Διαφορά μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης

Κύρια διαφορά – DNA έναντι πολυμεράσης RNA

Το DNA είναι το γενετικό υλικό όλων σχεδόν των ζωντανών οργανισμών. Η DNA πολυμεράση και η RNA πολυμεράση είναι δύο ένζυμα που δρουν στο DNA. Η DNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που χρησιμοποιείται στην αντιγραφή του DNA ενώ η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που χρησιμοποιείται στη μεταγραφή. Και τα δύο ένζυμα είναι ικανά να σχηματίζουν φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων. Η κατεύθυνση του πολυμερισμού εμφανίζεται σε 5' έως 3'. Η DNA πολυμεράση απαιτεί έναν εκκινητή για την έναρξη του πολυμερισμού ενώ οι πολυμεράσες RNA δεν απαιτούν εκκινητή. Η κύρια διαφορά μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης είναι ότι Η πολυμεράση DNA παράγει ένα μόριο DNA διπλής έλικας κατά τον πολυμερισμό, ενώ η πολυμεράση RNA παράγει ένα μόριο RNA μονής έλικος κατά τη μεταγραφή .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η πολυμεράση DNA
      – Ορισμός, αντιγραφή DNA, διαδικασία
2. Τι είναι η RNA Polymerase
      – Ορισμός, Μεταγραφή, Διαδικασία
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:DNA, πολυμεράση DNA, αντιγραφή DNA, RNA, RNA πολυμεράση, μεταγραφή

Τι είναι η πολυμεράση DNA

Η πολυμεράση DNA είναι το ένζυμο που συνθέτει νέα μόρια DNA από τα νουκλεοτίδια του DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντιγραφή DNA. Η αντιγραφή του DNA λαμβάνει χώρα στη φάση S της ενδιάμεσης φάσης πριν από την πυρηνική διαίρεση. Είναι ένας τύπος σύνθεσης DNA κατευθυνόμενης από εκμαγείο αφού τα νέα νουκλεοτίδια είναι συμπληρωματικά-βάσης ζευγαρωμένα με τα υπάρχοντα νουκλεοτίδια του κλώνου του εκμαγείου. Η αντιγραφή του DNA είναι επίσης μια ημι-συντηρητική διαδικασία όπου και οι δύο κλώνοι του δίκλωνου DNA χρησιμοποιούνται ως πρότυπα για την αντιγραφή του DNA ταυτόχρονα αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση. Γενικά, η DNA πολυμεράση προσθέτει νουκλεοτίδια στην κατεύθυνση 5' προς 3'. Η ελικάση είναι ένας άλλος τύπος ενζύμου που εμπλέκεται στην αντιγραφή του DNA, που ξετυλίγει το δίκλωνο DNA. Η έναρξη της αντιγραφής του DNA απαιτεί εκκινητή. Ένας εκκινητής είναι ένας βραχύς κλώνος (18-22 βάσεις) DNA ή RNA, ο οποίος παρέχει ένα άκρο 3' ΟΗ για την αντιγραφή του DNA. Ξεκινώντας από το άκρο 3' ΟΗ του εκκινητή, η πολυμεράση DNA προσθέτει συμπληρωματικά νουκλεοτίδια του εκμαγείου στον αναπτυσσόμενο κλώνο. Η διαδικασία αντιγραφής του DNA φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Αντιγραφή DNA

Τα προκαρυωτικά περιέχουν DNA πολυμεράση I έως V. Οι Pol I και Pol III είναι οι δύο τύποι πολυμερασών DNA που είναι υπεύθυνοι για το 80% της αντιγραφής του DNA. Οι ευκαρυώτες περιέχουν πολυμεράσες α, β, λ, γ, σ, μ, δ, ε, η, ι, κ, ζ, θ, και Rev1. Ρετροϊοί όπως οι ιοί RNA χρησιμοποιούν αντίστροφη μεταγραφάση για να συνθέσουν DNA από ένα πρότυπο RNA.

Τι είναι η RNA Polymerase

Η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση μορίων RNA από το DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται μεταγραφή. Προσθέτει νουκλεοτίδια RNA στην κατεύθυνση 5' προς 3' για να παράγει το μονόκλωνο μόριο RNA. Αυτό το RNA μπορεί να είναι είτε αγγελιοφόρο RNA (mRNA), RNA μεταφοράς (tRNA) ή ριβοσωμικό RNA (rRNA). Και οι τρεις τύποι RNA εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών. Η σύνδεση της RNA πολυμεράσης απαιτεί την αναγνώριση του προαγωγέα του γονιδίου, το οποίο πρόκειται να μεταγραφεί. Κατά τη σύνδεση του ενζύμου, η RNA πολυμεράση προσθέτει συμπληρωματικά νουκλεοτίδια RNA στον αντιπληροφοριακό κλώνο του DNA. Η διαδικασία μεταγραφής φαίνεται στην εικόνα 2.

Εικόνα 2:Μεταγραφή

 Τα προκαρυωτικά περιέχουν έναν μοναδικό τύπο πολυμεράσης RNA. Ωστόσο, οι ευκαρυώτες περιέχουν πέντε RNA πολυμεράσες:RNA πολυμεράση Ι έως V. Η RNA πολυμεράση Ι είναι υπεύθυνη για το 50% της μεταγραφής. Πολυμερίζει επίσης το rRNA. Η RNA πολυμεράση II εμπλέκεται στη μεταγραφή του mRNA. Το tRNA, κάποιο rRNA και λίγα μικρότερα RNA μεταγράφονται από την RNA πολυμεράση III. Η RNA πολυμεράση IV και V βρίσκονται αποκλειστικά σε φυτά και εμπλέκονται στο σχηματισμό του siRNA και της ετεροχρωματίνης.

