DNA kontra RNA: jakie są podobieństwa i różnice? (z diagramem)

Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA) to dwa kwasy nukleinowe występujące w przyrodzie. Kwasy nukleinowe z kolei reprezentują jedną z czterech „cząsteczek życia” lub biocząsteczek. Pozostali są białka, węglowodany i lipidy. Kwasy nukleinowe są jedynymi biocząsteczkami, których nie można zmetabolizować w celu wytworzenia adenozynotrifosforan (ATP, „waluta energetyczna” komórek).

Zarówno DNA, jak i RNA niosą informacje chemiczne w postaci prawie identycznego i logicznie prostego kodu genetycznego. DNA jest inicjator wiadomości i środków, za pomocą których jest ona przekazywana kolejnym pokoleniom komórek i całych organizmów.. RNA jest przenośnik przekazu od instruktora do pracowników linii montażowej.

Podczas gdy DNA jest bezpośrednio odpowiedzialne za posłańca RNA (mRNA) w procesie zwanym transkrypcją DNA również opiera się na RNA, aby prawidłowo funkcjonować i przekazywać swoje instrukcje do rybosomów w komórkach. Można zatem powiedzieć, że kwasy nukleinowe DNA i RNA wyewoluowały współzależność, a każdy z nich jest równie ważny dla misji życia.

Kwasy nukleinowe to długie polimery składające się z pojedynczych elementów zwanych nukleotydy. Każdy nukleotyd składa się z trzech odrębnych elementów: od jednego do trzech grupy fosforanowe, a cukier rybozy i jeden z czterech możliwych zasady azotowe.

U prokariontów, które nie mają jądra komórkowego, zarówno DNA, jak i RNA są wolne w cytoplazmie. U eukariontów, które mają jądro komórkowe, a także posiadają szereg wyspecjalizowanych organelle, DNA znajduje się głównie w jądrze. Ale można go również znaleźć w mitochondriach i roślinach w chloroplastach.

Tymczasem eukariotyczny RNA znajduje się w jądrze i w cytoplazmie.

ZA nukleotyd jest jednostką monomeryczną kwasu nukleinowego, oprócz pełnienia innych funkcji komórkowych. Nukleotyd składa się z cukier pięciowęglowy (pentozowy) w pięcioatomowym formacie pierścienia wewnętrznego, od jednego do trzech grupy fosforanowe i zasada azotowa.

W DNA istnieją cztery możliwe zasady: adenina (A) i guanina (G), które są purynami oraz cytozyna (C) i tymina (T), które są pirymidynami. RNA zawiera również A, G i C, ale substytuty uracyl (U) dla tyminy.

W kwasach nukleinowych wszystkie nukleotydy mają przyłączoną jedną grupę fosforanową, która jest wspólna z następnym nukleotydem w łańcuchu kwasu nukleinowego. Wolne nukleotydy mogą jednak mieć więcej.

Wiadomo, że adenozynodifosforan (ADP) i adenozynotrójfosforan (ATP) co sekundę biorą udział w niezliczonych reakcjach metabolicznych we własnym ciele.

Jak wspomniano, podczas gdy DNA i RNA zawierają dwie purynowe zasady azotowe i dwie pirymidynowe zasady azotowe i zawierają te same zasady purynowe (A i G) i jedną z tych samych zasad pirymidynowych (C), różnią się tym, że DNA ma T jako drugą zasadę pirymidynową, podczas gdy RNA ma U w każdym miejscu T pojawiłoby się w DNA.

Puryny są większe niż pirymidyny, ponieważ zawierają dwa połączone pierścienie zawierające azot z jeden w pirymidynach. Ma to wpływ na fizyczną formę, w której DNA istnieje w przyrodzie: jest dwuniciowy, a konkretnie jest podwójna helisa. Nici są połączone zasadami pirymidynowymi i purynowymi na sąsiednich nukleotydach; gdyby połączyć dwie puryn lub dwie pirymidyny, odstępy byłyby odpowiednio zbyt duże lub dwie małe.

Z drugiej strony RNA jest jednoniciowy.

Cukier rybozy w DNA to dezoksyryboza podczas gdy w RNA jest ryboza. Deoksyryboza jest identyczna z rybozą, z tym wyjątkiem, że grupa hydroksylowa (-OH) w pozycji 2-węglowej została zastąpiona atomem wodoru.

