Zawartość
Znaczenie kodu genetycznego polega na jego wrodzonej zdolności do tworzenia białek, podstawowych jednostek struktury i funkcji każdej żywej komórki. Wszystkie organizmy zawierają RNA lub DNA jako kod genetyczny. Pierwsze organizmy używały RNA, czyli kwasu rybonukleinowego, jako kodu do tworzenia białek. Wraz ze wzrostem złożoności form życia, DNA, czyli kwas dezoksyrybonukleinowy, zastąpiło RNA jako enigmatyczny komunikat, że komórki przekładają się na procesy życiodajne, ale RNA zachowało specjalne funkcje związane z DNA i produkcją białek. RNA może pełnić funkcje zarówno białek, jak i DNA w niektórych organizmach, z mniejszą wydajnością.
Skład i struktura
DNA jest większą i bardziej rozległą strukturą niż RNA. DNA zawiera dwa łańcuchy, które wzajemnie się uzupełniają i łączą poprzez wiązania chemiczne. RNA składa się z pojedynczej nici. DNA jest podobne do spiralnych schodów, podczas gdy RNA to tylko połowa schodów. RNA wykorzystuje rybozę jako składnik cukru, podczas gdy DNA wykorzystuje dezoksyrybozę, która jest dokładnie tym samym, co ryboza, ale bez atomu tlenu.
Oba kwasy nukleinowe mają nukleotydy, struktury złożone z naprzemiennych cząsteczek cukru i fosforanów połączonych z inną cząsteczką - zasadą azotową. Cukry i fosforany naprzemiennie tworzą „stopnie drabiny”. Zasady azotowe (puryny i pirymidyny) zwisają ze składnika cukrowego. Zarówno DNA, jak i RNA zawierają puryny, adeninę i guaninę. DNA wykorzystuje pirymidyny, cytozynę i tyminę, podczas gdy RNA wykorzystuje cytozynę i uracyl.
Funkcje
DNA pełni wyjątkową i centralną funkcję w komórkach: przechowywanie kodu informacji genetycznej. W komórkach istnieją trzy różne typy RNA, a każdy typ ma określoną strukturę i funkcję. Informacyjny RNA (mRNA) jest tworzony, gdy komórka musi produkować białka. Podczas procesu zwanego transkrypcją sygnał wyzwala nici DNA i mRNA powstaje wzdłuż pojedynczej nici DNA, nukleotyd po nukleotydzie. Pojedyncza nić mRNA wędruje do rybosomu. Rybosomalne RNA lub rRNA jest częścią rybosomów, struktur, w których syntetyzowane są białka. Transfer RNA lub tRNA przenosi aminokwasy - podstawowe jednostki tworzące białka - do rybosomów, aby przyczepić się do nici mRNA. Każde tRNA zawiera pojedynczy określony aminokwas. Białko jest zbudowane wzdłuż łańcucha mRNA, po jednym aminokwasie na raz. Gdy tRNA uwolni aminokwas, pobiera inny i wraca do miejsca syntezy białka.
Dystrybucja
DNA znajduje się w określonych obszarach komórek lub pozostaje wewnątrz jądra, gdzie jest chronione przez otoczkę jądrową. RNA, które występuje w większej liczbie niż DNA, rozprzestrzenia się w komórkach. MRNA nie istnieje, dopóki sygnał z jądra nie zażąda syntezy białka, a łańcuch mRNA zacznie się formować przed modelem DNA w jądrze. W rybosomach rRNA utrzymuje białko na miejscu. W międzyczasie cząsteczki tRNA unoszą się w cytoplazmie - galaretowatej substancji, która tworzy wnętrze komórki. Podczas gdy nić mRNA jest utrzymywana na miejscu przez rybosom, tRNA przemieszcza się po cytoplazmie w poszukiwaniu pływających aminokwasów specyficznych dla pewnych jednostek tRNA.
Stabilność
Wydaje się, że RNA był prekursorem DNA, ale z czasem okazało się, że DNA jest lepiej przystosowane do zadania przechowywania materiału genetycznego. DNA jest strukturalnie bardziej stabilne niż RNA, częściowo ze względu na skład jego części cukrowej. Deoksyryboza, która nie posiada atomu tlenu, nie reaguje tak łatwo jak ryboza. Czasami cząsteczki cukru tracą swoje wiązania z zasadami azotowymi: te błędy występują częściej w RNA niż w DNA. Podwójna nić DNA również stabilizuje cząsteczkę, zapobiegając jej łatwemu zniszczeniu przez chemikalia.
Ponieważ DNA składa się z dwóch nici, można je naprawić, używając dotkniętej nici do złożenia nowej przeciwnej nici. Podczas procesu replikacji błędy występują częściej w duplikowaniu RNA niż w DNA. Wreszcie energia potrzebna do rozbicia RNA jest mniejsza niż do rozbicia DNA, co oznacza, że RNA można łatwiej rozbić.
Konsekwencje dla wirusów
Wirus, uważany za nieożywiony, może wykorzystywać zarówno DNA, jak i RNA jako swój kod genetyczny, a rodzaj kwasu nukleinowego znacząco zmienia siłę działania wirusa. Ogólnie wirusy RNA powodują bardziej niebezpieczne choroby. Ponieważ RNA jest mniej stabilny niż DNA, przekształca się z szybkością 300 razy większą niż wirusy DNA. Częste mutacje powodują, że wirusy RNA lepiej dostosowują się do układu odpornościowego gospodarza. Wirusy często przedostają się do swoich żywicieli przez organizm poprzez rodzaj transportu pośredniego, zwanego wektorem. Wirusy DNA mają więcej ograniczeń w zakresie wektorów niż wirusy RNA, co oznacza, że więcej organizmów może przenosić i przenosić wirusy RNA. Ponadto wirusy DNA mają tendencję do przywierania do gospodarza, podczas gdy wirusy RNA mogą być w stanie zarażać wiele różnych gospodarzy.