主な違い – DNAとRNAのヌクレオチド
DNAとRNAのヌクレオチドは、それぞれDNAとRNAのモノマーです。
DNAのヌクレオチドは、アデニン、グアニン、シトシン、チミンです。
RNAはチミンの代わりにウラシルを含む。
DNAは生物の遺伝物質として広く利用されている。
RNAは遺伝子の発現に利用される。
DNAとRNAの主な違いは、DNAのヌクレオチドが五炭糖としてデオキシリボースを含むのに対し、RNAのヌクレオチドは五炭糖としてリボースを分子内に含んでいることである。
この記事では、次のことを見ています。
- DNAヌクレオチドとは
– 定義、特徴、機能 - RNAヌクレオチドとは
– 定義、特徴、機能 - DNAとRNAの違いは？
DNAヌクレオチドとは？
DNAヌクレオチドとは、DNAに含まれる単量体のヌクレオチドです。
デオキシリボースを五炭糖として含み、その1位の炭素に窒素塩基、5位の炭素にリン酸基が結合している。
デオキシリボースは単糖であり、リボースから2位の炭素の酸素原子を取り除いたものです。
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る。
図1にリボースから派生したデオキシリボースの標識図を示す。
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、チミンです。
アデニンとグアニンはプリン塩基であり、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鎖状につながり、その配列の順番で細胞の遺伝情報を記憶している。
各ヌクレオチドがホスホジエステル結合で鎖状につながることで、糖-リン酸の骨格が形成されている。
プリン塩基はピリミジン塩基と相補的に塩基対を形成し、2本のDNA鎖を二重らせん状に繋ぎ合わせている。
アデニンはチミンと、グアニンはシトシンと対になっている。
DNAは2本の鎖のそれぞれに方向性を持って構成されている。
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′の方向性を持つ。
デオキシリボースの2位の炭素に水酸基がないことは、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する。
また、DNA二重らせんは、真核生物の核の中に詰め込むために、しっかりとしたコイルを形成することができる。
RNAヌクレオチドとは？
RNAヌクレオチドとは、RNA分子に含まれる単量体のヌクレオチドです。
リボースを5糖の単糖として含み、その1位の炭素に窒素塩基、5位の炭素にリン酸基が結合している。
リボースには2つのエナンチオマーが存在する。
D-リボースとL-リボースです。
D-リボースはRNAに含まれている。
リボースとデオキシリボースの大きな違いは、リボースが持っている2′水酸基です。
この2′水酸基はRNAの中で多くの役割を担っている。
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においてチミンの代わりをする。
したがって、アデニンはチミンではなく、ウラシルと対になる。
RNAのヌクレオチドは、DNAのように互いに連結してヌクレオチドの鎖を形成している。
RNAは直鎖状分子であるため、ヌクレオチド鎖はその5′から3′方向にのみ存在する。
RNAの化学構造を図3に示す。
図3: RNAの鎖
RNAは、2′水酸基の存在により、DNAのような二重らせん構造をとることができない。
そのため、RNAは直鎖状分子として存在し、ヘアピンループのような2本鎖構造しか形成することができない。
しかし、2′水酸基はRNAのスプライシングにおいて重要です。
RNAは、ゲノム中のDNAがRNAポリメラーゼという酵素によって転写されることで生成される。
細胞内に存在するRNAの主な種類は、メッセンジャーRNA（mRNA）、トランスファーRNA（tRNA）、リボゾームRNA（rRNA）です。
mRNAは遺伝子の転写産物であり、rRNAが形成するリボソームで翻訳される。
ポリペプチドの合成に必要なアミノ酸は、tRNAによってもたらされる。
したがって、RNAの主な機能は、タンパク質合成におけるその役割です。
また、一部のRNAは、遺伝子発現の調節にも関与している。
その他、ATPやNADHなどのRNAヌクレオチドは、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、cGMPやcAMPもシグナル伝達経路のセカンドメッセンジャーとして機能する。
DNAとRNAの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。
DNAヌクレオチドに含まれる五炭糖はデオキシリボースです。
RNAヌクレオチド。
RNAヌクレオチド：RNAヌクレオチドに含まれる五炭糖はリボースであり、RNAヌクレオチドに含まれる五炭糖はリボースです。
2′ヒドロキシル基
DNAヌクレオチド DNAヌクレオチドは、デオキシリボースの2′水酸基を欠く。
RNAヌクレオチド。
RNAヌクレオチドはリボース中に2′水酸基を持つ。
2′ヒドロキシル基の役割
DNAのヌクレオチド。
2′水酸基がないため、DNAは二重らせん構造を形成することができる。
RNAヌクレオチド リボースに2′水酸基があるため、RNAは直鎖状分子として保たれる。
この2′水酸基は、RNAのスプライシングにも関与している。
窒素塩基
DNAのヌクレオチド。
DNAの塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、チミンです。
RNAヌクレオチド。
アデニン、グアニン、シトシン、ウラシルが含まれます。
機能
DNAヌクレオチド。
DNAは主に遺伝情報の保存に関与している。
RNAヌクレオチド RNAヌクレオチド：主にタンパク質合成に関与する。
また、エネルギー源としての役割や、シグナル伝達経路におけるセカンドメッセンジャーとしての役割も担っている。
例
DNAヌクレオチド。
DNAヌクレオチドは、dATP、dAMP、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とRNAのヌクレオチドは、それぞれDNAとRNAのモノマーとして機能する。
DNAヌクレオチドに含まれる五炭糖はデオキシリボースで、これがDNAの二重らせん構造を可能にしている。
RNAのヌクレオチドに含まれる五炭糖はリボースです。
リボースには2′水酸基が存在するため、RNAは二重らせん構造を形成できず、直鎖状分子として存在する。
アデニン、グアニン、シトシンは、DNAとRNAの両ヌクレオチドに共通する窒素塩基です。
DNAのチミンは、RNAのウラシルに置き換えられている。
DNAもRNAも相補的な塩基対形成により、二本鎖構造を形成することができる。
DNAは主に細胞内の遺伝情報の保存に関与している。
RNAはタンパク質の合成にその機能を発揮する。
しかし、DNAとRNAのヌクレオチドの主な違いは、五炭糖と窒素塩基を共有していることである。
参考までに。
1. Lodish, Harvey. “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。