Jak zauważono, w kwasach nukleinowych zasady purynowe muszą wiązać się z zasadami pirymidynowymi, tworząc stabilną dwuniciową (i ostatecznie podwójną helisę) cząsteczkę. Ale w rzeczywistości jest bardziej szczegółowy. Puryna A wiąże się tylko z pirymidyną T (lub U), a puryna G wiąże się tylko z pirymidyną C.

Oznacza to, że znając sekwencję zasad nici DNA, możesz określić dokładną sekwencję zasad jej komplementarny (partner) pasmo. Pomyśl o komplementarnych wątkach jako o swoich odwrotnościach lub negatywach fotograficznych.

Na przykład, jeśli masz nić DNA o sekwencji zasad ATTGCCATATG, możesz wywnioskować, że odpowiadająca jej komplementarna nić DNA musi mieć sekwencję zasad TAACGGTATAC.

Nici RNA są pojedynczą nicią, ale występują w różnych formach, w przeciwieństwie do DNA. Oprócz mRNA, pozostałe dwa główne typy RNA to rybosomalne RNA (rRNA) i transfer RNA (tRNA).

Zarówno DNA, jak i RNA zawierają Informacja genetyczna. W rzeczywistości mRNA zawiera te same informacje, co DNA, z którego zostało utworzone podczas transkrypcji, ale w innej formie chemicznej.

Gdy DNA jest używany jako matryca do tworzenia mRNA podczas transkrypcji w jądrze a komórka eukariotyczna, syntetyzuje nić, która jest analogiem RNA komplementarnej nici DNA. Innymi słowy, zawiera rybozę, a nie dezoksyrybozę, a tam, gdzie T byłby obecny w DNA, zamiast tego występuje U.

W trakcie transkrypcja, powstaje produkt o stosunkowo ograniczonej długości. Ta nić mRNA zwykle zawiera informację genetyczną dla pojedynczego unikalnego produktu białkowego.

Każdy pasek trzech kolejnych zasad w mRNA może się różnić na 64 różne sposoby, wynik czterech różnych zasad w każdym miejscu podniesiony do trzeciej potęgi, aby uwzględnić wszystkie trzy plamki. Tak się składa, że ​​każdy z 20 aminokwasów, z których komórki budują białka, jest kodowany właśnie przez taką triadę zasad mRNA, zwaną kodon trypletowy.

Po zsyntetyzowaniu mRNA przez DNA podczas transkrypcji, nowa cząsteczka przemieszcza się z jądra do cytoplazmy, przechodząc przez błonę jądrową przez por jądrowy. Następnie łączy siły z rybosomem, który właśnie składa się z dwóch podjednostek, jednej dużej i jednej małej.

Rybosomy są miejscami tłumaczenielub wykorzystanie informacji zawartych w mRNA do wytworzenia odpowiedniego białka.

Podczas translacji, gdy nić mRNA „dokuje” do rybosomu, aminokwas odpowiadający trzem odsłoniętym zasadom nukleotydowym – czyli kodonowi tripletowemu – jest transportowany do regionu przez tRNA. Dla każdego z 20 aminokwasów istnieje podtyp tRNA, co czyni ten proces wahadłowym bardziej uporządkowanym.

Po przyłączeniu odpowiedniego aminokwasu do rybosomu, jest on szybko przenoszony do pobliskiego miejsca rybosomalnego, gdzie polipeptyd, czyli rosnący łańcuch aminokwasów poprzedzający nadejście każdego nowego dodatku, jest w trakcie dobiegania końca.

Same rybosomy składają się z mniej więcej równej mieszaniny białek i rRNA. Dwie podjednostki istnieją jako oddzielne jednostki, z wyjątkiem przypadków, gdy aktywnie syntetyzują białka.

Cząsteczki DNA są znacznie dłuższe niż cząsteczki RNA; w rzeczywistości, pojedyncza cząsteczka DNA tworzy materiał genetyczny całego chromosomu, odpowiadając za tysiące genów. Również fakt, że są one w ogóle rozdzielone na chromosomy, świadczy o ich względnej masie.

Chociaż RNA ma bardziej skromny profil, w rzeczywistości jest bardziej zróżnicowany z dwóch cząsteczek z funkcjonalnego punktu widzenia. Oprócz pojawiania się w postaci tRNA, mRNA i rRNA, RNA może również działać jako katalizator (wzmacniacz reakcji) w niektórych sytuacjach, na przykład podczas translacji białka.