replikation (t.ex. snRNA, snoRNA etc.) och genreglering (t.ex. miRNA, siRNA, tasiRNA etc.).

Vanliga biologiska reaktioner

DNA-replikation är en process där de ursprungliga (föräldra-) DNA-strängarna i dubbelhelixen separeras och var och en kopieras för att producera en ny (dotter-) sträng. Denna process sägs vara halvkonservativ eftersom en av varje föräldrasträng bevaras och förblir intakt efter att replikationen har ägt rum. Flera enzymer, t.ex. DNA-polymeraser, är inblandade i DNA-replikationen. En av DNA-molekylens föräldrasträngar replikeras genom basparning så att den nysyntetiserade strängen blir komplementär till den ursprungliga eller föräldrasträngen. Det vill säga purin-nukleobasen (dvs. adenin och guanin) paras ihop med pyrimidin-nukleobasen (dvs. cytosin och tymin). I synnerhet kommer adenin att paras med tymin medan guanin paras med cytosin. DNA-replikation är nödvändig vid celldelning. I de tidiga stadierna av mitos (profas) och meios (profas I) replikeras DNA som förberedelse för de sena stadierna där cellen delar sig för att ge upphov till två celler som innehåller identiska kopior av DNA. Efter replikationen kontrolleras kopiorna av DNA-molekylen av korrekturläsningsmekanismer. DNA-replikation kan utföras artificiellt genom en laboratorieteknik som kallas polymeraskedjereaktion som kan amplifiera mål-DNA-fragmentet från genomet.

Vanliga biologiska reaktioner

DNA bär på den genetiska informationen som kodar för ett visst protein. Under proteinöversättningen kopieras således först den genetiska koden för ett protein till RNA (närmare bestämt mRNA). Denna process där en kopia av DNA skapas till mRNA med hjälp av enzymet RNA-polymeras kallas transkription. Även om RNA-polymeras går igenom DNA-mallsträngen från 3′ → 5′ används vanligtvis den kodande (icke-mall) strängen som referenspunkt. Processen går därför i 5′ → 3′-riktningen, precis som vid DNA-replikation. Till skillnad från DNA-replikation behöver transkriptionen dock ingen primer för att starta och den använder basparning för att skapa en RNA-kopia som innehåller uracil i stället för tymin.
I prokaryoter sker transkriptionen i cytoplasman, medan den i eukaryoter främst sker i kärnan innan mRNA:t transporteras till cytoplasman för översättning eller för proteinsyntes.

Vanliga biologiska reaktioner

Nukleinsyrornas nedbrytning ger puriner, pyrimidiner, fosforsyra och en pentos, antingen D-ribose eller D-deoxyribose.

Biologisk betydelse

Nukleinsyrorna innehåller den genetiska informationen som är avgörande för alla cellfunktioner och ärftlighet. Mutationer i den genetiska koden kan leda till metaboliska störningar och sjukdomar. Många av dessa störningar beror på ett förmodat funktionellt protein som uppenbarligen produceras otillräckligt eller har blivit dysfunktionellt på grund av en mutation i den eller de gener som kodar för det. Många metabola störningar och sjukdomar är ärftliga eftersom generna går i arv från generation till generation. Å andra sidan är mutationer också nödvändiga, evolutionärt sett. De ökar variabiliteten hos levande varelser, vilket gör det möjligt för dem att bättre anpassa sig till en miljö som förändras på samma sätt.

Kompletterande

Avledda termer

• deoxyribonukleinsyra
• ribonukleinsyra
• Minus-sträng nukleinsyra
• Repetitiva sekvenser nukleinsyra
• In situ nukleinsyrahybridisering

Vidare läsning

Se även

• biomolekyl
• nukleotid
• nukleosid
• nukleobas
• gen
• kromosom
• nukleoprotein

.