Inhoud
- Nucleïnezuren: overzicht
- Wat zijn nucleotiden?
- De structuur van DNA versus RNA
- Base-Pair Bonding in nucleïnezuren
- De rol van DNA versus RNA in eiwitsynthese
- Vertaling in het Ribosome
- Andere verschillen tussen DNA en RNA
Desoxyribonucleïnezuur (DNA) en ribonucleïnezuur (RNA) zijn de twee nucleïnezuren die in de natuur worden gevonden. Nucleïnezuren vertegenwoordigen op hun beurt een van de vier 'levensmoleculen' of biomoleculen. De anderen zijn eiwitten, koolhydraten en lipiden. Nucleïnezuren zijn de enige biomoleculen die niet kunnen worden gemetaboliseerd om adenosinetrifosfaat te genereren (ATP, de "energievaluta" van cellen).
DNA en RNA dragen beide chemische informatie in de vorm van een bijna identieke en logisch eenvoudige genetische code. DNA is de schepper van de en de middelen waarmee het wordt doorgegeven aan volgende generaties cellen en hele organismen. RNA is de transporteur van de van de instructeur tot de lopende bandarbeiders.
Hoewel DNA rechtstreeks verantwoordelijk is voor messenger RNA (mRNA) synthese in het proces dat transcriptie wordt genoemd, DNA vertrouwt ook op RNA om correct te functioneren om zijn instructies over te dragen aan ribosomen in de cellen. Van de nucleïnezuren DNA en RNA kan daarom worden gezegd dat ze een onderlinge afhankelijkheid hebben ontwikkeld die beide even belangrijk zijn voor de levensmissie.
Nucleïnezuren: overzicht
Nucleïnezuren zijn lange polymeren die zijn opgebouwd uit afzonderlijke elementen nucleotiden. Elk nucleotide bestaat uit drie afzonderlijke elementen: een tot drie fosfaatgroepen, een ribosesuiker en een van de vier mogelijke stikstofbasen.
In prokaryoten, die een celkern missen, worden zowel DNA als RNA vrij in het cytoplasma gevonden. In eukaryoten, die een celkern hebben en ook een aantal gespecialiseerde organellen bezitten, wordt DNA voornamelijk in de kern gevonden. Maar het kan ook worden gevonden in de mitochondriën en, in planten, in chloroplasten.
Eukaryotisch RNA wordt ondertussen in de kern gevonden en in het cytoplasma.
Wat zijn nucleotiden?
Een nucleotide is de monomere eenheid van een nucleïnezuur, naast het hebben van andere cellulaire functies. Een nucleotide bestaat uit een vijf-koolstof (pentose) suiker in een binnenring met vijf atomen, één tot drie fosfaatgroepen en een Stikstofbasis.
In DNA zijn er vier mogelijke basen: adenine (A) en guanine (G), die purines zijn, en cytosine (C) en thymine (T), die pyrimidines zijn. RNA bevat ook A, G en C, maar vervangt uracil (U) voor thymine.
In nucleïnezuren hebben de nucleotiden allemaal één fosfaatgroep bevestigd, die wordt gedeeld met het volgende nucleotide in de nucleïnezuurketen. Vrije nucleotiden kunnen echter meer hebben.
Beroemd is dat adenosinedifosfaat (ADP) en adenosinetrifosfaat (ATP) elke seconde deelnemen aan talloze metabole reacties in uw eigen lichaam.
De structuur van DNA versus RNA
Zoals opgemerkt, hoewel DNA en RNA elk twee purine stikstofbasen en twee pyrimidine stikstofbasen bevatten, en dezelfde purinebasen (A en G) en een van dezelfde pyrimidine-basen (C) bevatten, verschillen ze in dat DNA T heeft als zijn tweede pyrimidinebase terwijl RNA U heeft, elke plaats T zou in DNA verschijnen.
Purines zijn groter dan pyrimidines omdat ze bevatten twee verbonden stikstof bevattende ringen aan de een in pyrimidines. Dit heeft implicaties voor de fysieke vorm waarin DNA in de natuur bestaat: its dubbelstrengs, en, specifiek, is een dubbele helix. De strengen worden verbonden door de pyrimidine- en purinebasen op aangrenzende nucleotiden; indien twee purines of twee pyrimidines zouden worden verbonden, zou de afstand respectievelijk te groot of twee klein zijn.
RNA daarentegen is enkelstrengig.
De ribosesuiker in DNA is deoxyribose terwijl dat in RNA is ribose. Deoxyribose is identiek aan ribose behalve dat de hydroxyl (-OH) groep op de 2-koolstofpositie is vervangen door een waterstofatoom.
