Parang RNA. Ano ang DNA at RNA sa biology? Ang molekula ng ATP ay naglalaman ng

Ang mga nucleic acid ay mga macromolecular substance na binubuo ng mononucleotides, na konektado sa isa't isa sa isang polymer chain gamit ang 3",5" - phosphodiester bond at nakaimpake sa mga cell sa isang tiyak na paraan.

Ang mga nucleic acid ay mga biopolymer ng dalawang uri: ribonucleic acid (RNA) at deoxyribonucleic acid (DNA). Ang bawat biopolymer ay binubuo ng mga nucleotide na naiiba sa nalalabi sa carbohydrate (ribose, deoxyribose) at isa sa mga nitrogenous base (uracil, thymine). Alinsunod dito, nakuha ng mga nucleic acid ang kanilang pangalan.

Istraktura ng ribonucleic acid

Pangunahing istraktura ng RNA

Molekyul ng RNA ay mga linear (i.e., walang sanga) polynucleotides na may katulad na prinsipyo ng organisasyon sa DNA. Ang mga monomer ng RNA ay mga nucleotide na binubuo ng phosphoric acid, isang carbohydrate (ribose), at isang nitrogenous base na konektado ng 3", 5" phosphodiester bond. Ang mga polynucleotide chain ng RNA molecule ay polar, i.e. may nakikilalang 5'- at 3"-ends. Kasabay nito, hindi katulad ng DNA, ang RNA ay isang single-stranded na molekula. Ang dahilan ng pagkakaibang ito ay tatlong katangian ng pangunahing istraktura:
  1. Ang RNA, hindi tulad ng DNA, ay naglalaman ng ribose sa halip na deoxyribose, na mayroong karagdagang hydroxyl group. Ginagawa ng hydroxy group na hindi gaanong siksik ang istraktura ng double strand
  2. Kabilang sa apat na pangunahing, o pangunahing, nitrogenous base (A, G, C at U), sa halip na thymine, ang uracil ay nakapaloob, na naiiba sa thymine lamang sa kawalan ng isang methyl group sa ika-5 na posisyon. Binabawasan nito ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng hydrophobic sa komplementaryong pares A-U, na binabawasan din ang posibilidad ng pagbuo ng mga matatag na double-stranded na molekula.
  3. Sa wakas, ang RNA (lalo na ang tRNA) ay may mataas na nilalaman ng tinatawag na. menor de edad na base at nucleoside. Kabilang sa mga ito ay dihydrouridine (walang solong double bond sa uracil), pseudouridine (uracil ay nauugnay sa ribose sa ibang paraan kaysa karaniwan), dimethyladenine at dimethylguanine (dalawang karagdagang methyl group sa nitrogenous base) at marami pang iba. Halos lahat ng mga baseng ito ay hindi maaaring lumahok sa mga komplementaryong pakikipag-ugnayan. Kaya, ang mga methyl group sa dimethyladenine (hindi katulad ng thymine at 5-methylcytosine) ay matatagpuan sa isang atom na bumubuo ng hydrogen bond sa A-U pares; samakatuwid, ngayon ang koneksyon na ito ay hindi maaaring sarado. Pinipigilan din nito ang pagbuo ng mga double-stranded na molekula.

Kaya, ang malawak na kilalang pagkakaiba sa komposisyon ng RNA mula sa DNA ay napakahalaga. biological na kahalagahan: pagkatapos ng lahat, ang mga molekula ng RNA ay maaaring gumanap ng kanilang pag-andar lamang sa isang solong-stranded na estado, na pinaka-halata para sa mRNA: mahirap isipin kung paano maisasalin ang isang double-stranded na molekula sa mga ribosom.

Kasabay nito, ang natitirang solong, sa ilang mga lugar ang RNA chain ay maaaring bumuo ng mga loop, protrusions o "hairpins", na may double-stranded na istraktura (Fig. 1.). Ang istraktura na ito ay nagpapatatag sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga base sa mga pares A::U at G:::C. Gayunpaman, ang mga "maling" na pares ay maaari ding mabuo (halimbawa, GU), at sa ilang mga lugar mayroong "mga hairpins" at walang anumang pakikipag-ugnayan na nangyayari. Ang ganitong mga loop ay maaaring maglaman (lalo na sa tRNA at rRNA) ng hanggang 50% ng lahat ng mga nucleotide. Ang kabuuang nilalaman ng mga nucleotide sa RNA ay nag-iiba mula sa 75 mga yunit hanggang sa maraming libo. Ngunit kahit na ang pinakamalaking RNA ay ilang mga order ng magnitude na mas maikli kaysa sa mga chromosomal DNA.

