Budowa DNA i RNA

Nukleotyd zbudowany jest z trzech elementów: reszty fosforanowej, cukru pięciowęglowego (deoksyryboza w DNA, ryboza w RNA) i zasady azotowej. Nukleotydy łączą się w łańcuch wiązaniem fosfodiestrowym, w którym fosforan jednego cukru łączy się z węglem 5' następnego cukru, a jego węgiel 3' zostaje wolny na łączenie kolejnego nukleotydu. Dlatego cały łańcuch ma kierunek: zaczyna się końcem 5', kończy końcem 3'.

Dwuniciowa helikalna struktura DNA utrzymuje się dzięki wiązaniom wodorowym między parami zasad. Pary zasad są ze sobą odpowiednio komplementarne: adenina z tyminą (2 wiązania wodorowe) i guanina z cytozyną (3 wiązania wodorowe). Para G–C ma o jedno wiązanie więcej i mimo że wiązanie wodorowe należy do słabych, jego zwiększona liczba zapewnia silniejsze połączenie. Stąd odcinki bogate w G i C potrzebują wyższej temperatury, żeby rozerwać te wiązania.

Nici biegną w przeciwnych kierunkach i to właśnie nazywamy antyrównoległością. Tam gdzie jedna ma koniec 5', druga ma naprzeciwko koniec 3'. Ma to znaczenie przy replikacji: polimeraza DNA dobudowuje nukleotydy komplementarne do matrycy wyłącznie w kierunku 5' → 3'. Na nici wiodącej (matrycy 3'→5') proces przebiega więc w sposób ciągły, a na nici opóźnionej (matrycy 5'→3') polimeraza dobudowuje jedynie krótkie fragmenty poprzedzone działalnością prymazy, nazywane fragmentami Okazaki.

RNA powstaje na matrycy DNA i występuje zwykle jako pojedyncza nić. Nie znaczy to, że jest bezkształtne. Nić zawija się na siebie i wszędzie tam, gdzie natrafi na odcinek komplementarny do własnego dalszego ciągu, paruje się z nim wiązaniami wodorowymi. Tak powstają struktury drugorzędowe, z kształtem liścia koniczyny w tRNA na czele. Najwięcej pracy przypada mRNA, bo to ono przenosi z jądra do cytoplazmy informację o kolejności aminokwasów. tRNA dowozi do rybosomu kolejne aminokwasy, a rRNA buduje sam rybosom i katalizuje powstawanie wiązania peptydowego. Za nietrwałość RNA odpowiada grupa hydroksylowa przy węglu 2' rybozy, której deoksyryboza nie ma. Cząsteczka łatwo przez nią ulega hydrolizie i o to chodzi: informacja niesiona przez mRNA ma zostać zużyta i zniknąć, a nie zalegać w komórce.

W porównaniu obu kwasów zacznij od cukru, bo z niego wynika reszta. Brak grupy 2'-OH czyni DNA trwalszym, a trwałość to warunek magazynowania informacji przez całe życie organizmu i przekazywania jej potomstwu. RNA takiego zadania nie ma, więc jego nietrwałość niczemu nie przeszkadza. Druga różnica dotyczy zasad: miejsce tyminy zajmuje w RNA uracyl, który różni się od niej tylko brakiem grupy metylowej. Rodzaje wiązań są w obu cząsteczkach te same, fosfodiestrowe wzdłuż szkieletu i wodorowe między zasadami, ale w RNA te drugie powstają najczęściej wewnątrz jednej nici, a nie między dwiema. Uważaj na dwa uproszczenia, które kosztują punkty. RNA nie zawsze jest jednoniciowe, bo genomy części wirusów są dwuniciowe. Tymina nie jest też całkiem obca RNA: w ramieniu T cząsteczki tRNA siedzi jej odpowiednik, rybotymidyna.