Deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) er de to nukleinsyrene som finnes i naturen. Nukleinsyrer representerer i sin tur en av de fire "livsmolekylene", eller biomolekylene. De andre er proteiner, karbohydrater og lipider. Nukleinsyrer er de eneste biomolekylene som ikke kan metaboliseres for å generere adenosintrifosfat (ATP, "energivaluta" for celler).
DNA og RNA har begge kjemisk informasjon i form av en nesten identisk og logisk grei genetisk kode. DNA er opphavsmann av budskapet og hvordan det blir videreformidlet til påfølgende generasjoner av celler og hele organismer. RNA er transportør av meldingen fra instruksjonsgiveren til forsamlingslinjearbeiderne.
Mens DNA er direkte ansvarlig for messenger RNA (mRNA) syntese i prosessen som kalles transkripsjon, er DNA også avhengig av at RNA fungerer som det skal for å formidle instruksjonene til ribosomer i cellene. Nukleinsyrene DNA og RNA kan derfor sies å ha utviklet en gjensidig avhengighet med hver like viktig for livets oppdrag.
Nukleinsyrer: Oversikt
Nukleinsyrer er lange polymerer som består av individuelle elementer nukleotider. Hvert nukleotid består av tre egne elementer: en til tre fosfatgrupper, a ribose sukker og en av fire mulige nitrogenholdige baser.
I prokaryoter, som mangler en cellekjerne, finnes både DNA og RNA fritt i cytoplasmaet. I eukaryoter, som har en cellekjerne og også har en rekke spesialiserte organeller, DNA finnes hovedsakelig i kjernen. Men det kan også bli funnet i mitokondriene og i planter inne i kloroplaster.
Eukaryot RNA finnes i mellomtiden i kjernen og i cytoplasmaet.
Hva er nukleotider?
EN nukleotid er den monomere enheten til en nukleinsyre, i tillegg til å ha andre cellulære funksjoner. Et nukleotid består av en fem-karbon (pentose) sukker i et fematoms interiørringformat, en til tre fosfatgrupper og en nitrogenholdig base.
I DNA er det fire mulige baser: adenin (A) og guanin (G), som er puriner, og cytosin (C) og tymin (T), som er pyrimidiner. RNA inneholder også A, G og C, men erstatninger uracil (U) for tymin.
I nukleinsyrer har alle nukleotidene en fosfatgruppe festet, som deles med neste nukleotid i nukleinsyrekjeden. Gratis nukleotider kan imidlertid ha mer.
Berømt deltar adenosindifosfat (ADP) og adenosintrifosfat (ATP) i utallige metabolske reaksjoner i kroppen din hvert sekund.
Strukturen av DNA vs. RNA
Som nevnt, mens DNA og RNA hver inneholder to purine nitrogenholdige baser og to pyrimidin nitrogenholdige baser, og inneholder de samme purinbasene (A og G) og en av de samme pyrimidinbasene (C), de skiller seg ved at DNA har T som sin andre pyrimidinbase mens RNA har U hvert sted T vil vises i DNA.
Puriner er større enn pyrimidiner som de inneholder to koblet nitrogenholdige ringer til en i pyrimidiner. Dette har implikasjoner for den fysiske formen DNA eksisterer i naturen: det er dobbeltstrenget, og, spesifikt, er en dobbeltspiralen. Trådene er forbundet med pyrimidin- og purinbaser på tilstøtende nukleotider; hvis to puriner eller to pyrimidiner var sammenføyde, ville avstanden være henholdsvis for stor eller to liten.
RNA er derimot enkeltstrenget.
Ribosesukkeret i DNA er deoksyribose mens det i RNA er ribose. Deoksyribose er identisk med ribose bortsett fra at hydroksylgruppen (-OH) i 2-karbonposisjonen er erstattet av et hydrogenatom.
