核酸

核酸 一連の個々のヌクレオチドから構成されて高分子を形成し、細胞核の遺伝子の主成分として、遺伝情報のキャリアであり、多くの生化学反応を触媒します。

個々のヌクレオチドはそれぞれ、リン酸塩および核酸塩基成分、ならびにペントース環分子リボースまたはデオキシリボースからなる。核酸の生化学的有効性は、化学組成だけでなく、二次構造、三次元配置にも基づいています。

核酸とは？

核酸のビルディングブロックは、それぞれリン酸残基、単糖リボースまたはデオキシリボースで構成される個々のヌクレオチドであり、それぞれ5つの炭素原子がリング状に配置され、5つの可能な核酸塩基の1つを備えています。 5つの可能な核酸塩基は、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）、ウラシル（U）です。

糖成分としてデオキシリボースを含むヌクレオチドが並んでデオキシリボ核酸（DNA）を形成し、糖成分としてリボースを持つヌクレオチドがリボ核酸（RNA）に組み込まれます。核酸塩基としてのウラシルは、RNAでのみ発生します。そこではウラシルがチミンに取って代わり、これはDNAにのみ存在します。つまり、DNAとRNAの構造に使用できるヌクレオチドは4つだけです。

英語および国際的な使用法、ならびにドイツの技術記事では、略語DNA（デオキシリボ核酸）は通常、DNSの代わりに使用され、RNA（リボ核酸）はRNAの代わりに使用されます。 DNAまたはRNAの形で天然に存在する核酸に加えて、合成核酸は、触媒として特定の化学プロセスを可能にする化学で開発されています。

解剖学と構造

核酸は膨大な数のヌクレオチドの鎖で構成されています。ヌクレオチドは常に、DNAの場合はリング状の単糖デオキシリボース、RNAの場合はリボース、リン酸残基と核酸塩基部分で構成されます。リボースとデオキシリボースの違いは、デオキシリボースでは、OHグループが還元によって、つまり電子を追加することによってHイオンに変換され、化学的により安定になる点だけです。

環の形で存在し、それぞれ炭素原子数が5のリボースまたはデオキシリボースから開始して、核酸塩基グループは、N-グリコシド結合を介して各ヌクレオチドの同じ炭素原子に接続されます。 N-グリコシドとは、糖の対応する炭素原子が核酸塩基のNH2グループに接続されていることを意味します。グリコシド結合を持つC原子を1番に指定すると、時計回りに見ると、3番のC原子はホスホジエステル結合を介して次のヌクレオチドのリン酸基に、NoのC原子は5「独自の」リン酸基でエステル化。 DNAとRNAの両方の核酸は、それぞれ純粋なヌクレオチドで構成されています。

これは、DNAヌクレオチドの中心糖分子が常にデオキシリボースで構成され、RNAの中心糖分子が常にリボースで構成されることを意味します。特定の核酸のヌクレオチドは、4つの可能な核酸塩基の順序のみが異なります。 DNAは細い帯と見なすことができ、通常はDNAが二重らせんとして存在するように、相補的な対応物によって絡み合って完成します。アデニンとチミン、グアニンとシトシンの塩基対は常に互いに向き合っています。

機能とタスク

DNSとRNSには異なるタスクと機能があります。 DNAは機能的な仕事を引き受けませんが、RNAはさまざまな代謝プロセスに介入します。 DNAは、すべての細胞における遺伝情報の中央保管場所として機能します。生物全体の構築手順が含まれており、必要に応じて利用できるようにします。

すべてのタンパク質の構造は、アミノ酸配列の形でDNAに保存されます。実際の実装では、DNAのコード化された情報は、まず転写プロセスを介して「コピー」され、対応するアミノ酸配列に翻訳されます（転写されます）。これらすべての必要な複雑な仕事関数は、特別なリボ核酸によって実行されます。したがって、RNAは、細胞核内のDNAに相補的な一本鎖を形成し、それをリボソームRNAとして核孔を通して細胞核からリボソームに輸送し、目的のタンパク質に特定のアミノ酸を組み立てて合成するという役割を果たします。

70〜95ヌクレオチド程度の比較的短い鎖からなるtRNA（トランスファーRNA）が重要な役割を果たしています。 tRNAはクローバーのような構造をしています。彼らの仕事は、DNAによるコーディングに従って提供されたアミノ酸を取り込み、リボソームでタンパク質合成に利用できるようにすることです。一部のtRNAは特定のアミノ酸に特化していますが、他のtRNAは同時に複数のアミノ酸に関与しています。

病気

細胞分裂に関連する複雑なプロセス、すなわち染色体の複製と遺伝暗号のアミノ酸配列への翻訳は、多くの機能不全を引き起こす可能性があり、致命的（生存不能）からかろうじて目立つまで、さまざまな影響が現れます。

まれな例外的なケースでは、ランダムな誤動作は、個人の環境条件への適応の改善につながり、それによりプラスの効果につながります。 DNAの複製は、個々の遺伝子の自然発生的な変化（突然変異）を引き起こす可能性（遺伝子突然変異）や、細胞内の染色体の分布に誤りがある可能性があります（ゲノム突然変異）。ゲノム変異のよく知られた例は21トリソミーです-ダウン症候群としても知られています。

低酵素食、持続的なストレスの多い状況、紫外線への過度の曝露という形での好ましくない環境条件は、DNAへの損傷を促進し、免疫系の弱体化につながり、がん細胞の形成を促進する可能性があります。毒性物質はまた、RNAの多様な機能を損ない、かなりの障害を引き起こす可能性があります。