Ang pangunahing istraktura ng mRNA ay kinopya mula sa isang rehiyon ng DNA na naglalaman ng impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng polypeptide chain. Ang pangunahing istraktura ng natitirang mga uri ng RNA (tRNA, rRNA, bihirang RNA) ay ang panghuling kopya ng genetic program ng kaukulang mga gene ng DNA.

Pangalawa at tersiyaryong istruktura ng RNA

Ang mga ribonucleic acid (RNA) ay mga single-stranded na molekula, samakatuwid, hindi katulad ng DNA, ang kanilang pangalawang at tertiary na istruktura ay hindi regular. Ang mga istrukturang ito, na tinukoy bilang spatial conformation ng isang polynucleotide chain, ay pangunahing nabuo sa pamamagitan ng mga hydrogen bond at hydrophobic na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga nitrogenous na base. Kung ang isang matatag na helix ay katangian ng isang katutubong molekula ng DNA, kung gayon ang istraktura ng RNA ay mas magkakaibang at labile. Ang pagsusuri ng diffraction ng X-ray ay nagpakita na ang mga indibidwal na seksyon ng RNA polynucleotide chain, baluktot, hangin sa kanilang sarili sa pagbuo ng mga intrahelical na istruktura. Ang pagpapapanatag ng mga istruktura ay nakakamit sa pamamagitan ng mga pantulong na pagpapares ng mga nitrogenous na base ng mga antiparallel na seksyon ng chain; ang mga partikular na pares dito ay A-U, G-C, at, mas bihira, G-U. Dahil dito, parehong maikli at pinahabang nakapulupot na mga seksyon na kabilang sa parehong kadena ay lilitaw sa molekula ng RNA; ang mga lugar na ito ay tinatawag na hairpins. Ang modelo ng pangalawang istraktura ng RNA na may mga elemento ng hairpin ay binuo noong huling bahagi ng 1950s at unang bahagi ng 1960s. ika-20 siglo sa mga laboratoryo ng A. S. Spirin (Russia) at P. Doty (USA).

Ilang uri ng RNA
Mga uri ng RNA Sukat sa nucleotides Function
gRNA - genomic RNA10000-100000
mRNA - impormasyon (matrix) RNA100-100000 naglilipat ng impormasyon tungkol sa istruktura ng isang protina mula sa isang molekula ng DNA
tRNA - paglilipat ng RNA70-90 nagdadala ng mga amino acid sa lugar ng synthesis ng protina
rRNA - ribosomal RNAilang discrete classes mula 100 hanggang 500,000na nakapaloob sa mga ribosom, nakikilahok sa pagpapanatili ng istraktura ng ribosome
sn-RNA - maliit na nuclear RNA100 nag-aalis ng mga intron at enzymatically na nagsasama ng mga exon sa mRNA
sno-RNA - maliit na nucleolar RNA kasangkot sa pagdidirekta o pagsasagawa ng mga base modification sa rRNA at maliit na nuclear RNA, tulad ng, halimbawa, methylation at pseudouridinization. Karamihan sa maliliit na nucleolar RNA ay matatagpuan sa mga intron ng iba pang mga gene.
srp-RNA - pagkilala ng signal RNA kinikilala ang sequence ng signal ng mga protina na inilaan para sa pagpapahayag at nakikilahok sa kanilang paglipat sa cytoplasmic membrane
mi-RNA - micro-RNA22 kontrolin ang pagsasalin ng mga structural genes sa pamamagitan ng komplementaryong pagbubuklod sa 3' dulo ng hindi naisalin na mga rehiyon ng mRNA

Ang pagbuo ng mga helical na istruktura ay sinamahan ng isang hypochromic effect - isang pagbaba optical density Mga sample ng RNA sa 260 nm. Ang pagkasira ng mga istrukturang ito ay nangyayari kapag ang ionic na lakas ng RNA solution ay bumababa o kapag ito ay pinainit sa 60-70 °C; tinatawag din itong pagtunaw at ipinaliwanag sa pamamagitan ng structural transition helix - chaotic coil, na sinamahan ng pagtaas sa optical density ng nucleic acid solution.

