Setiap organisme hidup di dunia kita berbeda. Tidak hanya orang yang berbeda satu sama lain. Hewan dan tumbuhan dari spesies yang sama juga memiliki perbedaan. Alasan untuk ini bukan hanya kondisi hidup dan pengalaman hidup yang berbeda. Individualitas masing-masing organisme ditetapkan di dalamnya dengan bantuan materi genetik.
Pertanyaan penting dan menarik tentang asam nukleat
Bahkan sebelum lahir, setiap organisme memiliki set gennya sendiri, yang secara mutlak menentukan semua fitur struktural. Bukan hanya warna bulu atau bentuk daunnya saja, misalnya. Karakteristik yang lebih penting ditetapkan dalam gen. Lagipula, hamster tidak bisa dilahirkan dari kucing, dan baobab tidak bisa tumbuh dari biji gandum.
Dan asam nukleat - molekul RNA dan DNA - bertanggung jawab atas semua informasi dalam jumlah besar ini. Pentingnya mereka sangat sulit untuk ditaksir terlalu tinggi. Lagi pula, mereka tidak hanya menyimpan informasi sepanjang hidup, mereka membantu mewujudkannya dengan bantuan protein, dan selain itu, mereka meneruskannya ke generasi berikutnya. Bagaimana mereka melakukannya, seberapa kompleks struktur molekul DNA dan RNA? Bagaimana mereka serupa dan apa perbedaan mereka? Dalam semua ini kitadan kita akan mengetahuinya di bab artikel selanjutnya.
Kami akan menganalisis semua informasi sepotong demi sepotong, dimulai dengan yang paling dasar. Pertama, kita akan mempelajari apa itu asam nukleat, bagaimana mereka ditemukan, kemudian kita akan berbicara tentang struktur dan fungsinya. Di akhir artikel, kami menunggu tabel perbandingan RNA dan DNA, yang dapat Anda rujuk kapan saja.
Apa itu asam nukleat
Asam nukleat adalah senyawa organik dengan berat molekul tinggi, merupakan polimer. Pada tahun 1869 mereka pertama kali dijelaskan oleh Friedrich Miescher, seorang ahli biokimia Swiss. Dia mengisolasi zat, yang meliputi fosfor dan nitrogen, dari sel nanah. Dengan asumsi bahwa itu hanya terletak di inti, ilmuwan menyebutnya nuklein. Namun yang tersisa setelah pemisahan protein disebut asam nukleat.
Monomernya adalah nukleotida. Jumlah mereka dalam molekul asam adalah individu untuk setiap spesies. Nukleotida adalah molekul yang terdiri dari tiga bagian:
- monosakarida (pentosa), dapat terdiri dari dua jenis - ribosa dan deoksiribosa;
- basa nitrogen (satu dari empat);
- residu asam fosfat.
Selanjutnya kita akan melihat perbedaan dan persamaan antara DNA dan RNA, tabel di akhir artikel akan merangkum.
Fitur struktural: pentosa
Kesamaan pertama antara DNA dan RNA adalah bahwa mereka mengandung monosakarida. Tetapi untuk setiap asam mereka berbeda. Tergantung pada pentosa mana dalam molekul, asam nukleat dibagi menjadi DNA dan RNA. DNA mengandung deoksiribosa, sedangkan RNA mengandungribosa. Kedua pentosa terjadi dalam asam hanya dalam bentuk.
Deoksiribosa tidak memiliki oksigen pada atom karbon kedua (dilambangkan dengan 2'). Para ilmuwan menyarankan bahwa ketidakhadirannya:
- memperpendek hubungan antara C2 dan C3;
- membuat molekul DNA lebih kuat;
- menciptakan kondisi untuk pengemasan DNA kompak di dalam nukleus.
Perbandingan Bangunan: Basa Nitrogen
Karakterisasi perbandingan DNA dan RNA tidaklah mudah. Namun perbedaannya terlihat sejak awal. Basa nitrogen adalah blok bangunan terpenting dalam molekul kita. Mereka membawa informasi genetik. Lebih tepatnya, bukan pangkalan itu sendiri, tetapi urutan mereka dalam rantai. Mereka adalah purin dan pirimidin.
Komposisi DNA dan RNA sudah berbeda pada tingkat monomer: dalam asam deoksiribonukleat kita dapat menemukan adenin, guanin, sitosin dan timin. Tapi RNA mengandung urasil bukan timin.
Lima basa ini adalah yang utama (mayor), mereka menyusun sebagian besar asam nukleat. Tapi selain mereka, ada orang lain. Ini sangat jarang terjadi, basis seperti itu disebut minor. Keduanya ditemukan di kedua asam - ini adalah kesamaan lain antara DNA dan RNA.
