กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (ดีเอ็นเอ) และ กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) คือกรดนิวคลีอิกสองชนิดที่พบในธรรมชาติ กรดนิวคลีอิกเป็นตัวแทนของหนึ่งในสี่ "โมเลกุลของชีวิต" หรือชีวโมเลกุล อื่นๆ คือ โปรตีน, คาร์โบไฮเดรต และ ไขมัน. กรดนิวคลีอิกเป็นชีวโมเลกุลเพียงชนิดเดียวที่ไม่สามารถเผาผลาญเพื่อสร้าง to อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP, "สกุลเงินพลังงาน" ของเซลล์).
DNA และ RNA ทั้งคู่มีข้อมูลทางเคมีในรูปแบบของรหัสพันธุกรรมที่เกือบจะเหมือนกันและตรงไปตรงมา ดีเอ็นเอคือ ผู้ริเริ่ม ของข้อความและวิธีการส่งต่อไปยังเซลล์รุ่นต่อๆ ไปและสิ่งมีชีวิตทั้งหมด RNA คือ สายพานลำเลียง ของข้อความจากผู้ให้คำแนะนำถึงคนงานในสายการผลิต
ในขณะที่ DNA เป็นผู้รับผิดชอบโดยตรงสำหรับ ผู้ส่งสาร RNA (mRNA) การสังเคราะห์ในกระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัส DNA ยังอาศัย RNA เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องเพื่อถ่ายทอดคำแนะนำไปยังไรโบโซมภายในเซลล์ กรดนิวคลีอิก DNA และ RNA สามารถกล่าวได้ว่ามีวิวัฒนาการการพึ่งพาอาศัยกันโดยแต่ละส่วนมีความสำคัญเท่าเทียมกันต่อภารกิจของชีวิต
กรดนิวคลีอิก: ภาพรวม
กรดนิวคลีอิก เป็นโพลีเมอร์แบบยาวที่ประกอบขึ้นจากองค์ประกอบแต่ละอย่างที่เรียกว่า
นิวคลีโอไทด์. นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยองค์ประกอบสามอย่างในตัวเอง: หนึ่งถึงสาม กลุ่มฟอสเฟต, แ น้ำตาลไรโบส และหนึ่งในสี่ที่เป็นไปได้ ฐานไนโตรเจน.ในโปรคาริโอตซึ่งไม่มีนิวเคลียสของเซลล์ พบทั้ง DNA และ RNA ฟรีในไซโตพลาสซึม ในยูคาริโอตซึ่งมีนิวเคลียสของเซลล์และมีคุณสมบัติพิเศษหลายอย่างเช่นกัน ออร์แกเนลล์, DNA ส่วนใหญ่พบในนิวเคลียส แต่ยังสามารถพบได้ในไมโตคอนเดรียและในพืช ภายในคลอโรพลาสต์
ยูคาริโอต RNA พบได้ในนิวเคลียส และ ในไซโตพลาสซึม
นิวคลีโอไทด์คืออะไร?
อา นิวคลีโอไทด์ เป็นหน่วยโมโนเมอร์ของกรดนิวคลีอิก นอกเหนือจากการมีหน้าที่อื่นๆ ของเซลล์ นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย a น้ำตาลห้าคาร์บอน (เพนโทส) ในรูปแบบวงแหวนภายในห้าอะตอม หนึ่งถึงสาม กลุ่มฟอสเฟต และ ฐานไนโตรเจน.
ใน DNA มีเบสที่เป็นไปได้สี่ตัว: adenine (A) และ guanine (G) ซึ่งเป็น purines และ cytosine (C) และ thymine (T) ซึ่งเป็น pyrimidines RNA ประกอบด้วย A, G และ C เช่นกัน แต่สารทดแทน uracil (U) สำหรับไทมีน.
