DNA i RNA: jasno ćemo razlikovati što vam treba znati.
DNA je dvolančana, stabilna molekula s deoksiribozo‑nukleotidima (A, T, C, G) koja čuva genetski kod; RNA je uglavnom jednolančana, reaktivnija (riboza, U umjesto T), prenosi i provodi upute u obliku mRNA, tRNA, rRNA i malih regulatornih RNA te zbog 2′‑OH brže se raspada i djeluje.
I ja ću dalje objasniti strukturu, sparivanje i uloge korak po korak.
DNA nasuprot RNA : Brzi pregled
Na prvi pogled, dvije usko povezane molekule obavljaju većinu teškog posla za nasljeđivanje i izražavanje gena: DNA, dugoročno arhiv informacija, i RNA, fleksibilna radna kopija i višenamjenski alat.
DNA je dvolančana polimer deoksiriboze nukleotida (A, T, C, G), tvoreći heliks promjera ~2 nm s oko 10 baza po zavoju, idealan za stabilno, visoko‑vjerno pohranjivanje i replikaciju kroz antiparalelno komplementarno sparivanje (A–T, C–G).
RNA je tipično jednolančana i građena od riboze nukleotida (A, U, C, G), sintetizira se iz DNA pomoću RNA‑polimeraze i ima mnoge uloge — mRNA za kodiranje, rRNA i tRNA u translaciji, te male RNA u regulaciji ili katalizi.
Kemijske razlike (timina nasuprot uracilu; 2′‑deoksiribi prema 2′‑hidroksilnim šećerima) utječu na geometriju i stabilnost, pa DNA traje dok je RNA reaktivnija i prolaznija.
Ključne razlike na prvi pogled
Nakon što smo saželi kako DNA i RNA dijele kemijski kostur i ulogu u nasljeđivanju i ekspresiji, korisno je usporediti njihove najvidljivije razlike jedan uz drugi kako bi čitatelj mogao brzo vidjeti zašto ih stanice tretiraju tako različito.
- Fizikalni oblik i stabilnost: DNA je duga, dvostruko nabijena i vrlo stabilna (antiparalelne niti, opsežno sparivanje baza); RNA je obično jednostruka, kemijski reaktivna (2′‑OH) i manje stabilna, pa je stanice koriste prolazno.
- Šećer i baze: DNA sadrži deoksiribozo i timin (T); RNA sadrži ribozu i zamjenjuje uracilom (U) timin — mala promjena, velike funkcionalne posljedice.
- Uloga i opseg: DNA pohranjuje dugoročni genom (milijarde baza u ljudi); RNA izvršava različite, kraće zadatke (mRNA, tRNA, rRNA, regulatorne RNA), djelujući kao glasnik, adapter i regulator.
DNA protiv RNA: Struktura i kemija
Kemija DNA i RNA objašnjava zašto ih stanice tretiraju tako različito: DNA je građena za dugotrajno pohranjivanje—dvije antiparalelne niti deoksiribo nukleotida isprepleću se u stabilnu B‑formu heliksa promjera oko 2 nm i otprilike 10–10,5 baza po zavoju—dok je RNA, s riboznim šećerima i reaktivnom 2′‑OH skupinom, obično jednostruka i tvori kraće helikse slične A‑formi kada se bazno upari.
Kemijski, deoksiribo favorizira C2′‑endo pucker šećera (podržavajući B‑DNA), dok ribo favorizira C3′‑endo, što skraćuje razmak između fosfata i mijenja geometriju heliksa. 2′‑OH čini RNA reaktivnijom i sklonijom hidrolizi, pa je manje stabilna za trajno pohranjivanje. Sastav baza također se razlikuje (DNA koristi timin; RNA koristi uracil), što utječe na kemijsko ponašanje i stanične uloge.
Uparivanje baza, genetski kod i usmjerenost
Prijelaz s toga kako se DNA i RNA razlikuju kemijski na to kako one zapravo nose i prenose informacije pomaže usredotočiti se na tri povezana pojma: sparivanje baza, genetski kod i usmjerenost lanaca.
DNA stabilizira svoju dvostruku spiralnu strukturu komplementarnim sparivanjem baza—A s T (dvije vodikove veze) i C s G (tri veze)—dok RNA zamjenjuje U umjesto T, što omogućuje slično sparivanje kad je potrebno.
Genetski kod se čita kao nerazdvojni mRNA trojci (kodoni); 64 kodona preslikavaju se na 20 aminokiselina plus tri stop kodona, pa je redundancija (sinonimni kodoni) česta.
Usmjerenost je važna: lanci teku 5′→3′ i matrice se čitaju 3′→5′, što određuje kako se grade novi lanci.
Zajedno, ova načela jamče vjeran prijenos informacija i fleksibilno dekodiranje (ljuljanje na trećoj poziciji kodona).
- Sparivanje baza stabilizira i specificira.
- Kodoni kodiraju s redundancijom.
- Usmjerenost određuje sintezu.
Kako stanice koriste ih: replikacija, transkripcija, translacija
U stanicama, DNA i RNA nisu samo statični molekuli za pohranu, nego aktivni sudionici u trostupnom protoku informacija—replikaciji, transkripciji i translaciji—koji zajedno kopiraju, tumače i izvršavaju genetičke upute.
Replikacija je polukonzervativna: helikaza odvija heliks, primaza stvara RNA startere, a DNA polimeraze produljuju nove lance 5′→3′ (jedan kontinuirani vodeći lanac, jedan kasneći lanac fragmentiran Okazaki fragmentima), pri čemu ligaza spaja fragmente. Provjera točnosti (3′→5′ eksonukleaza) i sustavi popravka ispravljaju pogreške, smanjujući rizik od mutacija.
Transkripcija koristi RNA polimerazu koja čita DNA templatu 3′→5′ i sintetizira mRNA 5′→3′, zamjenjujući uracilom timin.
Translacija na ribosomima dekodira mRNA kodone pomoću aminoacil-tRNA, gradeći polipeptid od N prema C sve dok stop kodon (UAA, UAG, UGA) ne završi sintezu.