Urutan basa nitrogen ini (dan, karenanya, nukleotida) dalam rantai DNA menentukan protein mana yang dapat disintesis oleh sel tertentu. Molekul mana yang akan dibuat pada saat tertentu tergantung pada kebutuhan tubuh.
Pergi ketingkat organisasi asam nukleat. Agar karakteristik komparatif DNA dan RNA menjadi selengkap dan seobjektif mungkin, kami akan mempertimbangkan struktur masing-masing. DNA memiliki empat di antaranya, dan jumlah tingkat organisasi dalam RNA tergantung pada jenisnya.
Penemuan struktur DNA, prinsip-prinsip struktur
Semua organisme dibagi menjadi prokariota dan eukariota. Klasifikasi ini didasarkan pada desain inti. Keduanya memiliki DNA di dalam sel berupa kromosom. Ini adalah struktur khusus di mana molekul asam deoksiribonukleat dikaitkan dengan protein. DNA memiliki empat tingkat organisasi.
Struktur utama diwakili oleh rantai nukleotida, urutan yang diamati secara ketat untuk setiap organisme individu dan yang saling berhubungan oleh ikatan fosfodiester. Keberhasilan besar dalam studi struktur untai DNA dicapai oleh Chargaff dan rekan-rekannya. Mereka menentukan bahwa rasio basa nitrogen mematuhi hukum tertentu.
Itu disebut aturan Chargaff. Yang pertama menyatakan bahwa jumlah basa purin harus sama dengan jumlah pirimidin. Ini akan menjadi jelas setelah berkenalan dengan struktur sekunder DNA. Aturan kedua mengikuti dari fitur-fiturnya: rasio molar A / T dan G / C sama dengan satu. Aturan yang sama berlaku untuk asam nukleat kedua - ini adalah kesamaan lain antara DNA dan RNA. Hanya yang kedua memiliki urasil, bukan timin di mana-mana.
Selain itu, banyak ilmuwan mulai mengklasifikasikan DNA spesies yang berbeda menurut jumlah basa yang lebih banyak. Jika jumlahnya adalah "A+T"lebih dari "G + C", DNA semacam itu disebut tipe-AT. Jika sebaliknya, maka kita berurusan dengan DNA tipe GC.
Model struktur sekunder diusulkan pada tahun 1953 oleh ilmuwan Watson dan Crick, dan masih diterima secara umum sampai sekarang. Modelnya adalah heliks ganda, yang terdiri dari dua rantai antiparalel. Karakteristik utama dari struktur sekunder adalah:
- komposisi setiap untai DNA sangat spesifik untuk spesies;
- ikatan antar rantai adalah hidrogen, terbentuk berdasarkan prinsip komplementaritas basa nitrogen;
- rantai polinukleotida membungkus satu sama lain, membentuk heliks tangan kanan yang disebut "heliks";
- residu asam fosfat terletak di luar heliks, basa nitrogen berada di dalam.
Lebih jauh, lebih padat, lebih keras
Struktur tersier DNA adalah struktur superkoil. Artinya, tidak hanya dua rantai yang saling terpelintir dalam sebuah molekul, untuk kekompakan yang lebih besar, DNA dililitkan di sekitar protein khusus - histon. Mereka dibagi menjadi lima kelas tergantung pada kandungan lisin dan arginin di dalamnya.
Tingkat terakhir DNA adalah kromosom. Untuk memahami seberapa erat pembawa informasi genetik dikemas di dalamnya, bayangkan hal berikut: jika Menara Eiffel melewati semua tahap pemadatan, seperti DNA, ia dapat ditempatkan di kotak korek api.
Kromosom adalah tunggal (terdiri dari satu kromatid) dan ganda (terdiri dari dua kromatid). Mereka menyediakan penyimpanan yang amaninformasi genetik, dan jika perlu, mereka dapat berbalik dan membuka akses ke area yang diinginkan.
Jenis RNA, fitur struktural
Selain fakta bahwa setiap RNA berbeda dari DNA dalam struktur utamanya (kekurangan timin, adanya urasil), tingkat organisasi berikut juga berbeda:
- Transfer RNA (tRNA) adalah molekul beruntai tunggal. Untuk memenuhi fungsinya mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein, ia memiliki struktur sekunder yang sangat tidak biasa. Ini disebut "daun semanggi". Masing-masing loop melakukan fungsinya sendiri, tetapi yang paling penting adalah batang akseptor (asam amino menempel padanya) dan antikodon (yang harus cocok dengan kodon pada messenger RNA). Struktur tersier tRNA telah sedikit dipelajari, karena sangat sulit untuk mengisolasi molekul seperti itu tanpa mengganggu organisasi tingkat tinggi. Tetapi para ilmuwan memiliki beberapa informasi. Misalnya pada ragi, RNA transfer berbentuk seperti huruf L.
