DNA ו- RNA הן חומצות גרעין, המורכבות בעצם מבסיס חנקני המכיל סוכרי פנטוז המקושרים באמצעות קבוצות פוספט. אבני הבניין של חומצות הגרעין נקראות נוקלאוטידים. חומצות גרעין משמשות כחומר הגנטי של התא על ידי אחסון מידע, הנדרש להתפתחות, תפקוד ורבייה של אורגניזמים. רוב האורגניזמים משתמשים ב- DNA כחומר הגנטי שלהם, בעוד שמעטים מהם כמו רטרו -וירוסים משתמשים ב- RNA כחומר הגנטי שלהם. ה- DNA יציב בהשוואה ל- RNA בשל ההבדלים בסוכרים ובסיסים של פוספט המשותפים לכל אחד מהם. לסוכר הפנטוז ניתן לחבר אחת, שתיים או שלוש קבוצות פוספט, המייצרות מונו, די וטריפוספטים בהתאמה. סוכר פנטוז המשמש את ה- DNA הוא deoxyribose וסוכר הפנטוז המשמש את ה- RNA הוא ריבוז. בסיסים חנקניים המצויים ב- DNA הם אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין. ב- RNA, התימין מוחלף ב- uracil.

מאמר זה בוחן,

1. מה הם פוספטים 2. מה הם סוכרים 3. מה הם בסיסים 4. השוואה של פוספטים סוכרים ובסיסים של DNA ו- RNA -קווי דמיון -הבדלים

מה הם פוספטים

DNA ו- RNA מורכבים מיחידות חוזרות של נוקלאוטידים; deoxyribonucleotides ו- ribonucleotides, בהתאמה. הנוקלאוטיד מורכב מסוכר פנטוז, המחובר לבסיס חנקני וקבוצת פוספט אחת, שתיים או שלוש. הן נוקלאוטידים של ה- DNA והן של ה- RNA יכולים להיצמד לקבוצת פוספט אחת, שתיים או שלוש על הפחמן שלהם 5 ′ של הסוכר הפנטוז. נוקלאוזידים הקשורים לפוספט נקראים מונו, די ו טריפוספטים בהתאמה. תגובות הזרחון מזורזות על ידי סוג של אנזימים הנקראים ATP: D-ribose 5-phosphotransferase. Deoxyribonucleosides מופסרים על ידי האנזים הנקרא deoxyribokinase ו- RNA נוקלאוזידים מופסרים על ידי האנזים הנקרא ריבוקינאז. היווצרות קשרי פוספודיאסטר במהלך ייצור עמוד השדרה של סוכר-פוספט מופעלת על ידי חיתוך קשרי הפוספט האנרגיה הגבוהה בטריפוספאטים הנוקלאוטיד. היווצרות כל נוקלאוטיד, נוקלאוזיד מונופוספט, נוקלאואיד דיפוספט ונוקליאוזיד טריפוספט מוצג באיור 1.

איור 1: שלושה סוגי נוקלאוטידים

מה הם סוכרים

הן ה- DNA והן ה- RNA מכילים סוכרי פנטוז. Deoxyribonucleotides מכילים deoxyribose ו- ribonucleotides מכילים ריבוז כסוכרי הפנטוז שלהם. ריבוזה היא חד-סוכר פנטוז, המכילה במבנה שלה טבעת בעלת חמישה חלקים. הוא מכיל קבוצה פונקציונלית של אלדהיד בצורת השרשרת הפתוחה שלה. מכאן שריבוז נקרא אלדופנטוז. ריבוז מכיל שני אננטיומרים: D-ribose ו- L-ribose. הקונפורמציה הטבעית היא D-ribose, כאשר L-ribose אינו נמצא בטבע. D-ribose הוא אפימר של D-arabinose, השונים על ידי הסטריאוכימיה בפחמן 2'. קבוצת 2 'הידרוקסיל זו חשובה בשחבור ה- RNA.

סוכר הפנטוז המצוי ב- DNA הוא deoxyribose. Deoxyribose היא צורה שונה של הסוכר, ריבוזה. הוא נוצר מריבוז 5-פוספט על ידי פעולת האנזים, ריבונוקלאוטיד רדוקטאז. אטום חמצן הולך לאיבוד תוך יצירת דאוקסיריבוז מאטום הפחמן השני של טבעת הריבוזה. מכאן ש- deoxyribose נקרא ליתר דיוק 2-deoxyriose. ה- 2-deoxyribose מכיל שני אננטיומרים: D-2-deoxyribose ו- L-2-deoxyribose. רק D-2-deoxyribose מעורב ביצירת עמוד השדרה של ה- DNA. בשל היעדר קבוצת הידרוקסיל 2 'בדאוקסיריבוזות, ה- DNA מסוגל להתקפל למבנה הסליל הכפול שלו, ולהגדיל את הגמישות המכנית של המולקולה. ניתן לגלגל היטב את ה- DNA על מנת לארוז גם לגרעין קטן. ההבדל בין ריבוז לדאוקסיריבוזה הוא עם קבוצת ההידרוקסיל 2 'הנמצאת בריבוז. Deoxyribose, בהשוואה ל- ribose מוצג באיור 2.

