Indhold
- Nukleinsyrer: Oversigt
- Hvad er nukleotider?
- Strukturen af DNA vs. RNA
- Base-par limning i nukleinsyrer
- DNA's rolle mod RNA i proteinsyntesen
- Oversættelse ved Ribosome
- Andre forskelle mellem DNA og RNA
Deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA) er de to nukleinsyrer, der findes i naturen. Nukleinsyrer repræsenterer på sin side en af de fire "livsmolekyler" eller biomolekyler. De andre er proteiner, kulhydrater og lipider. Nukleinsyrer er de eneste biomolekyler, der ikke kan metaboliseres til dannelse af adenosintrifosfat (ATP, cellernes "energivaluta").
DNA og RNA bærer begge kemisk information i form af en næsten identisk og logisk ligetil genetisk kode. DNA er ophavsmand af og hvordan det videresendes til efterfølgende generationer af celler og hele organismer. RNA er transportør af fra instruktionsgiveren til samlebåndsarbejderne.
Mens DNA er direkte ansvarlig for messenger RNA (mRNA) syntese i processen kaldet transkription, DNA er også afhængig af RNA for at fungere korrekt for at overføre dens instruktioner til ribosomer i cellerne. Det kan derfor siges, at nukleinsyrerne DNA og RNA har udviklet en indbyrdes afhængighed med hver lige så vigtig for livets mission.
Nukleinsyrer: Oversigt
Nukleinsyrer er lange polymerer, der består af kaldte individuelle elementer nukleotider. Hvert nucleotid består af tre individuelle elementer i sig selv: et til tre fosfatgrupper, a ribosesukker og en af fire mulige nitrogenholdige baser.
I prokaryoter, der mangler en cellekerne, findes både DNA og RNA fri i cytoplasmaet. I eukaryoter, der har en cellekerne og også har en række specialiserede organeller, findes DNA hovedsageligt i kernen. Men det kan også findes i mitokondrierne og i planter inde i chloroplaster.
Eukaryotisk RNA findes i mellemtiden i kernen og i cytoplasmaet.
Hvad er nukleotider?
Et nukleotid er den monomere enhed af en nukleinsyre ud over at have andre cellulære funktioner. Et nukleotid består af a fem-carbon (pentose) sukker i et fem-atom interiørringformat, en til tre fosfatgrupper og a nitrogenholdig base.
I DNA er der fire mulige baser: adenin (A) og guanin (G), som er puriner, og cytosin (C) og thymin (T), som er pyrimidiner. RNA indeholder også A, G og C, men erstatninger uracil (U) for thymin.
I nukleinsyrer har nukleotiderne alle en phosphatgruppe bundet, som deles med det næste nukleotid i nukleinsyrekæden. Frie nukleotider kan imidlertid have mere.
Berømt kender deltager adenosindiphosphat (ADP) og adenosintrifosfat (ATP) i utallige metaboliske reaktioner i din egen krop hvert sekund.
Strukturen af DNA vs. RNA
Som bemærket, mens DNA og RNA hver indeholder to purin-nitrogenholdige baser og to pyrimidin-nitrogenholdige baser og indeholder de samme purin-baser (A og G) og en af de samme pyrimidin-baser (C), adskiller de sig i, at DNA har T som dets anden pyrimidinbase, mens RNA har U, hvert sted T ville fremstå i DNA.
Puriner er større end pyrimidiner, som de indeholder to forbundet nitrogenholdige ringe til en i pyrimidiner. Dette har konsekvenser for den fysiske form, hvor DNA findes i naturen: dens dobbeltstrenget, og specifikt er en dobbelt helix. Strengene er forbundet med pyrimidin- og purin-baserne på tilstødende nukleotider; hvis to puriner eller to pyrimidiner blev sammenføjet, ville afstanden være henholdsvis for stor eller to små.
RNA er på den anden side enkeltstrenget.
Ribosesukkeret i DNA er deoxyribose hvorimod det i RNA er ribose. Deoxyribose er identisk med ribose bortset fra at hydroxyl (-OH) -gruppen i 2-carbon-positionen er erstattet af et hydrogenatom.