Basepar-binding i nukleinsyrer
Som nevnt, i nukleinsyrer, må purinbaser binde seg til pyrimidinbaser for å danne et stabilt dobbeltstrenget (og til slutt dobbelt-spiralformet) molekyl. Men det er faktisk mer spesifikt enn det. Purinen A binder seg til og bare til pyrimidinet T (eller U), og purinet G binder seg til og bare til pyrimidinet C.
Dette betyr at når du kjenner basesekvensen til en DNA-streng, kan du bestemme den eksakte basesekvensen for dens komplementær (partner) streng. Tenk på komplementære tråder som inverser, eller fotografiske negativer, av hverandre.
For eksempel, hvis du har en DNA-streng med basesekvensen ATTGCCATATG, kan du utlede at den tilsvarende komplementære DNA-strengen må ha basesekvensen TAACGGTATAC.
RNA-tråder er en enkelt streng, men de kommer i forskjellige former i motsetning til DNA. I tillegg til mRNA, de to andre hovedtypene av RNA er ribosomalt RNA (rRNA) og overføre RNA (tRNA).
Rollen til DNA vs. RNA i proteinsyntese
DNA og RNA inneholder begge genetisk informasjon. Faktisk inneholder mRNA den samme informasjonen som DNA det ble laget av under transkripsjon, men i en annen kjemisk form.
Når DNA brukes som mal for å lage mRNA under transkripsjon i kjernen til a eukaryot celle, syntetiserer den en streng som er RNA-analogen til den komplementære DNA-strengen. Med andre ord inneholder den ribose i stedet for deoksyribose, og der T ville være til stede i DNA, er U til stede i stedet.
I løpet av transkripsjon, det opprettes et produkt med relativt begrenset lengde. Denne mRNA-strengen inneholder vanligvis genetisk informasjon for et enkelt unikt proteinprodukt.
Hver stripe med tre påfølgende baser i mRNA kan variere på 64 forskjellige måter, resultatet av fire forskjellige baser på hvert sted hevet til den tredje kraften for å gjøre rede for alle tre flekkene. Når det skjer, blir hver av de 20 aminosyrene som celler bygger proteiner fra kodet for av en slik triade av mRNA-baser, kalt en triplettkodon.
Oversettelse ved Ribosome
Etter at mRNA er syntetisert av DNA under transkripsjon, beveger det nye molekylet seg fra kjernen til cytoplasmaet, og passerer gjennom kjernemembranen gjennom en kjernepore. Deretter slår den seg sammen med et ribosom, som bare kommer sammen fra de to underenhetene, en stor og en liten.
Ribosomer er stedene for oversettelse, eller bruken av informasjonen i mRNA for å produsere det tilsvarende proteinet.
Når mRNA-strengen "legges til" på ribosomet under translasjon, blir aminosyren som tilsvarer de tre eksponerte nukleotidbasene - det vil si triplettkodonen - skysset inn i regionen av tRNA. Det finnes en undertype av tRNA for hver av de 20 aminosyrene, noe som gjør denne transportprosessen mer ryddig.
Etter at riktig aminosyre er festet til ribosomet, blir den raskt flyttet til et nærliggende ribosomalt sted, hvor polypeptid, eller den voksende aminosyrekjeden som kommer før hver nye tilsetning, er i ferd med å bli fullført.
Ribosomer i seg selv består av en omtrent lik blanding av proteiner og rRNA. De to underenhetene eksisterer som separate enheter bortsett fra når de aktivt syntetiserer proteiner.
Andre forskjeller mellom DNA og RNA
DNA-molekyler er betydelig lengre enn RNA-molekyler; faktisk, et enkelt DNA-molekyl utgjør det genetiske materialet til et helt kromosom, som står for tusenvis av gener. Det faktum at de i det hele tatt er skilt ut i kromosomer, er et bevis på deres komparative masse.
Selv om RNA har en mer ydmyk profil, er det faktisk det mer mangfoldige av de to molekylene fra et funksjonelt synspunkt. I tillegg til å komme i tRNA-, mRNA- og rRNA-former, kan RNA også fungere som en katalysator (forsterkning av reaksjoner) i noen situasjoner, for eksempel under proteinoversettelse.