Bendrumas
RNR arba ribonukleino rūgštis yra nukleorūgštis, dalyvaujanti genų kodavimo, dekodavimo, reguliavimo ir ekspresijos procesuose. Genai yra daugiau ar mažiau ilgi DNR segmentai, kuriuose yra pagrindinė informacija baltymų sintezei.
Paveikslas: azoto bazės RNR molekulėje. Iš wikipedia.org
Labai paprastai tariant, RNR yra kilusi iš DNR ir yra perėjimo molekulė tarp DNR ir baltymų. Kai kurie tyrinėtojai tai vadina „žodynu, skirtu išversti DNR kalbą į baltymų kalbą“.
RNR molekulės susidaro iš įvairaus ribonukleotidų jungimosi grandinėse. Fosfatų grupė, azoto bazė ir 5 anglies cukrus, vadinamas riboze, dalyvauja formuojant kiekvieną atskirą ribonukleotidą.
Kas yra RNR?
RNR arba ribonukleino rūgštis yra biologinė makromolekulė, priklausanti nukleorūgščių kategorijai, kuri atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant baltymus iš DNR.
Baltymų (taip pat ir biologinių makromolekulių) generavimas apima daugybę ląstelių procesų, kurie kartu vadinami baltymų sinteze.
DNR, RNR ir baltymai yra būtini užtikrinant gyvų organizmų ląstelių išlikimą, vystymąsi ir tinkamą funkcionavimą.
Kas yra DNR?
DNR arba dezoksiribonukleino rūgštis yra kita natūraliai atsirandanti nukleorūgštis kartu su RNR.
Struktūriškai panaši į ribonukleino rūgštį, dezoksiribonukleino rūgštis yra genetinė paveldas, tai yra „genų saugykla“, esanti gyvų organizmų ląstelėse. RNR ir netiesiogiai baltymų susidarymas priklauso nuo DNR.
RNR ISTORIJA
Paveikslas: ribozė ir dezoksiribozė
RNR tyrimai pradėti po 1868 m., Tais metais, kai Friedrichas Miescheris atrado nukleorūgštis.
Pirmieji importuoti atradimai šiuo klausimu yra datuojami nuo XX amžiaus 50 -ųjų antrosios dalies iki 60 -ųjų pirmosios dalies. Tarp mokslininkų, dalyvavusių šiuose atradimuose, ypač verta paminėti: Severo Ochoa, Alexą Richą, Davidą Daviesą ir Robertą Holley.
1977 m. Tyrėjų grupė, vadovaujama Philipo Sharpo ir Richardo Robertso, iššifravo procesą sujungimas iš intronų.
1980 metais Thomas Cech ir Sidney Altman nustatė ribozimus.
* Pastaba: žinoti, kas jie yra sujungimas apie intronus ir ribozimus, žr. skyrius, skirtus ANN sintezei ir funkcijoms.
Struktūra
Cheminiu-biologiniu požiūriu RNR yra biopolimeras. Biopolimerai yra didelės natūralios molekulės, susidarančios grandinėse ar gijose, susidariusios daugelyje mažesnių molekulinių vienetų, vadinamų monomerais.
RNR sudarantys monomerai yra nukleotidai.
ANN paprastai yra viena grandinė
RNR molekulės paprastai susideda iš atskirų nukleotidų grandinių (polinukleotidų grandinių).
Ląstelių RNR ilgis svyruoja nuo mažiau nei šimto iki net kelių tūkstančių nukleotidų.
Sudėtinių nukleotidų skaičius priklauso nuo atitinkamos molekulės vaidmens.
Palyginimas su DNR
Skirtingai nuo RNR, DNR yra biopolimeras, kurį paprastai sudaro dvi nukleotidų grandinės.
Sujungę abu šie polinukleotidų siūlai turi priešingą orientaciją ir, suvyniodami vienas į kitą, sudaro dvigubą spiralę, žinomą kaip „dviguba spiralė“.
Bendroje žmogaus DNR molekulėje gali būti maždaug 3,3 milijardo nukleotidų.
BENDROJI NUKLEOTIDO STRUKTŪRA
Pagal apibrėžimą nukleotidai yra molekuliniai vienetai, sudarantys nukleorūgštis RNR ir DNR.
Struktūriniu požiūriu generinis nukleotidas susidaro sujungus tris elementus, kurie yra:
- Fosfatų grupė, kuri yra fosforo rūgšties darinys;
- Pentozė, tai yra cukrus, turintis 5 anglies atomus;
- Azoto bazė, kuri yra aromatinė heterociklinė molekulė.
