Die Ursprünge des Lebens erforschen: Was ist RNA?

Alles moderne Leben auf der Erde verwendet drei verschiedene Arten von biologischen Molekülen, die jeweils wichtige Funktionen in der Zelle erfüllen. Proteine sind die Arbeitspferde der Zelle und erfüllen verschiedene katalytische und strukturelle Aufgaben, während die Nukleinsäuren, DNA und RNA, die genetische Information tragen, die von einer Generation zur nächsten vererbt werden kann.

RNA, was für Ribonukleinsäure steht, ist ein polymeres Molekül, das aus einem oder mehreren Nukleotiden besteht. Ein RNA-Strang kann als eine Kette mit einem Nukleotid an jedem Kettenglied betrachtet werden. Jedes Nukleotid besteht aus einer Base (Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil, üblicherweise abgekürzt als A, C, G und U), einem Ribosezucker und einem Phosphat.

Die Struktur der RNA-Nukleotide ist der der DNA-Nukleotide sehr ähnlich, wobei der Hauptunterschied darin besteht, dass das Ribosezucker-Grundgerüst in der RNA eine Hydroxylgruppe (-OH) aufweist, die in der DNA nicht vorhanden ist. Daher stammt auch der Name der DNA: DNA steht für Desoxyribonukleinsäure. Ein weiterer kleiner Unterschied ist, dass die DNA die Base Thymin (T) anstelle von Uracil (U) verwendet. Trotz großer struktureller Ähnlichkeiten spielen DNA und RNA in modernen Zellen sehr unterschiedliche Rollen.

Die RNA spielt eine zentrale Rolle auf dem Weg von der DNA zu den Proteinen, bekannt als das „zentrale Dogma“ der Molekularbiologie. Die genetische Information eines Organismus ist als lineare Sequenz von Basen in der DNA der Zelle kodiert. Während des als Transkription bezeichneten Prozesses wird eine RNA-Kopie eines DNA-Abschnitts, die Boten-RNA (mRNA), erstellt. Dieser RNA-Strang kann dann von einem Ribosom abgelesen werden, um ein Protein zu bilden. RNAs spielen auch eine wichtige Rolle bei der Proteinsynthese, wie im Abschnitt über Ribozyme erörtert wird, sowie bei der Genregulierung.

Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen DNA und RNA besteht darin, dass DNA in der Regel in doppelsträngiger Form in den Zellen vorkommt, während RNA in der Regel in einzelsträngiger Form vorliegt, wie in der obigen Abbildung dargestellt. Das Fehlen eines Doppelstrangs ermöglicht es der RNA, sich zu komplexen, dreidimensionalen Strukturen zu falten. Die RNA-Faltung wird in der Regel durch dieselbe Art von Basen-Basen-Wechselwirkungen wie bei der DNA vermittelt, mit dem Unterschied, dass die Bindungen bei der RNA innerhalb eines einzelnen Strangs und nicht wie bei der DNA zwischen zwei Strängen gebildet werden.

Weiter: Erforschung der RNA-Welt.

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