Jämför fosfatsocker och baser av DNA och RNA

DNA och RNA är nukleinsyror, vilka i grunden består av en kvävebas som innehåller pentosocker kopplade via fosfatgrupper. Byggstenarna av nukleinsyror kallas nukleotider. Nukleinsyror fungerar som cellens genetiska material genom att lagra information som krävs för utveckling, funktion och reproduktion av organismer. De flesta organismer använder DNA som deras genetiska material, medan få av dem som retrovirus använder RNA som deras genetiska material. DNA är stabilt jämfört med RNA på grund av skillnaderna i fosfatsocker och baser som delas av var och en av dem. En, två eller tre fosfatgrupper kan fästas till pentosockret, vilket alstrar mono-, di- och trifosfater. Pentosocker som används av DNA är deoxiribos och pentosockret som används av RNA är ribos. Kvävebaser som finns i DNA är adenin, guanin, cytosin och tymin. I RNA ersätts tymin av uracil.

Den här artikeln tittar på,

1. Vad är fosfater
2. Vad är sockerarter
3. Vad är baser
4. Jämförelse av fosfatsocker och baser av DNA och RNA
      - Likheter
      -skillnader

Vad är fosfater

DNA och RNA består av upprepande enheter av nukleotider; deoxiribonukleotider respektive ribonukleotider. Nukleotid består av ett pentosocker, som är fäst vid en kvävebas och en, två eller tre fosfatgrupper. Både DNA- och RNA-nukleotider kan fästa vid en, två eller tre fosfatgrupper på deras 5'-kol av pentosockret. Fosfatbundna nukleosider kallas mono-, di- och trifosfater. Fosforyleringsreaktionerna katalyseras av en klass av enzymer som kallas ATP: D-ribos 5-fosfotransferas. Deoxiribonukleosider fosforyleras av enzymet kallat deoxiribokinas och RNA-nukleosider fosforyleras av enzymet kallat ribokinas. Bildandet av fosfodiesterbindningar under framställning av sockerfosfatskelettet aktiveras genom skärning av högenergifosfatbindningarna i nukleotidtriphospahaten. Bildningen av varje nukleotid, nukleosidmonofosfat, nukleosdifosfat och nukleosidtrifosfat visas i Figur 1.

Figur 1: Tre nukleotidtyper

Vad är sockerarter

Både DNA och RNA innehåller pentosocker. Deoxiribonukleotider innehåller deoxiribos och ribonukleotider innehåller ribos som deras pentosocker. Ribos är en pentosmonosackarid, som innehåller en femledad ring i sin struktur. Den innehåller en aldehydfunktionsgrupp i sin öppna kedjesform. Därför kallas ribos aldopentos. Ribos innehåller två enantiomerer: D-ribos och L-ribos. Den naturligt förekommande konformationen är D-ribos, där L-ribos inte finns i naturen. D-ribos är en epimer av D-arabinos, som skiljer sig från stereokemin vid 2'-kol. Denna 2'-hydroxylgrupp är viktig vid RNA-splitsning.

Pentosockret som finns i DNA är deoxiribos. Deoxiribos är en modifierad form av socker, ribos. Den bildas från ribos-5-fosfat genom verkan av enzymet, ribonukleotidreduktas. En syreatom förloras under bildandet av deoxiribos från den andra kolatomen i ribosringen. Därför kallas deoxiribos mer exakt 2-deoxyrios. 2-deoxiribosen innehåller två enantiomerer: D-2-deoxiribos och L-2-deoxiribos. Endast D-2-deoxyribos är inblandad i bildandet av DNA-ryggraden. På grund av frånvaron av 2'-hydroxylgruppen i deoxiriboser kan DNA svika in i sin dubbel-helixstruktur, vilket ökar molekylens mekaniska flexibilitet. DNA kan tätt spolas för att packa in i en liten kärna också. Skillnaden mellan ribos och deoxyribos är med 2'-hydroxylgruppen närvarande i ribos. Deoxiribos, jämfört med ribos, visas i figur 2.

Figur 2: Deoxiribos

Vad är baser

Både DNA och RNA är bundna till en kvävebas på 1 'kol av pentosockret, som ersätter hydroxylgruppen av deoxiribos. Fem typer kvävebaser finns i både DNA och RNA. De är adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T) och uracil (U). Adenin och guanin är puriner, vilka finns i två ringstrukturerade pyrimidinringar fuserade med en imidazolring. Cytosin, tymin och uracil är pyrimidiner, vilka innehåller en enda sexledig pyrimidinringstruktur. DNA innehåller adenin, guanin, cytosin och tymin i dess nukleotider. RNA innehåller uracil, i stället för tymin. Adenin bildar två vätebindningar med tymin och guanin bildar tre vätebindningar med cytosin. Den kompletterande basparningen i DNA kallas Watson-Crick DNA basparmodell. Det samlar två komplementära DNA-strängar tillsammans och bildar vätebindningar. Därför är den slutliga strukturen av DNA dubbelsträngad och antiparallell. I RNA bildar uracil två vätebindningar med adenin, som ersätter tymin. Den komplementära basparningen av RNA inom samma molekyl bildar dubbelsträngade RNA-strukturer som kallas hårnål slingor. Dubbelsträngat DNA visas i figur 3.

