Biológia | Középiskola » Nukleinsavak

Nukleinsavak Szerkezetük, a nukleinsavak lebontása A nukleinsavak szerkezetére vonatkozó első adatokat hidrolízisük segítségével lehetett kapni. A nukleinsavakrészben kémiai, részben enzimes eljásokkal teljesen vagy részlegesen lebonthatók. A nukleinsavak hidrolízisénél kapott vegyületek alapján 2 csoportra oszthatók. Savas, enzimes, illetve lúgos hidrolízissel a nukleinsavak foszforsavvá, purin- és pirimidinbázisokká és pentózzá bonthatók. Pentózként D-ribóz vagy a 2-dezoxi-D-ribóz szerepelhet. Ezek alapján különböztetjük meg a nukleinsavakat. A ribonukleinsav (RNS, angolul RNA) D-ribózt tartalmaz, a dezoxiribonukleinsav (DNS, angolul DNA) 2-dezoxi-D-ribózt tartalmaz. Óvatos hidrolízis hatására – főként enzimekkel – mindekét nukleinsavtípus nukleotidokra esik szét. A nukleotidok bátisból (purin vagy pirimidin), cukorból és foszforsavból álló N-glikozid-foszfátok, melyek a nukleinsavak egyszerű építőkövei. Az

RNS-ekben 70-3000, míg a DNS-ekben akár több százezer, esetleg millió ilyen egyszerű építőkő, azaz nukleotid van. A nukleinsavak lényegében nukleotidokból vezetgetők le polikondenzációval, azaz a nukleinsavak nagy molekulatömegű polinukleotidláncok. Más hidrolíziskörülmények között a nukleinsavak nukleozidokká bonthatók le. A nukleozidok N-glikozid típusú vegyületek. A nukleotidok éppen a nukleozidokból vezethetők le, mert a nukleotidok a nukleozidok foszforsavval alkotott észterei. A nukleozidok erélyes főleg savas hidrolízissel tovább bonthatók bázissá és cukorrá. Az RNS-ben a timin helyén uracil van. Ez egyetlen különbség a cukorkomponensen kívül a 2 nukleinsak között. A purinbázisok szerkezete: Az RNS és a DNS szerkezete: A nukleinsavak primer szerkezete a nukleotidok sorrendje, ami az ábrán B-vel(~bázis) vannak jelölve. Szekunder szerkezetük is van, a DNS-é a kettős hélixe, amit röntgendiffrakciós

vizsgálatokkal fedeztek fel. Ezek kiterjedtek a spirálmenetek méreténekm a bázisok térhelyzetének, a savanyú foszforsavészterek helyzetének a megállapítására is. Watson és Crick (1953) az analízis eredményeiből, az elektromos titrálások adataiból, a molekulamodellek és a sztereokémiai viszonyok mélyreható tanulmányozásából kiindulva arra az álláspontr jutottak, hogy a DNS szekunder struktúrája a kettős hélix. A róluk elnevezett Watson-Crick modell fontosabb ismérvei. 1. ) A DNS molekulái 2 polinukleotidláncból állnak, ezek közös tengely körül csavarodnak, kettős spirált (hélixet) létesítenek, amelyek jobbmenetűek, de egymáshoz képest ellenkező irányú atomsorrendet mutatnak. 2, ) A spirális cukor-foszfát láncon belül a bázisok gyűrűi a tengelyre merőlegesen, egymással párhuzamosan helyezkednek el a spirálon belül. A spirál egyetlen fordulatára 10 nukleotidrész jut. Az első 2 pont alapján a kettős hélix így

ábrázolható: 3. ) A két spirálisan csavarodó párhuzamosan haladó láncot a bázisok közötti hidrogénkötések kapcsolják össze. Ez a kapcsolat a szekunder struktúrát megszabó tényezők közül a legfontosabb. A fenti vázlatban szereplő vízszintes vonalak két egymással hidrogénkötésben lévő bázist jelentenek. A láncok kénytelenek úgy csavarodni, hogy megfelelő bázisaik egy magasságba kerüljenek. Adenin timinnel, citozin guaninnal alakít ki hidrogénkötést a 2 lánc között: 4, ) A báziscsoportok megfelelésének az elve azzal jár, hogy az egyik lánc primer struktúrája a szekunder struktúrán keresztül meghatározza a másik lánc primer struktúráját. A két lánc így komplementer szerkezetű Az egyik akár tetszőlegesen mevalósítható nukleotidsorrendjének a másik láncban szigorúan meghatározott nukleotidsorrend felel meg. Az egyszerűsített, komplementer láncpár szerkezetét az alábbi vázlat szemlélteti, ahol az

egyik lánc menete felülről lefelé, a másik alulról felfelé irányul. Így a valóságban, a kettős hélix miatt, a nukleinsavak alapvető építőegységének nem is a 4 bázis hanem a 2 komplementer bázispár tekinthető. A vázlat azt is szemlélteti, hogy az A-T bázispárhoz 2, a C-G bázispárhoz 3 hidrogénkötés tarozik. A Watson-Crick modellt mint a DNS teljes szerkezetének (primer és szekunder) modelljét a vizsgálatok is igazolták, sőt a DNS újratermelődése, reduplikációja is éppen e modell segítségével értelmezhező. Az RNS szekunder szerkezetére az jellemző, hogy mivel ott csak egy polinukleotid lánc van az visszahajlik, és így kialakulak kettős hélixes részek, de ezeket rendezetlen láncrészek váltják fel