DNA vs. RNA: Was sind die Ähnlichkeiten und Unterschiede? (mit Diagramm)

Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) sind die beiden in der Natur vorkommenden Nukleinsäuren. Nukleinsäuren wiederum stellen eines der vier „Moleküle des Lebens“ oder Biomoleküle dar. Die anderen sind Proteine, Kohlenhydrate und Lipide. Nukleinsäuren sind die einzigen Biomoleküle, die nicht metabolisiert werden können Adenosintriphosphat (ATP, die "Energiewährung" der Zellen).

DNA und RNA tragen beide chemische Informationen in Form eines nahezu identischen und logisch einfachen genetischen Codes. DNA ist die Urheber der Botschaft und der Art und Weise, wie sie an nachfolgende Generationen von Zellen und ganzen Organismen weitergegeben wird. RNA ist die Förderband der Nachricht vom Instruktionsgeber an die Fließbandarbeiter.

Während die DNA direkt verantwortlich ist für Boten-RNA (mRNA) Synthese in dem Prozess, der Transkription genannt wird, ist die DNA auch auf die RNA angewiesen, um richtig zu funktionieren, um ihre Anweisungen an die Ribosomen in den Zellen weiterzugeben. Es kann daher gesagt werden, dass die Nukleinsäuren DNA und RNA eine gegenseitige Abhängigkeit entwickelt haben, die für die Mission des Lebens gleichermaßen wichtig sind.

Nukleinsäuren: Übersicht

Nukleinsäuren sind lange Polymere aus einzelnen Elementen, genannt Nukleotide. Jedes Nukleotid besteht aus drei eigenen Einzelelementen: eins bis drei Phosphatgruppen, ein Ribose-Zucker und einer von vier möglichen stickstoffhaltige Basen.

Bei Prokaryoten, denen ein Zellkern fehlt, finden sich sowohl DNA als auch RNA frei im Zytoplasma. Bei Eukaryoten, die einen Zellkern besitzen und auch eine Reihe von spezialisierten Organellen, DNA wird hauptsächlich im Zellkern gefunden. Es kommt aber auch in den Mitochondrien und bei Pflanzen in Chloroplasten vor.

Eukaryotische RNA findet sich dagegen im Zellkern und im Zytoplasma.

Was sind Nukleotide?

EIN Nukleotid ist die monomere Einheit einer Nukleinsäure, zusätzlich zu anderen zellulären Funktionen. Ein Nukleotid besteht aus a Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentose)) in einem fünfatomigen Innenringformat, eins bis drei Phosphatgruppen und ein Stickstoffbase.

In der DNA gibt es vier mögliche Basen: Adenin (A) und Guanin (G), die Purine sind, und Cytosin (C) und Thymin (T), die Pyrimidine sind. RNA enthält auch A, G und C, aber Ersatzstoffe Uracil (U) für Thymin.

In Nukleinsäuren haben die Nukleotide alle eine angehängte Phosphatgruppe, die mit dem nächsten Nukleotid in der Nukleinsäurekette geteilt wird. Freie Nukleotide können jedoch mehr haben.

Adenosindiphosphat (ADP) und Adenosintriphosphat (ATP) sind bekanntlich jede Sekunde an unzähligen Stoffwechselreaktionen im eigenen Körper beteiligt.

Die Struktur der DNA vs. RNA

Wie bereits erwähnt, enthalten DNA und RNA jeweils zwei stickstoffhaltige Purinbasen und zwei stickstoffhaltige Pyrimidinbasen und enthalten dieselben Purinbasen (A und G). und eine der gleichen Pyrimidinbasen (C), unterscheiden sie sich darin, dass DNA T als ihre zweite Pyrimidinbase hat, während RNA U an jeder Stelle hat, an der T in der DNA vorkommen würde.

Purine sind größer als Pyrimidine, da sie enthalten zwei verbundene stickstoffhaltige Ringe mit dem einer bei Pyrimidinen. Dies hat Auswirkungen auf die physische Form, in der die DNA in der Natur existiert: Sie ist' Doppelstrang, und insbesondere ist a Doppelhelix. Die Stränge werden durch die Pyrimidin- und Purinbasen an benachbarten Nukleotiden verbunden; wenn zwei Purine oder zwei Pyrimidine verbunden würden, wäre der Abstand zu groß bzw. zwei klein.

RNA hingegen ist einzelsträngig.

Der Ribosezucker in der DNA ist DNA Desoxyribose wohingegen das in RNA ribose. Desoxyribose ist mit Ribose identisch, außer dass die Hydroxylgruppe (-OH) an der 2-Kohlenstoff-Position durch ein Wasserstoffatom ersetzt wurde.