Mayroong ilang mga uri ng RNA sa mga selula:

  1. impormasyon (o template) RNA (mRNA o mRNA) at ang hinalinhan nito - heterogenous nuclear RNA (g-n-RNA)
  2. ilipat ang RNA (t-RNA) at ang pasimula nito
  3. ribosomal (r-RNA) at ang hinalinhan nito
  4. maliit na nuclear RNA (sn-RNA)
  5. maliit na nucleolar RNA (sno-RNA)
  6. pagkilala ng signal RNA (srp-RNA)
  7. miRNA (mi-RNA)
  8. mitochondrial RNA (t+ RNA).

Heterogenous nuclear at informational (matrix) RNA

Ang heterogenous nuclear RNA ay natatangi sa mga eukaryotes. Ito ang pasimula ng messenger RNA (mRNA), na nagdadala genetic na impormasyon mula sa nuclear DNA hanggang sa cytoplasm. Ang heterogeneous nuclear RNA (pre-mRNA) ay natuklasan ng Soviet biochemist na si G. P. Georgiev. Ang bilang ng mga uri ng g-RNA ay katumbas ng bilang ng mga gene, dahil nagsisilbi itong direktang kopya ng mga pagkakasunud-sunod ng coding ng genome, dahil kung saan mayroon itong mga kopya ng DNA palindromes, samakatuwid ang pangalawang istraktura nito ay naglalaman ng mga hairpins at linear na seksyon. . Ang enzyme RNA polymerase II ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa transkripsyon ng RNA mula sa DNA.

Ang Messenger RNA ay nabuo bilang isang resulta ng pagproseso (pagkahinog) ng rn-RNA, kung saan ang mga hairpins ay pinutol, ang mga non-coding na rehiyon (introns) ay tinanggal, at ang mga coding exon ay pinagsama-sama.

Ang Messenger RNA (i-RNA) ay isang kopya ng isang partikular na seksyon ng DNA at nagsisilbing tagapagdala ng genetic na impormasyon mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina (ribosome) at direktang kasangkot sa pagpupulong ng mga molekula nito.

Ang mature messenger RNA ay may ilang mga rehiyon na may iba't ibang mga tungkulin sa pagganap (Fig.)

  • sa 5 "end ay ang tinatawag na "cap" o cap - isang seksyon ng isa hanggang apat na binagong nucleotides. Pinoprotektahan ng istrukturang ito ang 5" dulo ng mRNA mula sa mga endonucleases
  • sa likod ng "cap" ay isang 5 "untranslated region - isang sequence ng ilang sampu-sampung nucleotides. Ito ay pantulong sa isa sa mga seksyon ng r-RNA na kasama sa maliit na subunit ng ribosome. Dahil dito, ito ay nagsisilbi para sa pangunahing pagbubuklod ng m-RNA sa ribosome, ngunit mismong hindi nai-broadcast
  • pagsisimula ng codon - AUG encoding methionine. Ang lahat ng mRNA ay may parehong simulang codon. Ang pagsasalin (pagbasa) ng mRNA ay nagsisimula dito. Kung ang methionine ay hindi kinakailangan pagkatapos ng synthesis ng peptide chain, kung gayon, bilang panuntunan, ito ay tinanggal mula sa N-terminus nito.
  • Ang panimulang codon ay sinusundan ng bahagi ng coding, na naglalaman ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina. Sa mga eukaryote, ang mga mature na mRNA ay monocistronic; bawat isa sa kanila ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa istraktura ng isang polypeptide chain lamang.

    Ang isa pang bagay ay kung minsan ang peptide chain sa ilang sandali pagkatapos ng pagbuo sa ribosome ay pinutol sa ilang mas maliliit na chain. Nangyayari ito, halimbawa, sa synthesis ng insulin at isang bilang ng mga oligopeptide hormone.

    Ang coding na bahagi ng mature na eukaryotic mRNA ay walang mga intron - anumang intercalated non-coding sequence. Sa madaling salita, mayroong tuluy-tuloy na pagkakasunod-sunod ng mga sense codon na dapat basahin sa 5" -> 3" na direksyon.

  • Sa dulo ng sequence na ito, mayroong isang termination codon - isa sa tatlong "walang kahulugan" na codon: UAA, UAG o UGA (tingnan ang talahanayan ng genetic code sa ibaba).
  • Ang codon na ito ay maaaring sundan ng isa pang 3'-untranslated region, na mas mahaba kaysa sa 5'-untranslated region.
  • Sa wakas, halos lahat ng mature eukaryotic mRNAs (maliban sa histone mRNAs) ay naglalaman ng poly(A) fragment ng 150–200 adenyl nucleotides sa dulong 3'.

Ang 3'-untranslated region at ang poly(A)-fragment ay nauugnay sa regulasyon ng mRNA lifespan, dahil ang pagkasira ng mRNA ay isinasagawa ng 3'-exonucleases. Matapos ang pagkumpleto ng pagsasalin ng mRNA, 10-15 nucleotides ay na-cleaved mula sa poly(A) fragment. Kapag naubos na ang fragment na ito, isang makabuluhang bahagi ng mRNA ang magsisimulang mag-degrade (kung ang 3'-untranslated na rehiyon ay nawawala).

Ang kabuuang bilang ng mga nucleotide sa mRNA ay karaniwang nag-iiba sa loob ng ilang libo. Sa kasong ito, ang bahagi ng coding ay maaaring mag-account lamang ng 60-70% ng mga nucleotide.

Sa mga cell, ang mga molekula ng mRNA ay halos palaging nauugnay sa mga protina. Ang huli ay malamang na nagpapatatag sa linear na istraktura ng mRNA, ibig sabihin, maiwasan ang pagbuo ng "mga hairpins" sa bahagi ng coding. Bilang karagdagan, ang mga protina ay maaaring maprotektahan ang mRNA mula sa napaaga na pagkasira. Ang ganitong mga complex ng mRNA na may mga protina ay kung minsan ay tinatawag na mga informosomes.

Ang paglipat ng RNA sa cytoplasm ng cell ay nagdadala ng mga amino acid sa isang aktibong anyo sa mga ribosom, kung saan sila ay pinagsama sa mga peptide chain sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, na itinakda ng template ng RNA (mRNA). Sa kasalukuyan, ang data sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng higit sa 1700 mga uri ng tRNA mula sa mga prokaryotic at eukaryotic na organismo ay kilala. Ang lahat ng mga ito ay may mga karaniwang tampok kapwa sa kanilang pangunahing istraktura at sa paraan ng polynucleotide chain ay nakatiklop sa isang pangalawang istraktura dahil sa komplementaryong interaksyon ng mga nucleotide na kasama sa kanilang istraktura.

Ang paglipat ng RNA sa komposisyon nito ay naglalaman ng hindi hihigit sa 100 nucleotides, kung saan mayroong isang mataas na nilalaman ng menor de edad, o binagong, nucleotides.

Ang unang ganap na decoded transfer RNA ay alanine RNA na nakahiwalay sa yeast. Ang pagsusuri ay nagpakita na ang alanine RNA ay binubuo ng 77 nucleotides na nakaayos sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunod-sunod; kabilang dito ang tinatawag na minor nucleotides, na kinakatawan ng mga hindi tipikal na nucleoside

  • dihydrouridine (dgU) at pseudouridine (Ψ);
  • inosine (I): kumpara sa adenosine, ang amino group ay pinalitan ng isang keto group;
  • methylinosine (mI), methyl- at dimethylguanosine (mG at m 2 G);
  • methyluridine (mU): katulad ng ribothymidine.

Ang Alanine tRNA ay naglalaman ng 9 na hindi pangkaraniwang mga base na may isa o higit pang mga methyl group, na enzymatically na nakakabit sa kanila pagkatapos ng pagbuo ng mga phosphodiester bond sa pagitan ng mga nucleotide. Ang mga base na ito ay walang kakayahang bumuo ng mga ordinaryong pares; marahil ay nagsisilbi ang mga ito upang maiwasan ang pagpapares ng base sa ilang bahagi ng molekula at sa gayon ay ilantad ang mga partikular na grupo ng kemikal na bumubuo ng pangalawang mga bono sa messenger RNA, ang ribosome, o marahil sa enzyme na kinakailangan upang ikabit ang isang partikular na amino acid sa katumbas na RNA ng paglilipat.

