Kwas dezoksyrybonukleinowy a kwas rybonukleinowy – DNA i RNA – są blisko spokrewnionymi cząsteczkami, które uczestniczą w przekazywaniu i wyrażaniu informacji genetycznej. Chociaż są one dość podobne, łatwo jest również porównać i skontrastować DNA i RNA dzięki ich specyficznym i różnym funkcjom.
Oba składają się z łańcuchów molekularnych zawierających naprzemienne jednostki cukru i fosforanu. Cząsteczki zawierające azot, zwane zasadami nukleotydowymi, zwisają z każdej jednostki cukru. Różne jednostki cukrowe w DNA i RNA są odpowiedzialne za różnice między tymi dwoma biochemikaliami.
Fizyczna struktura RNA i DNA
Ryboza, cukier RNA, ma strukturę pierścieniową składającą się z pięciu atomów węgla i jednego atomu tlenu. Każdy węgiel wiąże się z atomem wodoru i grupą hydroksylową, która jest cząsteczką jednego tlenu i jednego atomu wodoru. Deoksyryboza jest identyczna z rybozą RNA, z wyjątkiem tego, że jeden węgiel wiąże się z atomem wodoru zamiast z grupą hydroksylową.
Ta jedna różnica oznacza, że dwie nici DNA mogą tworzyć strukturę podwójnej helisy, podczas gdy RNA pozostaje jako pojedyncza nić. Struktura DNA z podwójną helisą jest bardzo stabilna, co daje jej zdolność do długiego kodowania informacji i działania jako materiał genetyczny organizmu.
Z drugiej strony RNA nie jest tak stabilne w swojej postaci jednoniciowej, dlatego DNA zostało wybrane ewolucyjnie zamiast RNA jako informacja genetyczna życia. Komórka tworzy RNA w miarę potrzeb podczas procesu transkrypcji, ale DNA ulega samoreplikacji.
Bazy nukleotydowe
Każda jednostka cukru w DNA i RNA wiąże się z jedną z czterech zasad nukleotydowych. Zarówno DNA, jak i RNA wykorzystują zasady A, C i G. Jednak DNA używa zasady T, podczas gdy RNA używa zamiast niej zasady U. Sekwencja zasad wzdłuż nici DNA i RNA to kod genetyczny, który mówi komórce, jak wytwarzać białka.
W DNA zasady każdej nici wiążą się z zasadami drugiej nici, tworząc strukturę podwójnej helisy. W DNA A może wiązać się tylko z T, a C może wiązać się tylko z G. Struktura helisy DNA jest zachowana w kokonie białkowo-RNA zwanym chromosomem.
Role w transkrypcji
Komórka wytwarza białko poprzez transkrypcję DNA na RNA, a następnie translację RNA na białka. Podczas transkrypcji część cząsteczki DNA, zwana genem, jest wystawiona na działanie enzymów, które łączą nici RNA zgodnie z zasadami wiązania nukleotydów.
Jedyna różnica polega na tym, że zasady DNA A wiążą się z zasadami U RNA. Enzym polimeraza RNA odczytuje każdą zasadę DNA w genie i dodaje komplementarną zasadę RNA do rosnącej nici RNA. W ten sposób informacja genetyczna DNA jest przekazywana do RNA.
Inne różnice z cząsteczkami DNA i RNA
Komórka wykorzystuje również drugi rodzaj RNA do tworzenia rybosomy, które są małymi fabrykami produkującymi białka. Trzeci typ RNA pomaga przenosić aminokwasy do rosnących nici białkowych. DNA nie odgrywa żadnej roli w tłumaczeniu.
Dodatkowe grupy hydroksylowe RNA sprawiają, że jest to bardziej reaktywna cząsteczka, która jest mniej stabilna w warunkach alkalicznych niż DNA. Ciasna struktura podwójnej helisy DNA sprawia, że jest ona mniej podatna na działanie enzymów, ale RNA jest bardziej odporne na promienie ultrafioletowe.
Kolejną różnicą między tymi dwiema cząsteczkami jest ich lokalizacja w komórce. U eukariontów DNA znajduje się tylko w zamkniętych organellach. Większość DNA komórki znajduje się w jądrze, dopóki komórka nie podzieli się i otoczka jądrowa rozpadnie się. Można również znaleźć DNA w mitochondriach i chloroplastach (oba są również organellami związanymi z błoną).
Jednak RNA znajduje się w całej komórce. Można go znaleźć wewnątrz jądra, swobodnie pływając w cytoplazmie, a także w organellach, takich jak retikulum endoplazmatyczne.