Confronta gli zuccheri e le basi di fosfato del DNA e dell'RNA

Il DNA e l'RNA sono acidi nucleici, costituiti fondamentalmente da una base azotata contenente zuccheri pentosi collegati tramite gruppi fosfato. Gli elementi costitutivi degli acidi nucleici sono chiamati nucleotidi. Gli acidi nucleici fungono da materiale genetico della cellula immagazzinando informazioni, necessarie per lo sviluppo, il funzionamento e la riproduzione degli organismi. La maggior parte degli organismi utilizza il DNA come materiale genetico, mentre pochi di essi, come i retrovirus, usano l'RNA come materiale genetico. Il DNA è stabile rispetto all'RNA a causa delle differenze tra gli zuccheri fosfatici e le basi condivise da ciascuno di essi. Uno, due o tre gruppi fosfato possono essere attaccati allo zucchero pentoso, producendo rispettivamente mono-, di- e trifosfati. Lo zucchero pentoso usato dal DNA è deossiribosio e lo zucchero pentoso usato dall'RNA è ribosio. Le basi azotate trovate nel DNA sono adenina, guanina, citosina e timina. In RNA, la timina è sostituita da uracile.

Questo articolo guarda,

1. Cosa sono i fosfati
2. Cosa sono gli zuccheri
3. Quali sono le basi
4. Confronto tra zuccheri fosfati e basi di DNA e RNA
      - Analogie
      -differenze

Cosa sono i fosfati

Il DNA e l'RNA sono costituiti da unità ripetitive di nucleotidi; deossiribonucleotidi e ribonucleotidi, rispettivamente. Il nucleotide è costituito da uno zucchero pentoso, che è fissato su una base azotata e su uno, due o tre gruppi fosfato. Sia i nucleotidi di DNA che quelli di RNA possono legarsi a uno, due o tre gruppi di fosfati sul loro 5 'di carbonio dello zucchero pentoso. I nucleosidi legati ai fosfati sono chiamati rispettivamente mono-, di- e trifosfati. Le reazioni di fosforilazione sono catalizzate da una classe di enzimi chiamata ATP: D-ribosio 5-fosfotransferasi. I deossiribonucleosidi sono fosforilati dall'enzima chiamato deossixybokinase e i nucleosidi di RNA sono fosforilati dall'enzima ribokinasi. La formazione di legami fosfodiestere durante la produzione di ossido di zucchero-fosfato viene energizzata tagliando i legami fosfatici ad alta energia nei trifosfatati nucleotidici. La formazione di ciascun nucleotide, nucleoside monofosfato, nucleoside difosfato e nucleoside trifosfato è mostrata in Figura 1.

Figura 1: tre tipi di nucleotidi

Cosa sono gli zuccheri

Sia il DNA che l'RNA contengono zuccheri pentosi. I desossiribonucleotidi contengono desossiribosio e ribonucleotidi contengono ribosio come loro zuccheri pentosi. Il ribosio è un monosaccaride pentoso, contenente un anello a cinque membri nella sua struttura. Contiene un gruppo funzionale aldeidico nella sua forma a catena aperta. Quindi, il ribosio è chiamato aldopentoso. Il ribosio contiene due enantiomeri: D-ribosio e L-ribosio. La conformazione naturale è il D-ribosio, in cui la L-ribosio non si trova in natura. D-ribosio è un epimero di D-arabinosio, che si differenzia per la stereochimica al 2'.carbon. Questo gruppo 2 'idrossile è importante nello splicing dell'RNA.

Lo zucchero pentoso trovato nel DNA è desossiribosio. Il desossiribosio è una forma modificata dello zucchero, il ribosio. È formato da ribosio 5-fosfato dall'azione dell'enzima, ribonucleotide reduttasi. Un atomo di ossigeno viene perso durante la formazione di desossiribosio dal secondo atomo di carbonio dell'anello di ribosio. Quindi, il desossiribosio è più precisamente chiamato 2-desossirosio. Il 2-desossiribosio contiene due enantiomeri: D-2-desossiribosio e L-2-desossiribosio. Solo il D-2-desossiribosio è coinvolto nella formazione della spina dorsale del DNA. A causa dell'assenza di 2 'gruppo ossidrile in deossiribosi, il DNA è in grado di piegarsi nella sua struttura a doppia elica, aumentando la flessibilità meccanica della molecola. Il DNA può essere strettamente arrotolato per poter essere inserito in un piccolo nucleo. La differenza tra ribosio e desossiribosio è con il gruppo 2 'idrossile presente nel ribosio. Deossiribosio, se confrontato con ribosio è mostrato in figura 2.

