Содержание
Важность генетического кода заключается в присущей ему способности создавать белки, основные единицы структуры и функции в каждой живой клетке. Все организмы содержат РНК или ДНК в качестве своего генетического кода. Первые организмы использовали РНК или рибонуклеиновую кислоту в качестве кода для создания белков. По мере того, как формы жизни усложнялись, ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота заменяла РНК как загадочное сообщение, которое клетки переводят в процессы, дающие жизнь, но РНК сохранила особые функции, связанные с ДНК и производством белков. РНК может выполнять функции как белков, так и ДНК в некоторых организмах с меньшей эффективностью.
Состав и структура
ДНК - более крупная и обширная структура, чем РНК. ДНК содержит две цепи, которые дополняют друг друга и соединяются химическими связями. РНК состоит из одной цепи. ДНК похожа на винтовую лестницу, в то время как РНК составляет только половину лестницы. РНК использует рибозу в качестве составляющего сахара, в то время как ДНК использует дезоксирибозу, которая точно такая же, как рибоза, за исключением атома кислорода.
Обе нуклеиновые кислоты имеют нуклеотиды, структуры, состоящие из чередующихся молекул сахара и фосфатов, связанных с другой молекулой - азотистым основанием. Сахар и фосфаты, чередующиеся друг с другом, образуют «ступеньки лестницы». Азотистые основания (пурины и пиримидины) свисают с сахарного компонента. И ДНК, и РНК содержат пурины аденин и гуанин. ДНК использует пиримидины цитозин и тимин, а РНК использует цитозин и урацил.
Функции
ДНК выполняет уникальную и центральную функцию в клетках: хранит генетический информационный код. В клетках существуют три различных типа РНК, и каждый из них имеет определенную структуру и функцию. Информационная РНК (мРНК) создается, когда клетке необходимо производить белки. Во время процесса, называемого транскрипцией, сигнал запускает нити ДНК, и мРНК формируется вдоль одной нити ДНК, нуклеотид за нуклеотидом. Одиночная цепь мРНК перемещается на рибосому. Рибосомная РНК или рРНК является частью рибосом, структур, в которых синтезируются белки. Трансферная РНК, или тРНК, переносит аминокислоты - основные единицы, из которых состоят белки - в рибосомы, чтобы прикрепиться к цепи мРНК. Каждая тРНК содержит одну конкретную аминокислоту. Белок построен вдоль цепи мРНК, по одной аминокислоте за раз. Как только тРНК высвобождает аминокислоту, она берет другую и возвращается в сайт синтеза белка.
Распределение
ДНК находится либо в определенных областях клеток, либо остается внутри ядра, где она защищена ядерной оболочкой. РНК, которая встречается в большем количестве, чем ДНК, распространяется по клеткам. МРНК не существует до тех пор, пока сигнал от ядра не потребует синтеза белка, и цепь мРНК не начнет формироваться перед вашей моделью ДНК в ядре. Внутри рибосом рРНК удерживает белок на месте. Между тем, молекулы тРНК плавают в цитоплазме - гелеобразном веществе, которое образует внутреннюю часть клетки. В то время как цепь мРНК удерживается на месте рибосомой, тРНК перемещается по цитоплазме в поисках плавающих аминокислот, специфичных для определенных единиц тРНК.
Стабильность
РНК, по-видимому, была предшественником ДНК, но со временем оказалось, что ДНК лучше приспособлена к задаче хранения генетического материала. ДНК структурно более стабильна, чем РНК, отчасти из-за состава ее сахарного фрагмента. Дезоксирибоза, в которой отсутствует атом кислорода, реагирует не так легко, как рибоза. Иногда молекулы сахара теряют связь с азотистыми основаниями: эти ошибки чаще случаются в РНК, чем в ДНК. Двойная цепь ДНК также стабилизирует молекулу, предотвращая ее легкое разрушение химическими веществами.
Поскольку ДНК состоит из двух цепей, ее можно восстановить, используя поврежденную цепь, чтобы собрать новую противоположную цепь. В процессе репликации ошибки при дублировании РНК возникают чаще, чем в ДНК. Наконец, энергия, необходимая для разрыва РНК, меньше, чем для разрушения ДНК, а это означает, что РНК легче разрушить.
Последствия для вирусов
Вирус, который считается неживым, может использовать как ДНК, так и РНК в качестве своего генетического кода, а тип нуклеиновой кислоты значительно изменяет активность вируса. Как правило, РНК-вирусы вызывают более опасные заболевания. Поскольку РНК менее стабильна, чем ДНК, она трансформируется в 300 раз быстрее, чем ДНК-вирусы. Частые мутации заставляют РНК-вирусы лучше адаптироваться к иммунной системе хозяина. Вирусы часто попадают к своим хозяевам через организм через своего рода промежуточный транспорт, называемый вектором. ДНК-вирусы имеют больше векторных ограничений, чем РНК-вирусы, а это означает, что большее количество организмов может переносить и передавать РНК-вирусы. Кроме того, ДНК-вирусы имеют тенденцию прилипать к хозяину, в то время как РНК-вирусы могут заражать широкий круг хозяев.