Sammenlign fosfat sukker og baser av DNA og RNA
Share
DNA og RNA er nukleinsyrer, som i utgangspunktet består av en nitrogenbasert base som inneholder pentosuger koblet via fosfatgrupper. Byggeblokkene til nukleinsyrer kalles nukleotider. Nukleinsyrer tjener som cellens genetiske materiale ved å lagre informasjon som er nødvendig for utvikling, funksjon og reproduksjon av organismer. De fleste organismer bruker DNA som deres genetiske materiale, mens få av dem som retroviruser bruker RNA som deres genetiske materiale. DNA er stabilt når det sammenlignes med RNA på grunn av forskjellene i fosfatsukker og baser som deles av hver av dem. En, to eller tre fosfatgrupper kan festes til pentosukker, henholdsvis produserende mono-, di- og trifosfater. Pentose-sukker som brukes av DNA, er deoksyribose og pentosukker som brukes av RNA er ribose. Nitrogen baser funnet i DNA er adenin, guanin, cytosin og tymin. I RNA erstattes tymin med uracil.
Denne artikkelen ser på,
1. Hva er fosfater
2. Hva er sukker
3. Hva er baser
4. Sammenligning av fosfat sukker og baser av DNA og RNA
- likheter
-forskjeller
Hva er fosfater
DNA og RNA består av repeterende enheter av nukleotider; henholdsvis deoksyribonukleotider og ribonukleotider. Nukleotid består av et pentosukker, som er festet til en nitrogenbasert base og en, to eller tre fosfatgrupper. Både DNA- og RNA-nukleotidene kan feste seg til en, to eller tre fosfatgrupper på deres 5'-karbon i pentose-sukker. Fosfatbundne nukleosider kalles henholdsvis mono-, di- og trifosfater. Fosforyleringsreaksjonene katalyseres av en klasse av enzymer som kalles ATP: D-ribose 5-fosfotransferase. Deoksyribonukleosider fosforyleres av enzymet kalt deoksyribokinase, og RNA-nukleosider fosforyleres av enzymet kalt ribokinase. Dannelsen av fosfodiesterbindinger under produksjonen av sukker-fosfat-ryggrad blir aktivert ved å kutte høyfosfatfosfatbindingene i nukleotidtriphospahatene. Dannelsen av hvert nukleotid, nukleosidmonofosfat, nukleoisdifosfat og nukleosidtrifosfat er vist i Figur 1.
Figur 1: Tre nukleotidtyper
Hva er sukker
Både DNA og RNA inneholder pentose sukker. Deoksyribonukleotider inneholder deoksyribose og ribonukleotider inneholder ribose som deres pentose sukkerarter. Ribose er et pentosemonosakkarid, som inneholder en femleddet ring i sin struktur. Den inneholder en aldehydfunksjonell gruppe i sin åpne kjedeform. Derfor kalles ribose aldopentose. Ribose inneholder to enantiomerer: D-ribose og L-ribose. Den naturlig forekommende konformasjonen er D-ribose, hvor L-ribose ikke finnes i naturen. D-ribose er en epimer av D-arabinose, som avviker ved stereokjemien ved 2'-karbonet. Denne 2'-hydroksylgruppen er viktig ved RNA-spleising.
Pentosukker funnet i DNA er deoksyribose. Deoksyribose er en modifisert form av sukker, ribose. Den er dannet fra ribose 5-fosfat ved virkningen av enzymet, ribonukleotidreduktase. Et oksygenatom går tapt under dannelse av deoksyribose fra det andre karbonatomet i ribose-ringen. Derfor er deoksyribose mer nøyaktig kalt 2-deoksyriose. 2-deoksyribosen inneholder to enantiomerer: D-2-deoksyribose og L-2-deoksyribose. Bare D-2-deoksyribose er involvert i dannelsen av DNA-ryggrad. På grunn av fraværet av 2'-hydroksylgruppe i deoksyriboser, er DNA i stand til å brette seg inn i sin dobbelt-helixstruktur, og øker den mekaniske fleksibiliteten til molekylet. DNA kan tett spoles for å pakke inn i en liten kjerne også. Forskjellen mellom ribose og deoksyribose er med 2'-hydroksylgruppen tilstede i ribose. Deoksyribose, sammenlignet med ribose, er vist i figur 2.
