Deoksüribonukleiinhape (DNA) ja ribonukleiinhape (RNA) on kaks looduses leiduvat nukleiinhapet. Nukleiinhapped esindavad omakorda ühte neljast "elu molekulist" ehk biomolekuli. Teised on valgud, süsivesikud ja lipiidid. Nukleiinhapped on ainsad biomolekulid, mida ei saa metaboliseerida adenosiinitrifosfaat (ATP, rakkude "energiavaluuta").
Nii DNA kui RNA kannavad keemilist teavet peaaegu identse ja loogiliselt sirgjoonelise geneetilise koodi kujul. DNA on algataja vahenditest, mille abil see edastatakse rakkude ja tervete organismide järgmistele põlvkondadele. RNA on konveier juhendaja käest konveieri töötajatele.
Kuigi DNA vastutab otseselt selle eest messenger RNA (mRNA) sünteesi protsessis, mida nimetatakse transkriptsiooniks, tugineb DNA ka RNA õigele toimimisele, et oma juhised rakkudes ribosoomidesse edastada. Seetõttu võib öelda, et nukleiinhapete DNA ja RNA vahel on tekkinud vastastikune sõltuvus, mis on elu missiooni jaoks võrdselt olulised.
Nukleiinhapped: ülevaade
Nukleiinhapped on pikad polümeerid, mis koosnevad üksikutest elementidest, mida nimetatakse
nukleotiidid. Iga nukleotiid koosneb kolmest omaette elemendist: üks kuni kolm fosfaatrühmad, a riboossuhkur ja üks neljast võimalikust lämmastikalused.Prokarüootides, millel puudub rakutuum, leitakse nii DNA kui ka RNA tsütoplasmas vabad. Eukarüootides, millel on rakutuum ja millel on ka arvukalt spetsialiseerunud organellid, Leidub DNA peamiselt tuumas. Kuid seda võib leida ka mitokondrites ja taimedes kloroplastide sees.
Vahepeal leitakse tuumas eukarüootne RNA ja tsütoplasmas.
Mis on nukleotiidid?
A nukleotiid on lisaks muudele rakufunktsioonidele nukleiinhappe monomeerne ühik. Nukleotiid koosneb a viiesüsinik (pentoos) suhkur viie aatomi siserõnga formaadis üks kuni kolm fosfaatrühmad ja a lämmastikuga alus.
DNA-s on neli võimalikku alust: adeniin (A) ja guaniin (G), mis on puriinid, ja tsütosiin (C) ja tümiin (T), mis on pürimidiinid. RNA sisaldab ka A, G ja C, kuid asendajaid uratsiil (U) tümiini jaoks.
Nukleiinhapetes on kõigil nukleotiididel ühendatud üks fosfaatrühm, mis jaguneb järgmise nukleotiidiga nukleiinhappeahelas. Vabadel nukleotiididel võib aga olla rohkem.
Kuulsalt osalevad adenosiindifosfaat (ADP) ja adenosiinitrifosfaat (ATP) igal sekundil teie enda kehas lugematutes ainevahetusreaktsioonides.
DNA struktuur vs. RNA
Nagu märgitud, sisaldavad DNA ja RNA mõlemad kahte puriini lämmastikalust ja kahte pürimidiinlämmastikalust ning sisaldavad samu puriinaluseid (A ja G). ja üks samadest pürimidiinalustest (C), erinevad nad selle poolest, et DNA teiseks pürimidiinaluseks on T, samas kui RNA-l on U, iga koht T ilmuks DNA-s.
Puriinid on suuremad kui pürimidiinid, kuna need sisaldavad kaks ühendasid lämmastikku sisaldavad rõngad üks pürimidiinides. See mõjutab füüsilist vormi, milles DNA looduses eksisteerib: see on kaheahelalineja täpsemalt on a kaksikheeliks. Ahelad on ühendatud pürimidiini ja puriini alustega külgnevatel nukleotiididel; kui oleks ühendatud kaks puriini või kaks pürimidiini, oleks vahe vastavalt liiga suur või kaks väikest.
RNA on seevastu üheahelaline.
DNA-s olev riboosisuhkur on desoksüriboos arvestades, et RNA-s on riboos. Dezoksüriboos on identne riboosiga, välja arvatud see, et 2-süsiniku asendis olev hüdroksüül (-OH) rühm on asendatud vesinikuaatomiga.
