Inhoud
Het belang van de genetische code ligt in het inherente vermogen om eiwitten te produceren, de basiseenheden van structuur en functie in elke levende cel. Alle organismen bevatten RNA of DNA als hun genetische code. De eerste organismen gebruikten RNA, of ribonucleïnezuur, als hun code om eiwitten te maken. Naarmate levensvormen toenamen in complexiteit, verving DNA of deoxyribonucleïnezuur RNA als de raadselachtige boodschap die cellen vertalen in levengevende processen, maar RNA behield speciale functies met betrekking tot DNA en de productie van eiwitten. RNA kan in sommige organismen de functies van zowel eiwitten als DNA vervullen, met minder efficiëntie.
Samenstelling en structuur
DNA is een grotere en uitgebreidere structuur dan RNA. DNA bevat twee ketens die elkaar aanvullen en met elkaar verbonden zijn door middel van chemische bindingen. Het RNA bestaat uit een enkele streng. DNA is vergelijkbaar met een wenteltrap, terwijl RNA slechts de helft van de trap is. RNA gebruikt ribose als zijn samenstellende suiker, terwijl DNA deoxyribose gebruikt, wat precies hetzelfde is als ribose, minus een zuurstofatoom.
Beide nucleïnezuren hebben nucleotiden, structuren die bestaan uit afwisselende suikermoleculen en fosfaten die zijn gekoppeld aan een ander molecuul - een stikstofbase. Suikers en fosfaten die met elkaar afwisselen vormen de "treden van de ladder". De stikstofbasen (purines en pyrimidines) hangen aan de suikercomponent. Zowel DNA als RNA bevatten de purines adenine en guanine. DNA gebruikt de pyrimidines cytosine en thymine, terwijl RNA cytosine en uracil gebruikt.
Functies
DNA heeft een unieke en centrale functie in cellen: het opslaan van de genetische informatiecode. Er bestaan drie verschillende soorten RNA in cellen en elk type heeft een specifieke structuur en functie. Het boodschapper-RNA (mRNA) wordt gemaakt wanneer de cel eiwitten moet produceren. Tijdens het proces, genaamd transcriptie, triggert een signaal de DNA-strengen en wordt mRNA gevormd langs de enkele DNA-streng, nucleotide voor nucleotide. De enkele streng van mRNA reist naar een ribosoom. Ribosomaal RNA of rRNA maakt deel uit van ribosomen, structuren waarin eiwitten worden gesynthetiseerd. Transfer RNA, of tRNA, draagt aminozuren - de basiseenheden die eiwitten maken - in ribosomen om zich te hechten aan de mRNA-streng. Elk tRNA bevat een specifiek aminozuur. Het eiwit is opgebouwd langs de mRNA-keten, één aminozuur per keer. Zodra het tRNA het aminozuur afgeeft, neemt het een ander aminozuur en keert het terug naar de plaats van de eiwitsynthese.
Distributie
DNA wordt ofwel in specifieke delen van cellen aangetroffen of blijft in de kern, waar het wordt beschermd door de nucleaire envelop. RNA, dat in grotere aantallen voorkomt dan DNA, wordt door cellen verspreid. Het mRNA bestaat pas als een signaal van de kern eiwitsynthese vereist en de mRNA-keten zich begint te vormen voor je DNA-model in de kern. In de ribosomen houdt het rRNA het eiwit op zijn plaats. Ondertussen drijven de tRNA-moleculen in het cytoplasma - de gelatineuze substantie die de binnenkant van een cel vormt. Terwijl een mRNA-streng op zijn plaats wordt gehouden door het ribosoom, beweegt het tRNA door het cytoplasma op zoek naar zwevende aminozuren die specifiek zijn voor bepaalde eenheden van tRNA.
Stabiliteit
RNA lijkt de voorloper van DNA te zijn geweest, maar na verloop van tijd is gebleken dat DNA beter is aangepast aan de taak om genetisch materiaal op te slaan. DNA is structureel stabieler dan RNA, deels vanwege de samenstelling van de suikergroep. Deoxyribose, dat een zuurstofatoom mist, reageert niet zo gemakkelijk als ribose. Soms verliezen suikermoleculen hun binding met stikstofhoudende basen: deze fouten komen vaker voor in RNA dan in DNA. De dubbele DNA-streng stabiliseert het molecuul ook, waardoor wordt voorkomen dat chemicaliën het gemakkelijk vernietigen.
Omdat DNA uit twee strengen bestaat, kan het worden gerepareerd met behulp van de aangetaste streng om een nieuwe tegenoverliggende streng samen te stellen. Tijdens het replicatieproces komen fouten vaker voor bij het dupliceren van RNA dan bij DNA. Ten slotte is de energie die nodig is om RNA te breken minder dan om DNA te breken, wat betekent dat RNA gemakkelijker kan worden gebroken.
Implicaties voor virussen
Een virus dat als niet-levend wordt beschouwd, kan zowel DNA als RNA als genetische code gebruiken, en het type nucleïnezuur verandert de potentie van het virus aanzienlijk. Over het algemeen veroorzaken RNA-virussen gevaarlijkere ziekten. Omdat RNA minder stabiel is dan DNA, transformeert het met een snelheid van 300 keer die van DNA-virussen. Frequente mutaties zorgen ervoor dat RNA-virussen zich beter aanpassen aan het immuunsysteem van de gastheer. Virussen komen hun gastheren vaak binnen via het lichaam via een soort tussentransport, een vector genaamd. DNA-virussen hebben meer vectorbeperkingen dan RNA-virussen, wat betekent dat meer organismen RNA-virussen kunnen dragen en verzenden. Bovendien hebben DNA-virussen de neiging zich aan een gastheer vast te houden, terwijl RNA-virussen mogelijk een breed scala aan gastheren kunnen infecteren.