DNA og RNA er nukleinsyrer, som dybest set består af en nitrogenholdig base indeholdende pentosesukker forbundet via fosfatgrupper. Byggestenene i nukleinsyrer kaldes nukleotider. Nukleinsyrer tjener som cellens genetiske materiale ved at lagre information, som er nødvendig for udvikling, funktion og reproduktion af organismer. De fleste organismer bruger DNA som deres genetiske materiale, mens få af dem som retrovirusser bruger RNA som deres genetiske materiale. DNA er stabilt sammenlignet med RNA på grund af forskellene i fosfatsukker og baser, der deles af hver af dem. En, to eller tre fosfatgrupper kan bindes til pentosesukkeret, hvilket producerer henholdsvis mono-, di- og trifosfater. Pentosesukker, der bruges af DNA, er deoxyribose, og pentosesukkeret, der bruges af RNA, er ribose. Nitrogenbaser fundet i DNA er adenin, guanin, cytosin og thymin. I RNA erstattes thymin med uracil.

Denne artikel ser på,

1. Hvad er fosfater 2. Hvad er sukkerarter 3. Hvad er baser 4. Sammenligning af fosfatsukker og baser af DNA og RNA -ligheder -forskelle

Hvad er fosfater

DNA og RNA består af gentagne enheder af nukleotider; henholdsvis deoxyribonukleotider og ribonukleotider. Nukleotid består af et pentosesukker, der er knyttet til en nitrogenholdig base og en, to eller tre fosfatgrupper. Både DNA og RNA -nukleotider kan bindes til en, to eller tre fosfatgrupper på deres 5 ′ carbon af pentosesukkeret. Fosfatbundne nukleosider kaldes henholdsvis mono-, di- og trifosfater. Fosforyleringsreaktionerne katalyseres af en klasse af enzymer kaldet ATP: D-ribose 5-phosphotransferase. Deoxyribonucleosider phosphoryleres af enzymet kaldet deoxyribokinase, og RNA -nucleosider phosphoryleres af enzymet ribokinase. Dannelsen af ​​phosphodiesterbindinger under produktionen af ​​sukker-fosfat-rygraden aktiveres ved at skære de højenergiske fosfatbindinger i nukleotidtrifospahaterne. Dannelsen af ​​hvert nukleotid, nukleosidmonophosphat, nukleoisiddiphosphat og nukleosidtrifosfat er vist i figur 1.

Figur 1: Tre nukleotidtyper

Hvad er sukkerarter

Både DNA og RNA indeholder pentosesukker. Deoxyribonucleotider indeholder deoxyribose og ribonucleotider indeholder ribose som deres pentosesukker. Ribose er et pentosemonosaccharid, der indeholder en femleddet ring i sin struktur. Den indeholder en funktionel aldehydgruppe i sin åbne kædeform. Derfor kaldes ribose aldopentose. Ribose indeholder to enantiomerer: D-ribose og L-ribose. Den naturligt forekommende konformation er D-ribose, hvor L-ribose ikke findes i naturen. D-ribose er en epimer af D-arabinose, som adskiller sig ved stereokemien ved 2'-kulstoffet. Denne 2' -hydroxylgruppe er vigtig ved RNA -splejsning.

Pentosesukkeret, der findes i DNA, er deoxyribose. Deoxyribose er en modificeret form af sukkeret, ribose. Det dannes af ribose 5-phosphat ved virkningen af ​​enzymet, ribonukleotidreduktase. Et oxygenatom går tabt, mens deoxyribose dannes fra riboseringens andet carbonatom. Derfor kaldes deoxyribose mere præcist 2-deoxyriose. 2-deoxyribosen indeholder to enantiomerer: D-2-deoxyribose og L-2-deoxyribose. Kun D-2-deoxyribose er involveret i dannelsen af ​​DNA-rygrad. På grund af fraværet af 2 'hydroxylgruppe i deoxyriboser er DNA i stand til at folde sig ind i sin dobbelt-helix-struktur, hvilket øger molekylets mekaniske fleksibilitet. DNA kan også snoes tæt for at pakke ind i en lille kerne. Forskellen mellem ribose og deoxyribose er med 2' -hydroxylgruppen til stede i ribose. Deoxyribose, sammenlignet med ribose, er vist i figur 2.