Base-par limning i nukleinsyrer
Som nævnt skal purinbaser i nukleinsyrer binde til pyrimidinbaser for at danne et stabilt dobbeltstrenget (og i sidste ende dobbelthelix) molekyle. Men det er faktisk mere specifikt end det. Purinen A binder til og kun til pyrimidin T (eller U), og purinen G binder til og kun til pyrimidin C.
Dette betyder, at når du kender basesekvensen for en DNA-streng, kan du bestemme den nøjagtige basesekvens af dens komplementære (partner) streng. Tænk på komplementære strenge som inverse eller fotografiske negativer af hinanden.
For eksempel, hvis du har en DNA-streng med basesekvensen ATTGCCATATG, kan du udlede, at den tilsvarende komplementære DNA-streng skal have basesekvensen TAACGGTATAC.
RNA-strenge er en enkelt streng, men de findes i forskellige former i modsætning til DNA. I tillæg til mRNA, de to andre hovedtyper af RNA er ribosomalt RNA (rRNA) og overfør RNA (tRNA).
DNA's rolle mod RNA i proteinsyntesen
DNA og RNA indeholder begge genetisk information. Faktisk indeholder mRNA de samme oplysninger som det DNA, som det blev fremstillet fra under transkription, men i en anden kemisk form.
Når DNA bruges som en skabelon til fremstilling af mRNA under transkription i kernen i en eukaryot celle, syntetiserer den en streng, der er RNA-analogen til den komplementære DNA-streng. Med andre ord indeholder den ribose snarere end deoxyribose, og hvor T ville være til stede i DNA, er U i stedet.
Under transkription oprettes et produkt med relativt begrænset længde. Denne mRNA-streng indeholder normalt den genetiske information for et enkelt unikt proteinprodukt.
Hver strimmel af tre på hinanden følgende baser i mRNA kan variere på 64 forskellige måder, resultatet af fire forskellige baser på hvert sted hævet til den tredje magt for at tage højde for alle tre pletter. Som det sker, kodes hver af de 20 aminosyrer, som celler bygger proteiner fra, netop sådan en triade af mRNA-baser, kaldet en triplet-kodon.
Oversættelse ved Ribosome
Efter at mRNA er syntetiseret med DNA under transkription, bevæger det nye molekyle sig fra kernen til cytoplasmaet og passerer gennem den nukleare membran gennem en nukleær pore. Derefter går det sammen med et ribosom, der lige er ved at samles fra dets to underenheder, en stor og en lille.
Ribosomer er steder for oversættelse, eller brugen af informationen i mRNA til fremstilling af det tilsvarende protein.
Når mRNA-strengen "docks" på ribosomet, bliver aminosyren, der svarer til de tre eksponerede nukleotidbaser - det vil sige tripletkodonen - sendt til området af tRNA. Der findes en undertype af tRNA for hver af de 20 aminosyrer, hvilket gør denne shuttlingproces mere ordnet.
Når den rigtige aminosyre er bundet til ribosomet, flyttes den hurtigt til et nærliggende ribosomalt sted, hvor polypeptideller den voksende kæde af aminosyrer, der kommer forud for ankomsten af hver nye tilføjelse, er i færd med at blive afsluttet.
Ribosomer i sig selv består af en omtrent lige stor blanding af proteiner og rRNA. De to underenheder findes som separate enheder, undtagen når de aktivt syntetiserer proteiner.
Andre forskelle mellem DNA og RNA
DNA-molekyler er betydeligt længere end RNA-molekyler; faktisk, et enkelt DNA-molekyle udgør det genetiske materiale i et helt kromosom, der tegner sig for tusinder af gener. Det faktum, at de overhovedet er opdelt i kromosomer, er et vidnesbyrd om deres sammenlignende masse.
Selvom RNA har en mere ydmyg profil, er det faktisk den mere forskelligartede af de to molekyler fra et funktionelt synspunkt. Ud over at komme i tRNA-, mRNA- og rRNA-former, kan RNA også fungere som en katalysator (forstærker af reaktioner) i nogle situationer, såsom under protein-translation.