Kwasy nukleinowe charakteryzują się wysokim stopniem złożoności cząsteczek i wielkością przekraczającą białka, zbudowane są z atomu węgla, wodoru, tlenu, fosforu i azotu. Zostały wyizolowane przez Mieschera w 1868 roku, z komórek (jąder) pochodzących z wydzieliny ropnej. Kwasy nukleinowe dzielą się na kwasy rybonukleinowe RNA, składające się z cukru rybozy oraz kwasu dezoksyrybonukleinowego DNA, charakteryzującego się występowaniem cukru dezoksyrybozy. Istnieje wiele odmian tych kwasów, zróżnicowanych pod względem budowy i pełnionej roli. DNA znajduje się w jądrze komórkowym, zlokalizowany jest w chromosomach a także w mitochondriach i chloroplastach, jest najważniejszym nośnikiem informacji genetycznej. RNA zawarty jest w jądrze, jąderku, rybosomach.
Biologia i zdrowie
W skład kwasów nukleinowych wchodzą jednostki tzw. nukleotydy, zbudowanych z zasady azotowej, cukru (pentozy) i kwasu fosforowego. Mogą występować dwa typy zasad: purynowe i pirymidynowe. W RNA można wyróżnić puryny:adeninę i guaninę a także pirymidyny: cytozynę i uracyl. Struktura DNA opiera się na występowaniu puryn:adeniny i guaniny, pirymidyn: cytozyny i tyminy, dezoksyrybozy oraz kwasu fosforowego. W dwóch łańcuchach DNA, spiralnie skręconych (model Watsona-Cricka-1953 r.), nukleotydy łączą się między sobą wiązaniem obejmującym resztę cukrową i kwas fosforowy dwóch nukleotydów. Pary zasad w dwóch łańcuchach łączą się poprzecznie wiązaniami wodorowymi. Swoista informacja zawarta w kwasach zależy od kolejności (sekwencji) poszczególnych nukleotydów czterech typów: C-cytozyna, G-guanina, A-adenina, T-tymina. DNA wpływa na rodzaj i cechy genów- jednostek dziedzicznych. RNA bierze udział w syntezie typowych białek, przeprowadzanej przez komórkę. W łańcuchu nukleotydów na przemian następują po sobie reszty cukru rybozy lub dezoksyrybozy i ortofosforanu, zasady umieszczone są bocznie przy cząsteczkach rybozy. W komórce znajdują się również pojedyncze i podwójne nukleotydy podobne do kwasów nukleinowych lecz pełniące inną rolę w funkcjonowaniu organizmu, składają się również z kwasu fosforowego, rybozy, zasady purynowej (pirymidynowej).
Przykładem takiego nukleotydu jest ATP (adenozynotrifosforan), zbudowany z adeniny, rybozy a także grupy fosforanowej, który gromadzi energię użyteczną biologicznie w komórkach. Dwie grupy fosforanowe powiązane są tymczasowo z nykleotydem wiązaniem wysokoenergetycznym (~P). Energia użyteczna biologicznie skumulowana we wiązaniach jest dostarczana do innych cząsteczek, przeważająca większość energii znajduje się w wysokoenergetycznych wiązaniach, która uwalnia się podczas oddawania grupy fosforanowej innej cząsteczce. Guanozynotrifosforan (GTP) jest swoistym zasobem energii podczas syntezy białek, urydynotrifosforan (UTP) uczestniczy w procesie przekształcania węglowodanów, min. w syntezie glikogenu, cytydynotrifosforan (CTP) bierze udział w przemianach tłuszczów i fosfolipidów. Te cztery typy nukleozydotrifosforanów są niezbędne w syntezie RNA a cztery dezoksyrybonukleozydotrifosforany (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)- w syntezie DNA. Innymi związkami pełniącymi ważne funkcje są NAD, NADP i FAD. Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy składa się z amidu kwasu nikotynowego, rybozy i fosforanu, które łączą się z nukleotydem adeninowym, zbudowanym z rybozy, fosforanu i adeniny. NAD jest akceptorem elektronów i wodoru podczas utleniania komórkowego.
Dehydrogenazy (enzymy) zabierają z kwasu mlekowego elektrony i wodór i transportują je na NAD, który przenosi je na inne akceptory. NADP (fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego) razem z charakterystycznymi enzymami przenosi elektrony i wodór, w przeciwieństwie do NAD jego trzecia grupa fosforanowa jest połączona z rybozą w miejscu występowania adeniny w nukleotydzie. FAD (Dinukleotyd flawinoadeninowy) zbudowany jest z ryboflawiny, rybitolu, grup fosforanowych, rybozy i adeniny, pełni rolę akceptora elektronów i wodoru i przenosi je na dehydrogenazy. Dwunukleotydy te składają się z witamin: amidu kwasu nikotynowego (niacyny) oraz ryboflawiny. Związki NAD, NADP i FAD pełnią rolę koenzymów jako kofaktory w enzymach, z którymi nie są mocno związane i mogą być odłączane. Po akceptacji jonów wodoru i elektronów, utlenione NAD tworzą cząsteczki zredukowane (NADH), przekształcają się znów w postaci utlenione po przetransportowaniu elektronów na kolejny z akceptorów w łańcuchu oddechowym.
Najnowsze komentarze