Nukleinsäuren: DNA, RNA – Struktur, Funktion & Unterschiede

Nukleinsäuren: DNA und RNA

Nukleinsäure-Komponenten: Nukleinsäuren sind Makromoleküle, Ketten, die durch die Vereinigung von sich wiederholenden Nukleotideinheiten gebildet werden. DNA: Ketten bestehend aus 2 Nukleotiden (AT/GC). DNA ist in allen Lebewesen sehr ähnlich, zumindest in Viren. In eukaryotischen Zellen befindet sie sich im Zellkern, in prokaryotischen Zellen im freien Zytoplasma. In Chloroplasten und Mitochondrien ist DNA mit Histonen assoziiert. Die DNA prokaryotischer Zellen ist mit Histon-ähnlichen Proteinen, RNA und Proteinen assoziiert, die in Chloroplasten nicht zu finden sind. Die DNA in den Mitochondrien ähnelt der von Bakterien.

Die primäre Struktur der DNA

Die Primärstruktur der DNA ist die Nukleotidsequenz, die die genetische Botschaft enthält.
Die Sekundärstruktur ist die Doppelhelix, die aus zwei umeinander gewundenen Polynukleotidketten besteht. Zucker und Phosphorsäure befinden sich an der Peripherie, die Stickstoffbasen im Inneren der Kette. Es gibt zwei Wasserstoffbrückenbindungen zwischen A und T und drei Wasserstoffbrücken zwischen G und C. Die beiden Stränge sind komplementär und antiparallel, d.h. das eine Ende ist 3' und das andere 5', und umgekehrt. Sie haben eine plectonemische Wicklung, d.h. sie winden sich um eine hypothetische Mittellinie und können nur durch Verformung getrennt werden.

Die Tertiärstruktur

Bakterielle DNA nimmt eine räumliche Anordnung an, manchmal ohne die Unterstützung von Histonen, genannt Supercoiling. Dies entsteht durch Spannungen, die durch unterschiedliche Windungen der Doppelhelix entstehen.

Verpackungsebenen

Chromatinfaser von 100 Å oder Perlenkette: Befindet sich im Zellkern. Sie besteht aus einer Reihe von Partikeln von 100 Å Durchmesser, die durch eine Doppelhelix verbunden sind. Die Anordnung wiederholt sich ständig in Nukleosomen, die durch DNA-Spacer verbunden sind. Diese Partikel sind Oktamere, die aus einer Gruppe namens Oktamer und einem DNA-Segment von 146 Basenpaaren bestehen, das 1,7 Runden um das Oktamer beschreibt. Die Spacer-DNA hat eine Länge von 54 bp. Das gesamte Nukleosom kann in Verbindung mit einem neuen Histon H1 zu einem Chromatosom werden.

Eine andere Art der Verpackung findet in Spermakernen statt, wo bestimmte Proteine, die Protamine, mit DNA assoziiert sind und eine kristalline Struktur bilden.

Chromatinfasern 300 Å: Die 100 Å-Faser windet sich in sich selbst. Etwa 6 Nukleosomen pro Umdrehung und Histon H1 sind erforderlich, um die Fasern zu bündeln und den Kern zu bilden.

Verschiedene DNA-Formen

Wellpappe-DNA: DNA monocateriano: Parvovirus und linear in kreisförmigen Virus. Bicateriano DNA: es hat den großen yori der Agenturen, die oft superenrrollado.Lineal, eukaryotischen Zellen und einige Viren wie T4, Rundschreiben, Mitochondrien, Chloroplasten und Bakterien. DNA assoziiert werden können:Histone und Protamine

RNA

RNA besteht aus einer einzigen Kette von Nukleotiden, Ribose und Basen (A, C, G und U), sowie Phosphorsäure-Molekülen. Die Ribonukleotide sind durch Phosphodiesterbindungen in 5'-3'-Richtung miteinander verbunden, ähnlich wie in der DNA. Im Gegensatz zur DNA ist RNA einzelsträngig, außer bei Reoviren.

RNA hat auch eine biokatalytische Funktion, was darauf hindeutet, dass diese Moleküle sich selbst replizieren konnten und somit die ersten waren. DNA übernahm dann die Speicherung der genetischen Information aufgrund ihrer Stabilität.

Transfer-RNA (tRNA)

Transfer-RNA: einzelsträngig, mit einigen Bereichen sekundärer Struktur, mit einem Kleeblattgrundriss mit einem D-Arm, einem T-Arm, einem Anticodon-Arm und einem Aminosäure-Akzeptor-Arm.

Es gibt etwa 50 verschiedene tRNAs, deren Aufgabe es ist, Aminosäuren zur Proteinsynthese an die Ribosomen zu transportieren.

Messenger-RNA (mRNA)

Messenger RNA: Hat unterschiedliche Strukturen in Prokaryoten und Eukaryoten. In Eukaryoten hat sie eine primäre Struktur in einigen Bereichen und eine hohe Assoziation mit Proteinen in anderen. Sie wird aus prä-mRNA (heterogener nukleärer RNA) gebildet. Sie hat Bereiche mit Informationen (Exons) und Bereiche ohne Informationen (Introns), die sich abwechseln. Die Reifung des Moleküls umfasst die Entfernung der Introns, das Anbringen einer Kappe am 5'-Ende und eines Segments ohne Informationen am 3'-Ende, dem Poly-A-Schwanz mit 150-200 Nukleotiden, der die Stabilität gegenüber Exonukleasen erhöht.

Prokaryotische RNA hat keine Kappe und keinen Poly-A-Schwanz und ist polycistronisch, d.h. sie enthält Informationen für verschiedene Proteine, im Gegensatz zur eukaryotischen mRNA, die monocistronisch ist. Sie überträgt genetische Informationen von der DNA ins Zytoplasma zur Translation.

Ribosomale RNA (rRNA)

Ribosomale RNA: Bestandteil der Ribosomen. Das Gewicht der Ribosomen wird in Svedberg-Einheiten (S) angegeben. Prokaryotische Zellen haben 70S-Ribosomen, deren große Untereinheit 23S rRNA und 5S rRNA ist, die kleine Untereinheit ist 16S rRNA. Eukaryotische Zellen haben 80S-Ribosomen, deren große Untereinheit 28S rRNA und 5,8S rRNA ist, die kleine Untereinheit ist 18S rRNA.