Sisu
- Nukleiinhapped: ülevaade
- Mis on nukleotiidid?
- DNA ja RNA struktuur
- Alusepaari sidumine nukleiinhapetes
- DNA ja RNA roll valkude sünteesis
- Tõlge Ribosoomis
- Muud erinevused DNA ja RNA vahel
Desoksüribonukleiinhape (DNA) ja ribonukleiinhape (RNA) on kaks looduses leiduvat nukleiinhapet. Nukleiinhapped esindavad omakorda ühte neljast "elu molekulist" ehk biomolekulist. Teised on valgud, süsivesikud ja lipiidid. Nukleiinhapped on ainsad biomolekulid, mida ei saa metaboliseerida adenosiintrifosfaadi (ATP, rakkude "energiavaluuta") saamiseks.
Nii DNA kui ka RNA kannavad keemilist teavet peaaegu identse ja loogiliselt sirgjoonelise geneetilise koodi kujul. DNA on algataja ja vahenditest, mille abil seda edastatakse järgmiste põlvkondade rakkudele ja tervetele organismidele. RNA on konveier alates juhendajast kuni monteerimistöölisteni.
Kui DNA on Messenger RNA eest otseselt vastutav (mRNA) sünteesi protsessis, mida nimetatakse transkriptsiooniks, tugineb DNA ka RNA-le, et see toimiks korralikult, et edastada selle juhised rakkude ribosoomidele. Seega võib öelda, et nukleiinhapete DNA ja RNA on arenenud vastastikku sõltuvalt igaühest, mis on elu missiooni jaoks võrdselt olulised.
Nukleiinhapped: ülevaade
Nukleiinhapped on pikad polümeerid, mis koosnevad üksikutest elementidest, mida nimetatakse nukleotiidid. Iga nukleotiid koosneb kolmest eraldi elemendist: üks kuni kolm fosfaatrühmad, a riboosisuhkur ja üks neljast võimalikust lämmastiku alused.
Prokarüootides, milles puudub raku tuum, on nii DNA kui ka RNA tsütoplasmas vabad. Eukarüootides, millel on raku tuum ja millel on ka mitmeid spetsialiseerunud organelle, leidub DNA peamiselt tuumas. Kuid seda võib leida ka mitokondrites ja taimedes kloroplastide sees.
Vahepeal leitakse tuumas eukarüootne RNA ja tsütoplasmas.
Mis on nukleotiidid?
Nukleotiid on lisaks muudele rakufunktsioonidele ka nukleiinhappe monomeerne ühik. Nukleotiid koosneb: viie süsiniku (pentoos) suhkur viie aatomi siseruumides rõnga vormingus üks kuni kolm fosfaatrühmad ja a lämmastiku alus.
DNA-s on neli võimalikku alust: adeniin (A) ja guaniin (G), mis on puriinid, ja tsütosiin (C) ja tümiin (T), mis on pürimidiinid. RNA sisaldab ka A, G ja C, kuid asendajaid uratsiil (U) tümiini jaoks.
Nukleiinhapetes on kõigil nukleotiididel üks fosfaatrühm, mis on jagatud järgmise nukleotiidide ahela nukleotiididega. Vabadel nukleotiididel võib siiski olla rohkem.
Tundlikult osalevad adenosiindifosfaat (ADP) ja adenosiintrifosfaat (ATP) igal sekundil lugematul hulgal metaboolsetes reaktsioonides teie kehas.
DNA ja RNA struktuur
Nagu märgitud, sisaldavad DNA ja RNA kumbki kahte lämmastiku puriini alust ja kahte pürimidiini lämmastikalust ning sama puriini aluseid (A ja G) ja ühte ja sama pürimidiini alust (C), kuid nad erinevad selle poolest, et DNA-l on T teine pürimidiini alus, samas kui RNA-l on U, iga koht T esineks DNA-s.
Puriinid on suuremad kui pürimidiinid, kuna need sisaldavad kaks lämmastikku sisaldavad ringid ühendatud üks pürimidiinides. See mõjutab füüsilist vormi, milles DNA looduses eksisteerib: oma kaheahelaline, ja on konkreetselt kahekordne spiraal. Ahelad ühendatakse külgnevatel nukleotiididel pürimidiini ja puriini alustega; kui kaks puriini või kaks pürimidiini ühendataks, oleks vahe vastavalt kas liiga suur või kaks väikest.
RNA seevastu on üheahelaline.
DNA ribosoos on deoksüribioos arvestades, et see RNA-s on riboos. Deoksüribroos on identne riboosiga, välja arvatud see, et hüdroksüül (-OH) rühm 2-süsiniku asendis on asendatud vesiniku aatomiga.
