Obsah
- Nukleové kyseliny: Prehľad
- Čo sú to nukleotidy?
- Štruktúra DNA verzus RNA
- Lepenie nukleových kyselín na báze párov báz
- Úloha DNA verzus RNA v syntéze proteínov
- Preklad na Ribosome
- Iné rozdiely medzi DNA a RNA
Deoxyribonukleová kyselina (DNA) a ribonukleovej kyseliny (RNA) sú dve nukleové kyseliny nachádzajúce sa v prírode. Nukleové kyseliny zase predstavujú jednu zo štyroch „molekúl života“ alebo biomolekúl. Ostatní sú proteíny, sacharidy a lipidy, Nukleové kyseliny sú jediné biomolekuly, ktoré nemôžu byť metabolizované za vzniku adenozíntrifosfátu (ATP, „energetická mena“ buniek).
DNA aj RNA nesú chemické informácie vo forme takmer identického a logicky jednoduchého genetického kódu. DNA je pôvodca a prostriedkov, ktorými sa prenáša na nasledujúce generácie buniek a celých organizmov. RNA je dopravník z poskytovateľa inštrukcií pracovníkom montážnej linky.
Kým DNA je priamo zodpovedná za messenger RNA (mRNA) syntéza v procese nazývanom transkripcia, DNA sa tiež spolieha na to, že RNA správne funguje, aby sprostredkovala svoje pokyny ribozómom v bunkách. O DNA nukleových kyselín a RNA sa preto dá povedať, že sa vyvinuli vzájomné závislosti, ktoré sú rovnako dôležité pre poslanie života.
Nukleové kyseliny: Prehľad
Nukleové kyseliny sú dlhé polyméry tvorené jednotlivými tzv nukleotidy, Každý nukleotid pozostáva z troch samostatných prvkov: jedného až troch fosfátové skupiny, a ribózový cukor a jeden zo štyroch možných dusíkaté bázy.
V prokaryotoch, ktorým chýba bunkové jadro, sa v cytoplazme nachádza DNA aj RNA. V eukaryotoch, ktoré majú bunkové jadro a tiež majú rad špecializovaných organel, sa DNA nachádza hlavne v jadre. Nachádza sa však aj v mitochondriách a v rastlinách vo vnútri chloroplastov.
Eukaryotická RNA sa medzitým nachádza v jadre a v cytoplazme.
Čo sú to nukleotidy?
Nukleotid je monomérna jednotka nukleovej kyseliny, ktorá má ďalšie bunkové funkcie. Nukleotid pozostáva z a päť uhlíkový (pentózový) cukor vo formáte päť atómov vnútorného kruhu, jeden až tri fosfátové skupiny a a dusíkatá báza.
V DNA existujú štyri možné bázy: adenín (A) a guanín (G), čo sú puríny, a cytozín (C) a tymín (T), čo sú pyrimidíny. RNA obsahuje tiež A, G a C, ale ich náhrady uracil (U) pre tymín.
V nukleových kyselinách majú všetky nukleotidy jednu pripojenú fosfátovú skupinu, ktorá je zdieľaná s ďalším nukleotidom v reťazci nukleových kyselín. Voľné nukleotidy však môžu mať viac.
Je skvelé, že adenozín difosfát (ADP) a adenozín trifosfát (ATP) sa podieľajú na nespočetných metabolických reakciách vo vašom tele každú sekundu.
Štruktúra DNA verzus RNA
Ako bolo uvedené, zatiaľ čo DNA a RNA každá obsahujú dve purínové dusíkaté bázy a dve pyrimidínové dusíkaté bázy a obsahujú rovnaké purínové bázy (A a G) a jednu z rovnakých pyrimidínových báz (C), líšia sa tým, že DNA má T ako jej druhá pyrimidínová báza, zatiaľ čo RNA má U každé miesto T by sa objavilo v DNA.
Puríny sú väčšie ako pyrimidíny, ako obsahujú dva spojené kruhy obsahujúce dusík k jeden v pyrimidínoch. To má dôsledky na fyzickú formu, v ktorej DNA existuje v prírode: jej dvojvláknováa konkrétne je to dvojitá špirála. Vlákna sú spojené pyrimidínovými a purínovými bázami na susedných nukleotidoch; ak by sa spojili dva puríny alebo dva pyrimidíny, medzera by bola príliš veľká alebo dve malé.
RNA, na druhej strane, je jednovláknová.
Ribózový cukor v DNA je deoxyribóza zatiaľ čo v RNA je ribóza, Deoxyribóza je identická s ribózou s tou výnimkou, že hydroxylová (-OH) skupina v polohe 2-uhlík bola nahradená atómom vodíka.
