主な違い - DNA と RNA ヌクレオチド
DNA および RNA ヌクレオチドは、それぞれ DNA および RNA のモノマーです。 DNA ヌクレオチドは、アデニン、グアニン、シトシン、チミンです。 RNA には、チミンの代わりにウラシルが含まれています。 DNA は、生物によって遺伝物質として広く使用されています。 RNAは遺伝子発現に使用されます。 主な違い DNA ヌクレオチドと RNA ヌクレオチドの違いは、DNA ヌクレオチドには分子内のペントース糖としてデオキシリボースが含まれているのに対し、RNA ヌクレオチドにはペントース糖としてリボース糖が含まれていることです。
この記事では、
1. DNAヌクレオチドとは
– 定義、特性、機能
2. RNAヌクレオチドとは
– 定義、特性、機能
3. DNA ヌクレオチドと RNA ヌクレオチドの違いは何ですか
DNA ヌクレオチドとは
DNA ヌクレオチドは、DNA に見られるモノマー ヌクレオチドです。これは、ペントース糖としてデオキシリボースを含み、1' 炭素で窒素含有塩基に結合し、5' 炭素でリン酸基に結合します。デオキシリボースは単糖類で、リボース糖から 2' 炭素上の酸素原子を失うことによって誘導されます。したがって、デオキシリボースはより正確には 2-デオキシリボースと呼ばれます。リボース糖に由来する標識デオキシリボースを 図 1 に示します .
図 1:(デオキシ)リボース
DNA の窒素塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、およびチミンです。アデニンとグアニンはプリン塩基で、シトシンとチミンはピリミジン塩基です。 DNAではヌクレオチドが連鎖して鎖を形成しており、ヌクレオチドの並び順で細胞の遺伝情報が保存されています。糖-リン酸骨格は、ホスホジエステル結合を介して各ヌクレオチドを鎖に結合することによって形成されます。プリン塩基は、二重らせんで 2 本の DNA 鎖を一緒に保持するために、ピリミジン塩基と相補的な方法で塩基対を形成します。アデニンはチミンと対になり、グアニンはシトシンと対になります。
DNA は、2 本の鎖のそれぞれに方向性があります。二本鎖構造の一方の鎖は 3' から 5' の方向性を持ち、もう一方の鎖は 5' から 3' の方向性を持ちます。デオキシリボースの 2 ' 炭素にヒドロキシル基がないことは、二重らせん構造を形成することによって DNA の機械的柔軟性を促進します。真核生物の核内に詰め込むために、DNA二重らせんもしっかりと巻かれます。
図 2:DNA 構造
RNA ヌクレオチドとは
RNA ヌクレオチドは、RNA 分子に見られるモノマー ヌクレオチドです。これは、ペントース単糖としてリボースを含み、1' 炭素で窒素含有塩基に結合し、5' 炭素でリン酸基に結合します。リボースには、D-リボースと L-リボースの 2 つの鏡像異性体が含まれています。 D-リボースは RNA に含まれています。リボースとデオキシリボースの主な違いは、リボースが持つ 2' ヒドロキシル基です。この 2' ヒドロキシル基は、RNA で多くの役割を果たします。 RNA の窒素塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルです。ピリミジン塩基であるウラシルは、RNA のチミンを置き換えます。したがって、アデニンはチミンではなくウラシルとペアになります。 RNA ヌクレオチドは、DNA のように互いに結合してヌクレオチドの鎖を形成します。 RNA は直鎖状の分子であるため、ヌクレオチド鎖は 5' から 3' 方向にしか存在しません。 RNA の化学構造は 図 3 に示されています .