Alusepaari sidumine nukleiinhapetes
Nagu märgitud, peavad nukleiinhapetes puriini alused seonduma pürimidiini alustega, et moodustada stabiilne kaheahelaline (ja lõppkokkuvõttes topelt-spiraalne) molekul. Kuid tegelikult on see konkreetsem. Puriin A seostub ainult Pürimidiin T (või U) ja puriin G seostub ainult Pürimidiin C-ga.
See tähendab, et kui teate DNA ahela alusjärjestust, saate määrata selle komplementaarse (partneri) ahela täpse alusjärjestuse. Mõelge üksteist täiendavatele tegevussuundadele kui inversioonidele või fotonegatiividele.
Näiteks kui teil on DNA ahel alusejärjestusega ATTGCCATATG, võite järeldada, et vastaval komplementaarsel DNA ahelal peab olema alusjärjestus TAACGGTATAC.
RNA ahelad on üheahelalised, kuid erinevalt DNA-st esinevad nad erinevates vormides. Lisaks mRNA, on RNA kaheks peamiseks tüübiks ribosoomi RNA (rRNA) ja RNA (tRNA).
DNA ja RNA roll valkude sünteesis
DNA ja RNA sisaldavad mõlemad geneetilist teavet. Tegelikult sisaldab mRNA sama teavet kui DNA, millest see transkriptsiooni ajal tehti, kuid erineval keemilisel kujul.
Kui DNA-d kasutatakse eR-raku tuumas transkriptsiooni ajal mRNA valmistamiseks matriitsina, sünteesib see ahela, mis on komplementaarse DNA ahela RNA analoog. Teisisõnu, see sisaldab desoksüribroosi asemel pigem riboosi ja kus T sisalduks DNA-s, oleks selle asemel U.
Transkriptsiooni ajal luuakse suhteliselt piiratud pikkusega toode. See mRNA ahel sisaldab tavaliselt geneetilist teavet ühe ainulaadse valguprodukti kohta.
Iga kolme järjestikuse aluse riba mRNA-s võib varieeruda 64 erineval viisil, tulemuseks on neli erinevat alust igas punktis, mis tõstetakse kolmanda võimsuseni, et arvestada kõiki kolme täppi. Nagu juhtub, kodeeritakse iga 20 aminohape, millest rakud valke ehitavad, just selline mRNA-aluste kolmik, mida nimetatakse kolmikkoodon.
Tõlge Ribosoomis
Pärast seda, kui mRNA on sünteesitud DNA abil transkriptsiooni käigus, liigub uus molekul tuumast tsütoplasmasse, läbides tuumamembraani läbi tuumapoori. Seejärel ühendab see jõud ribosoomi abil, mis tuleb just kokku kahest alaühikust, millest üks on suur ja teine väike.
Ribosoomid on tõlgevõi teabe kasutamine mRNA-s vastava valgu valmistamiseks.
Translatsiooni ajal, kui mRNA ahel "dokkib" ribosoomi, suundub tRNA sellesse piirkonda aminohappele, mis vastab kolmele paljastatud nukleotiidi alusele - see tähendab tripletkoodonile. TRNA alamtüüp on olemas iga 20 aminohappe kohta, muutes selle süstimisprotsessi korrapärasemaks.
Pärast seda, kui õige aminohape on kinnitatud ribosoomi külge, viiakse see kiiresti lähedalasuvasse ribosoomi saiti, kus polüpeptiidvõi aminohapete kasvav ahel enne iga uue lisamise saabumist on pooleli.
Ribosoomid ise koosnevad umbes võrdsest valkude ja rRNA segust. Need kaks alaühikut eksisteerivad eraldi üksustena, välja arvatud juhul, kui nad sünteesivad aktiivselt valke.
Muud erinevused DNA ja RNA vahel
DNA molekulid on tunduvalt pikemad kui RNA molekulid; tegelikult, üks DNA molekul moodustab kogu kromosoomi geneetilise materjali, mis moodustab tuhandeid geene. Ka nende võrdlusmassi annab tunnistust fakt, et nad on üldse kromosoomideks jaotatud.
Kuigi RNA profiil on alandlikum, on see funktsionaalsest seisukohast tegelikult kahest molekulist mitmekesisem. Lisaks tRNA, mRNA ja rRNA vormide saabumisele võib RNA toimida ka katalüsaatorina (reaktsioonide tugevdajana) mõnes olukorras, näiteks valgu translatsiooni ajal.