Ang kilalang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa tRNA ay mahalagang nangangahulugan na ang pagkakasunud-sunod nito sa mga gene kung saan na-synthesize ang tRNA na ito ay kilala rin. Ang pagkakasunud-sunod na ito ay maaaring makuha batay sa mga tiyak na panuntunan sa pagpapares ng base na itinatag nina Watson at Crick. Noong 1970, isang kumpletong double-stranded na molekula ng DNA na may kaukulang pagkakasunud-sunod ng 77 nucleotides ay na-synthesize, at ito ay naging isang template para sa pagbuo ng alanine transfer RNA. Ito ang unang artipisyal na synthesize na gene.

transkripsyon ng tRNA

Ang transkripsyon ng mga molekula ng tRNA ay nangyayari mula sa mga pagkakasunud-sunod ng pag-encode ng DNA na may partisipasyon ng enzyme na RNA polymerase III. Sa panahon ng transkripsyon, ang pangunahing istraktura ng tRNA ay nabuo sa anyo ng isang linear na molekula. Ang pagbuo ay nagsisimula sa pagsasama-sama ng isang nucleotide sequence ng RNA polymerase alinsunod sa gene na naglalaman ng impormasyon tungkol sa paglilipat na ito ng RNA. Ang sequence na ito ay isang linear polynucleotide chain kung saan ang mga nucleotide ay sumusunod sa isa't isa. Ang isang linear polynucleotide chain ay isang pangunahing RNA, isang precursor ng tRNA, na kinabibilangan ng mga intron - hindi nagbibigay-kaalaman na labis na mga nucleotide. Sa antas na ito ng organisasyon, hindi gumagana ang pre-tRNA. Nabuo sa iba't ibang lugar sa DNA ng mga chromosome, ang pre-tRNA ay naglalaman ng labis na humigit-kumulang 40 nucleotides kumpara sa mature na tRNA.

Sa ikalawang hakbang, ang bagong synthesize na tRNA precursor ay sumasailalim sa post-transcriptional maturation o processing. Sa panahon ng pagpoproseso, ang mga di-nakapagbibigay-kaalaman na labis sa pre-RNA ay inaalis at mature, ang mga functional na molekula ng RNA ay nabuo.

pagproseso ng pre-tRNA

Ang pagproseso ay nagsisimula sa pagbuo ng intramolecular hydrogen bonds sa transcript at ang tRNA molecule ay nasa anyo ng isang cloverleaf. Ito ang pangalawang antas ng organisasyong tRNA, kung saan hindi pa gumagana ang molekula ng tRNA. Susunod, ang mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga rehiyon ay tinanggal mula sa pre-RNA, ang mga rehiyong nagbibigay-kaalaman ng "sirang mga gene" ay pinagdugtong - pag-splice at pagbabago ng 5'- at 3'-terminal na mga rehiyon ng RNA.

Ang pag-alis ng mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga rehiyon ng pre-RNA ay isinasagawa sa tulong ng ribonucleases (exo- at endonucleases). Matapos alisin ang labis na mga nucleotides, nangyayari ang methylation ng mga base ng tRNA. Ang reaksyon ay isinasagawa ng methyltransferases. Ang S-adenosylmethionine ay kumikilos bilang isang donor ng methyl group. Pinipigilan ng methylation ang pagkasira ng tRNA sa pamamagitan ng mga nucleases. Ang pangwakas na mature na tRNA ay nabuo sa pamamagitan ng paglakip ng isang tiyak na trio ng nucleotides (acceptor end) - CCA, na isinasagawa ng isang espesyal na RNA polymerase.

Sa pagkumpleto ng pagproseso, ang karagdagang mga bono ng hydrogen ay muling nabuo sa pangalawang istraktura, dahil sa kung saan ang tRNA ay pumasa sa antas ng tersiyaryo ng organisasyon at kumukuha ng anyo ng tinatawag na L-form. Sa form na ito, ang tRNA ay napupunta sa hyaloplasm.

