Зміст
Важливість генетичного коду полягає у властивій йому здатності породжувати білки - основні одиниці будови та функції кожної живої клітини. Усі організми містять РНК або ДНК як свій генетичний код. Перші організми використовували РНК або рибонуклеїнову кислоту як свій код для створення білків. У міру ускладнення життєвих форм ДНК або дезоксирибонуклеїнова кислота замінили РНК як загадкове повідомлення про те, що клітини перетворюються на процеси життєдіяльності, але РНК зберігала особливі функції, пов’язані з ДНК та виробництвом білків. РНК може виконувати функції як білків, так і ДНК в деяких організмах, з меншою ефективністю.
Склад і структура
ДНК є більшою і розгалуженішою структурою, ніж РНК. ДНК містить два ланцюги, які доповнюють один одного і з’єднуються за допомогою хімічних зв’язків. РНК складається з одного ланцюга. ДНК схожа на гвинтові сходи, тоді як РНК - це лише половина сходів. РНК використовує рибозу як компонентний цукор, тоді як ДНК використовує дезоксирибозу, яка точно така ж, як рибоза, мінус атом кисню.
Обидві нуклеїнові кислоти мають нуклеотиди, структури, що складаються з чергуються молекул цукру та фосфатів, зв’язаних з іншою молекулою - азотистою основою. Цукри та фосфати, що чергуються між собою, утворюють «сходинки сходів». Основи азоту (пурини та піримідини) звисають із цукрової складової. І ДНК, і РНК містять аденин і гуанін пуринів. ДНК використовує піримідини цитозин і тимін, тоді як РНК використовує цитозин і урацил.
Функції
ДНК має унікальну та центральну функцію в клітинах: зберігає генетичний інформаційний код. У клітинах існують три різні типи РНК, і кожен тип має певну структуру та функції. РНК-месенджер (мРНК) створюється, коли клітині потрібно виробляти білки. Під час процесу, який називається транскрипцією, сигнал запускає ланцюги ДНК, і мРНК утворюється вздовж єдиного ланцюга ДНК, нуклеотиду нуклеотидом. Поодинока ланцюг мРНК переходить до рибосоми. Рибосомна РНК або рРНК входить до складу рибосом, структур, де синтезуються білки. Передача РНК, або тРНК, переносить амінокислоти - основні одиниці, що утворюють білки - у рибосоми, щоб приєднатися до ланцюга мРНК. Кожна тРНК містить одну конкретну амінокислоту. Білок будується по ланцюжку мРНК, по одній амінокислоті за раз. Як тільки тРНК звільняє амінокислоту, вона приймає іншу і повертається до місця синтезу білка.
Поширення
ДНК знаходиться або в певних ділянках клітин, або залишається всередині ядра, де вона захищена ядерною оболонкою. РНК, яка зустрічається у більшій кількості, ніж ДНК, поширюється по клітинах. МРНК не існує, поки сигнал від ядра не вимагає синтезу білка, і ланцюжок мРНК починає формуватися перед вашою моделлю ДНК в ядрі. Всередині рибосом рРНК утримує білок на місці. Тим часом молекули тРНК плавають у цитоплазмі - драглистій речовині, що утворює всередині клітини. Поки ланцюг мРНК утримується на місці рибосомою, тРНК рухається навколо цитоплазми, шукаючи плаваючі амінокислоти, специфічні для певних одиниць тРНК.
Стабільність
Здається, РНК була попередником ДНК, але з часом ДНК виявилася більш пристосованою до завдання зберігання генетичного матеріалу. ДНК структурно стабільніша за РНК, частково через склад її цукрової частини. Дезоксирибоза, у якій відсутній атом кисню, реагує не так легко, як рибоза. Іноді молекули цукру втрачають зв’язок з азотистими основами: ці помилки трапляються частіше в РНК, ніж у ДНК. Подвійна ланцюг ДНК також стабілізує молекулу, не даючи хімічним речовинам легко її руйнувати.
Оскільки ДНК складається з двох ланцюгів, її можна відновити, використовуючи уражену нитку, щоб зібрати нову протилежну нитку. В процесі реплікації помилки виникають частіше при дублюванні РНК, ніж у ДНК. Нарешті, енергія, необхідна для розриву РНК, менша, ніж для розбиття ДНК, а це означає, що РНК можна легше розбити.
Наслідки для вірусів
Вірус, який вважається неживим, може використовувати як генетичний код як ДНК, так і РНК, а тип нуклеїнової кислоти суттєво змінює потенцію вірусу. Загалом, РНК-віруси, як правило, викликають більш небезпечні захворювання. Оскільки РНК менш стабільна, ніж ДНК, вона трансформується зі швидкістю, що в 300 разів перевищує ДНК-віруси. Часті мутації змушують віруси РНК краще адаптуватися до імунної системи господаря. Віруси часто потрапляють до своїх господарів через організм за допомогою свого роду проміжного транспорту, який називається переносником. ДНК-віруси мають більше векторних обмежень, ніж РНК-віруси, а це означає, що більше організмів може переносити та передавати РНК-віруси. Крім того, ДНК-віруси, як правило, прилипають до хазяїна, тоді як РНК-віруси можуть заражати широкий спектр господарів.