DNA לעומת RNA: מה הדמיון והשוני? (עם תרשים)

חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) ו חומצה ריבונוקלאית (RNA) הן שתי חומצות הגרעין המצויות בטבע. חומצות גרעין מייצגות בתורן אחת מארבע "מולקולות החיים", או הביו-מולקולות. האחרים הם חלבונים, פחמימות ו שומנים. חומצות גרעין הן הביומולקולות היחידות שלא ניתן לייצר מטבוליזם להן אדנוזין טרי פוספט (ATP, "מטבע האנרגיה" של התאים).

DNA ו- RNA נושאים שניהם מידע כימי בצורת קוד גנטי כמעט זהה ופשוט מבחינה לוגית. DNA הוא ה- יוֹזֵם של המסר והאמצעים שבהם הוא מועבר לדורות הבאים של תאים ואורגניזמים שלמים. RNA הוא ה- מַסוֹעַ של המסר מנותן ההוראות לעובדי קו ההרכבה.

בעוד ש- DNA אחראי ישירות על שליח RNA (mRNA) סינתזה בתהליך הנקרא תעתיק, DNA מסתמך גם על תפקוד תקין של ה- RNA על מנת להעביר את הוראותיו לריבוזומים בתוך התאים. לכן ניתן לומר ש- DNA ו- RNA של חומצות הגרעין פיתחו תלות הדדית עם כל אחת מהן חיוניות באותה מידה למשימת החיים.

חומצות גרעין הם פולימרים ארוכים המורכבים מאלמנטים בודדים נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד מורכב משלושה יסודות בודדים משלו: אחד עד שלושה קבוצות פוספט, א סוכר ריבוז ואחת מארבע אפשריות בסיסים חנקניים.

בפרוקריוטים, חסרי גרעין תאים, גם ה- DNA וגם ה- RNA נמצאים חופשיים בציטופלזמה. באיקריוטים, שיש להם גרעין תא ויש להם גם מספר מומחים אברונים, ה- DNA נמצא בעיקר בגרעין. אך ניתן למצוא אותו גם במיטוכונדריה ובצמחים בתוך כלורופלסטים.

בינתיים נמצא ה- RNA האוקריוטי בגרעין ו בציטופלזמה.

א נוקלאוטיד היא היחידה המונומית של חומצת גרעין, בנוסף לכך שיש פונקציות תאיות אחרות. נוקלאוטיד מורכב מ- סוכר בעל חמש פחמן (פנטוז) בפורמט טבעת פנים של חמישה אטומים, אחד לשלושה קבוצות פוספט ו בסיס חנקני.

ב- DNA ישנם ארבעה בסיסים אפשריים: אדנין (A) וגואנין (G) שהם פורינים, וציטוזין (C) ותימין (T) שהם פירימידינים. RNA מכיל גם A, G ו- C, אך תחליפים uracil (U) לתימין.

בחומצות גרעין, לכולן הנוקלאוטידים מחוברת קבוצת פוספט אחת, המשותפת עם הנוקלאוטיד הבא בשרשרת חומצות הגרעין. עם זאת, בנוקלאוטידים בחינם יכולים להיות יותר.

מפורסם, אדנוזין דיפוספט (ADP) ואדנוזין טריפוספט (ATP) משתתפים באינספור תגובות מטבוליות בגופך בכל שנייה.

כאמור, בעוד ש- DNA ו- RNA כל אחד מכיל שני בסיסים חנקניים פוריניים ושני בסיסים חנקניים פירימידין, ומכילים את אותם בסיסי purine (A ו- G) ואחד מאותם בסיסי פירימידין (C), הם נבדלים בכך ש- DNA כולל T כבסיס הפירימידין השני שלו ואילו ב- RNA יש U כל מקום בו T יופיע ב- DNA.

הפורינים גדולים יותר מפירמידינים מכיוון שהם מכילים שתיים הצטרף טבעות המכילות חנקן ל אחד בפירמידינים. יש לכך השלכות על הצורה הפיזית בה DNA קיים בטבע: זה סטנדרטים כפולים, ובאופן ספציפי, הוא א הליקס כפול. לחוטים מצטרפים בסיסי הפירימידין והפורין על נוקלאוטידים סמוכים; אם הצטרפו שני פורינים או שני פירימידינים, המרווח יהיה גדול מדי או שניים קטנים בהתאמה.

לעומת זאת, RNA הוא חד גדילי.

סוכר הריבוז ב- DNA הוא deoxyribose ואילו זה ב- RNA הוא ריבוז. דאוקסיריבוז זהה לריבוז, אלא שקבוצת ההידרוקסיל (-OH) במצב 2 פחמן הוחלפה באטום מימן.

