Дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК) це дві нуклеїнові кислоти, знайдені в природі. Нуклеїнові кислоти, в свою чергу, представляють одну з чотирьох "молекул життя", або біомолекул. Інші є білки, вуглеводи і ліпіди. Нуклеїнові кислоти - єдині біомолекули, які не можуть бути метаболізовані для утворення аденозинтрифосфат (АТФ, «енергетична валюта» клітин).
ДНК і РНК несуть хімічну інформацію у вигляді майже ідентичного і логічно прямолінійного генетичного коду. ДНК - це ініціатор повідомлення та засоби, за допомогою яких воно передається наступним поколінням клітин і цілих організмів. РНК є конвеєр повідомлення від розпорядника інструкцій працівникам конвеєра.
Тоді як ДНК безпосередньо відповідає за месенджер РНК (мРНК) в процесі синтезу, який називається транскрипцією, ДНК також покладається на РНК, щоб функціонувати належним чином, щоб донести свої інструкції до рибосом у клітинах. Отже, можна сказати, що нуклеїнові кислоти ДНК і РНК розвинули взаємозалежність з кожною не менш важливою місією життя.
Нуклеїнові кислоти: огляд
Нуклеїнові кислоти - це довгі полімери, що складаються з окремих елементів нуклеотиди. Кожен нуклеотид складається з трьох власних елементів: одного до трьох фосфатні групи, a цукор рибози і один із чотирьох можливих азотисті основи.
У прокаріотів, у яких відсутні клітинні ядра, як ДНК, так і РНК виявляються вільними в цитоплазмі. В еукаріотів, які мають клітинне ядро, а також мають ряд спеціалізованих органели, ДНК міститься в основному в ядрі. Але його також можна знайти в мітохондріях, а також у рослинах всередині хлоропластів.
Тим часом еукаріотична РНК знаходиться в ядрі і в цитоплазмі.
Що таке нуклеотиди?
A нуклеотид є мономерною одиницею нуклеїнової кислоти, крім того, що має інші клітинні функції. Нуклеотид складається з a п'ятивуглецевий (пентозний) цукор у форматі внутрішнього кільця з п’ятьма атомами, один до трьох фосфатні групи і a азотиста основа.
У ДНК можливі чотири основи: аденін (А) і гуанін (G), які є пуринами, і цитозин (С) і тимін (Т), які є піримідинами. РНК також містить A, G і C, але замінники урацил (U) для тиміну.
У нуклеїнових кислотах усі нуклеотиди мають приєднану одну фосфатну групу, яка ділиться з наступним нуклеотидом у ланцюзі нуклеїнових кислот. Проте вільні нуклеотиди можуть мати більше.
Відомо, що аденозиндифосфат (АДФ) та аденозинтрифосфат (АТФ) беруть участь у незліченних метаболічних реакціях у вашому власному організмі щосекунди.
Структура ДНК vs. РНК
Як було зазначено, хоча ДНК і РНК містять дві пуринові азотисті основи та дві азотисті основи піримідину і містять однакові пуринові основи (А і G) і одна з тих самих піримідинових основ (С), вони відрізняються тим, що ДНК має Т як другу піримідинову основу, тоді як РНК має U, кожне місце Т в ДНК.
Пурини за розміром більші за піримідини два приєднали азотовмісні кільця до один в піримідинах. Це має значення для фізичної форми, в якій ДНК існує в природі: це двожильна, і, зокрема, є a подвійна спіраль. Нитки приєднуються до піримідинової та пуринової основ на сусідніх нуклеотидах; якби два пурини або два піримідини були з'єднані, відстань була б занадто великою або двома малими відповідно.
З іншого боку, РНК є одноланцюговою.
Рибоза цукру в ДНК є дезоксирибоза тоді як у РНК є рибоза. Дезоксирибоза ідентична рибозі, за винятком того, що гідроксильна (-ОН) група в положенні 2-вуглецю замінена атомом водню.
