DNA a RNA sú nukleové kyseliny, ktoré sú v zásade tvorené dusíkatou zásadou obsahujúcou pentózové cukry spojené prostredníctvom fosfátových skupín. Stavebné bloky nukleových kyselín sa nazývajú nukleotidy. Nukleové kyseliny slúžia ako genetický materiál bunky ukladaním informácií, ktoré sú potrebné pre vývoj, fungovanie a reprodukciu organizmov. Väčšina organizmov používa DNA ako svoj genetický materiál, zatiaľ čo niekoľko z nich, ako retrovírusy, používa ako svoj genetický materiál RNA. DNA je stabilná v porovnaní s RNA v dôsledku rozdielov vo fosfátových cukroch a zásadách, o ktoré sa každý z nich delí. K pentózovému cukru je možné pripojiť jednu, dve alebo tri fosfátové skupiny za vzniku mono-, di- a trifosfátov. Pentózový cukor používaný DNA je deoxyribóza a pentózový cukor používaný RNA je ribóza. Dusíkaté bázy nachádzajúce sa v DNA sú adenín, guanín, cytozín a tymín. V RNA je tymín nahradený uracilom.

Tento článok sa zameriava na

1. Čo sú to fosfáty 2. Čo sú cukry 3. Čo sú základy 4. Porovnanie fosfátov Cukry a základy DNA a RNA -Podobnosti -Rozdiely

Čo sú to fosfáty

DNA a RNA sú tvorené opakujúcimi sa jednotkami nukleotidov; deoxyribonukleotidy, respektíve ribonukleotidy. Nukleotid je tvorený pentózovým cukrom, ktorý je naviazaný na dusíkatú bázu a jednu, dve alebo tri fosfátové skupiny. Nukleotidy DNA aj RNA sa môžu viazať na jednu, dve alebo tri fosfátové skupiny na svojom 5 'uhlíku pentózového cukru. Nukleozidy viazané na fosfáty sa nazývajú mono-, di- a trifosfáty. Fosforylačné reakcie sú katalyzované triedou enzýmov nazývaných ATP: D-ribóza 5-fosfotransferáza. Deoxyribonukleozidy sú fosforylované enzýmom nazývaným deoxyribokináza a RNA nukleozidy sú fosforylované enzýmom nazývaným ribokináza. Tvorba fosfodiesterových väzieb počas výroby hlavného reťazca cukru a fosfátu je energizovaná prerušením vysokoenergetických fosfátových väzieb v nukleotidových trifosfátoch. Tvorba každého nukleotidu, nukleozidmonofosfátu, nukleoisdifosfátu a nukleozidtrifosfátu je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1: Tri typy nukleotidov

Čo sú to cukry

DNA aj RNA obsahujú pentózové cukry. Deoxyribonukleotidy obsahujú deoxyribózu a ribonukleotidy obsahujú ribózu ako pentózové cukry. Ribóza je monosacharid pentózy, ktorý má vo svojej štruktúre päťčlenný kruh. Obsahuje aldehydovú funkčnú skupinu vo forme otvoreného reťazca. Ribóza sa preto nazýva aldopentóza. Ribose obsahuje dva enantioméry: D-ribózu a L-ribózu. Prirodzene sa vyskytujúca konformácia je D-ribóza, kde sa L-ribóza v prírode nenachádza. D-ribóza je epimér D-arabinózy, ktoré sa líšia stereochémiou na 2'. uhlíku. Táto 2 'hydroxylová skupina je dôležitá pri spájaní RNA.

Pentózový cukor nachádzajúci sa v DNA je deoxyribóza. Deoxyribóza je upravená forma cukru, ribózy. Vzniká z ribóza-5-fosfátu pôsobením enzýmu, ribonukleotidreduktázy. Atóm kyslíka sa stratí pri tvorbe deoxyribózy z druhého atómu uhlíka ribózového kruhu. Preto sa deoxyribóza presnejšie nazýva 2-deoxyrióza. 2-deoxyribóza obsahuje dva enantioméry: D-2-deoxyribózu a L-2-deoxyribózu. Na tvorbe kostry DNA sa podieľa iba D-2-deoxyribóza. Vzhľadom na neprítomnosť 2 ‘hydroxylovej skupiny v deoxyribózach je DNA schopná skladania do štruktúry s dvoma špirálami, čo zvyšuje mechanickú flexibilitu molekuly. DNA môže byť tesne zvinutá, aby sa tiež zbalila do malého jadra. Rozdiel medzi ribózou a deoxyribózou je v 2 ‘hydroxylovej skupine prítomnej v ribóze. Deoxyribóza v porovnaní s ribózou je znázornená na obrázku 2.