איור 2: Deoxyribose

מה הם בסיסים

הן ה- DNA והן ה- RNA מחוברים לבסיס חנקני על פחמן 1 'של סוכר הפנטוז, ומחליפים את קבוצת ההידרוקסיל של הדוקסיריבוז. חמישה סוגים של בסיסים חנקניים נמצאים הן ב- DNA והן ב- RNA. הם אדנין (A), גואנין (G), ציטוזין (C), תימין (T) ואורציל (U). אדנין וגואנין הם פורינים, הנמצאים בשתי טבעות פירימידין מובנות המורכבות בטבעת אימידאזול. ציטוזין, תימין ואוראציל הם פירימידינים, המכילים מבנה יחיד של שישה איברים של פירימידין. ה- DNA מכיל אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין בנוקלאוטידים שלו. RNA מכיל uracil, במקום תימין. אדנין יוצר שני קשרי מימן עם תימין וגואנין יוצר שלושה קשרי מימן עם ציטוזין. זיווג הבסיס המשלים ב- DNA נקרא מודל זיווג בסיסי של ווטסון-קריק. הוא מפגיש שני גדילי DNA משלימים ויוצרים קשרי מימן. מכאן שהמבנה הסופי של ה- DNA הוא דו-גדילי ואנטי-מקביל. ב- RNA, אורציל יוצר שני קשרי מימן עם אדנין, ומחליף את התימין. זיווג הבסיס המשלים של RNA בתוך אותה מולקולה יוצרים מבני RNA דו-גדילים הנקראים לולאות סיכת שיער. ה- DNA הדו-גדילי מוצג באיור 3.

איור 3: DNA

ההבדל בין תימין לאוראציל הוא בקבוצת המתיל הקיימת באטום הפחמן של התימין. Uracil מסוגלת להתאים זיווג עם בסיסים אחרים, בנוסף אדנין והדימינציה של ציטוזין יכולה לייצר uracil. לכן, RNA פחות יציב בהשוואה ל- DNA בשל נוכחות אורציל במקום תימין. Uracil ותימין מוצגים באיור 4.

איור 4: Uracil ותימין

השוואת סוכרי הפוספטים ובסיסי ה- DNA וה- RNA

קווי דמיון בין פוספטים סוכרים ובסיסים של DNA ו- RNA

פוספטים

סוכר פנטוז

בסיסים חנקניים

הבדלים בין פוספטים סוכרים ובסיסים של DNA ו- RNA

סוכר פנטוז

DNA: סוכר הפנטוז המצוי ב- DNA הוא deoxyribose.

RNA: סוכר הפנטוז המצוי ב- RNA הוא ריבוז.

היווצרות הסוכר

DNA: D-2-deoxyribose נמצא בעמוד השדרה של סוכר-פוספט של ה- DNA.

RNA: D-ribose נמצא בעמוד השדרה של סוכר-פוספט של RNA.

המשמעות של סוכר הפנטוז ב- DNA/RNA

DNA: ה- 2-deoxyribose מאפשר יצירת סליל כפול DNA.

RNA: ריבוזה אינה מאפשרת יצירת סליל כפול RNA בשל הימצאות קבוצת הידרוקסיל 2 '.

תימין/אורציל

DNA: תימין נמצא ב- DNA.

RNA: Uracil נמצא ב- RNA.

המשמעות של תימין/אורציל

DNA: ה- DNA יציב יותר מ- RNA בשל הימצאותו של תימין.

RNA: RNA פחות יציב בשל נוכחות אורציל במקום תימין.

זרחון

DNA: Deoxyribonucleosides הם phosphorylated על ידי deoxyribokinases.

RNA: ריבונוקלאוזידים מופסרים על ידי ריבוקינאזות.

זרחון מייצר

DNA: זרחון של deoxyribonucleosides מייצר deoxyribonucleotides.

RNA: זרחון של ריבונוקליאוזידים מייצר ריבונוקלאוטידים.

סיכום

הן ה- DNA והן ה- RNA מורכבים מסוכר פנטוז, המחובר לבסיס חנקני על הפחמן 1 'וקבוצת פוספט אחת או יותר לפחמן 5'. עמוד השדרה של סוכר-פוספט משני סוגי חומצות הגרעין נוצר על ידי פילמור של נוקלאוטידים באמצעות קבוצות פוספט. סוכר הפנטוז המצוי בעמוד השדרה של סוכר-פוספט של ה- DNA הוא D-2-deoxyribose. D-ribose נמצא ב- RNA. הבסיסים החנקניים המצויים ב- DNA הם אדנין, גואנין, ציטוזין ותימין. ב- RNA, אוראציל נמצא, ומחליף את התימין. אחת, שתיים או שלוש קבוצות פוספט נמצאות מחוברות לסוכר הפנטוז. כאשר קבוצת פוספט אחת מחוברת לנוקלאוזיד, היא נקראת נוקלאוטיד מונופוספט. כאשר שתי קבוצות פוספט מחוברות לנוקלאוזיד, הוא נקרא נוקלאוטיד דיפוספט. כאשר שלוש קבוצות פוספט מחוברות לנוקלאוזיד, הוא נקרא נוקלאוטיד טריפוספט.

הפניה: 1. "הערות כיתה". היסודות: DNA, RNA, חלבון. נ.פ., נ.ד. אינטרנט. 28 באפריל 2017. 2. "מבנה חומצות הגרעין". SparkNotes. SparkNotes, n.d. אינטרנט. 28 באפריל 2017. 3. "מדוע תימין במקום אורציל?" טבע ארצי. נ.פ., 17 ביוני 2016. אינטרנט. 28 באפריל 2017.

באדיבות התמונה: 1. "Nucleotides 1 ″ מאת Boris (PNG), SVG מאת Sjef - iw: תמונה: Nucleotides.png (Domain Public) באמצעות Commons Wikimedia 2." DeoxyriboseLabeled "מאת Adenosine (משתמש בויקיפדיה האנגלית) - ויקיפדיה האנגלית (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 3. "DNA Nucleotides" מאת מכללת OpenStax-אנטומיה ופיזיולוגיה, אתר אינטרנט חיבורים. 19 ביוני 2013 (CC BY 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 4. "Pyrimidines2" מאת מטוב - עבודה משלו (תחום ציבורי) באמצעות Commons Wikimedia