- Messenger RNA (juga disebut informasi) melakukan fungsi mentransfer informasi dari DNA ke tempat sintesis protein. Dia mengatakan jenis protein apa yang akan dihasilkan pada akhirnya, ribosom bergerak di sepanjang itu dalam proses sintesis. Struktur utamanya adalah molekul beruntai tunggal. Struktur sekunder sangat kompleks, diperlukan untuk penentuan awal sintesis protein yang benar. mRNA terlipat dalam bentuk jepit rambut, di ujungnya terdapat tempat untuk awal dan akhir pemrosesan protein.
- RNA ribosom ditemukan di ribosom. Organel ini terdiri dari dua subpartikel, yang masing-masingmenampung rRNA-nya sendiri. Asam nukleat ini menentukan penempatan semua protein ribosom dan pusat fungsional organel ini. Struktur utama rRNA diwakili oleh urutan nukleotida, seperti pada varietas asam sebelumnya. Diketahui bahwa tahap akhir pelipatan rRNA adalah pemasangan bagian terminal dari satu untai. Pembentukan tangkai daun seperti itu memberikan kontribusi tambahan pada pemadatan seluruh struktur.
fungsi DNA
Asam deoksiribonukleat bertindak sebagai gudang informasi genetik. Dalam urutan nukleotidanyalah semua protein tubuh kita "tersembunyi". Dalam DNA, mereka tidak hanya disimpan, tetapi juga terlindungi dengan baik. Dan bahkan jika terjadi kesalahan saat menyalin, itu akan diperbaiki. Dengan demikian, semua materi genetik akan terpelihara dan akan sampai pada keturunannya.
Untuk mengirimkan informasi ke keturunan, DNA memiliki kemampuan untuk menggandakan. Proses ini disebut replikasi. Tabel perbandingan RNA dan DNA akan menunjukkan kepada kita bahwa asam nukleat lain tidak dapat melakukan ini. Tetapi memiliki banyak fungsi lainnya.
Fungsi RNA
Setiap jenis RNA memiliki fungsinya masing-masing:
- Transport asam ribonukleat mengirimkan asam amino ke ribosom, di mana mereka dibuat menjadi protein. tRNA tidak hanya membawa bahan bangunan, tetapi juga terlibat dalam pengenalan kodon. Dan seberapa benar protein akan dibangun tergantung pada pekerjaannya.
- Message RNA membaca informasi dariDNA dan membawanya ke tempat sintesis protein. Di sana ia menempel pada ribosom dan menentukan urutan asam amino dalam protein.
- RNA ribosom memastikan integritas struktur organel, mengatur kerja semua pusat fungsional.
Inilah kesamaan lain antara DNA dan RNA: keduanya menjaga informasi genetik yang dibawa sel.
Perbandingan DNA dan RNA
Untuk mengatur semua informasi di atas, mari kita tuliskan semuanya dalam sebuah tabel.
| DNA | RNA | |
| Lokasi kandang | Nukleus, kloroplas, mitokondria | Nukleus, kloroplas, mitokondria, ribosom, sitoplasma |
| Monomer | Deoksiribonukleotida | Ribonukleotida |
| Struktur | Heliks untai ganda | Rantai tunggal |
| Nukleotida | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Fitur | Stabil, mampu bereplikasi | Labile, tidak bisa dobel |
| Fungsi | Penyimpanan dan transmisi informasi genetik | Transfer informasi herediter (mRNA), fungsi struktural (rRNA, RNA mitokondria), partisipasi dalam sintesis protein (mRNA, tRNA, rRNA) |
Jadi, kami berbicara secara singkat tentang kesamaan antara DNA dan RNA. Meja akan menjadi asisten yang sangat diperlukan dalam ujian atau pengingat sederhana.
Selain apa yang telah kita pelajari sebelumnya, beberapa fakta muncul di tabel. Misalnya, kemampuan DNAduplikasi diperlukan untuk pembelahan sel sehingga kedua sel menerima materi genetik yang benar secara penuh. Sedangkan untuk RNA, penggandaan tidak masuk akal. Jika sel membutuhkan molekul lain, sel akan mensintesisnya dari cetakan DNA.
Karakteristik DNA dan RNA ternyata singkat, tetapi kami membahas semua fitur struktur dan fungsinya. Proses translasi - sintesis protein - sangat menarik. Setelah mengenalnya, menjadi jelas betapa besar peran RNA dalam kehidupan sebuah sel. Dan proses duplikasi DNA sangat mengasyikkan. Apa yang layak untuk memecahkan heliks ganda dan membaca setiap nukleotida!
Pelajari sesuatu yang baru setiap hari. Apalagi jika hal baru ini terjadi di setiap sel tubuhmu.