図 3:RNA 鎖
RNA は、2' ヒドロキシル基の存在により、DNA のように二重らせん構造を形成することができません。したがって、RNA は、ヘアピン ループのような二本鎖構造を形成することしかできない線状分子として見出されます。ただし、RNA スプライシングでは 2' ヒドロキシル基が重要です。
RNA は、RNA ポリメラーゼという酵素によるゲノム中の DNA の転写によって生成されます。細胞内に見られる主なタイプの RNA は、メッセンジャー RNA (mRNA)、トランスファー RNA (tRNA)、およびリボゾーマル RNA (rRNA) です。 mRNAは遺伝子の転写産物です。これらは、rRNA によって形成されるリボソームで翻訳されます。ポリペプチドの合成に関連するアミノ酸は、tRNA によってもたらされます。したがって、RNA の主な機能はタンパク質合成における役割です。一部の RNA は、遺伝子発現の調節にも関与しています。それ以外では、ATP や NADH などの RNA ヌクレオチドが、細胞内の生化学反応の主要な化学エネルギー源として機能します。 cGMP と cAMP は、シグナル伝達経路のセカンド メッセンジャーとしても機能します。
DNA ヌクレオチドと RNA ヌクレオチドの違い
ペントース シュガー
DNA ヌクレオチド: デオキシリボースは、DNA ヌクレオチドのペントース糖として見出されます。
RNA ヌクレオチド: リボースは、RNA ヌクレオチドのペントース糖として見出されます。
2′ヒドロキシル基
DNA ヌクレオチド: DNA ヌクレオチドは、デオキシリボースに 2' ヒドロキシル基がありません。
RNA ヌクレオチド: RNA ヌクレオチドには、リボースに 2' ヒドロキシル基が含まれています。
2' ヒドロキシル基の役割
DNA ヌクレオチド: 2' ヒドロキシル基がないため、DNA は二重らせん構造を形成できます。
RNA ヌクレオチド: リボースの 2' ヒドロキシル基の存在により、RNA は線状分子として保持されます。この 2' ヒドロキシル基は、RNA スプライシングでも役割を果たします。
窒素塩基
DNA ヌクレオチド: DNA ヌクレオチドに含まれる窒素塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンです。
RNA ヌクレオチド: RNA ヌクレオチドに含まれる窒素塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルです。
機能
DNA ヌクレオチド: DNA ヌクレオチドは、主に遺伝情報の保存に関与しています。
RNA ヌクレオチド: RNAヌクレオチドは主にタンパク質合成に関与しています。また、シグナル伝達経路におけるエネルギー源およびセカンド メッセンジャーとしての役割もあります。
例
DNA ヌクレオチド: DNAヌクレオチドはdATP、dAMPです。 dCTP、dGMPなど
RNA ヌクレオチド: RNA ヌクレオチドは、ATP、ADP、GTP、UTP、UMP などです。
結論
DNA および RNA ヌクレオチドは、それぞれ DNA および RNA のモノマーとして機能します。 DNA ヌクレオチドに見られるペントース単糖はデオキシリボースであり、DNA の二重らせん構造を可能にします。リボースは、RNA ヌクレオチドのペントース単糖として見られます。リボースには 2' ヒドロキシル基が存在するため、RNA は二重らせん構造を形成できず、直鎖状の分子として存在します。アデニン、グアニン、およびシトシンは、DNA および RNA ヌクレオチドの両方で一般的に共有される窒素含有塩基です。 DNAヌクレオチドのチミンは、RNAヌクレオチドのウラシルに置き換えられます。 DNA と RNA の両方が、相補的な塩基対合によって二本鎖構造を形成することができます。 DNAは、主に細胞内の遺伝情報の保存に関与しています。 RNAは、タンパク質合成においてその機能を持っています。ただし、DNA ヌクレオチドと RNA ヌクレオチドの主な違いは、それらが共有するペントース糖と窒素含有塩基です。
参考:
1.ロディッシュ、ハーヴィー。 「核酸の構造」。分子細胞生物学。第4版。米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017 年 3 月 26 日。
2.「リボースとデオキシリボース」。ピアソン - 生物学の場所。 N.p.、n.d.ウェブ。 2017 年 3 月 26 日。
3.「構造生化学/核酸/DNA と RNA の違い」。構造生化学/核酸/DNA と RNA の違い – Wikibooks、開かれた世界のための開かれた本。 N.p.、n.d.ウェブ。 2017 年 3 月 26 日。
画像提供:
1.「DeoxyriboseLabeled」ジ アデノシン (英語版ウィキペディア ユーザー) – 英語版ウィキペディア (CC BY-SA 3.0) コモンズ ウィキメディア経由
2 .「DNA 化学構造 2」Thomas Shafee 著 – 自作 (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
3.「RNA 化学構造アデニン」Narayanese 著 (話) – 自作 (原文:自作.) (パブリック ドメイン) コモンズ ウィキメディア経由