Lepenie nukleových kyselín na báze párov báz
Ako je uvedené, v nukleových kyselinách sa purínové bázy musia viazať na pyrimidínové bázy, aby vytvorili stabilnú dvojvláknovú (a nakoniec dvojzávitnicovú) molekulu. V skutočnosti je to konkrétnejšie. Purín A sa viaže iba na pyrimidín T (alebo U) a purín G sa viaže iba na pyrimidín C.
To znamená, že keď poznáte základnú sekvenciu reťazca DNA, môžete určiť presnú sekvenciu báz svojho komplementárneho (partnerského) reťazca. Vymýšľajte o komplementárnych prvkoch ako o inverzných alebo fotografických negatívach.
Napríklad, ak máte reťazec DNA so základnou sekvenciou ATTGCCATATG, môžete odvodiť, že zodpovedajúci komplementárny reťazec DNA musí mať základnú sekvenciu TAACGGTATAC.
Reťazce RNA sú jednovláknové, ale prichádzajú v rôznych formách na rozdiel od DNA. Okrem tohoto mRNA, ďalšie dva hlavné typy RNA sú ribozomálna RNA (rRNA) a preniesť RNA (tRNA).
Úloha DNA verzus RNA v syntéze proteínov
DNA aj RNA obsahujú genetické informácie. V skutočnosti mRNA obsahuje rovnaké informácie ako DNA, z ktorej bola vyrobená počas transkripcie, ale v inej chemickej forme.
Keď sa DNA použije ako templát na vytvorenie mRNA počas transkripcie v jadre eukaryotickej bunky, syntetizuje vlákno, ktoré je analógom RNA komplementárneho vlákna DNA. Inými slovami, obsahuje skôr ribózu ako deoxyribózu a tam, kde by bolo T prítomné v DNA, je namiesto toho prítomný U.
Počas transkripcie sa vytvára produkt s relatívne obmedzenou dĺžkou. Toto vlákno mRNA obvykle obsahuje genetickú informáciu pre jediný jedinečný proteínový produkt.
Každý prúžok troch po sebe nasledujúcich báz v mRNA sa môže meniť 64 rôznymi spôsobmi, čo je výsledok štyroch rôznych báz na každom mieste zvýšeného na tretiu moc, aby sa zohľadnili všetky tri miesta. Ako sa to stane, každá z 20 aminokyselín, z ktorých bunky vytvárajú proteíny, je kódovaná práve takou triádou mRNA báz, ktorá sa nazýva tripletový kodón.
Preklad na Ribosome
Po syntéze mRNA pomocou DNA počas transkripcie sa nová molekula presunie z jadra do cytoplazmy a prechádza jadrovou membránou cez jadrový pór. Potom spája sily s ribozómom, ktorý sa práve spája z dvoch svojich podjednotiek, jednej veľkej a jednej malej.
Ribozómy sú stránky prekladalebo použitie informácií v mRNA na výrobu zodpovedajúceho proteínu.
Počas translácie, keď sa mRNA vlákno „ukotví“ na ribozóme, aminokyselina zodpovedajúca trom exponovaným nukleotidovým bázam, t. J. Tripletovému kodónu, sa do oblasti prostredníctvom tRNA uzavrie. Pre každú z 20 aminokyselín existuje podtyp tRNA, vďaka čomu je tento proces uzáverov prehľadnejší.
Po pripojení správnej aminokyseliny k ribozómu sa rýchlo presunie na blízke ribozomálne miesto, kde sa nachádza polypeptidalebo rastúci reťazec aminokyselín pred príchodom každého nového pridania sa práve dokončuje.
Samotné ribozómy sú tvorené zhruba rovnakou zmesou proteínov a rRNA. Tieto dve podjednotky existujú ako samostatné entity s výnimkou prípadu, keď aktívne syntetizujú proteíny.
Iné rozdiely medzi DNA a RNA
DNA molekuly sú podstatne dlhšie ako molekuly RNA; v skutočnosti, jedna molekula DNA tvorí genetický materiál celého chromozómu, čo predstavuje tisíce génov. Skutočnosť, že sú vôbec rozdelené do chromozómov, je dôkazom ich porovnávacej hmotnosti.
Aj keď RNA má skromnejší profil, je to vlastne rozmanitejšie z funkčného hľadiska. Okrem toho, že prichádza vo forme tRNA, mRNA a rRNA, môže RNA v niektorých situáciách, napríklad počas translácie proteínov, tiež pôsobiť ako katalyzátor (zosilňovač reakcií).