Base-Pair Bonding in nucleïnezuren
Zoals opgemerkt, moeten in nucleïnezuren purinebasen binden aan pyrimidinebasen om een stabiel dubbelstrengs (en uiteindelijk dubbel-helixvormig) molecuul te vormen. Maar het is eigenlijk specifieker dan dat. De purine A bindt aan en alleen aan pyrimidine T (of U), en de purine G bindt aan en alleen aan pyrimidine C.
Dit betekent dat wanneer u de basensequentie van een DNA-streng kent, u de exacte basensequentie van zijn complementaire (partner) streng kunt bepalen. Beschouw complementaire strengen als invers of fotografische negatieven van elkaar.
Als u bijvoorbeeld een DNA-streng heeft met de basensequentie ATTGCCATATG, kunt u afleiden dat de overeenkomstige complementaire DNA-streng de basensequentie TAACGGTATAC moet hebben.
RNA-strengen zijn een enkele streng, maar ze komen in verschillende vormen voor in tegenstelling tot DNA. In aanvulling op mRNA, de andere twee hoofdtypen van RNA zijn ribosomaal RNA (rRNA) en overdracht RNA (tRNA).
De rol van DNA versus RNA in eiwitsynthese
DNA en RNA bevatten beide genetische informatie. In feite bevat mRNA dezelfde informatie als het DNA waarvan het is gemaakt tijdens transcriptie, maar in een andere chemische vorm.
Wanneer DNA wordt gebruikt als een sjabloon om mRNA te maken tijdens transcriptie in de kern van een eukaryotische cel, synthetiseert het een streng die het RNA-analoog is van de complementaire DNA-streng. Met andere woorden, het bevat ribose in plaats van deoxyribose, en waar T in DNA aanwezig zou zijn, is U in plaats daarvan aanwezig.
Tijdens transcriptie wordt een product van relatief beperkte lengte gecreëerd. Deze mRNA-streng bevat meestal de genetische informatie voor een uniek eiwitproduct.
Elke strip van drie opeenvolgende basen in mRNA kan op 64 verschillende manieren variëren, het resultaat van vier verschillende basen op elke plek verhoogd naar de derde macht om alle drie de vlekken te verklaren. Het is namelijk zo dat elk van de 20 aminozuren waaruit cellen eiwitten bouwen, wordt gecodeerd door precies zo'n drietal mRNA-basen, een zogenaamde triplet codon.
Vertaling in het Ribosome
Nadat mRNA tijdens transcriptie door DNA is gesynthetiseerd, beweegt het nieuwe molecuul van de kern naar het cytoplasma en passeert het het kernmembraan door een kernporie. Vervolgens bundelt het de krachten met een ribosoom, dat net bij elkaar komt uit zijn twee subeenheden, een grote en een kleine.
Ribosomen zijn de sites van vertaling, of het gebruik van de informatie in mRNA om het overeenkomstige eiwit te produceren.
Tijdens translatie, wanneer de mRNA-streng op het ribosoom "aanmeert", wordt het aminozuur dat overeenkomt met de drie blootgestelde nucleotidebasen - dat wil zeggen het tripletcodon - door tRNA in het gebied gebracht. Een subtype van tRNA bestaat voor elk van de 20 aminozuren, waardoor dit shuttling-proces ordelijker wordt.
Nadat het juiste aminozuur aan het ribosoom is bevestigd, wordt het snel verplaatst naar een nabijgelegen ribosomale plaats, waar de polypeptide, of de groeiende keten van aminozuren voorafgaand aan de aankomst van elke nieuwe toevoeging, wordt momenteel voltooid.
Ribosomen zelf bestaan uit een ongeveer gelijk mengsel van eiwitten en rRNA. De twee subeenheden bestaan als afzonderlijke entiteiten behalve wanneer ze actief eiwitten synthetiseren.
Andere verschillen tussen DNA en RNA
DNA-moleculen zijn aanzienlijk langer dan RNA-moleculen; in feite, een enkel DNA-molecuul vormt het genetische materiaal van een heel chromosoom, goed voor duizenden genen. Het feit dat ze überhaupt in chromosomen zijn gescheiden, is een bewijs van hun relatieve massa.
Hoewel RNA een bescheidener profiel heeft, is het vanuit functioneel oogpunt eigenlijk de meest diverse van de twee moleculen. Naast de aanwezigheid in tRNA-, mRNA- en rRNA-vormen, kan RNA in sommige situaties ook fungeren als een katalysator (versterker van reacties), zoals tijdens eiwittranslatie.