Obrázok 2: Deoxyribóza

Čo sú to základy

DNA aj RNA sú viazané na dusíkatú bázu na 1 ‘uhlíku pentózového cukru, čím nahrádzajú hydroxylovú skupinu deoxyribózy. V DNA aj RNA sa nachádza päť typov dusíkatých báz. Sú to adenín (A), guanín (G), cytozín (C), tymín (T) a uracil (U). Adenín a guanín sú puríny, ktoré sa nachádzajú v dvoch kruhových štruktúrovaných pyrimidínových kruhoch fúzovaných s imidazolovým kruhom. Cytosín, tymín a uracil sú pyrimidíny, ktoré obsahujú jednu šesťčlennú štruktúru pyrimidínového kruhu. DNA obsahuje v nukleotidoch adenín, guanín, cytozín a tymín. RNA namiesto tymínu obsahuje uracil. Adenín tvorí dve vodíkové väzby s tymínom a guanín tri vodíkové väzby s cytozínom. Komplementárne párovanie báz v DNA sa nazýva Model párovania báz DNA Watson-Crick. Spája dva komplementárne reťazce DNA a vytvára vodíkové väzby. Konečná štruktúra DNA je preto dvojvláknová a antiparalelná. V RNA uracil tvorí dve vodíkové väzby s adenínom, ktoré nahrádzajú tymín. Komplementárne párovanie báz RNA v rámci tej istej molekuly tvorí dvojvláknové štruktúry RNA nazývané vlásenky. Dvojvláknová DNA je znázornená na obrázku 3.

Obrázok 3: DNA

Rozdiel medzi tymínom a uracilom je v metylovej skupine prítomnej v 5 ‘atóme uhlíka tymínu. Uracil je schopný párovania báz s inými bázami, navyše adenín a deaminácia cytozínu môžu produkovať uracil. Preto je RNA v porovnaní s DNA v dôsledku prítomnosti uracilu namiesto tymínu menej stabilná. Uracil a tymín sú znázornené na obrázku 4.

Obrázok 4: Uracil a tymín

Porovnanie fosfátových cukrov a základov DNA a RNA

Podobnosti medzi fosfátovými cukrami a zásadami DNA a RNA

Fosfáty

Pentózový cukor

Dusíkaté bázy

Rozdiely medzi fosfátovými cukrami a zásadami DNA a RNA

Pentózový cukor

DNA: Pentózový cukor nachádzajúci sa v DNA je deoxyribóza.

RNA: Pentózový cukor nachádzajúci sa v RNA je ribóza.

Konformácia cukru

DNA: D-2-deoxyribóza sa nachádza v kostre cukru a fosfátu DNA.

RNA: D-ribóza sa nachádza v kostre cukru a fosfátu RNA.

Význam Pentosového cukru v DNA/RNA

DNA: 2-deoxyribóza umožňuje tvorbu dvojzávitnice DNA.

RNA: Ribóza neumožňuje tvorbu dvojzávitnice RNA v dôsledku prítomnosti 2 ‘hydroxylovej skupiny.

Tymín/Uracil

DNA: Tymín sa nachádza v DNA.

RNA: Uracil sa nachádza v RNA.

Význam tymínu/uralitu

DNA: DNA je vďaka prítomnosti tymínu stabilnejšia ako RNA.

RNA: RNA je menej stabilná kvôli prítomnosti uracilu namiesto tymínu.

Fosforylácia

DNA: Deoxyribonukleozidy sú fosforylované deoxyribokinázami.

RNA: Ribonukleozidy sú fosforylované ribokinázami.

Produkuje fosforylácia

DNA: Fosforyláciou deoxyribonukleozidov vznikajú deoxyribonukleotidy.

RNA: Fosforylácia ribonukleozidov produkuje ribonukleotidy.

Záver

DNA aj RNA pozostávajú z pentózového cukru, ktorý je naviazaný na dusíkatú bázu na 1 'uhlíku a jednej alebo viacerých fosfátových skupín na 5' uhlíku. Cukrovo-fosfátový hlavný reťazec oboch typov nukleových kyselín vzniká polymerizáciou nukleotidov prostredníctvom fosfátových skupín. Pentózový cukor nachádzajúci sa v kostre cukru a fosfátu DNA je D-2-deoxyribóza. D-ribóza sa nachádza v RNA. Dusíkaté bázy nachádzajúce sa v DNA sú adenín, guanín, cytozín a tymín. V RNA sa nachádza uracil, ktorý nahrádza tymín. Na pentózovom cukre sa nachádza jedna, dve alebo tri fosfátové skupiny. Keď je jedna fosfátová skupina naviazaná na nukleozid, nazýva sa to nukleotid monofosfát. Keď sú k nukleozidu naviazané dve fosfátové skupiny, nazýva sa to nukleotid difosfát. Keď sú k nukleozidu naviazané tri fosfátové skupiny, nazýva sa to nukleotid trifosfát.

Odkaz: 1. „Poznámky k triede“. Základy: DNA, RNA, proteín. N.p., n.d. Web. 28. apríla 2017. 2. „Štruktúra nukleových kyselín“. SparkNotes. SparkNotes, n.d. Web. 28. apríla 2017. 3. „Prečo tymín namiesto uracilu?“ Pozemská príroda. N.p., 17. júna 2016. Web. 28. apríla 2017.

Obrázok so súhlasom: 1. "Nucleotides 1" Autor Boris (PNG), SVG od Sjef - sk: Obrázok: Nucleotides.png (verejná doména) prostredníctvom Commons Wikimedia 2. "DeoxyriboseLabeled" od Adenosine (užívateľ Wikipédie v angličtine) - Anglická Wikipedia (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikimedia 3. „DNA nukleotidy“ od OpenStax College-anatómia a fyziológia, webová stránka Connexions. 19. júna 2013 (CC BY 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia 4. „Pyrimidines2“ od Mtov - vlastná práca (Public Domain) cez Commons Wikimedia