Hauptunterschied – DNA vs. RNA-Nukleotide

DNA- und RNA-Nukleotide sind die Monomere von DNA bzw. RNA. DNA-Nukleotide sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. RNA enthält Uracil anstelle von Thymin. DNA wird von Organismen häufig als genetisches Material verwendet. RNA wird bei der Genexpression verwendet. Die Hauptunterschied zwischen DNA- und RNA-Nukleotiden ist das DNA-Nukleotide enthalten Desoxyribose als ihren Pentosezucker, während RNA-Nukleotide Ribosezucker als ihren Pentosezucker im Molekül enthalten.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was sind DNA-Nukleotide? – Definition, Eigenschaften, Funktion 2. Was sind RNA-Nukleotide? – Definition, Eigenschaften, Funktion3. Was ist der Unterschied zwischen DNA- und RNA-Nukleotiden?

Was ist ein DNA-Nukleotid?

Ein DNA-Nukleotid ist das Monomer-Nukleotid, das in der DNA zu finden ist. Es enthält Desoxyribose als Pentosezucker, der an seinem 1′-Kohlenstoff an eine stickstoffhaltige Base und an seinem 5′-Kohlenstoff an eine Phosphatgruppe gebunden ist. Desoxyribose ist ein Monosaccharid, das von Ribosezucker durch Verlust eines Sauerstoffatoms am 2′-Kohlenstoff abgeleitet wird. Daher wird Desoxyribose genauer als 2-Desoxyribose bezeichnet. Eine markierte Desoxyribose, die aus Ribosezucker gewonnen wird, ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: (Desoxy)Ribose

Stickstoffbasen in der DNA sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Adenin und Guanin sind Purinbasen, während Cytosin und Thymin Pyrimidinbasen sind. In der DNA sind Nukleotide zu einer Kette verknüpft und die Reihenfolge der Nukleotidanordnung speichert die genetische Information der Zelle. Das Zucker-Phosphat-Rückgrat wird gebildet, indem jedes Nukleotid über Phosphodiester-Bindungen an die Kette gebunden wird. Purinbasen werden komplementär mit Pyrimidinbasen gepaart, um die beiden DNA-Stränge in der Doppelhelix zusammenzuhalten. Adeninpaare mit Thymin und Guaninpaare mit Cytosin.

DNA besteht aus Direktionalität in jeder der beiden Ketten. Eine Kette in der doppelsträngigen Struktur trägt eine Richtung von 3′ bis 5′, während die andere Kette eine Richtung von 5′ bis 3′ trägt. Das Fehlen einer Hydroxylgruppe an ihrem 2′-Kohlenstoff in Desoxyribose fördert die mechanische Flexibilität der DNA durch Bildung der Doppelhelix-Struktur. Die DNA-Doppelhelix darf sich auch eng zusammenrollen, um sich in den Kern von Eukaryoten zu packen.

Abbildung 2: DNA-Struktur

Was ist ein RNA-Nukleotid?

Ein RNA-Nukleotid ist das in RNA-Molekülen vorkommende Monomernukleotid. Es enthält Ribose als Pentosemonosaccharid, das an seinem 1′-Kohlenstoff an eine stickstoffhaltige Base und an seinem 5′-Kohlenstoff an eine Phosphatgruppe gebunden ist. Ribose enthält zwei Enantiomere: D-Ribose und L-Ribose. D-Ribose kommt in RNA vor. Der Hauptunterschied zwischen Ribose und Desoxyribose ist die 2′-Hydroxylgruppe, die von Ribose getragen wird. Diese 2′-Hydroxylgruppe hat viele Funktionen in der RNA. Stickstoffbasen in RNA sind Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Die Pyrimidinbase Uracil ersetzt Thymin in der RNA. Daher paart sich Adenin eher mit Uracil als mit Thymin. RNA-Nukleotide sind miteinander verbunden, um die Nukleotidkette wie in der DNA zu bilden. Da RNA ein lineares Molekül ist, existiert die Nukleotidkette nur in ihrer 5'- bis 3'-Richtung. Die chemische Struktur der RNA ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3: RNA-Strang

RNA ist aufgrund des Vorhandenseins einer 2'-Hydroxylgruppe nicht in der Lage, die Doppelhelix-Struktur wie in der DNA zu bilden. Daher liegt RNA als lineares Molekül vor, das nur in der Lage ist, doppelsträngige Strukturen wie Haarnadelschleifen zu bilden. Die 2′-Hydroxylgruppe ist jedoch beim RNA-Spleißen wichtig.