Similarities Between DNA and RNA Polymerase

• Τόσο το DNA όσο και η RNA πολυμεράση είναι δύο ένζυμα που δρουν στο DNA.
• Τόσο το DNA όσο και η RNA πολυμεράση είναι ικανά να σχηματίζουν φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων.
• Τόσο η πολυμεράση DNA όσο και η RNA προσθέτουν νουκλεοτίδια στην κατεύθυνση 5' προς 3'.
• Η ενέργεια για τον πολυμερισμό προέρχεται από την υδρόλυση του δεσμού φωσφοανυδρίτη μεταξύ άλφα και βήτα του εισερχόμενου νουκλεοτιδίου.
• Τα νουκλεοτίδια επιλέγονται για τον αναπτυσσόμενο κλώνο με βάση το ζευγάρωμα βάσης Watson-crick με τον κλώνο προτύπου.

Διαφορά μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης

Ορισμός

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που συνθέτει νέα μόρια DNA από νουκλεοτίδια DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται αντιγραφή DNA.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση είναι το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση μορίων RNA από το DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται μεταγραφή.

Χρήση

DNA Πολυμεράση: Η πολυμεράση DNA χρησιμοποιείται στην αντιγραφή του DNA.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση χρησιμοποιείται στη μεταγραφή.

Προϊόν

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση συνθέτει ένα δίκλωνο μόριο DNA.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση συνθέτει ένα μονόκλωνο μόριο RNA.

Νουκλεοτίδια

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση χρησιμοποιεί νουκλεοτίδια DNA για τη σύνθεση ενός νέου κλώνου.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση χρησιμοποιεί νουκλεοτίδια RNA για τη σύνθεση ενός νέου κλώνου.

Δραστηριότητα στον κυτταρικό κύκλο

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση είναι ενεργή κατά τη φάση S της ενδιάμεσης φάσης.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση είναι ενεργή κατά τη διάρκεια του G₁ και G₂ φάσεις της φάσης ανάπτυξης.

Δέσμευση ενζύμων 

DNA Πολυμεράση: Η σύνδεση της DNA πολυμεράσης σε έναν κλώνο απαιτεί μια διχάλα αντιγραφής, η οποία κατασκευάζεται από γυράση DNA.

RNA Πολυμεράση: Η σύνδεση της RNA πολυμεράσης σε έναν κλώνο απαιτεί το ολοένζυμο του για να αναγνωρίσει τον υποκινητή του γονιδίου.

Primer

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση απαιτεί έναν εκκινητή για την έναρξη της αντιγραφής.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση δεν απαιτεί εκκινητή για την έναρξη της μεταγραφής.

Δραστηριότητα εξωνουκλεάσης

DNA Πολυμεράση: Η DNA πολυμεράση έχει δράση εξωνουκλεάσης.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση στερείται δραστηριότητας εξωνουκλεάσης.

Επιμήκυνση

DNA Πολυμεράση: Η πολυμεράση DNA συνθέτει ολόκληρο το χρωμόσωμα.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση σταματά τη σύνθεση στη θέση τερματισμού της μεταγραφής.

Ταχύτητα

DNA Πολυμεράση: Ε. coli Η DNA πολυμεράση προσθέτει 1000 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο.

RNA Πολυμεράση: Ε. coli Η RNA πολυμεράση προσθέτει 40-80 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο.

Ποσοστό σφάλματος

DNA Πολυμεράση: Η πολυμεράση DNA έχει μικρότερο ποσοστό σφάλματος.

RNA Πολυμεράση: Η RNA πολυμεράση έχει υψηλό ποσοστό σφάλματος σε σύγκριση με την πολυμεράση DNA.

Τύποι

DNA Πολυμεράση: Οι Pol I και Pol III είναι οι δύο τύποι πολυμερασών DNA, οι οποίοι ευθύνονται για το 80% της αντιγραφής του DNA στο κύτταρο.

RNA Πολυμεράση: Οι ευκαρυώτες περιέχουν RNA πολυμεράση I έως V. Οι προκαρυώτες περιέχουν μόνο έναν τύπο RNA πολυμερασών.

Συμπέρασμα

Το DNA και η RNA πολυμεράση είναι τα δύο ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση μορίων DNA και RNA από το γενετικό υλικό μέσα στον πυρήνα. Η DNA πολυμεράση χρησιμοποιείται στην αντιγραφή του DNA ενώ η RNA πολυμεράση εμπλέκεται στη μεταγραφή. Η κύρια διαφορά μεταξύ DNA και RNA πολυμεράσης είναι η λειτουργία και οι απαιτήσεις τους.

Αναφορά:

1. "DNA πολυμεράση." DNA polymerase – Biology-Online Dictionary, διαθέσιμο εδώ.
2. Mandal, Ananya. "Τι είναι η πολυμεράση DNA;" News-Medical.net, 23 Απριλίου 2014, Διαθέσιμο εδώ.
3."RNA Polymerase – Definition, Functions and Types." Λεξικό Βιολογίας, 29 Απρ. 2017, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. “0323 DNA Replication” By OpenStax –(CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. “DNA transcription” Από εκ νέου επεξεργασία και διανυσματική επεξεργασία από εμένα – Εθνικό Ινστιτούτο Ερευνών Ανθρώπινου Γονιδιώματος, (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia