Het leven op aarde bestaat alleen dankzij een klasse van organische verbindingen die nucleïnezuren worden genoemd. Deze classificatie van verbindingen bestaat uit polymeren die zijn opgebouwd uit nucleotiden. Tot de bekendste nucleïnezuren behoren DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur). DNA biedt de blauwdruk van het leven in levende cellen, terwijl RNA de vertaling van de genetische code in eiwitten mogelijk maakt, die de cellulaire componenten van het leven vormen. Elk nucleotide in een nucleïnezuur bestaat uit een suikermolecuul (ribose in RNA en deoxyribose in DNA) tot een stikstofbase en een fosfaatgroep. De fosfaatgroepen zorgen ervoor dat de nucleotiden aan elkaar kunnen worden gekoppeld, waardoor de suiker-fosfaatruggengraat van het nucleïnezuur ontstaat, terwijl de stikstofbasen de letters van het genetische alfabet vormen. Deze componenten van nucleïnezuren zijn opgebouwd uit vijf elementen: koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
In veel opzichten vereist het leven op aarde verbindingen die nucleïnezuren worden genoemd, complexe arrangementen van koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor die fungeren als de blauwdrukken en blauwdruklezers van een organisme genetica.
Koolstof moleculen
Als organisch molecuul fungeert koolstof als een sleutelelement van nucleïnezuren. Koolstofatomen komen voor in de suiker van de nucleïnezuurruggengraat en de stikstofbasen.
Zuurstof Moleculen
Zuurstofatomen verschijnen in de stikstofbasen, suiker en fosfaten van de nucleotiden. Een belangrijk verschil tussen DNA en RNA ligt in de structuur van hun respectievelijke suikers. Gehecht aan de koolstof-zuurstof ringstructuur van ribose liggen vier hydroxyl (OH) groepen. In deoxyribose vervangt één waterstof één hydroxylgroep. Dit verschil in een zuurstofatoom leidt tot de term "deoxy" in deoxyribose.
Waterstof Moleculen
Waterstofatomen zijn gehecht aan koolstof- en zuurstofatomen in de suiker- en stikstofbasen van nucleïnezuren. De polaire bindingen die worden gecreëerd door waterstof-stikstofbindingen in de stikstofbasen zorgen ervoor dat waterstofbindingen kunnen worden gevormd tussen nucleïnestrengen zuren, wat resulteert in de vorming van dubbelstrengs DNA, waarbij twee DNA-strengen bij elkaar worden gehouden door de waterstofbruggen van de base paren. In DNA komen deze basenparen overeen met adenine met thymine en guanine met cytosine. Deze basenparing speelt een belangrijke rol bij zowel de replicatie als de translatie van het DNA.
Stikstof moleculencul
De stikstofbevattende basen van nucleïnezuren verschijnen als pyrimidines en purines. Pyrimidinen, enkelvoudige ringstructuren met stikstof op de eerste en derde positie van de ring, omvatten cytosine en thymine, in het geval van DNA. Uracil vervangt thymine in RNA. Purines hebben een dubbele ringstructuur, waarin een pyrimidinering zich verbindt met een tweede ring bij de vierde en vijfde koolstofatomen tot een ring die bekend staat als een imidazoolring. Deze tweede ring bevat extra stikstofatomen op de zevende en negende positie. Adenine en guanine zijn de purinebasen die in DNA worden aangetroffen. Adenine, cytosine en guanine hebben een extra aminogroep (die stikstof bevat) die aan de ringstructuur is bevestigd. Deze gebonden aminogroepen zijn betrokken bij de waterstofbindingen die worden gevormd tussen basenparen van verschillende nucleïnezuurstrengen.
Fosformoleculen
Aan elke suiker zit een fosfaatgroep die bestaat uit fosfor en zuurstof. Met dit fosfaat kunnen de suikermoleculen van verschillende nucleotiden in een polymeerketen aan elkaar worden gekoppeld.