Innhold
- Nukleinsyrer: Oversikt
- Hva er nukleotider?
- Strukturen av DNA kontra RNA
- Base-par liming i nukleinsyrer
- Rollen av DNA vs. RNA i proteinsyntese
- Oversettelse ved Ribosome
- Andre forskjeller mellom DNA og RNA
Deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) er de to nukleinsyrene som finnes i naturen. Nukleinsyrer representerer på sin side en av de fire "livets molekyler" eller biomolekyler. De andre er proteiner, karbohydrater og lipider. Nukleinsyrer er de eneste biomolekylene som ikke kan metaboliseres for å generere adenosintrifosfat (ATP, cellens "energivaluta").
DNA og RNA har begge kjemisk informasjon i form av en nesten identisk og logisk grei genetisk kode. DNA er opphavs av og hvordan det blir videresendt til påfølgende generasjoner av celler og hele organismer. RNA er transportør av fra instruksjonsgiver til samlebåndarbeidere.
Mens DNA er direkte ansvarlig for messenger RNA (mRNA) syntese i prosessen kalt transkripsjon, DNA er også avhengig av at RNA skal fungere ordentlig for å overføre instruksjonene til ribosomer i cellene. Nukleinsyrene DNA og RNA kan derfor sies å ha utviklet en gjensidig avhengighet med hver like viktig for livets oppdrag.
Nukleinsyrer: Oversikt
Nukleinsyrer er lange polymerer som består av individuelle elementer som kalles nukleotider. Hvert nukleotid består av tre individuelle elementer: ett til tre fosfatgrupper, a ribosesukker og en av fire mulige nitrogenholdige baser.
I prokaryoter, som mangler en cellekjerne, blir både DNA og RNA funnet frie i cytoplasmaet. I eukaryoter, som har en cellekjerne og også har en rekke spesialiserte organeller, finnes DNA hovedsakelig i kjernen. Men det kan også finnes i mitokondriene og i planter inne i kloroplastene.
Eukaryotisk RNA finnes i mellomtiden i kjernen og i cytoplasma.
Hva er nukleotider?
Et nukleotid er den monomere enheten til en nukleinsyre, i tillegg til at den har andre cellulære funksjoner. Et nukleotid består av a fem-karbon (pentose) sukker i et fem-atom interiørringformat, ett til tre fosfatgrupper og nitrogenholdig base.
I DNA er det fire mulige baser: adenin (A) og guanin (G), som er puriner, og cytosin (C) og tymin (T), som er pyrimidiner. RNA inneholder A, G og C også, men erstatter uracil (U) for timin.
I nukleinsyrer har alle nukleotidene en fosfatgruppe tilknyttet, som deles med neste nukleotid i nukleinsyre-kjeden. Frie nukleotider kan imidlertid ha mer.
Familiøst deltar adenosindifosfat (ADP) og adenosintrifosfat (ATP) i utallige metabolsk reaksjon i din egen kropp hvert sekund.
Strukturen av DNA kontra RNA
Som bemerket, mens DNA og RNA hver inneholder to purine nitrogenholdige baser og to pyrimidin nitrogenholdige baser, og inneholder de samme purinbasene (A og G) og en av de samme pyrimidinbaseene (C), skiller de seg ut i at DNA har T som dets andre pyrimidinbase mens RNA har U hvert sted T vil vises i DNA.
Puriner er større enn pyrimidiner som de inneholder to skjøte nitrogenholdige ringer til en i pyrimidiner. Dette har implikasjoner for den fysiske formen som DNA eksisterer i naturen: dens dobbelttrådet, og spesifikt er en dobbel helix. Strengene er forbundet med pyrimidin- og purin-basene på tilstøtende nukleotider; hvis to puriner eller to pyrimidiner ble sammenføyd, ville avstanden være for stor henholdsvis to liten.
RNA er derimot enkelstrenget.
Ribbosesukkeret i DNA er deoksyribose mens det i RNA er ribose. Deoksyribose er identisk med ribose bortsett fra at hydroksylgruppen (-OH) i 2-karbonstillingen er erstattet av et hydrogenatom.
