Nukleinsäuren

Nukleinsäuren sind Polymere von Nukleotiden – Moleküle, die aus einem Pentosezucker, einer stickstoffhaltigen Base und einer Phosphatgruppe bestehen.

Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren: Desoxyribonukleinsäure, DNA, und Ribonukleinsäure, RNA.

Ihre chemische Struktur unterscheidet sich je nachdem, welche Pentose, Zucker und stickstoffhaltigen Basen sie enthalten.

Der Pentosezucker in RNA ist Ribose, die eine Hydroxylgruppe hat, die an Kohlenstoff-2 gebunden ist. Der Zucker in der DNA ist Desoxyribose, die nur ein Wasserstoffatom, aber keinen Sauerstoff an Kohlenstoff-2 hat.

Die stickstoffhaltige Base ist an Kohlenstoff-1 und das Phosphat an Kohlenstoff-5 gebunden. Sowohl RNA als auch DNA enthalten die Basen Adenin, Cytosin und Guanin; aber DNA hat Thymin, während RNA Uracil hat.

In DNA und RNA bilden Guanin und Cytosin komplementäre Basenpaare, die durch drei Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind. Adenin und Thymin bilden Basenpaare in der DNA, während Adenin und Uracil in RNA paaren, die beide durch zwei Wasserstoffbrückenbindungen miteinander verbunden sind.

Verschiedene DNA- oder RNA-Polymerase-Enzyme katalysieren die Polymerisation von Nukleotiden.

Eine Phosphodiesterbindung wird zwischen einer Hydroxylgruppe, die an Kohlenstoff-3 gebunden ist, und der Phosphatgruppe, die an Kohlenstoff-5 des nächsten Nukleotids gebunden ist, gebildet. Diese Reaktion hinterlässt ein ungebundenes 5'-Ende mit einer freien Phosphatgruppe und ein ungebundenes 3'-Ende mit einer freien Hydroxylgruppe.

Wenn sie mit einem komplementären Strang gepaart sind, sind die beiden Moleküle antiparallel, was bedeutet, dass das 5'-Ende eines Strangs mit dem 3'-Ende des anderen paart.

Die Stränge werden durch intermolekulare Kräfte zusammengehalten, darunter hydrophobe Effekte, Van-der-Waals-Wechselwirkungen und die spezifischen Wasserstoffbrückenbindungen, die sich zwischen den stickstoffhaltigen Basen bilden. DNA ist eine Doppelhelix, die aus zwei Polynukleotidketten besteht, die umeinander gewickelt sind. Im Gegensatz dazu kommt RNA oft als einzelsträngiges Molekül vor.

RNA kann jedoch an eine komplementäre RNA oder DNA binden. Es kann auch eine komplementäre Basenpaarung innerhalb des Strangs aufweisen, was zu verschiedenen Arten von RNA-Sekundärstrukturen führt, die unterschiedliche Funktionen innerhalb der Zelle haben.