Figura 2: desossiribosio

Quali sono le basi

Sia il DNA che l'RNA sono fissati a una base azotata su 1 'di carbonio dello zucchero pentoso, sostituendo il gruppo ossidrile di desossiribosio. Cinque tipi di basi azotate si trovano sia nel DNA che nell'RNA. Sono adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracile (U). L'adenina e la guanina sono purine, che si trovano in due anelli pirimidinici a struttura circolare fusi con un anello imidazolico. Citosina, timina e uracile sono pirimidine, che contengono una singola struttura ad anello pirimidina a sei membri. Il DNA contiene adenina, guanina, citosina e timina nei suoi nucleotidi. L'RNA contiene uracile, invece di timina. L'adenina forma due legami idrogeno con timina e la guanina forma tre legami idrogeno con citosina. Viene chiamato l'accoppiamento di base complementare nel DNA Modello di accoppiamento base DNA Watson-Crick. Porta insieme due filamenti di DNA complementari, formando legami a idrogeno. Quindi, la struttura finale del DNA è a doppio filamento e antiparallelo. Nell'RNA, l'uracile forma due legami idrogeno con l'adenina, sostituendo la timina. L'accoppiamento di base complementare di RNA all'interno della stessa molecola forma strutture a RNA a doppio filamento chiamate anelli a forcella. Il DNA a doppio filamento è mostrato in figura 3.

Figura 3: DNA

La differenza tra timina e uracile è nel gruppo metile presente nell'atomo di carbonio 5 'di timina. L'uracile è in grado di accoppiare basi con altre basi oltre ad adineina e la deaminazione della citosina può produrre uracile. Pertanto, l'RNA è meno stabile rispetto al DNA a causa della presenza di uracile invece di timina. Uracile e timina sono mostrati in figura 4.

Figura 4: uracile e timina

Confronto tra zuccheri e basi di fosfato di DNA e RNA

Somiglianze tra fosfati Zuccheri e basi di DNA e RNA

fosfati

• Sia il DNA che l'RNA contengono uno, due o tre gruppi fosfato, attaccati al 5 'di carbonio dello zucchero pentoso.

Zucchero pentoso

• Sia il DNA che l'RNA contengono un monosaccaride pentoso nei loro nucleotidi, che è collegato a una base azotata e a uno, due o tre gruppi fosfato.

Basi azotate

• Sia il DNA che l'RNA condividono tre tipi di basi azotate: adenina, guanina e citosina.

Differenze tra fosfati Zuccheri e basi di DNA e RNA

Zucchero pentoso

DNA: Lo zucchero pentoso trovato nel DNA è desossiribosio.

RNA: Lo zucchero pentoso trovato nell'RNA è ribosio.

Conformità dello zucchero

DNA: D-2-desossiribosio si trova nella spina dorsale zucchero-fosfato del DNA.

RNA: D-ribosio si trova nella spina dorsale zucchero-fosfato di RNA.

Importanza dello zucchero pentoso nel DNA / RNA

DNA: Il 2-desossiribosio consente la formazione di DNA a doppia elica.

RNA: Il ribosio non consente la formazione di una doppia elica di RNA a causa della presenza del gruppo 2 'idrossile.

Timina / Uracile

DNA: La timina si trova nel DNA.

RNA: L'uracile si trova nell'RNA.

Significato di Timina / Uracile

DNA: Il DNA è più stabile dell'RNA a causa della presenza di timina.

RNA: L'RNA è meno stabile a causa della presenza di uracile invece di timina.

La fosforilazione

DNA: I desossiribonucleosidi sono fosforilati dai deossiossibicasi.

RNA: I ribonucleosidi sono fosforilati dalle ribochinasi.

La fosforilazione produce

DNA: La fosforilazione di desossiribonucleosidi produce deossiribonucleotidi.

RNA: La fosforilazione dei ribonucleosidi produce ribonucleotidi.

Conclusione

Sia il DNA che l'RNA sono costituiti da uno zucchero pentoso, che è collegato a una base azotata sul carbonio 1 'e uno o più gruppi fosfato al carbonio 5'. La spina dorsale zucchero-fosfato di entrambi i tipi di acidi nucleici è formata dalla polimerizzazione di nucleotidi attraverso gruppi di fosfati. Lo zucchero pentoso trovato nella spina dorsale zucchero-fosfato del DNA è D-2-desossiribosio. D-ribosio si trova nell'RNA. Le basi azotate presenti nel DNA sono adenina, guanina, citosina e timina. Nell'RNA si trova l'uracile, che sostituisce la timina. Uno, due o tre gruppi di fosfati si trovano attaccati allo zucchero pentoso. Quando un gruppo fosfato è attaccato al nucleoside, è chiamato monofosfato nucleotidico. Quando due gruppi fosfato sono attaccati al nucleoside, è chiamato nucleotide difosfato. Quando tre gruppi fosfato sono attaccati al nucleoside, è chiamato nucleotide trifosfato.

Riferimento:
1. "Class Notes". Le basi: DNA, RNA, Proteine. N., n. Web. 28 aprile 2017.
2. "Struttura degli acidi nucleici". SparkNotes. SparkNotes, n.d. Web. 28 aprile 2017.
3. "Perché timina invece di uracile?" Earthling Nature. 17 aprile 2016. Web. 28 aprile 2017.

Cortesia dell'immagine:
1. "Nucleotides 1" di Boris (PNG), SVG di Sjef - it: Immagine: Nucleotides.png (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
2. "DeoxyriboseLabeled" di Adenosine (utente di Wikipedia in inglese) - Wikipedia in inglese (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
3. "DNA Nucleotides" di OpenStax College - Anatomy & Physiology, sito web Connexions. 19 giugno 2013 (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia
4. "Pyrimidines2" di Mtov - Opera propria (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia