חומצות גרעין

מבנה ותכונות

גרעיני חומצות הם ביומולקולות הנמצאות בכל היצורים החיים על פני כדור הארץ. מבדילים בין חומצה ריבונוקלאית (RNA, RNA, חומצה ריבונוקלאית) לבין חומצה דאוקסיריבונוקלאית (דנ"א, דנ"א, חומצה דאוקסיריבונוקלאית). גרעיני חומצות הם פולימרים המורכבים ממה שמכונה נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד מורכב משלוש היחידות הבאות:

• סוכר (פחמימה, חד-סוכר, פנטוז): ריבוז ב- RNA, 2`-deoxyribose ב- DNA.
• פוספט אנאורגני (חומצה זרחתיתכמו אסתר).
• גרעין אורגני בסיסים: בסיסי פורין: אדנין, גואנין; בסיסי פירימידין: ציטוזין, תימין (ב- DNA) ו- Uracil (ב- RNA).

דרך הצמדה פוספודיסטר, גרעין חומצות יוצרים לפעמים שרשראות ארוכות מאוד. עמוד השדרה מורכב לסירוגין מיחידות הפוספט והסוכר. השונה בסיסים מחוברים לסוכרים. החוטים מסתיימים בקצה 5'(פוספט) ובקצה 3'(קבוצת הידרוקסיל) ולכן יש להם כיוון אחד (5'3 'או להיפך). חומצות גרעין מסונתזות על ידי פולימראזות כגון DNA פולימראז (DNA) או RNA פולימראז (RNA). התרכובת של סוכר עם בסיס נקראת נוקלאוזיד בהעדר הפוספט. מבדילים בין ריבונוקליאוזידים לדאוקסיריבונוקליאוזידים. לדוגמא, הבסיס נקרא אדנין, הנוקלאוזיד אדנוזין ואת deoxyadenosine deoxynucleoside. לנוקליאוטידים או לנוקלאוזידים זרחניים פונקציות אחרות באורגניזם, למשל, כמובילות אנרגיה (אדנוזין טריפוספט) או להעברת אותות (מונופוספט גואנוזין מחזורי, cGMP).

חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA).

חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) היא בדרך כלל כפולה קוודית ובעלת מבנה סלילי כפול ואנטי-מקבילי. המשמעות היא ששני הגדילים פועלים בכיוון ההפוך. ארבעת הבסיסים הבאים נמצאים ב- DNA:

• פורינים: אדנין (A), גואנין (G).
• פירימידינים: תימין (T), ציטוזין (C)

אל האני בסיסים משני הגדילים יוצרים מה שנקרא זוגות בסיס באמצעות הידרוגנציה קשרים. בין אדנין לתימין (A = T) או בין גואנין לציטוזין (G≡C).

חומצה ריבונוקלאית (RNA)

חומצה ריבונוקלאית (RNA), בניגוד ל- DNA, היא בדרך כלל חד-גדילית והיא מכילה uracil (U) במקום תימין. יתר על כן, הסוכר הוא ריבוז במקום ה- 2`-deoxyribose ב- DNA. שתי סוכרים אלה נבדלים רק בקבוצת הידרוקסי אחת, החסרה ב -2 '-דהאוקסיריבוז (דאוקסי = ללא חמצן). RNA יכול להניח מבנים שונים מאוד בחלל. סוגים שונים קיימים עם משימות שונות:

• שליח RNA (mRNA): תעתיק.
• RNA ריבוזומלי (rRNA): יחד עם חלבונים, מרכיב של ריבוזומים.
• העברת RNA (tRNA): סינתזת חלבון.

In וירוסים, RNA יכול להשתלט על הפונקציה של ה- DNA כמוביל מידע גנטי, למשל, ב- להשפיע וירוסים or צהבת C וירוסים. אלה מכונים נגיפי RNA.

קוד גנטי, תמלול ותרגום.

שלושה בסיסים רצופים בכל קוד DNA או mRNA (קודון) עבור חומצת אמינו, אבני הבניין של חלבונים. קטעי DNA מועתקים לראשונה ל- mRNA (RNA messenger) במהלך התמלול. ההיווצרות של חלבונים מ- mRNA בריבוזום נקרא תרגום.

פונקציה וחשיבות

לחומצות גרעין יש חשיבות מהותית כמאגרי מידע. ה- DNA מכיל את המידע הנדרש להיווצרות, התפתחות והומאוסטזיס של כל יצור חי. זה בעיקר הרצף של חומצות אמינו בחלבונים. הרצף tRNA ו- rRNA "מאוחסנים" גם ב- DNA. המשימות של חומצות ריבונוקליאיות (RNA) רחבות יותר. כמו DNA, הם נושאי מידע, אך יש להם גם פונקציות מבניות וקטליטיות ופונקציות זיהוי. חומצות גרעין מגלות כי אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ קשורים זה לזה ונובעים מאב קדמון משותף שהיה קיים לפני יותר מ -3.5 מיליארד שנה. גנטיקה מספקת אפוא תשובות לשאלות יסוד על החיים.

חומצות גרעין בתרופות (דוגמאות).

אנלוגים של נוקלאוזידים כמו aciclovir or פנציקלוביר ניתנים לטיפול בזיהומים נגיפיים. הם נגזרות של נוקלאוזידים המובילים לסיום שרשרת לאחר זרחון ושילובם ב- DNA נגיפי מכיוון שחלק הסוכר אינו שלם. הם מצעים כוזבים המפריעים לשכפול דנ"א. אנטי ויראלי אחר תרופות גם מפעילים את השפעותיהם ברמת חומצת הגרעין. ציטוסטטיקה או לאנטי מטבוליטים יש פונקציה דומה. הם משמשים ל סרטן תֶרַפּיָה. הם מעכבים חלוקת תאים ומובילים למוות של תאים סרטן תאים. טיפולים גנטיים שונים משמשים לשינוי מקטעי DNA, למשל עם ה- קריספר-Cas9 שיטה. זה נעשה, למשל, במטרה לתקן מוטציה הגורמת למחלה. בטיפול גנטי ניתן להכניס חומצות גרעין גם לתאים שאינם משולבים בגנום. הם נמצאים בחוץ, אך משמשים גם לסינתזת חלבונים (למשל onasemnogen abeparvovec). RNA מפריע קטן (siRNA) הם שברי RNA קצרים המובילים להתפוררות סלקטיבית של mRNA משלים באורגניזם. באופן זה, הם מונעים באופן ספציפי ביטוי גנים ויצירת חלבונים. יתר על כן, רבים תרופות אינטראקציה עם חומצות גרעין ומשפיעות על ביטוי גנים. דוגמאות אופייניות הן גלוקוקורטיקואידים, אסטרוגנים, אנדרוגנים ורטינואידים. הם נקשרים לקולטנים בתוך התא, אשר נקשרים לאחר מכן ל- DNA ומשפיעים על סינתזת החלבון. בנוסף, לחומצות גרעין תפקיד חשוב מאוד באבחון, גילוי תרופות וייצור של ביולוגיה (לְמָשָׁל, אינסולינים, נוגדנים), בין יישומים אחרים.