Tartalom
- Nukleinsavak: áttekintés
- Mik a nukleotidok?
- A DNS szerkezete és az RNS
- Bázis-pár kötés nukleinsavakban
- A DNS és az RNS szerepe a fehérje szintézisben
- Fordítás a riboszómán
- Egyéb különbségek a DNS és az RNS között
Dezoxiribonukleinsav (DNS) és ribonukleinsav (RNS) a természetben található két nukleinsav. A nukleinsavak viszont a négy "életmolekulának" vagy a biomolekuláknak az egyikét képviselik. A többiek fehérjék, szénhidrátok és lipidek. A nukleinsavak az egyetlen olyan biomolekulák, amelyek nem metabolizálódhatnak adenozin-trifoszfát (ATP, a sejtek "energia pénzneme") előállításához.
A DNS és az RNS egyaránt tartalmaz kémiai információkat szinte azonos és logikailag egyértelmű genetikai kód formájában. A DNS a kezdeményező és az eszközök továbbítására a sejtek és az egész organizmusok következő generációi számára. Az RNS az szállítószalag az oktatóktól az összeszerelő vonalig dolgozókig.
Míg a DNS közvetlenül felelős a messenger RNSért (mRNS) A szintézis a transzkripciónak nevezett folyamatban, a DNS az RNS-re is támaszkodik, hogy megfelelően működjön, hogy az utasításokat a sejtek riboszómáira továbbítsa. Tehát azt lehet mondani, hogy a DNS és az RNS nukleinsavak kölcsönös függőséget fejlesztettek ki, amelyek mindegyike egyaránt létfontosságú az élet küldetése szempontjából.
Nukleinsavak: áttekintés
A nukleinsavak hosszú polimerek, amelyek különálló elemekből állnak nukleotidok. Minden nukleotid három különálló elemből áll: egy-három foszfátcsoportok, a ribózcukor és a négy lehetséges közül egyet nitrogén bázisok.
A prokariótákban, amelyekben nincs sejtmag, a DNS és az RNS egyaránt mentes a citoplazmában. Az eukariótákban, amelyeknek sejtmagja van, és számos speciális organellával is rendelkeznek, a DNS elsősorban a magban található. De megtalálható a mitokondriumokban és a növényekben a kloroplasztokban is.
Közben az eukarióta RNS megtalálható a magban és a citoplazmában.
Mik a nukleotidok?
A nukleotid a nukleinsav monomer egysége, amellett, hogy más sejtfunkciókkal is rendelkezik. A nukleotid a következőket tartalmazza: öt szén (pentóz) cukor öt atomból álló belső gyűrű formátumban, egytől háromig foszfátcsoportok és a nitrogén bázis.
A DNS-ben négy lehetséges bázis létezik: adenin (A) és guanin (G), amelyek purinok, és citozin (C) és timin (T), amelyek pirimidinek. Az RNS tartalmaz A, G és C is, de helyettesítőket uracil (U) a timin számára.
A nukleinsavakban a nukleotidok mindegyikében egy foszfátcsoport kapcsolódik, amely megoszlik a nukleinsavlánc következő nukleotidjával. A szabad nukleotidoknak azonban lehet több.
Híresen az adenozin-difoszfát (ADP) és az adenozin-trifoszfát (ATP) másodpercenként számtalan anyagcsere-reakcióban vesz részt a saját testében.
A DNS szerkezete és az RNS
Amint megjegyeztük, míg a DNS és az RNS két purin nitrogénbázist és két pirimidin nitrogénbázist tartalmaz, és azonos purinbázisokat (A és G) és ugyanazon pirimidinbázisokat (C) tartalmaz, különböznek abban, hogy a DNS T-vel rendelkezik második pirimidin bázis, míg az RNS U-vel rendelkezik, minden T hely megjelenik a DNS-ben.
A purinek nagyobbak, mint a pirimidinek kettő összekapcsolt nitrogéntartalmú gyűrűket a egy pirimidinben. Ez kihat a fizikai formára, amelyben a DNS létezik a természetben: annak kettős szálú, és kifejezetten kettős spirál. A szálakat a szomszédos nukleotidokon a pirimidin- és purinbázisok kapcsolják össze; Ha két purint vagy két pirimidint összekapcsolnak, a távolság túl nagy lenne, vagy kettő kicsi.
Az RNS viszont egyszálú.
A ribózcukor a DNS-ben -dezoxiribóz mivel ez az RNS-ben ribóz. A dezoxiribóz megegyezik a ribozzal, azzal a különbséggel, hogy a 2-szén helyzetű hidroxil (-OH) csoportot hidrogénatom váltja fel.
Bázis-pár kötés nukleinsavakban
Amint azt megjegyeztük, a nukleinsavakban a purinbázisoknak kötődniük kell a pirimidinbázisokhoz, hogy stabil kettős szálú (és végül kettős spirális) molekulát képezzenek. De valójában sokkal pontosabb. Az A purin csak a T (vagy U) pirimidinhez és a G purinhoz kötődik és csak a C pirimidinhez kapcsolódik.
Ez azt jelenti, hogy amikor ismeri a DNS-szál egy bázisszekvenciáját, meghatározhatja a komplementer (partner) szálának pontos bázis-szekvenciáját. Gondoljunk a kiegészítő szálakra, mint egymás inverzére, vagy fényképészeti negatívokra.
Például, ha van egy DNS-szálja az ATTGCCATATG bázisszekvenciával, akkor levonhatja, hogy a megfelelő komplementer DNS-szálnak rendelkeznie kell a TAACGGTATAC bázisszekvenciával.
Az RNS szálak egyszálúak, de eltérően a DNS-től, különféle formában. Továbbá mRNS, az RNS másik két fő típusa a riboszomális RNS (rRNS) és transzfer RNS-t (tRNS).
A DNS és az RNS szerepe a fehérje szintézisben
A DNS és az RNS genetikai információkat is tartalmaznak. Valójában az mRNS ugyanazt az információt tartalmazza, mint a DNS, amelyből transzkripció során készült, de más kémiai formában.
Amikor a DNS-t templátként használják az mRNS előállítására egy eukarióta sejtmagjában történő transzkripció során, akkor szintetikus szálat szintetizál, amely a komplementer DNS-szál RNS-analógja. Más szavakkal, de nem dezoxiribózt, hanem ribózot tartalmaz, és ahol T jelen lenne a DNS-ben, ott U jelenik meg.
Az átírás során viszonylag korlátozott hosszúságú terméket kapunk. Ez az mRNS-szál általában egyetlen egyedi fehérjetermék genetikai információit tartalmazza.
Az mRNS-ben levő három egymást követő bázis minden sávja 64 különböző módon változhat, az eredmény négy különböző bázis eredményét jelentheti minden egyes ponton, hogy a harmadik teljesítményre emelkedjenek, hogy figyelembe vegyék mindhárom foltot. Amint ez megtörténik, mind a 20 aminosavból, amelyekből a sejtek fehérjéket építenek, éppen egy ilyen mRNS-bázisok hármasa, az úgynevezett hármas kodon.
Fordítás a riboszómán
Miután az mRNS-t a DNS szintetizálta a transzkripció során, az új molekula a sejtmagból a citoplazmába mozog, és áthalad a magmembránon egy nukleáris póruson keresztül. Ezután összekapcsolja az erőket egy riboszómával, amely éppen összejön két alegységéből, egyből egy és egy kicsiből.
A riboszómák a fordításvagy az információ felhasználása az mRNS-ben a megfelelő fehérje előállításához.
A transzláció során, amikor az mRNS szál "dokkol" a riboszómán, a három kitett nukleotidbázisnak, azaz a hármas kodonnak megfelelő aminosavat a tRNS transzferálja a régióba. A tRNS altípusa létezik a 20 aminosav mindegyikére, így ez a transzfer folyamat jobban rendeződik.
Miután a megfelelő aminosavat a riboszómához erősítették, gyorsan átviszi egy közeli riboszómás helyre, ahol a polipeptid, vagy az aminosavak növekvő lánca minden új addíció érkezését megelőzően folyamatban van.
Maguk a riboszómák nagyjából egyenlő arányú fehérjék és rRNS keverékekből állnak. A két alegység önálló egységként létezik, kivéve, ha aktívan szintetizálják a fehérjéket.
Egyéb különbségek a DNS és az RNS között
A DNS-molekulák lényegesen hosszabbak, mint az RNS-molekulák; valójában, egyetlen DNS-molekula alkotja a teljes kromoszóma genetikai anyagát, több ezer génért felelős. Ezenkívül az a tény, hogy egyáltalán nem osztódnak kromoszómákká, igazolja összehasonlító tömegüket.
Bár az RNS profilja szerényebb, funkcionális szempontból valójában a két molekula változatosabb. Amellett, hogy bejut a tRNS, mRNS és rRNS formákba, az RNS katalizátorként (reakciók fokozójaként) is működhet bizonyos helyzetekben, például a fehérje transzlációja során.