Base-par liming i nukleinsyrer
Som nevnt, i nukleinsyrer, må purinbaser binde seg til pyrimidinbaser for å danne et stabilt dobbeltstrenget (og til slutt dobbelthelix) molekyl. Men det er faktisk mer spesifikt enn det. Purinet A binder seg til og bare til pyrimidinet T (eller U), og purinet G binder seg til og bare til pyrimidinet C.
Dette betyr at når du kjenner basesekvensen til en DNA-streng, kan du bestemme den eksakte basesekvensen for dens komplementære (partner) streng. Tenk på komplementære tråder som inverser, eller fotografiske negativer, av hverandre.
For eksempel, hvis du har en DNA-streng med basesekvensen ATTGCCATATG, kan du utlede at den tilsvarende komplementære DNA-streng må ha basesekvensen TAACGGTATAC.
RNA-tråder er en enkelt streng, men de kommer i forskjellige former i motsetning til DNA. I tillegg til mRNA, de to andre hovedtypene av RNA er ribosomalt RNA (rRNA) og overføre RNA (tRNA).
Rollen av DNA vs. RNA i proteinsyntese
DNA og RNA inneholder begge genetisk informasjon. Faktisk inneholder mRNA den samme informasjonen som DNAet det ble laget fra under transkripsjon, men i en annen kjemisk form.
Når DNA brukes som en mal for å lage mRNA under transkripsjon i kjernen til en eukaryotisk celle, syntetiserer den en streng som er RNA-analogen til den komplementære DNA-strengen. Med andre ord, den inneholder ribose i stedet for deoksyribose, og der T ville være til stede i DNA, er U i stedet.
Under transkripsjon opprettes et produkt med relativt begrenset lengde. Denne mRNA-strengen inneholder vanligvis den genetiske informasjonen for et enkelt unikt proteinprodukt.
Hver stripe av tre påfølgende baser i mRNA kan variere på 64 forskjellige måter, resultatet av fire forskjellige baser på hvert sted hevet til den tredje kraften for å gjøre rede for alle tre flekkene. Når det skjer, blir hver av de 20 aminosyrene som celler bygger proteiner kodet for av en slik triade av mRNA-baser, kalt en triplettkodon.
Oversettelse ved Ribosome
Etter at mRNA er syntetisert med DNA under transkripsjon, beveger det nye molekylet seg fra kjernen til cytoplasmaet, og passerer gjennom kjernemembranen gjennom en kjernepore. Den går deretter sammen med en ribosom, som akkurat kommer sammen fra de to underenhetene, en stor og en liten.
Ribosomer er nettstedene til oversettelse, eller bruk av informasjonen i mRNA for å fremstille det tilsvarende protein.
Når mRNA-strengen "kobles" på ribosomet, blir aminosyren som tilsvarer de tre eksponerte nukleotidbasene - det vil si triplettkodonet - skutt inn i regionen av tRNA. En subtype av tRNA eksisterer for hver og en av de 20 aminosyrene, noe som gjør denne shuttlingprosessen mer ryddig.
Etter at den rette aminosyren er festet til ribosomet, blir den raskt flyttet til et nærliggende ribosomalt sted, hvor polypeptid, eller den voksende kjeden av aminosyrer som kommer før hver nye tilsetning, er i ferd med å bli fullført.
Ribosomer i seg selv består av en omtrent lik blanding av proteiner og rRNA. De to underenhetene eksisterer som separate enheter, bortsett fra når de aktivt syntetiserer proteiner.
Andre forskjeller mellom DNA og RNA
DNA-molekyler er betydelig lengre enn RNA-molekyler; faktisk, et enkelt DNA-molekyl utgjør arvestoffet til et helt kromosom, som står for tusenvis av gener. At de i det hele tatt er separert i kromosomer, er et vitnesbyrd om deres sammenlignende masse.
Selv om RNA har en mer ydmyk profil, er den faktisk de mer mangfoldige av de to molekylene fra et funksjonelt synspunkt. I tillegg til å komme i tRNA-, mRNA- og rRNA-former, kan RNA også fungere som en katalysator (forsterker av reaksjoner) i noen situasjoner, for eksempel under protein-translasjon.