כאמור, בחומצות גרעין, בסיסי הפורין חייבים להיקשר לבסיסי פירימידין כדי ליצור מולקולה יציבה דו-גדילית (ובסופו של דבר כפולת-סליל). אבל זה בעצם יותר ספציפי מזה. הפורין A נקשר לפירימידין T (או U) בלבד, והפורין G נקשר לפירימידין C ורק.

משמעות הדבר היא שכאשר אתה יודע את רצף הבסיס של קווצת DNA, אתה יכול לקבוע את רצף הבסיס המדויק שלו גדיל משלים (שותף). חשוב על קווצות משלימות כעל הפוך, או שלילי צילום, זה לזה.

לדוגמה, אם יש לך קווצת DNA עם רצף הבסיס ATTGCCATATG, אתה יכול להסיק כי גדיל ה- DNA המשלים המתאים חייב להיות ברצף הבסיס TAACGGTATAC.

גדילי RNA הם קווצה אחת, אך הם מגיעים בצורות שונות בניגוד ל- DNA. בנוסף ל mRNA, שני הסוגים העיקריים האחרים של RNA הם RNA ריבוזומלי (rRNA) ולהעביר RNA (tRNA).

DNA ו- RNA שניהם מכילים מידע גנטי. למעשה, ה- mRNA מכיל את אותו המידע כמו ה- DNA ממנו הוא נוצר במהלך התמלול, אך בצורה כימית אחרת.

כאשר ה- DNA משמש כתבנית ליצירת mRNA במהלך תעתיק בגרעין של a תא אוקריוטי, הוא מסנתז קווצה שהיא אנלוגי ה- RNA של גדיל ה- DNA המשלים. במילים אחרות, הוא מכיל ריבוז ולא דאוקסיריבוז, ובמקום בו T יהיה קיים ב- DNA, U נמצא במקום זאת.

בְּמַהֲלָך תַעֲתוּק, נוצר מוצר באורך מוגבל יחסית. חוט mRNA זה מכיל בדרך כלל את המידע הגנטי עבור מוצר חלבון ייחודי יחיד.

כל רצועה של שלושה בסיסים רצופים ב- mRNA יכולה להשתנות ב -64 דרכים שונות, התוצאה של ארבעה בסיסים שונים בכל נקודה שהועלתה לכוח השלישי כדי להסביר את כל שלושת הנקודות. כאשר זה קורה, כל אחת מ -20 חומצות האמינו שמהן בונים תאים חלבונים מקודדת על ידי משולש כזה של בסיסי mRNA בדיוק, הנקרא קודון שלישייה.

לאחר ש- mRNA מסונתז על ידי ה- DNA במהלך השעתוק, המולקולה החדשה עוברת מהגרעין לציטופלזמה ועוברת דרך הקרום הגרעיני דרך נקבובית גרעינית. לאחר מכן הוא משלב כוחות עם ריבוזום, שרק מתחבר משתי יחידות היחידות שלו, אחת גדולה ואחת קטנה.

הריבוזומים הם האתרים של תִרגוּם, או השימוש במידע ב- mRNA לייצור החלבון המתאים.

במהלך התרגום, כאשר גדיל ה- mRNA "נעגל" על הריבוזום, חומצת האמינו המתאימה לשלושת בסיסי הנוקליאוטידים החשופים - כלומר קודון השלשות - מועברת לאזור על ידי tRNA. תת-סוג של tRNA קיים לכל אחת מ -20 חומצות האמינו, מה שהופך את תהליך ההסעות הזה למסודר יותר.

לאחר שחומצת האמינו הנכונה מחוברת לריבוזום, היא עוברת במהירות לאתר הריבוזומלי הסמוך, שם פוליפפטיד, או השרשרת ההולכת וגדלה של חומצות אמינו שקדמו להגעתה של כל תוספת חדשה, נמצאת בתהליך השלמה.

הריבוזומים עצמם מורכבים מתערובת שווה בערך של חלבונים ו- rRNA. שתי יחידות המשנה קיימות כישויות נפרדות למעט כאשר הן מסנתזות פעיל חלבונים.

מולקולות DNA ארוכות במידה ניכרת ממולקולות RNA; למעשה, מולקולת DNA אחת מהווה את החומר הגנטי של כרומוזום שלם, המהווה אלפי גנים. כמו כן, העובדה שהם מופרדים בכלל לכרומוזומים היא עדות למסה ההשוואתית שלהם.

למרות של- RNA יש פרופיל צנוע יותר, הוא למעשה המגוון יותר מבין שתי המולקולות מבחינה פונקציונלית. בנוסף לבוא בצורות tRNA, mRNA ו- rRNA, RNA יכול גם לשמש כזרז (משפר תגובות) במצבים מסוימים, כגון במהלך תרגום חלבונים.