Penktozė yra pagrindinis nukleotidų elementas, nes prie jo jungiasi fosfatų grupė ir azoto bazė.
Paveikslas: elementai, sudarantys bendrąjį nukleorūgšties nukleotidą. Kaip matyti, fosfatų grupė ir azoto bazė jungiasi su cukrumi.
Cheminė jungtis, laikanti pentozę ir fosfato grupę kartu, yra fosfodiesterinė jungtis, o cheminė jungtis, jungianti pentozę ir azoto bazę, yra N-glikozidinė jungtis.
KAS YRA RNR PENTOSA?
Prielaida: chemikai sumanė suskaičiuoti organines molekules sudarančias anglis taip, kad būtų paprasčiau jų tyrimą ir aprašymą. Taigi čia penki angliavandeniliai tampa: anglimi 1, anglimi 2, anglimi 3, anglimi 4 ir anglimi 5. Skaičių priskyrimo kriterijus yra gana sudėtingas, todėl manome, kad tikslinga atsisakyti paaiškinimo.
5 anglies cukrus, išskiriantis RNR nukleotidinę struktūrą, yra ribozė.
Iš 5 ribozės anglies atomų jie nusipelno ypatingo paminėjimo:
- The anglis 1, nes būtent jis jungiasi prie azoto bazės per N-glikozidinį ryšį.
- The anglis 2, nes būtent tai išskiria RNR nukleotidų pentozę nuo DNR nukleotidų pentozės. Prie 2 RNR anglies jungiasi deguonies atomas ir vandenilio atomas, kurie kartu sudaro OH hidroksilo grupę.
- The anglis 3, nes būtent jis dalyvauja jungtyje tarp dviejų iš eilės esančių nukleotidų.
- The anglis 5, nes būtent jis jungiasi prie fosfatų grupės per fosfodiesterinį ryšį.
Dėl cukraus ribozės RNR nukleotidai turi specifinį ribonukleotidų pavadinimą.
Palyginimas su DNR
Pentozė, sudaranti DNR nukleotidus, yra dezoksiribozė.
Deoksiribozė skiriasi nuo ribozės tuo, kad ant anglies 2 trūksta deguonies atomų.
Taigi jam trūksta hidroksilo grupės OH, kuri apibūdina RNR 5 anglies cukrų.
Kadangi yra dezoksiribozės cukraus, DNR nukleotidai taip pat žinomi kaip dezoksiribonukleotidai.
NUKLEOTIDŲ IR Azoto bazių tipai
RNR turi 4 skirtingų tipų nukleotidus.
Norint atskirti šiuos 4 skirtingus nukleotidų tipus, yra tik azoto bazė.
Dėl akivaizdžių priežasčių RNR azotinės bazės yra 4, būtent: adeninas (sutrumpintai A), guaninas (G), citozinas (C) ir uracilas (U).
Adeninas ir guaninas priklauso purinų, dvigubo žiedo aromatinių heterociklinių junginių klasei.
Kita vertus, citozinas ir uracilas patenka į pirimidinų, vieno žiedo aromatinių heterociklinių junginių, kategoriją.
Palyginimas su DNR
Azoto bazės, išskiriančios DNR nukleotidus, yra tokios pačios kaip ir RNR, išskyrus uracilą. Vietoj pastarosios „c“ yra azoto bazė, vadinama timinu (T), kuri priklauso pirimidinų kategorijai.
Nuoroda tarp branduolių
Kiekvienas nukleotidas, sudarantis bet kokią RNR grandinę, jungiasi prie kito nukleotido, naudodamas fosfodiesterinį ryšį tarp savo pentozės anglies 3 ir iškart sekančio nukleotido fosfatų grupės.
RNR MOLEKULĖS PABAIGA
Bet kuri RNR polinukleotidų grandinė turi du galus, žinomus kaip 5 "galas (skaitykite" penkto galo pradžia ") ir 3" galas (skaitykite "trys pabaigos pabaiga").
Pagal susitarimą, biologai ir genetikai nustatė, kad „5 galas“ reiškia RNR grandinės galvą, o „3 galas“ - jos uodegą.
Cheminiu požiūriu „5 galas“ sutampa su polinukleotidų grandinės pirmojo nukleotido fosfatų grupe, o „3 galas“ sutampa su hidroksilo grupe, esančia ant tos pačios grandinės paskutinio nukleotido anglies 3.
Remiantis šia organizacija, genetikos ir molekulinės biologijos knygose bet kurios nukleorūgšties polinukleotidinės gijos apibūdinamos taip: P -5 "→ 3" -OH (* Pastaba: raidė P reiškia " fosfatų grupės fosforo atomas).
Taikant 5 "galo ir 3" galo sąvokas vienam nukleotidui, pastarojo "5 galas" yra fosfato grupė, surišta su anglimi 5, o jos 3 "galas yra hidroksilo grupė, sujungta su anglimi 3.
Abiem atvejais „s“ kviečia skaitytoją atkreipti dėmesį į skaitinį pasikartojimą: 5 pabaiga - fosfato grupė ant anglies 5 ir pabaiga 3 “ - hidroksilo grupė ant anglies 3.
Vieta
Gyvosios būtybės branduolinėse (ty branduolinėse) ląstelėse RNR molekulių galima rasti ir branduolyje, ir citoplazmoje.
Ši plati lokalizacija priklauso nuo to, kad kai kurie ląstelių procesai, kurių pagrindinis veikėjas yra RNR, yra branduolyje, o kiti - citoplazmoje.
Palyginimas su DNR
Eukariotinių organizmų DNR (taigi ir žmogaus DNR) yra tik ląstelės branduolio viduje.
- RNR yra mažesnė biologinė molekulė nei DNR, paprastai sudaryta iš vienos nukleotidų grandinės.
- Penktozė, sudaranti ribonukleino rūgšties nukleotidus, yra ribozė.
- RNR nukleotidai taip pat žinomi kaip ribonukleotidai.
- Nukleino rūgšties RNR turi tik 3 iš 4 azoto bazių su DNR. Tiesą sakant, vietoj timino ji turi azoto bazę uracilą.
- RNR gali būti įvairiuose ląstelės skyriuose - nuo branduolio iki citoplazmos.
Sintezė
RNR sintezės proceso pagrindinis veikėjas yra tarpląstelinis fermentas (ty esantis ląstelės viduje), vadinamas RNR polimeraze (NB: fermentas yra baltymas).
Ląstelės RNR polimerazė naudoja DNR, esančią tos pačios ląstelės branduolyje, tarsi šabloną, kad sukurtų RNR.
Kitaip tariant, tai yra savotiškas kopijavimo aparatas, kuris perrašo tai, ką DNR praneša kita kalba, ty „RNR“.
Be to, šis RNR sintezės procesas, veikiant RNR polimerazei, turi mokslinį transkripcijos pavadinimą.
Eukariotiniai organizmai, tokie kaip žmonės, turi 3 skirtingas RNR polimerazės klases: RNR polimerazę I, RNR polimerazę II ir RNR polimerazę III.
Kiekviena RNR polimerazės klasė sukuria tam tikrus RNR tipus, kurie, kaip skaitytojas galės įsitikinti kituose skyriuose, atlieka skirtingus biologinius vaidmenis ląstelių gyvenimo kontekste.
KAIP VEIKIA RNR POLIMERAZĖ
„RNR polimerazė gali:
- DNR atpažinkite vietą, nuo kurios reikia pradėti transkripciją,
- Prisirišti prie DNR,
- Atskirkite dvi DNR polinukleotidines grandines (kurios yra sujungtos vandenilio ryšiais tarp azoto bazių), kad jos veiktų tik vienoje grandinėje, ir
- Pradėkite RNR transkripto sintezę.
Kiekvienas iš šių veiksmų atliekamas kiekvieną kartą, kai "RNR polimerazė ketina atlikti transkripcijos procesą. Todėl visi jie yra privalomi veiksmai".
RNR polimerazė sintezuoja RNR molekules 5 "→ 3" kryptimi. Pridėdama ribonukleotidus prie besiformuojančios RNR molekulės, ji juda ant šablono DNR grandinės 3 "→ 5" kryptimi.
RNR transkripcijos modifikacijos
Po transkripcijos RNR atliekami tam tikri pakeitimai, įskaitant: kai kurių nukleotidų sekų pridėjimą abiejuose galuose, vadinamųjų intronų praradimą (procesas vadinamas sujungimas) ir kt.
Todėl, palyginti su pradiniu DNR segmentu, gauta RNR turi tam tikrų polinukleotidų grandinės ilgio skirtumų (paprastai ji yra trumpesnė).
Tipai
Yra įvairių tipų RNR.
Geriausiai žinomos ir ištirtos yra: „transportuojanti RNR (arba perduodanti RNR arba tRNR)“, „pasiuntinė RNR (arba pasiuntinė RNR arba mRNR)“, „ribosominė RNR (arba ribosominė RNR arba rRNR) ir mažoji branduolinė RNR (arba maža branduolinė RNR arba snRNR).
Nors jie atlieka skirtingus specifinius vaidmenis, tRNR, mRNR, rRNR ir snRNR prisideda prie bendro tikslo įgyvendinimo: baltymų sintezės, pradedant nuo DNR esančių nukleotidų sekų.
VIS KITI RNR RŪŠYS
Eukariotinių organizmų ląstelėse, be aukščiau paminėtų 4, tyrėjai aptiko ir kitų tipų RNR. Pavyzdžiui:
- Mikro RNR (arba miRNR), kurios yra šiek tiek daugiau nei 20 nukleotidų ilgio grandinės, pvz.
- RNR, sudaranti ribozimus. Ribozimai yra RNR molekulės, turinčios katalizinį aktyvumą, kaip ir fermentai.
MiRNR ir ribozimai taip pat dalyvauja baltymų sintezės procese, kaip ir tRNR, mRNR ir kt.
Funkcija
RNR reiškia biologinę makromolekulę tarp DNR ir baltymų, tai yra ilgi biopolimerai, kurių molekuliniai vienetai yra aminorūgštys.
RNR yra panaši į genetinės informacijos žodyną, nes ji leidžia išversti DNR nukleotidų segmentus (kurie tada yra vadinamieji genai) į baltymų aminorūgštis.
Vienas iš dažniausiai apibūdinamų funkcinių vaidmenų, kuriuos atlieka „RNR“, yra toks: „RNR yra„ nukleorūgštis, susijusi su genų kodavimu, dekodavimu, reguliavimu ir ekspresija “.
„RNR yra vienas iš trijų pagrindinių vadinamosios centrinės molekulinės biologijos dogmos elementų, kuriame teigiama:„ Iš DNR kyla „RNR, iš kurios, savo ruožtu, gaunami baltymai“ (DNR → RNR → baltymai).
PERRAŠYMAS IR VERTIMAS
Trumpai tariant, transkripcija yra ląstelių reakcijų serija, dėl kurios susidaro RNR molekulės, pradedant DNR.
Kita vertus, vertimas yra ląstelių procesų rinkinys, kuris baigiasi baltymų gamyba, pradedant nuo transkripcijos proceso metu susidarančių RNR molekulių.
Biologai ir genetikai sukūrė terminą „vertimas“, nes iš nukleotidų kalbos pereiname prie aminorūgščių kalbos.
TIPAI IR FUNKCIJOS
Transkripcijos ir vertimo procesuose visi pirmiau minėti RNR tipai yra pagrindiniai veikėjai (tRNR, mRNR ir kt.):
- MRNR yra RNR molekulė, koduojanti baltymą. Kitaip tariant, mRNR yra baltymai prieš nukleotidų vertimą į baltymų amino rūgštis.
Po transkripcijos mRNR patiria keletą pakeitimų. - TRNR yra nekoduojančios RNR molekulės, tačiau vis dėlto būtinos baltymų susidarymui. Tiesą sakant, jie vaidina pagrindinį vaidmenį iššifruojant, ką praneša mRNR molekulės.
Pavadinimas „transportuojanti RNR“ kilęs iš to, kad šios RNR turi aminorūgštį. Tiksliau tariant, kiekviena aminorūgštis atitinka tam tikrą tRNR.
TRNR sąveikauja su mRNR per tris konkrečius jų sekos nukleotidus. - RRNR yra RNR molekulės, sudarančios ribosomas. Ribosomos yra sudėtingos ląstelių struktūros, kurios, judėdamos išilgai mRNR, sujungia baltymo amino rūgštis.
Bendrojoje ribosomoje yra keletas vietų, kuriose ji gali patalpinti tRNR ir priversti jas susitikti su mRNR. Būtent čia trys aukščiau paminėti konkretūs nukleotidai sąveikauja su pasiuntinio RNR. - SnRNR yra RNR molekulės, dalyvaujančios procese sujungimas intronai yra trumpi nekoduojančios mRNR segmentai, nenaudingi baltymų sintezei.
- Ribozimai yra RNR molekulės, kurios, jei reikia, katalizuoja ribonukleotidų grandinių pjovimą.
Paveikslas: mRNR vertimas.
