תוֹכֶן
- חומצות גרעין: סקירה כללית
- מהם נוקליאוטידים?
- מבנה ה- DNA לעומת RNA
- קשר זוגי-בסיס בחומצות גרעין
- תפקיד ה- DNA לעומת RNA בסינתזה של חלבונים
- תרגום בריבוזום
- הבדלים אחרים בין DNA ל- RNA
חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) וחומצה ריבונוקלאית (RNA) הן שתי חומצות הגרעין הנמצאות בטבע. חומצות גרעין מייצגות בתורן את אחת מארבע "מולקולות החיים", או ביולקולקולות. האחרים הם חלבונים, פחמימות ו שומנים. חומצות גרעין הן הבי מולקולות הביולוגיות היחידות שלא ניתנות לחילוף חומרים לייצור אדנוזין טריפוספט (ATP, "מטבע האנרגיה" של התאים).
DNA ו- RNA נושאים שניהם מידע כימי בצורה של קוד גנטי כמעט זהה והגיוני. DNA הוא ה- יוצר של האמצעים שבהם הוא מועבר לדורות הבאים של תאים ואורגניזמים שלמים. RNA הוא ה- מסוע של נותן ההוראה לעובדי קו הייצור.
בעוד ש- DNA אחראי ישירות ל- RNA של המסנג'ר (mRNA) סינתזה בתהליך שנקרא תעתיק, ה- DNA מסתמך גם על כך ש- RNA יתפקד כראוי על מנת להעביר את הוראותיו לריבוזומים בתוך התאים. לכן ניתן לומר כי חומצות הגרעין DNA ו- RNA פיתחו תלות הדדית עם כל אחת מהן חיונית לא פחות למשימת החיים.
חומצות גרעין: סקירה כללית
חומצות גרעין הן פולימרים ארוכים המורכבים מאלמנטים בודדים הנקראים נוקליאוטידים. כל נוקליאוטיד מורכב משלושה אלמנטים בודדים משלו: אחד לשלושה קבוצות פוספטים, א סוכר ריבוז ואחד מארבעה אפשריים בסיסים חנקניים.
בפרוקריוטים, חסרי גרעין תאים, נמצאים גם DNA וגם RNA חופשיים בציטופלזמה. באוקריוטות, שיש בהן גרעין תאים ובעלות גם מספר אברונים מתמחים, נמצא DNA בעיקר בגרעין. אך ניתן למצוא אותו גם במיטוכונדריה ובצמחים בתוך כלורופלסטים.
בינתיים, RNA אוקריוטי נמצא בגרעין ו בציטופלזמה.
מהם נוקליאוטידים?
נוקלאוטיד הוא היחידה המונומית של חומצה גרעינית, בנוסף לכך שיש לו תפקודים סלולריים אחרים. נוקלאוטיד מורכב מא סוכר עם חמישה פחמן (פנטוזה) בתבנית טבעת פנים של חמישה אטומים, אחד לשלושה קבוצות פוספטים ו בסיס חנקני.
ב- DNA ישנם ארבעה בסיסים אפשריים: אדנין (A) וגואנין (G) שהם פורינים, וציטוזין (C) ותימין (T) שהם פירימידינים. RNA מכיל A, G ו- C גם כן, אך תחליפים אורציל (U) לתמין.
בחומצות גרעין, לכל נוקלאוטידים יש קבוצת פוספט אחת המחוברת, המשותפת לגרעין הבא בשרשרת חומצות הגרעין. עם זאת, נוקלאוטידים בחינם יכולים להכיל יותר.
באופן מפורסם, אדנוזין דיפוספט (ADP) ואדנוזין טריפוספט (ATP) משתתפים באינספור תגובה מטבולית בגופכם בכל שנייה.
מבנה ה- DNA לעומת RNA
כאמור, בעוד ש- DNA ו- RNA כל אחד מכיל שני בסיסים חנקניים של פורין ושני בסיסים חנקניים של פירימידין, והם מכילים אותם בסיסים של פורין (A ו- G) ואחד מאותם בסיסים של פירימידין (C), הם נבדלים זה מזה ב- DNA שיש T כמוה בסיס הפירימידין השני בזמן של- RNA יש U בכל מקום בו T יופיע ב- DNA.
פורינים גדולים יותר מפירימידינים כפי שהם מכילים שתיים הצטרפו טבעות המכילות חנקן ל אחד בפירימידינים. יש לכך השלכות על הצורה הפיזית בה קיים DNA בטבע: שלה סטנדרטים כפוליםובאופן ספציפי הוא סליל כפול. לחוטים מצטרפים בסיסי הפירימידין והפורין על נוקלאוטידים סמוכים; אם היו מחוברים שני פורינים או שני פירימידינים, המרווח היה גדול מדי או שניים קטנים בהתאמה.
RNA, לעומת זאת, הוא יחיד תקוע.
סוכר הריבוזה ב- DNA הוא deoxyribose ואילו זה ב- RNA הוא ריבוז. Deoxyribose זהה לריבוז פרט לכך שקבוצת ההידרוקסיל (-OH) בעמדת 2-פחמן הוחלפה על ידי אטום מימן.
קשר זוגי-בסיס בחומצות גרעין
כאמור, בחומצות גרעין, על בסיס פורין להיקשר לבסיסי הפירימידין כדי ליצור מולקולה יציבה עם כפול גדילים (ובסופו של דבר כפול-סלילית). אבל זה למעשה יותר ספציפי מזה. הפורין A נקשר לפירימידין T (או U) ורק, והפורין G נקשר לפירימידין C בלבד ורק.
משמעות הדבר היא שכאשר אתה יודע את רצף הבסיס של גדיל DNA, אתה יכול לקבוע את רצף הבסיס המדויק של גדיל המשלים (הפרטנר) שלו. חשבו על קווצות משלימות כהפוכות, או שליליות מצולמות, זו של זו.
לדוגמה, אם יש לך גדיל של DNA עם רצף הבסיס ATTGCCATATG, אתה יכול להסיק כי גדיל ה- DNA המשלים המקביל חייב להיות ברצף הבסיס TAACGGTATAC.
גדילי RNA הם גדיל בודד, אך הם מגיעים בצורות שונות שלא כמו ה- DNA. בנוסף ל mRNA, שני הסוגים העיקריים האחרים של RNA הם RNA ריבוזומלי (rRNA) ולהעביר RNA (tRNA).
תפקיד ה- DNA לעומת RNA בסינתזה של חלבונים
DNA ו- RNA שניהם מכילים מידע גנטי. למעשה, mRNA מכיל מידע זהה לזה של ה- DNA ממנו הוא נוצר במהלך השעתוק, אך בצורה כימית שונה.
כאשר ה- DNA משמש כתבנית לייצור mRNA במהלך שעתוק בגרעין התא האוקריוטי, הוא מסנתז גדיל שהוא אנלוגי ה- RNA של גדיל ה- DNA המשלים. במילים אחרות, הוא מכיל ריבוז ולא דוקסיריבוזה, ובמקום בו T יהיה קיים ב- DNA, U נמצא במקום זה.
במהלך התמלול נוצר מוצר באורך מוגבל יחסית. גדיל mRNA זה בדרך כלל מכיל את המידע הגנטי למוצר חלבון יחיד וייחודי.
כל רצועה של שלושה בסיסים רצופים ב- mRNA יכולה להשתנות ב 64 דרכים שונות, התוצאה של ארבעה בסיסים שונים בכל נקודה שהועלתה לכוח השלישי כדי להסביר את שלושת הנקודות. ככל שזה קורה, כל אחת מ -20 חומצות האמינו מהן התאים בונים חלבונים מקודדת על ידי שליש כזה של בסיסי mRNA, המכונה שלושת הקודונים.
תרגום בריבוזום
לאחר סינתזת mRNA על ידי DNA במהלך התעתיק, המולקולה החדשה עוברת מהגרעין לציטופלסמה, עוברת דרך הממברנה הגרעינית דרך נקבובית גרעינית. לאחר מכן הוא מאחד כוחות עם ריבוזום, שבדיוק מתכנס משני יחידות המשנה שלו, אחת גדולה ואחת קטנה.
ריבוזומים הם האתרים של תרגום, או השימוש במידע ב- mRNA לייצור החלבון המתאים.
במהלך התרגום, כאשר גדיל ה- mRNA "עוקב" על הריבוזום, חומרת האמינו המתאימה לשלושת בסיסי הנוקלאוטידים שנחשפו - כלומר קודון הטריפלייט - מועברת לאזור על ידי tRNA. תת-סוג של tRNA קיים עבור כל אחת מ -20 חומצות האמינו, מה שהופך את תהליך ההסעות הזה לסודר יותר.
לאחר שהחומצה האמינית הנכונה מחוברת לריבוזום, היא מועברת במהירות לאתר ריבוזומלי סמוך, שם פוליפפטיד, או השרשרת הגוברת של חומצות אמינו שקדמה להגעת כל תוספת חדשה, נמצאת בתהליך סיום.
הריבוזומים עצמם מורכבים מתערובת שווה בערך של חלבונים ו- rRNA. שתי יחידות המשנה קיימות כישויות נפרדות למעט כאשר הן מסנתזות באופן פעיל חלבונים.
הבדלים אחרים בין DNA ל- RNA
מולקולות DNA ארוכות משמעותית ממולקולות RNA; למעשה, מולקולת DNA יחידה מרכיבה את החומר הגנטי של כרומוזום שלם, מהווה אלפי גנים. כמו כן, העובדה שהם מופרדים לכרומוזומים בכלל היא עדות למסה ההשוואתית שלהם.
למרות של- RNA פרופיל צנוע יותר, הוא למעשה המגוון יותר מבין שתי המולקולות מבחינה תפקודית. בנוסף לבוא בצורות tRNA, mRNA ו- rRNA, RNA יכול גם לפעול כזרז (משפר את התגובות) במצבים מסוימים, למשל במהלך תרגום חלבונים.