ในกรดนิวคลีอิก นิวคลีโอไทด์ทั้งหมดมีหมู่ฟอสเฟตหนึ่งกลุ่มติดอยู่ ซึ่งใช้ร่วมกับนิวคลีโอไทด์ถัดไปในสายกรดนิวคลีอิก นิวคลีโอไทด์อิสระสามารถมีได้มากกว่า
ที่มีชื่อเสียง อะดีโนซีน ไดฟอสเฟต (ADP) และ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการเผาผลาญในร่างกายของคุณนับไม่ถ้วนทุกวินาที
โครงสร้างของ DNA เทียบกับ RNA
ตามที่ระบุไว้ ในขณะที่ DNA และ RNA แต่ละตัวมีเบส purine ไนโตรเจนสองเบสและเบส pyrimidine ไนโตรเจน 2 เบส และมีเบส purine เดียวกัน (A และ G) และหนึ่งในเบสไพริมิดีนเดียวกัน (C) ต่างกันตรงที่ DNA มี T เป็นเบสไพริมิดีนที่สองในขณะที่ RNA มี U ทุกที่ T จะปรากฏใน DNA
พิวรีนมีขนาดใหญ่กว่าพิริมิดีนเนื่องจากมี สอง เชื่อมวงแหวนที่มีไนโตรเจนเข้ากับ to หนึ่ง ในไพริมิดีน สิ่งนี้มีความหมายต่อรูปแบบทางกายภาพที่ DNA มีอยู่ตามธรรมชาติ: มันคือ สองควั่นและโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือ เกลียวคู่. เส้นเชื่อมต่อกันโดยฐาน pyrimidine และ purine บนนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกัน ถ้าผสมพิวรีนสองตัวหรือไพริมิดีนสองตัวเข้าด้วยกัน ระยะห่างจะมากหรือสองน้อยตามลำดับ
ในทางกลับกัน RNA นั้นเป็นสายเดี่ยว
น้ำตาลไรโบสใน DNA คือ ดีออกซีไรโบส ในขณะที่ใน RNA คือ ไรโบส. ดีออกซีไรโบสเหมือนกับไรโบส ยกเว้นว่าหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ที่ตำแหน่ง 2-คาร์บอน ถูกแทนที่ด้วยอะตอมไฮโดรเจน
พันธะเบสคู่ในกรดนิวคลีอิก
ตามที่ระบุไว้ในกรดนิวคลีอิก เบสพิวรีนต้องจับกับเบสไพริมิดีนเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีเกลียวคู่ (และสุดท้ายเป็นเกลียวคู่) ที่เสถียร แต่จริงๆแล้วมันเจาะจงมากกว่านั้น พิวรีน A จับกับไพริมิดีน T (หรือ U) เท่านั้น และพิวรีน G จับกับไพริมิดีนซีเท่านั้น
ซึ่งหมายความว่าเมื่อคุณทราบลำดับเบสของสายดีเอ็นเอ คุณสามารถกำหนดลำดับเบสที่แน่นอนของ สายเสริม (พันธมิตร). ให้คิดว่าเส้นที่เสริมกันเป็นการผกผันหรือฟิล์มเนกาทีฟของกันและกัน
ตัวอย่างเช่น หากคุณมีสาย DNA ที่มีลำดับเบส ATTGCCATATG คุณสามารถอนุมานได้ว่าสาย DNA ที่สัมพันธ์กันต้องมีลำดับเบส TAACGGTATATG
RNA strands เป็นสายเดี่ยว แต่มีหลายรูปแบบซึ่งแตกต่างจาก DNA นอกจาก mRNAอีกสองประเภทหลักของ RNA คือ ribosomal RNA (rRNA) และถ่ายโอน RNA (tRNA).
