Kwasy nukleinowe – budowa i funkcje

Kwasy nukleinowe

W komórkach występują dwa rodzaje kwasów nukleinowych:

• DNA – kwas deoksyrybonukleinowy, który jest nośnikiem informacji genetycznej u wszystkich organizmów oraz u części wirusów.
• RNA – kwas rybonukleinowy, który bierze udział w odczytywaniu informacji genetycznej zawartej w DNA, m.in. poprzez udział w syntezie białek.
• Kwasy nukleinowe są:

• zbudowane z węgla, wodoru, tlenu, azotu i fosforu.

• są polimerami zbudowanymi z monomerów nazywanych nukleotydami.

Nukleotydy

• Mogą występować:
  •  w postaci wolnej, np. ATP (adenozynotrifosforan), który przenosi energię;
  •  w postaci dinukleotydów, takich jak NAD+ (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy) oraz FAD (dinukleotyd flawinoadeninowy), które transportują elektrony np. w procesie oddychania tlenowego.
    
• Pojedynczy nukleotyd jest zbudowany z trzech elementów:
  • zasady azotowej,
  • pięciowęglowego cukru,
  • reszty kwasu fosforowego(V).

• W kwasach nukleinowych nukleotydy są połączone w długie nici wiązaniami fosfodiestrowymi.

• Wiązania fosfodiestrowe powstają między cukrem jednego nukleotydu a resztą fosforanową(V) następnego nukleotydu.

DNA (kwas deoksyrybonukleinowy)

• W sekwencji tworzących go nukleotydów jest zapisana informacja o kolejności, rodzaju i liczbie aminokwasów tworzących białka.
• Zawarta w DNA informacja jest przekazywana w procesach dziedziczenia z pokolenia na pokolenie, dlatego DNA nazywamy nośnikiem informacji genetycznej.
•  DNA w komórkach jądrowych znajduje się głównie w jądrze komórkowym. W niewielkich ilościach jest obecny także w mitochondriach, a u roślin – również w chloroplastach.

Budowa cząsteczki DNA

• Cząsteczka DNA jest zbudowana z dwóch nici, które są ułożone równolegle do siebie i śrubowato skręcone wokół wspólnej osi. Tę strukturę nazywamy podwójną helisą.
• Helisa utrzymuje swój kształt m.in. dzięki wiązaniom wodorowym występującym między zasadami azotowymi obu nici.
•  W DNA występują cztery rodzaje nukleotydów. Każdy z nich zawiera inną zasadę azotową: adeninę (A), tyminę (T), cytozynę (C) lub guaninę (G).
•  Cukrem wchodzącym w skład nukleotydów DNA jest deoksyryboza.

• Zasady azotowe w DNA łączą się zawsze w określony sposób, który nazywamy zasadą komplementarności.

• Nici tworzące cząsteczkę DNA również są komplementarne.

• Dzięki zasadzie komplementarności jest możliwa replikacja DNA, czyli jego powielanie.

• Replikacja DNA polega na tym, że po rozpleceniu helisy do każdej nici są dobudowywane na zasadzie komplementarności nowe nukleotydy.

• W wyniku replikacji z jednej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne cząsteczki potomne.

RNA (kwas rybonukleinowy)

RNA występuje w jądrze komórkowym oraz w cytozolu, mitochondriach i chloroplastach.

• Powstaje w wyniku kopiowania informacji z DNA.

• Główną funkcją RNA jest udział w syntezie białek.

• W komórkach występują różne rodzaje RNA. Najważniejsze z nich to:     
          

  rRNA – buduje rybosomy,
  
  tRNA – transportuje aminokwasy na rybosomy,
  
  mRNA – przenosi informację o budowie białka z jądra komórkowego na rybosomy.
• W komórkach występują także cząsteczki RNA, które pełnią inne funkcje, np. funkcję enzymatyczną lub regulatorową.
• RNA stanowi też materiał genetyczny niektórych wirusów.

Budowa RNA

• W RNA, podobnie jak w DNA, występują cztery rodzaje nukleotydów. Zamiast tyminy występuje inna zasada azotowa – uracyl (U).

• Cukrem wchodzącym w skład nukleotydów RNA jest ryboza.

• Cząsteczki RNA są zwykle jednoniciowe. Czasem występują w nich fragmenty dwuniciowe, które powstają wskutek komplementarnego łączenia się nukleotydów jednej nici. Obecność takich fragmentów decyduje o kształcie cząsteczki RNA, co wpływa na jej funkcję.

• W RNA komplementarne pary zasad to adenina i uracyl oraz cytozyna i guanina.