Aluse ja paari sidumine nukleiinhapetes
Nagu märgitud, peavad puriinalused nukleiinhapetes seonduma pürimidiinalustega, moodustades stabiilse kaheahelalise (ja lõpuks topelthelikaalse) molekuli. Kuid see on tegelikult konkreetsem kui see. Puriin A seondub pürimidiini T (või U) ja ainult temaga ning puriin G seondub ainult pürimidiin C-ga.
See tähendab, et kui teate DNA ahela baasjärjestust, saate määrata selle täpse aluse järjestuse täiendav (partner) suund. Mõelge täiendavatele kiududele kui üksteise inversioonidele või fotonegatiividele.
Näiteks kui teil on DNA ahel aluse järjestusega ATTGCCATATG, võite järeldada, et vastaval komplementaarsel DNA ahelal peab olema aluse järjestus TAACGGTATAC.
RNA ahelad on üks ahel, kuid erinevalt DNA-st on neil erinevaid vorme. Lisaks mRNA, ülejäänud kaks peamist RNA tüüpi on ribosomaalne RNA (rRNA) ja edastage RNA (tRNA).
DNA roll vs. RNA valgusünteesis
Nii DNA kui RNA sisaldavad geneetiline teave. Tegelikult sisaldab mRNA sama teavet kui DNA, millest see transkriptsiooni ajal tehti, kuid erinevas keemilises vormis.
Kui DNA-d kasutatakse matriitsina mRNA valmistamiseks transkriptsiooni ajal a eukarüootne rakksünteesib see ahela, mis on komplementaarse DNA ahela RNA analoog. Teisisõnu sisaldab see pigem riboosi kui desoksüriboosi ja seal, kus T sisalduks DNA-s, on seal hoopis U.
Ajal transkriptsioon, luuakse suhteliselt piiratud pikkusega toode. See mRNA ahel sisaldab tavaliselt ühe ainulaadse valguprodukti geneetilist teavet.
Iga riba kolmest järjestikusest alusest mRNA-s võib varieeruda 64 erineval viisil, kusjuures iga koha nelja erineva aluse tulemus tõstetakse kolmandale astmele kõigi kolme laigu arvestamiseks. Nagu juhtub, kodeerib kõiki 20 aminohapet, millest rakud valke ehitavad, just selline triaad mRNA aluseid, mida nimetatakse tripleti koodon.
Tõlge Ribosoomes
Pärast seda, kui mRNA on transkriptsiooni käigus DNA poolt sünteesitud, liigub uus molekul tuumast tsütoplasmasse, läbides tuuma membraani läbi tuuma pooride. Seejärel ühendab see jõud ribosoomiga, mis on just kokku tulemas oma kahest allüksusest, millest üks on suur ja teine.
Ribosoomid on tõlgevõi mRNA-s oleva teabe kasutamine vastava valgu tootmiseks.
Tõlkimise ajal, kui mRNA ahel "dokkib" ribosoomil, surutakse tRNA abil piirkonda kolmele eksponeeritud nukleotiidalusele vastav aminohape - see tähendab tripleti koodon. Iga 20 aminohappe jaoks on olemas tRNA alamtüüp, mis muudab selle süstimisprotsessi korrapärasemaks.
Pärast õige aminohappe kinnitumist ribosoomile viiakse see kiiresti lähedalasuvasse ribosomaalsesse kohta, kus polüpeptiidvõi iga uue lisandi saabumisele eelnev aminohapete kasvav ahel on lõpule jõudmas.
Ribosoomid ise koosnevad ligikaudu võrdsest valkude ja rRNA segust. Need kaks allüksust eksisteerivad eraldi üksustena, välja arvatud juhul, kui nad aktiivselt valke sünteesivad.
Muud erinevused DNA ja RNA vahel
DNA molekulid on oluliselt pikemad kui RNA molekulid; tegelikult, üks DNA molekul moodustab terve kromosoomi geneetilise materjali, mis moodustab tuhandeid geene. Samuti annab tunnistust nende võrdlusmassist asjaolu, et nad on üldse kromosoomideks eraldatud.
Ehkki RNA profiil on tagasihoidlikum, on see funktsionaalsest vaatepunktist tegelikult kahest molekulist mitmekesisem. Lisaks tRNA, mRNA ja rRNA vormidesse jõudmisele võib RNA mõnes olukorras, näiteks valgu translatsiooni ajal, toimida ka katalüsaatorina (reaktsioonide võimendajana).