RNA wird durch Transkription von DNA im Genom durch das Enzym RNA-Polymerase hergestellt. Die wichtigsten in der Zelle vorkommenden RNA-Typen sind Boten-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA) und ribozomale RNA (rRNA). mRNAs sind die Transkripte von Genen. Sie werden an Ribosomen translatiert, die von rRNAs gebildet werden. Die für die Synthese des Polypeptids relevanten Aminosäuren werden durch tRNAs gebracht. Daher ist die Hauptfunktion der RNA ihre Rolle bei der Proteinsynthese. Einige RNAs sind auch an der Regulation der Genexpression beteiligt. Darüber hinaus dienen RNA-Nukleotide wie ATP und NADH als Hauptquelle chemischer Energie für biochemische Reaktionen in der Zelle. cGMP und cAMP dienen auch als Second Messenger in Signaltransduktionswegen.

Unterschied zwischen DNA- und RNA-Nukleotiden

Pentose-Zucker

DNA-Nukleotide: Desoxyribose kommt als Pentosezucker in DNA-Nukleotiden vor.

RNA-Nukleotide: Ribose kommt als Pentosezucker in RNA-Nukleotiden vor.

2′ Hydroxylgruppe

DNA-Nukleotide: DNA-Nukleotiden fehlt in ihren Desoxyribosen eine 2′-Hydroxylgruppe.

RNA-Nukleotide: RNA-Nukleotide enthalten in ihren Ribosen eine 2′-Hydroxylgruppe.

Rolle der 2′ Hydroxylgruppe

DNA-Nukleotide: Das Fehlen einer 2′-Hydroxylgruppe ermöglicht es der DNA, eine Doppelhelix-Struktur zu bilden.

RNA-Nukleotide: Das Vorhandensein einer 2′-Hydroxylgruppe in Ribose hält die RNA als lineares Molekül. Diese 2′-Hydroxylgruppe spielt auch beim RNA-Spleißen eine Rolle.

Stickstoffbasen

DNA-Nukleotide: Stickstoffbasen, die in DNA-Nukleotiden gefunden werden, sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin.

RNA-Nukleotide: Stickstoffbasen, die in RNA-Nukleotiden gefunden werden, sind Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil.

Funktion

DNA-Nukleotide: DNA-Nukleotide sind hauptsächlich an der Speicherung genetischer Informationen beteiligt.

RNA-Nukleotide: RNA-Nukleotide sind hauptsächlich an der Proteinsynthese beteiligt. Sie spielen auch eine Rolle als Energielieferanten und sekundäre Botenstoffe in Signaltransduktionswegen.

Beispiele

DNA-Nukleotide: DNA-Nukleotide sind dATP, dAMP. dCTP, dGMP usw.

RNA-Nukleotide: RNA-Nukleotide sind ATP, ADP, GTP, UTP, UMP usw.

Abschluss

DNA- und RNA-Nukleotide dienen als Monomere von DNA bzw. RNA. Die in DNA-Nukleotiden vorkommenden Pentosemonosaccharide sind Desoxyribose, die die Doppelhelix-Struktur der DNA ermöglicht. Ribose wird als Pentosemonosaccharid in RNA-Nukleotiden gefunden. Aufgrund des Vorhandenseins einer 2′-Hydroxylgruppe in Ribose kann RNA keine Doppelhelix-Struktur bilden und existiert als lineares Molekül. Adenin, Guanin und Cytosin sind die gemeinsamen stickstoffhaltigen Basen sowohl in DNA- als auch in RNA-Nukleotiden. Thymin in DNA-Nukleotiden wird durch Uracil in RNA-Nukleotiden ersetzt. Sowohl DNA als auch RNA sind in der Lage, die doppelsträngigen Strukturen durch komplementäre Basenpaarung zu bilden. DNA ist hauptsächlich an der Speicherung genetischer Informationen in der Zelle beteiligt. RNA hat ihre Funktion bei der Proteinsynthese. Der Hauptunterschied zwischen DNA- und RNA-Nukleotiden besteht jedoch in ihrem Pentosezucker und den gemeinsamen Stickstoffbasen.

Referenz:1. Lodisch, Harvey. „Struktur von Nukleinsäuren.“ Molekulare Zellbiologie. 4. Auflage. U.S. National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 26. März 2017. 2.”Ribose und Deoxribose.” Pearson – Der Ort der Biologie. N.S., N.D. Netz. 26. März 2017. 3. „Strukturelle Biochemie/Nucleic Acid/Difference between DNA and RNA.“ Strukturelle Biochemie/Nucleinsäure/Unterschied zwischen DNA und RNA – Wikibooks, offene Bücher für eine offene Welt. N.S., N.D. Netz. 26. März 2017.

Bild mit freundlicher Genehmigung: 1. "DesoxyriboseLabeled" Di Adenosine (englischer Wikipedia-Benutzer) – Englische Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia2. „DNA-Chemische Struktur 2″ Von Thomas Shafee – Eigene Arbeit (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia 3 ”RNA chemische Struktur Adenin”Von Narayanese (Vortrag) – Eigene Arbeit (Originaltext: Self-made.) (Public Domain) über Commons Wikimedia