Üldisus
RNA või ribonukleiinhape on nukleiinhape, mis osaleb geenide kodeerimise, dekodeerimise, reguleerimise ja ekspresseerimise protsessides. Geenid on enam -vähem pikad DNA segmendid, mis sisaldavad põhiteavet valkude sünteesiks.
Joonis: RNA molekuli lämmastikalused. Alates wikipedia.org
Väga lihtsalt öeldes pärineb RNA DNA -st ja kujutab endast DNA ja valkude vahelist üleminekumolekuli. Mõned teadlased nimetavad seda "sõnaraamatuks DNA keele tõlkimiseks valkude keelde".
RNA molekulid pärinevad erineva hulga ribonukleotiidide ahelate ühendamisest. Iga üksiku ribonukleotiidi moodustamisel osalevad fosfaatrühm, lämmastikualus ja 5-süsiniksuhkur, mida nimetatakse riboosiks.
Mis on RNA?
RNA ehk ribonukleiinhape on nukleiinhapete kategooriasse kuuluv bioloogiline makromolekul, millel on keskne roll valkude genereerimisel DNA -st.
Valkude (ka bioloogiliste makromolekulide) genereerimine hõlmab mitmeid rakuprotsesse, mida koos nimetatakse valkude sünteesiks.
DNA, RNA ja valgud on olulised elusorganismide rakkude ellujäämise, arengu ja nõuetekohase toimimise tagamiseks.
Mis on DNA?
DNA või desoksüribonukleiinhape on teine looduslikult esinev nukleiinhape koos RNA -ga.
Struktuuriliselt sarnane ribonukleiinhappega on desoksüribonukleiinhape elusorganismide rakkudes sisalduv geneetiline pärimus ehk geenide ladu. RNA ja kaudselt valkude teke sõltub DNA -st.
RNA AJALUGU
Joonis: riboos ja desoksüriboos
RNA uurimine algas pärast 1868. aastat, mil Friedrich Miescher avastas nukleiinhapped.
Esimesed imporditud avastused selles osas on dateeritud kahekümnenda sajandi 50ndate teise osa ja 60ndate esimese osa vahele. Nendes avastustes osalenud teadlaste hulgas väärib erilist tähelepanu: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies ja Robert Holley.
1977. aastal dešifreeris uurimisrühm eesotsas Philip Sharpi ja Richard Robertsiga protsessi splaissimine intronitest.
1980. aastal tuvastasid Thomas Cech ja Sidney Altman ribosüümid.
* Märkus: teada, mis need on splaissimine intronite ja ribosüümide kohta, vt peatükke, mis on pühendatud ANN sünteesile ja funktsioonidele.
Struktuur
Keemilis-bioloogilisest vaatenurgast on RNA biopolümeer.Biopolümeerid on suured looduslikud molekulid, mille tulemuseks on paljude väiksemate molekulaarühikute, mida nimetatakse monomeerideks, ahelates või niitides.
RNA moodustavad monomeerid on nukleotiidid.
ANN ON TAVALISELT ÜKS KETT
RNA molekulid koosnevad tavaliselt nukleotiidide üksikutest ahelatest (polünukleotiidi ahelad).
Rakuliste RNA -de pikkus varieerub vähem kui sajast kuni mitme tuhande nukleotiidini.
Koostisosade nukleotiidide arv sõltub kõnealuse molekuli rollist.
Võrdlus DNA -ga
Erinevalt RNA -st on DNA biopolümeer, mis koosneb tavaliselt kahest nukleotiidide ahelast.
Üheskoos on need kaks polünukleotiidniiti vastupidises suunas ja moodustavad üksteise sisse mähkides kahekordse spiraali, mida tuntakse kui „topeltheeliksit”.
Üldine inimese DNA molekul võib sisaldada ligikaudu 3,3 miljardit nukleotiidi ahela kohta.
NUKLEOTIIDI ÜLDINE STRUKTUUR
Definitsiooni järgi on nukleotiidid molekulaarsed üksused, mis moodustavad nukleiinhapped RNA ja DNA.
Struktuurilisest vaatenurgast tuleneb geneeriline nukleotiid kolme elemendi ühendamisest:
- Fosfaatrühm, mis on fosforhappe derivaat;
- Pentoos, see tähendab 5 süsinikuaatomiga suhkur;
- Lämmastikku sisaldav alus, mis on aromaatne heterotsükliline molekul.
Pentoos kujutab endast nukleotiidide keskset elementi, kuna fosfaatrühm ja lämmastikalus seostuvad sellega.
Joonis: elemendid, mis moodustavad nukleiinhappe geneerilise nukleotiidi. Nagu näha, seonduvad fosfaatrühm ja lämmastikalus suhkruga.
Keemiline side, mis hoiab pentoosi ja fosfaatrühma koos, on fosfodiesterside, samas kui keemiline side, mis seob pentoosi ja lämmastikalust, on N-glükosiidside.
MIS ON RNA PENTOOS?
Eeldus: keemikud on mõelnud orgaaniliste molekulide moodustavate süsinike nummerdamisele viisil, mis lihtsustab nende uurimist ja kirjeldamist. Seega siinkohal, et pentoosi 5 süsinikust saavad: süsinik 1, süsinik 2, süsinik 3, süsinik 4 ja süsinik 5. Numbrite määramise kriteerium on üsna keeruline, järelikult peame asjakohaseks selgituse välja jätta.
5-süsiniksuhkur, mis eristab RNA nukleotiidstruktuuri, on riboos.
Riboosi 5 süsinikuaatomist väärivad nad eraldi märkimist:
- The süsinik 1, sest see seostub lämmastikalusega N-glükosiidsideme kaudu.
- The süsinik 2, sest just see eristab RNA nukleotiidide pentoosi DNA nukleotiidide pentoosist. RNA 2 süsinikuga on ühendatud hapnikuaatom ja vesinikuaatom, mis koos moodustavad OH hüdroksüülrühma.
- The süsinik 3, sest see on see, kes osaleb kahe järjestikuse nukleotiidi vahelises sidemes.
- The süsinik 5, sest just see ühendab fosfaatrühma fosfodiestersideme kaudu.
Suhkru riboosi olemasolu tõttu kannavad RNA nukleotiidid ribonukleotiidide spetsiifilist nime.
Võrdlus DNA -ga
DNA nukleotiide moodustav pentoos on desoksüriboos.
Deoksüriboos erineb riboosist hapnikuaatomite puudumise tõttu süsinikul 2.
Seega puudub sellel hüdroksüülrühm OH, mis iseloomustab RNA 5-süsiniku suhkrut.
Deoksüriboosi suhkru olemasolu tõttu tuntakse DNA nukleotiide ka desoksüribonukleotiididena.
NUKLEOTIIDIDE JA LÄMMASTEALUSTE TÜÜBID
RNA -s on 4 erinevat tüüpi nukleotiide.
Nende nelja erineva nukleotiidi tüübi eristamiseks on ainult lämmastikku sisaldav alus.
Arusaadavatel põhjustel on seetõttu RNA lämmastikalused 4, täpsemalt: adeniin (lühendatult A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja uratsiil (U).
Adeniin ja guaniin kuuluvad puriinide, kahetsükliliste aromaatsete heterotsükliliste ühendite klassi.
Tsütosiin ja uratsiil kuuluvad seevastu pürimidiinide, üheahelaliste aromaatsete heterotsükliliste ühendite kategooriasse.
Võrdlus DNA -ga
DNA nukleotiide eristavad lämmastikalused on samad, mis RNA -l, välja arvatud uratsiil. Viimase "c" asemel on pürimidiinide kategooriasse kuuluv lämmastikalus, mida nimetatakse tümiiniks (T).
LINK NUKLEOTIIDIDE VAHEL
Iga RNA ahelat moodustav nukleotiid seondub järgmise nukleotiidiga fosfodiestersideme abil oma pentoosi süsiniku 3 ja vahetult järgneva nukleotiidi fosfaatrühma vahel.
RNA MOLEKULI LÕPP
Igal RNA polünukleotiidi ahelal on kaks otsa, mida tuntakse 5 "otsana (loe" lõplik viies alge ") ja otsas 3" (loe "kolm otsa algust").
Kokkuleppe kohaselt on bioloogid ja geneetikud kindlaks teinud, et "lõpp 5" tähistab RNA ahela pead ja "ots 3" tähistab selle saba.
Keemilisest seisukohast langeb "5 ots" kokku polünukleotiidi ahela esimese nukleotiidi fosfaatrühmaga, "3 ots" aga sama ahela viimase nukleotiidi süsinikule 3 asetatud hüdroksüülrühmaga.
Selle organisatsiooni põhjal kirjeldatakse geneetika ja molekulaarbioloogia raamatutes mis tahes nukleiinhappe polünukleotiidniite järgmiselt: P -5 "→ 3" -OH (* Märkus: täht P tähistab " fosfaatrühma fosfori aatom).
Rakendades mõisteid 5 "ots ja 3" ots ühele nukleotiidile, on viimase "5 ots" fosfaatrühm, mis on seotud süsinikuga 5, samas kui selle 3 "ots on süsinikuga 3 ühendatud hüdroksüülrühm.
Mõlemal juhul kutsub s "lugejat tähelepanu pöörama numbrilisele kordumisele: lõpp 5" - fosfaatrühm süsinikul 5 ja lõpp 3 " - hüdroksüülrühm süsinikul 3.
Asukoht
Elusolendi tuumarakkudes (st tuumarakkudes) võib RNA molekule leida nii tuumas kui ka tsütoplasmas.
See lai lokaliseerimine sõltub asjaolust, et mõned rakuprotsessid, mille peategelane on RNA, asuvad tuumas, teised aga tsütoplasmas.
Võrdlus DNA -ga
Eukarüootsete organismide DNA (seega ka inimese DNA) asub ainult rakutuuma sees.
- RNA on DNAst väiksem bioloogiline molekul, mis koosneb tavaliselt ühest nukleotiidide ahelast.
- Pentoos, mis moodustab ribonukleiinhappe nukleotiidid, on riboos.
- RNA nukleotiide tuntakse ka kui ribonukleotiide.
- Nukleiinhappe RNA -l on DNA -ga ainult 3 neljast lämmastikalusest. Tegelikult on tümiini asemel lämmastikualus uratsiil.
- RNA võib asuda raku erinevates sektsioonides, alates tuumast kuni tsütoplasmani.
Süntees
RNA sünteesi protsessi peategelaseks on rakusisene ensüüm (st asub raku sees), mida nimetatakse RNA polümeraasiks (NB! Ensüüm on valk).
Raku RNA polümeraas kasutab RNA loomiseks sama raku tuuma sees olevat DNA -d, nagu oleks see mall.
Teisisõnu, see on omamoodi koopiamasin, kes transkribeerib DNA aruandeid teises keeles, milleks on "RNA".
Veelgi enam, see RNA sünteesiprotsess RNA polümeraasi abil kannab transkriptsiooni teaduslikku nime.
Eukarüootsetel organismidel, näiteks inimestel, on 3 erinevat RNA polümeraasi klassi: RNA polümeraas I, RNA polümeraas II ja RNA polümeraas III.
Iga RNA polümeraasi klass loob teatud tüüpi RNA -d, millel, nagu lugeja saab järgmistes peatükkides veenduda, on rakulise elu kontekstis erinevad bioloogilised rollid.
KUIDAS RNA POLÜMERAAS TÖÖTAB
"RNA polümeraas on võimeline:
- Tuvastage DNA -st sait, kust transkriptsiooni alustada,
- Seonduda DNA -ga,
- Eraldage DNA kaks polünukleotiidi ahelat (mida hoiavad koos lämmastikaluste vahel vesiniksidemed), et need toimiksid ainult ühel ahelal, ja
- Alustage RNA transkripti sünteesi.
Kõik need sammud toimuvad alati, kui "RNA polümeraas hakkab transkriptsiooniprotsessi läbi viima. Seetõttu on need kõik kohustuslikud sammud."
RNA polümeraas sünteesib RNA molekule 5 "→ 3" suunas. Kuna see lisab tekkivale RNA molekulile ribonukleotiide, liigub see matriitsi DNA ahelale 3 "→ 5" suunas.
RNA ÜLEKIRJU MUUDATUSED
Pärast transkriptsiooni läbib RNA mõningaid modifikatsioone, sealhulgas: mõne nukleotiidijärjestuse lisamine mõlemasse otsa, nn intronite kadumine (protsess, mida nimetatakse splaissimine) jne.
Seetõttu on saadud RNA -l võrreldes esialgse DNA segmendiga mõningad erinevused polünukleotiidi ahela pikkuses (see on üldiselt lühem).
Tüübid
RNA on erinevat tüüpi.
Tuntumad ja uuritud on: "transpordi RNA (või ülekande -RNA või tRNA)", "sõnumi -RNA (või messenger -RNA või mRNA)", "ribosomaalne RNA (või ribosomaalne RNA või rRNA) ja väike tuuma RNA (või väike tuuma RNA või snRNA).
Kuigi neil on erinevad spetsiifilised rollid, aitavad tRNA, mRNA, rRNA ja snRNA kõik kaasa ühise eesmärgi saavutamisele: valkude sünteesile, alustades DNA -s esinevatest nukleotiidjärjestustest.
Ikka muud tüüpi RNA -d
Eukarüootsete organismide rakkudest leidsid teadlased lisaks ülalmainitud neljale ka muud tüüpi RNA -d. Näiteks:
- Mikro -RNA -d (või miRNA -d), mis on veidi üle 20 nukleotiidi pikkused ahelad, nt
- RNA, mis moodustab ribosüüme Ribosüümid on katalüütilise aktiivsusega RNA molekulid, nagu ensüümid.
MiRNA -d ja ribosüümid osalevad samuti valgu sünteesi protsessis, nagu tRNA, mRNA jne.
Funktsioon
RNA tähistab DNA ja valkude vahelise bioloogilise makromolekuli liikumist, see tähendab pikki biopolümeere, mille molekuliühikuteks on aminohapped.
RNA on võrreldav geneetilise teabe sõnaraamatuga, kuna võimaldab DNA nukleotiidisegmente (mis on siis nn geenid) tõlkida valkude aminohapeteks.
Üks kõige sagedasemaid funktsionaalse rolli kirjeldusi, mida "RNA" mängib, on järgmine: "RNA on" geenide kodeerimises, dekodeerimises, reguleerimises ja ekspressioonis osalev nukleiinhape ".
"RNA on üks kolmest molekulaarbioloogia keskse dogma kolmest põhielemendist, mis väidab:" DNA-st pärineb "RNA, millest omakorda tuletatakse valke" (DNA → RNA → valgud).
TRÜKKIMINE JA TÕLKIMINE
Lühidalt, transkriptsioon on rakuliste reaktsioonide seeria, mis viib RNA molekulide moodustumiseni, alustades DNA -st.
Tõlge seevastu on rakuprotsesside kogum, mis lõpeb valkude tootmisega, alustades transkriptsiooniprotsessi käigus toodetud RNA molekulidest.
Bioloogid ja geneetikud on loonud mõiste "tõlge", sest nukleotiidide keelest läheme üle aminohapete keelde.
TÜÜBID JA FUNKTSIOONID
Transkriptsiooni- ja translatsiooniprotsessides nähakse peategelastena kõiki eespool nimetatud RNA tüüpe (tRNA, mRNA jne):
- MRNA on RNA molekul, mis kodeerib valku. Teisisõnu, mRNA -d on valgud enne nukleotiidide muundamist valkude aminohapeteks.
Pärast transkriptsiooni läbivad mRNA -d mitmeid muudatusi. - TRNA-d on mittekodeerivad RNA molekulid, kuid sellegipoolest olulised valkude moodustamiseks. Tegelikult mängivad nad võtmerolli mRNA molekulide aruande dešifreerimisel.
Nimi "transpordi RNA" tuleneb asjaolust, et need RNA -d kannavad aminohapet. Täpsemalt öeldes vastab iga aminohape kindlale tRNA -le.
TRNA -d interakteeruvad mRNA -ga nende järjestuse kolme konkreetse nukleotiidi kaudu. - RRNA -d on RNA molekulid, mis moodustavad ribosoomid. Ribosoomid on keerulised rakustruktuurid, mis liiguvad mööda mRNA -d kokku valgu aminohappeid.
Üldine ribosoom sisaldab selle sees mõningaid saite, kus ta suudab paigutada tRNA -d ja panna need kokku mRNA -ga. Siin interakteeruvad ülalmainitud kolm konkreetset nukleotiidi sõnumi -RNA -ga. - SnRNA -d on RNA molekulid, mis osalevad protsessis splaissimine Intronid on mittekodeeriva mRNA lühikesed segmendid, mis on valkude sünteesiks kasutud.
- Ribosüümid on RNA molekulid, mis katalüüsivad vajadusel ribonukleotiidi ahelate lõikamist.
Joonis: mRNA translatsioon.