Figur 3: DNA

Skillnaden mellan tymin och uracil är i metylgruppen närvarande i 5'-kolatomen i tymin. Uracil kan också basera ihop med andra baser och dessutom adenin och deaminering av cytosin kan producera uracil. Därför är RNA mindre stabil jämfört med DNA på grund av närvaron av uracil istället för tymin. Uracil och tymin visas i figur 4.

Figur 4: Uracil och tymin

Jämförelse av fosfatsocker och baser av DNA och RNA

Likheter mellan fosfatsocker och baser av DNA och RNA

fosfater

• Både DNA och RNA innehåller en, två eller tre fosfatgrupper bundna till 5'-kolet i pentosockret.

Pentosocker

• Både DNA och RNA innehåller en pentosmonosackarid i deras nukleotider, vilken är bunden till en kvävebas och en, två eller tre fosfatgrupper.

Kvävebaser

• Både DNA och RNA delar tre typer av kvävebaser: adenin, guanin och cytosin.

Skillnader mellan fosfat sockerarter och baser av DNA och RNA

Pentosocker

DNA: Pentosockret som finns i DNA är deoxiribos.

RNA: Pentosockret som finns i RNA är ribos.

Konformation av socker

DNA: D-2-deoxiribos finns i sockerfosfatskelettet i DNA.

RNA: D-ribos finns i sockerfosfatskelettet i RNA.

Betydelsen av Pentosocker i DNA / RNA

DNA: 2-deoxiribosen möjliggör bildning av DNA-dubbel-helix.

RNA: Ribos tillåter inte bildandet av en RNA dubbel-helix på grund av närvaron av 2'-hydroxylgrupp.

Tymin / Uracil

DNA: Thymin finns i DNA.

RNA: Uracil finns i RNA.

Betydelsen av tymin / uracil

DNA: DNA är stabilare än RNA på grund av närvaron av tymin.

RNA: RNA är mindre stabil på grund av närvaron av uracil istället för tymin.

fosforylering

DNA: Deoxiribonukleosider fosforyleras med deoxiribokinaser.

RNA: Ribonukleosider fosforyleras av ribokinaser.

Fosforylering producerar

DNA: Fosforylering av deoxiribonukleosider producerar deoxiribonukleotider.

RNA: Fosforylering av ribonukleosider ger ribonukleotider.

Slutsats

Både DNA och RNA består av ett pentosocker, som är fäst vid en kvävebas på basen av 1 'och en eller flera fosfatgrupper till 5'-kolet. Socker-fosfatskelettet i båda nukleinsyretyperna bildas genom polymerisation av nukleotider via fosfatgrupper. Pentosockret som finns i sockerfosfatskelettet hos DNA är D-2-deoxiribos. D-ribos finns i RNA. De kvävebaserade baserna som finns i DNA är adenin, guanin, cytosin och tymin. I RNA hittas uracil, ersätter tymin. En, två eller tre fosfatgrupper är fästa vid pentosockret. När en fosfatgrupp är fäst vid nukleosiden kallas den nukleotidmonofosfat. När två fosfatgrupper är fästa vid nukleosiden kallas den nukleotiddifosfat. När tre fosfatgrupper är fästa vid nukleosiden kallas den nukleotidtrifosfat.

Referens:
1. "Klassnoteringar". Grunderna: DNA, RNA, Protein. N.p., n.d. Webb. 28 april 2017.
2. "Struktur av nukleinsyra". SparkNotes. SparkNotes, n.d. Webb. 28 april 2017.
3. "Varför tymin istället för uracil?" Earthling Nature. NP, 17 juni 2016. Web. 28 april 2017.

Image Courtesy:
1. "Nucleotides 1" Av Boris (PNG), SVG av Sjef - en: Bild: Nucleotides.png (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "DeoxyriboseLabeled" Av Adenosine (English Wikipedia User) - Engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "DNA Nucleotides" Av OpenStax College - Anatomi och fysiologi, Connexions webbplats. 19 juni 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Pyrimidines2" Av Mtov - Egent arbete (Public Domain) via Commons Wikimedia