Figur 2: Deoksyribose
Hva er baser
Både DNA og RNA er festet til en nitrogenbasert base på 1'-karbon av pentosukker, som erstatter hydroksylgruppen av deoksyribose. Fem typer nitrogenbaserte baser finnes i både DNA og RNA. De er adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T) og uracil (U). Adenin og guanin er puriner, som finnes i to ringstrukturert pyrimidinring fusjonert med en imidazolring. Cytosin, tymin og uracil er pyrimidiner, som inneholder en enkelt seks-ledd pyrimidinringstruktur. DNA inneholder adenin, guanin, cytosin og tymin i sine nukleotider. RNA inneholder uracil, i stedet for tymin. Adenin danner to hydrogenbindinger med tymin og guanin danner tre hydrogenbindinger med cytosin. Den komplementære baseparingen i DNA kalles Watson-Crick DNA baseparingsmodell. Det bringer to komplementære DNA-tråder sammen, og danner hydrogenbindinger. Derfor er den endelige strukturen av DNA dobbeltstrenget og antiparallell. I RNA danner uracil to hydrogenbindinger med adenin, som erstatter tymin. Den komplementære baseparering av RNA innenfor det samme molekyl danner dobbeltstrengede RNA-strukturer kalt hårnål looper. Det dobbeltstrengede DNA er vist i figur 3.
Figur 3: DNA
Forskjellen mellom tymin og uracil er i metylgruppen tilstede i 5'-karbonatomet av tymin. Uracil kan også basere sammen med andre baser i tillegg adenin og deaminering av cytosin kan produsere uracil. Derfor er RNA mindre stabil sammenlignet med DNA på grunn av nærvær av uracil i stedet for tymin. Uracil og tymin er vist i figur 4.
Figur 4: Uracil og tymin
Sammenligning av fosfat sukker og baser av DNA og RNA
Likheter mellom fosfat sukker og baser av DNA og RNA
fosfater
- Både DNA og RNA inneholder en, to eller tre fosfatgrupper, festet til 5'-karbonet av pentose-sukker.
Pentose sukker
- Både DNA og RNA inneholder et pentosemonosakkarid i deres nukleotider, som er bundet til en nitrogenbasert base og en, to eller tre fosfatgrupper.
Nitrogen baser
-
Både DNA og RNA deler tre typer nitrogenholdige baser: adenin, guanin og cytosin.
Forskjeller mellom fosfat sukker og baser av DNA og RNA
Pentosukker
DNA: Pentosukker funnet i DNA er deoksyribose.
RNA: Pentose-sukker funnet i RNA er ribose.
Sammensetning av sukker
DNA: D-2-deoksyribose finnes i sukkerfosfat-ryggraden i DNA.
RNA: D-ribose finnes i sukker-fosfat ryggrad av RNA.
Betydningen av Pentose-sukker i DNA / RNA
DNA: 2-deoksyribosen tillater dannelsen av DNA-dobbelt-helix.
RNA: Ribose tillater ikke dannelsen av en RNA dobbelt-helix på grunn av tilstedeværelsen av 2'-hydroksylgruppe.
Tymin / Uracil
DNA: Thymin finnes i DNA.
RNA: Uracil finnes i RNA.
Betydningen av tymin / uracil
DNA: DNA er mer stabilt enn RNA på grunn av tilstedeværelsen av tymin.
RNA: RNA er mindre stabil på grunn av tilstedeværelsen av uracil i stedet for tymin.
fosforylering
DNA: Deoksyribonukleosider fosforyleres av deoksyribokinaser.
RNA: Ribonukleosider fosforyleres av ribokinaser.
Fosforylering produserer
DNA: Fosforylering av deoksyribonukleosider produserer deoksyribonukleotider.
RNA: Fosforylering av ribonukleosider produserer ribonukleotider.
Konklusjon
Både DNA og RNA består av et pentosesukker, som er festet til en nitrogenbasert base på 1'-karbonet og en eller flere fosfatgrupper til 5'-karbonet. Sukkerfosfat-ryggraden av begge nukleinsyrer typene dannes ved polymerisering av nukleotider via fosfatgrupper. Pentosukker funnet i sukker-fosfat-ryggraden av DNA er D-2-deoksyribose. D-ribose finnes i RNA. De nitrogenholdige basene som finnes i DNA er adenin, guanin, cytosin og tymin. I RNA er uracil funnet, erstatter thymin. En, to eller tre fosfatgrupper er funnet festet til pentose-sukker. Når en fosfatgruppe er festet til nukleosidet, kalles det nukleotidmonofosfat. Når to fosfatgrupper er festet til nukleosidet, kalles det nukleotiddifosfat. Når tre fosfatgrupper er festet til nukleosidet, kalles det nukleotidtrifosfat.
Henvisning:
1. "Class Notes." Grunnleggende: DNA, RNA, Protein. N.p., n.d. Web. 28. april 2017.
2. "Struktur av nukleinsyrer". Gnistnoter. SparkNotes, n.d. Web. 28. april 2017.
3. "Hvorfor tymin i stedet for uracil?" Earthling Nature. N.p., 17. juni 2016. Web. 28. april 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Nucleotides 1" Av Boris (PNG), SVG av Sjef - en: Bilde: Nucleotides.png (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "DeoxyriboseLabeled" Av Adenosine (Engelsk Wikipedia Bruker) - Engelsk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "DNA Nucleotides" Av OpenStax College - Anatomi og fysiologi, Connexions nettsted. 19. juni 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Pyrimidines2" Av Mtov - Eget arbeid (Public Domain) via Commons Wikimedia