บทบาทของ DNA เทียบกับ RNA ในการสังเคราะห์โปรตีน
DNA และ RNA ทั้งคู่ประกอบด้วย ข้อมูลทางพันธุกรรม. อันที่จริง mRNA มีข้อมูลเดียวกับ DNA ที่สร้างในระหว่างการถอดรหัส แต่อยู่ในรูปแบบทางเคมีที่แตกต่างกัน
เมื่อใช้ DNA เป็นแม่แบบเพื่อสร้าง mRNA ระหว่างการถอดรหัสในนิวเคลียสของa เซลล์ยูคาริโอตมันสังเคราะห์สายที่เป็นอะนาล็อก RNA ของสาย DNA เสริม กล่าวอีกนัยหนึ่ง มันมีไรโบสมากกว่าดีออกซีไรโบส และโดยที่ T จะมีอยู่ใน DNA จะมี U อยู่แทน
ระหว่าง การถอดความสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีความยาวค่อนข้างจำกัด เกลียว mRNA นี้มักจะมีข้อมูลทางพันธุกรรมของผลิตภัณฑ์โปรตีนชนิดเดียวที่มีลักษณะเฉพาะ
ทุกแถบของเบสสามตัวที่ต่อเนื่องกันใน mRNA สามารถเปลี่ยนแปลงได้ใน 64 วิธีที่แตกต่างกัน ผลของเบสที่แตกต่างกันสี่ตัวที่แต่ละจุดยกกำลังที่สามเพื่อพิจารณาทั้งสามจุด เมื่อมันเกิดขึ้น กรดอะมิโน 20 ชนิดแต่ละชนิดที่เซลล์สร้างโปรตีนนั้นจะถูกเข้ารหัสโดยเบส mRNA สามชนิดที่เรียกว่า ทริปเปิ้ลโคดอน.
การแปลที่ไรโบโซม
หลังจากที่ mRNA ถูกสังเคราะห์โดย DNA ในระหว่างการถอดรหัส โมเลกุลใหม่จะเคลื่อนจากนิวเคลียสไปยังไซโตพลาสซึม ผ่านเยื่อหุ้มนิวเคลียสผ่านรูพรุนของนิวเคลียร์ จากนั้นจะรวมกองกำลังกับไรโบโซม ซึ่งเพิ่งจะรวมตัวกันจากหน่วยย่อยสองหน่วย หนึ่งหน่วยใหญ่และหน่วยเล็กหนึ่งหน่วย
ไรโบโซมเป็นที่ตั้งของ sites การแปลหรือการใช้ข้อมูลใน mRNA เพื่อผลิตโปรตีนที่สอดคล้องกัน
ในระหว่างการแปล เมื่อสาย mRNA "เทียบท่า" บนไรโบโซม กรดอะมิโนที่สอดคล้องกับเบสนิวคลีโอไทด์ที่ถูกเปิดเผยสามตัว กล่าวคือ โคดอนแฝดสาม จะถูกส่งผ่านไปยังบริเวณโดย tRNA มีชนิดย่อยของ tRNA สำหรับทุกกรดอะมิโน 20 ตัว ทำให้กระบวนการขนส่งนี้มีระเบียบมากขึ้น
หลังจากที่กรดอะมิโนที่ถูกต้องติดอยู่กับไรโบโซม จะถูกย้ายไปยังตำแหน่งไรโบโซมที่อยู่ใกล้เคียงอย่างรวดเร็ว โพลีเปปไทด์หรือสายโซ่ที่เติบโตของกรดอะมิโนก่อนการเติมใหม่แต่ละครั้ง อยู่ในขั้นตอนของการแล้วเสร็จ
ไรโบโซมเองประกอบด้วยโปรตีนและ rRNA ผสมกันโดยประมาณ หน่วยย่อยทั้งสองมีอยู่เป็นเอนทิตีที่แยกจากกัน ยกเว้นเมื่อมีการสังเคราะห์โปรตีนอย่างแข็งขัน
ความแตกต่างอื่น ๆ ระหว่าง DNA และ RNA
โมเลกุลดีเอ็นเอนั้นยาวกว่าโมเลกุลอาร์เอ็นเอมาก ในความเป็นจริง, โมเลกุล DNA ตัวเดียวประกอบขึ้นเป็นสารพันธุกรรมของโครโมโซมทั้งหมดคิดเป็นพันยีน นอกจากนี้ความจริงที่ว่าพวกมันถูกแยกออกเป็นโครโมโซมเป็นข้อพิสูจน์ถึงมวลเปรียบเทียบ
แม้ว่า RNA จะมีรายละเอียดที่ต่ำต้อยกว่า แต่แท้จริงแล้วโมเลกุลทั้งสองนั้นมีความหลากหลายมากกว่าจากมุมมองเชิงหน้าที่ นอกเหนือจากการมาในรูปแบบ tRNA, mRNA และ rRNA แล้ว RNA ยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (ตัวเร่งปฏิกิริยา) ในบางสถานการณ์ เช่น ระหว่างการแปลโปรตีน