Figur 2: Deoxyribose

Hvad er baser

Både DNA og RNA er knyttet til en nitrogenholdig base på 1 'carbon i pentosesukkeret og erstatter hydroxylgruppen af ​​deoxyribose. Fem typer nitrogenholdige baser findes i både DNA og RNA. De er adenin (A), guanin (G), cytosin (C), thymin (T) og uracil (U). Adenin og guanin er puriner, som findes i to ringstrukturerede pyrimidinring fusioneret med en imidazolring. Cytosin, thymin og uracil er pyrimidiner, som indeholder en enkelt seks-leddet pyrimidinringstruktur. DNA indeholder adenin, guanin, cytosin og thymin i dets nukleotider. RNA indeholder uracil, i stedet for thymin. Adenin danner to hydrogenbindinger med thymin og guanin danner tre hydrogenbindinger med cytosin. Den komplementære baseparring i DNA kaldes Watson-Crick DNA-baseparringsmodel. Det bringer to komplementære DNA -tråde sammen og danner hydrogenbindinger. Derfor er den endelige struktur af DNA dobbeltstrenget og antiparallel. I RNA danner uracil to hydrogenbindinger med adenin, der erstatter thymin. Den komplementære baseparring af RNA inden for det samme molekyle danner dobbeltstrengede RNA-strukturer kaldet hårnålesløjfer. Det dobbeltstrengede DNA er vist i figur 3.

Figur 3: DNA

Forskellen mellem thymin og uracil er i methylgruppen, der er til stede i 5' -carbonatomet i thymin. Uracil er også i stand til at basere parring med andre baser, og derudover kan adenin og deaminering af cytosin producere uracil. Derfor er RNA mindre stabilt sammenlignet med DNA på grund af tilstedeværelsen af ​​uracil i stedet for thymin. Uracil og thymin er vist i figur 4.

Figur 4: Uracil og thymin

Sammenligning af fosfatsukker og baser af DNA og RNA

Ligheder mellem fosfatsukker og baser af DNA og RNA

Fosfater

Pentosesukker

Nitrogenbaser

Forskelle mellem fosfatsukker og baser af DNA og RNA

Pentosesukker

DNA: Pentosesukkeret, der findes i DNA, er deoxyribose.

RNA: Pentosesukkeret, der findes i RNA, er ribose.

Sukkers opbygning

DNA: D-2-deoxyribose findes i sukker-phosphat-rygraden i DNA.

RNA: D-ribose findes i sukker-phosphat-rygraden i RNA.

Betydningen af ​​pentosesukkeret i DNA/RNA

DNA: 2-deoxyribosen tillader dannelse af DNA-dobbelthelix.

RNA: Ribose tillader ikke dannelse af en RNA dobbelt-helix på grund af tilstedeværelsen af ​​2 'hydroxylgruppe.

Thymin/Uracil

DNA: Thymin findes i DNA.

RNA: Uracil findes i RNA.

Betydningen af ​​Thymin/Uracil

DNA: DNA er mere stabilt end RNA på grund af tilstedeværelsen af ​​thymin.

RNA: RNA er mindre stabil på grund af tilstedeværelsen af ​​uracil i stedet for thymin.

Fosforylering

DNA: Deoxyribonukleosider phosphoryleres af deoxyribokinaser.

RNA: Ribonukleosider phosphoryleres af ribokinaser.

Fosforylering producerer

DNA: Fosforylering af deoxyribonucleosider producerer deoxyribonucleotider.

RNA: Fosforylering af ribonukleosider producerer ribonukleotider.

Konklusion

Både DNA og RNA består af et pentosesukker, som er knyttet til en nitrogenholdig base på 1' -carbon og en eller flere phosphatgrupper til 5' -carbon. Sukker-phosphat-rygraden i begge nukleinsyretyper dannes ved polymerisation af nukleotider via phosphatgrupper. Pentosesukkeret, der findes i sukker-phosphat-rygraden i DNA, er D-2-deoxyribose. D-ribose findes i RNA. De nitrogenholdige baser, der findes i DNA, er adenin, guanin, cytosin og thymin. I RNA findes uracil, der erstatter thyminen. En, to eller tre fosfatgrupper findes knyttet til pentosesukkeret. Når en fosfatgruppe er knyttet til nukleosidet, kaldes det nukleotidmonophosphat. Når to fosfatgrupper er knyttet til nukleosidet, kaldes det nukleotiddifosfat. Når tre fosfatgrupper er knyttet til nukleosidet, kaldes det nukleotidtrifosfat.

Reference: 1. ”Klassenoter”. Det grundlæggende: DNA, RNA, protein. N.p., n.d. Web. 28. april 2017. 2. ”Struktur af nukleinsyrer.” SparkNotes. SparkNotes, n.d. Web. 28. apr. 2017. 3. ”Hvorfor thymin i stedet for uracil?” Jordens natur. N.p., 17. juni 2016. Web. 28. april 2017.

Image Courtesy: 1. ”Nucleotides 1 ″ Af Boris (PNG), SVG af Sjef - da: Image: Nucleotides.png (Public Domain) via Commons Wikimedia 2.” DeoxyriboseLabeled ”Af Adenosine (engelsk Wikipedia -bruger) - engelsk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 3. “DNA Nucleotides” Af OpenStax College-Anatomy & Physiology, Connexions websted. 19. juni 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia 4. “Pyrimidines2” Af Mtov - Eget arbejde (Public Domain) via Commons Wikimedia