Basenpaarbindung in Nukleinsäuren

Wie bereits erwähnt, müssen Purinbasen in Nukleinsäuren an Pyrimidinbasen binden, um ein stabiles doppelsträngiges (und letztendlich doppelhelikales) Molekül zu bilden. Aber es ist tatsächlich konkreter. Das Purin A bindet und nur an das Pyrimidin T (oder U) und das Purin G bindet und nur an das Pyrimidin C.

Das bedeutet, dass Sie, wenn Sie die Basensequenz eines DNA-Strangs kennen, die genaue Basensequenz seines DNA-Strangs bestimmen können komplementärer (Partner-)Strang. Stellen Sie sich komplementäre Stränge als Umkehrungen oder fotografische Negative vor.

Wenn Sie beispielsweise einen DNA-Strang mit der Basensequenz ATTGCCATATG haben, können Sie daraus schließen, dass der entsprechende komplementäre DNA-Strang die Basensequenz TAACCGGTATAC aufweisen muss.

RNA-Stränge sind ein Einzelstrang, aber im Gegensatz zur DNA kommen sie in verschiedenen Formen vor. Zusätzlich zu mRNA, die anderen beiden Haupttypen von RNA sind ribosomale RNA (rRNA) und Transfer-RNA (tRNA).

Die Rolle der DNA vs. RNA in der Proteinsynthese

DNA und RNA enthalten beide genetische Information. Tatsächlich enthält mRNA die gleichen Informationen wie die DNA, aus der sie während der Transkription hergestellt wurde, jedoch in einer anderen chemischen Form.

Wenn DNA als Matrize verwendet wird, um mRNA während der Transkription im Kern von a. herzustellen Eukaryotische Zelle, synthetisiert es einen Strang, der das RNA-Analogon des komplementären DNA-Strangs ist. Mit anderen Worten, es enthält eher Ribose als Desoxyribose, und wo T in der DNA vorhanden wäre, ist stattdessen U vorhanden.

Während Transkription, wird ein Produkt von relativ begrenzter Länge erzeugt. Dieser mRNA-Strang enthält normalerweise die genetische Information für ein einzelnes einzigartiges Proteinprodukt.

Jeder Streifen von drei aufeinanderfolgenden Basen in der mRNA kann auf 64 verschiedene Arten variieren, das Ergebnis von vier verschiedenen Basen an jedem Spot, die in die dritte Potenz angehoben werden, um alle drei Spots zu berücksichtigen. Tatsächlich wird jede der 20 Aminosäuren, aus denen Zellen Proteine ​​aufbauen, von genau einer solchen Triade von mRNA-Basen kodiert, die als a. bezeichnet wird Triplett-Codon.

Übersetzung am Ribosom

Nachdem mRNA während der Transkription von DNA synthetisiert wurde, wandert das neue Molekül vom Zellkern zum Zytoplasma und passiert die Kernmembran durch eine Kernpore. Es schließt sich dann mit einem Ribosom zusammen, das gerade aus seinen beiden Untereinheiten, einer großen und einer kleinen, zusammenkommt.

Ribosomen sind die Standorte von Übersetzung, oder die Nutzung der Informationen in der mRNA zur Herstellung des entsprechenden Proteins.

Während der Translation, wenn der mRNA-Strang an das Ribosom „andockt“, wird die den drei exponierten Nukleotidbasen entsprechende Aminosäure – also das Triplett-Codon – von der tRNA in die Region transportiert. Für jede der 20 Aminosäuren existiert eine Unterart von tRNA, die diesen Shuttle-Prozess geordneter macht.

Nachdem die richtige Aminosäure an das Ribosom angeheftet ist, wird sie schnell zu einer nahegelegenen ribosomalen Stelle bewegt, wo die Polypeptid, oder die wachsende Aminosäurekette, die der Ankunft jeder neuen Zugabe vorausgeht, wird gerade fertiggestellt.

Ribosomen selbst bestehen aus einer ungefähr gleichen Mischung von Proteinen und rRNA. Die beiden Untereinheiten existieren als separate Einheiten, außer wenn sie aktiv Proteine ​​synthetisieren.

Andere Unterschiede zwischen DNA und RNA

DNA-Moleküle sind erheblich länger als RNA-Moleküle; eigentlich, ein einzelnes DNA-Molekül bildet das genetische Material eines ganzen Chromosoms, die für Tausende von Genen verantwortlich sind. Auch die Tatsache, dass sie überhaupt in Chromosomen getrennt sind, zeugt von ihrer relativen Masse.

Obwohl RNA ein bescheideneres Profil hat, ist es aus funktioneller Sicht tatsächlich das vielfältigere der beiden Moleküle. RNA kann nicht nur in tRNA-, mRNA- und rRNA-Formen vorliegen, sondern kann in einigen Situationen auch als Katalysator (Verstärker von Reaktionen) wirken, beispielsweise während der Proteintranslation.

  • Teilen
instagram viewer