Зв’язок базових пар у нуклеїнових кислотах
Як зазначалося, в нуклеїнових кислотах пуринові основи повинні зв’язуватися з піримідиновими основами, утворюючи стабільну дволанцюгову (і, зрештою, двоспіральну) молекулу. Але насправді це більш конкретно. Пурин А зв’язується з піримідином Т (або U) і лише з ним, а пурин G - з піримідином С. і лише з ним.
Це означає, що коли ви знаєте послідовність підстав ланцюга ДНК, ви можете визначити точну послідовність підстав його комплементарна (партнерська) нитка. Подумайте про взаємодоповнюючі нитки як про зворотні або фотографічні негативи одне одного.
Наприклад, якщо у вас є ланцюг ДНК з базовою послідовністю ATTGCCATATG, ви можете зробити висновок, що відповідна комплементарна ланцюг ДНК повинна мати базову послідовність TAACGGTATAC.
Нитки РНК - це єдиний ланцюг, але вони бувають різних форм на відміну від ДНК. На додаток до мРНК, іншими двома основними типами РНК є рибосомні РНК (рРНК) і перенесення РНК (тРНК).
Роль ДНК проти РНК у синтезі білка
ДНК і РНК містять генетична інформація. Насправді мРНК містить ту саму інформацію, що і ДНК, з якої вона була створена під час транскрипції, але в іншій хімічній формі.
Коли ДНК використовується як шаблон для створення мРНК під час транскрипції в ядрі a еукаріотична клітина, він синтезує ланцюг, який є аналогом РНК комплементарного ланцюга ДНК. Іншими словами, він містить рибозу, а не дезоксирибозу, і там, де Т міститься в ДНК, замість цього присутній U.
Протягом транскрипція, створюється виріб відносно обмеженої довжини. Цей ланцюг мРНК зазвичай містить генетичну інформацію для одного унікального білкового продукту.
Кожна смужка з трьох послідовних основ в мРНК може варіюватися 64 різними способами, результат чотирьох різних основ у кожному плямі, піднятих на третю ступінь, щоб врахувати всі три плями. Як трапляється, кожна з 20 амінокислот, з яких клітини будують білки, кодується саме такою тріадою основ мРНК, що називається триплетний кодон.
Переклад у Рібосомі
Після того, як мРНК синтезується ДНК під час транскрипції, нова молекула рухається від ядра до цитоплазми, проходячи через ядерну мембрану через ядерну пору. Потім він об’єднує зусилля з рибосомою, яка щойно об’єднується з двох своїх субодиниць, однієї великої та однієї маленької.
Рибосоми - це місця переклад, або використання інформації в мРНК для виробництва відповідного білка.
Під час трансляції, коли ланцюг мРНК «стикується» з рибосомою, амінокислота, що відповідає трьом відкритим основам нуклеотидів - тобто триплетному кодону - транспортується в область тРНК. Існує підтип тРНК для кожної з 20 амінокислот, що робить цей процес човника більш впорядкованим.
Після того, як права амінокислота приєднана до рибосоми, вона швидко переміщується в сусідній рибосомальний ділянку, де поліпептид, або зростаючий ланцюжок амінокислот, що передує надходженню кожного нового додавання, знаходиться в процесі завершення.
Самі рибосоми складаються з приблизно однакової суміші білків і рРНК. Ці дві субодиниці існують як окремі сутності, за винятком випадків, коли вони активно синтезують білки.
Інші відмінності між ДНК та РНК
Молекули ДНК значно довші за молекули РНК; насправді, одна молекула ДНК становить генетичний матеріал цілої хромосоми, що становить тисячі генів. Також той факт, що вони взагалі розділені на хромосоми, є свідченням їх порівняльної маси.
Хоча РНК має більш скромний профіль, насправді вона є більш різноманітною з двох молекул з функціональної точки зору. Окрім того, що надходить у тРНК, мРНК та рРНК, РНК може також діяти як каталізатор (підсилювач реакцій) у деяких ситуаціях, наприклад, під час трансляції білка.