Почему ДНК является наиболее подходящей молекулой для генетического материала и как РНК сравнивается с ней в этом отношении

За исключением некоторых вирусов, ДНК, а не РНК, несет наследственный генетический код всей биологической жизни на Земле. ДНК более эластична и легче восстанавливается, чем РНК. В результате ДНК служит более стабильным носителем генетической информации, необходимой для выживания и воспроизводства.

И ДНК, и РНК содержат сахарную рибозу, которая по сути представляет собой кольцо из атомов углерода, окруженное кислородом и водородом. Но в то время как РНК содержит полный сахар рибозы, ДНК содержит сахар рибозы, который потерял один атом кислорода и один атом водорода. Интересный факт: это небольшое различие объясняет разные названия, присвоенные РНК и ДНК - рибонуклеиновая кислота и дезоксирибонуклеиновая кислота. Избыточные атомы кислорода и водорода в РНК делают ее склонной к гидролизу - химической реакции, которая эффективно разрушает молекулу РНК пополам. В нормальных клеточных условиях РНК подвергается гидролизу почти в 100 раз быстрее, чем ДНК, что делает ДНК более стабильной молекулой.

И в ДНК, и в РНК основной цитозин часто подвергается спонтанной химической реакции, известной как «дезаминирование». В результате дезаминирования цитозин превращается в урацил, другую нуклеиновую кислоту. база. В РНК, которая содержит как урациловые, так и цитозиновые основания, природные урациловые основания и урациловые основания, образовавшиеся в результате дезаминирования цитозина, неразличимы. Следовательно, клетка не может «знать», должен ли быть урацил или нет, что делает невозможным восстановление дезаминирования цитозина в РНК. Однако ДНК содержит тимин вместо урацила. Клетка идентифицирует все основания урацила в ДНК как результат дезаминирования цитозина и может восстанавливать молекулу ДНК.

Двухцепочечная природа ДНК, в отличие от одноцепочечной природы РНК, еще больше способствует предпочтительности ДНК как генетического материала. Структура двойной спирали ДНК размещает основания внутри структуры, защищая генетическую информацию от химические мутагены - то есть из химических веществ, которые вступают в реакцию с основаниями, потенциально изменяя генетические Информация. В одноцепочечной РНК, с другой стороны, основания открыты и более уязвимы для реакции и деградации.

Когда ДНК реплицируется, новая двухцепочечная молекула ДНК содержит одну родительскую цепь, которая служит шаблоном для репликации, и одну дочернюю цепь вновь синтезированной ДНК. Если есть несоответствие оснований в цепях, как это часто бывает после репликации, клетка может идентифицировать правильную пару оснований из родительской цепи ДНК и соответствующим образом восстанавливать ее. Например, если в одном положении нуклеотида родительская цепь содержит тимин, а дочерняя цепь цепи цитозина, клетка "знает", как исправить несоответствие, следуя инструкциям в родительском прядь. Таким образом, клетка заменяет цитозин дочерней цепи аденозином. Поскольку РНК одноцепочечная, она не может быть отремонтирована таким образом.