istraktura ng tRNA

Ang istraktura ng paglipat ng RNA ay batay sa isang kadena ng mga nucleotides. Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang anumang kadena ng mga nucleotides ay may positibo at negatibong sisingilin na mga bahagi, hindi ito maaaring nasa cell sa isang nakabukas na estado. Ang mga sisingilin na bahagi na ito, na naaakit sa isa't isa, ay madaling bumubuo ng mga bono ng hydrogen sa isa't isa ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang mga hydrogen bond ay kakaibang pinipihit ang tRNA strand at hawak ito sa ganoong posisyon. Bilang isang resulta, ang pangalawang istraktura ng t-RNA ay may anyo ng isang "dahon ng klouber" (Larawan), na naglalaman ng 4 na double-stranded na mga rehiyon sa istraktura nito. Ang isang mataas na nilalaman ng menor de edad o binagong mga nucleotide na nabanggit sa tRNA chain at hindi kaya ng mga komplementaryong pakikipag-ugnayan ay bumubuo ng 5 single-stranded na rehiyon.

yun. ang pangalawang istraktura ng tRNA ay nabuo bilang isang resulta ng intrastrand na pagpapares ng mga pantulong na nucleotides ng mga indibidwal na seksyon ng tRNA. Ang mga rehiyon ng tRNA na hindi kasangkot sa pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga nucleotide ay bumubuo ng mga loop o linear na mga link. Ang mga sumusunod na istrukturang rehiyon ay nakikilala sa tRNA:

  1. Site ng acceptor (katapusan), na binubuo ng apat na linearly arranged nucleotides, tatlo sa mga ito ay may parehong sequence sa lahat ng uri ng tRNA - CCA. Ang Hydroxyl 3 "-OH ng adenosine ay libre. Ito ay sumasali pangkat ng carboxyl amino acid, kaya ang pangalan ng seksyong ito ng tRNA - acceptor. Ang amino acid na nakatali sa 3'-hydroxyl group ng adenosine ay inihahatid ng tRNA sa mga ribosome, kung saan nangyayari ang synthesis ng protina.
  2. Anticodon loop, karaniwang binubuo ng pitong nucleotides. Naglalaman ito ng triplet ng mga nucleotide na tiyak sa bawat tRNA, na tinatawag na anticodon. Ang tRNA anticodon ay nagpapares sa mRNA codon ayon sa prinsipyo ng complementarity. Tinutukoy ng interaksyon ng codon-anticodon ang pagkakasunud-sunod kung saan ang mga amino acid ay nakaayos sa polypeptide chain sa panahon ng pagpupulong nito sa mga ribosome.
  3. Pseudouridyl loop (o TΨC loop), na binubuo ng pitong nucleotides at kinakailangang naglalaman ng pseudouridylic acid residue. Ipinapalagay na ang pseudouridyl loop ay kasangkot sa pagbubuklod ng tRNA sa ribosome.
  4. Dihydrouridine, o D-loop, karaniwang binubuo ng 8-12 nucleotide residues, bukod sa kung saan mayroong kinakailangang ilang dihydrouridine residues. Ito ay pinaniniwalaan na ang D-loop ay kinakailangan para sa pagbubuklod sa aminoacyl-tRNA synthetase, na kasangkot sa pagkilala sa tRNA nito sa pamamagitan ng isang amino acid (tingnan ang "Protein biosynthesis"),
  5. Karagdagang loop, na nag-iiba sa laki at komposisyon ng mga nucleotide sa iba't ibang tRNA.

Ang tertiary structure ng tRNA ay wala nang hugis ng cloverleaf. Ang pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga nucleotide iba't ibang parte"Clover leaf" ang mga talulot nito ay nakabalot sa katawan ng molekula at dinaragdagan sa posisyon na ito ng mga bono ng van der Waals, na kahawig ng hugis ng letrang G o L. Ang pagkakaroon ng isang matatag na istrukturang tersiyaryo ay isa pang katangian ng t- RNA, sa kaibahan sa mahabang linear polynucleotides m -RNA. Maiintindihan mo nang eksakto kung paano nabaluktot ang iba't ibang bahagi ng pangalawang istraktura ng t-RNA sa panahon ng pagbuo ng tertiary na istraktura sa pamamagitan ng paghahambing ng mga kulay ng scheme ng pangalawang at tertiary na istraktura ng t-RNA.

Ang mga transfer RNA (tRNAs) ay nagdadala ng mga amino acid mula sa cytoplasm patungo sa ribosome sa panahon ng synthesis ng protina. Mula sa talahanayan na may genetic code, makikita na ang bawat amino acid ay naka-encode ng ilang mga nucleotide sequence, samakatuwid, ang bawat amino acid ay may sariling transfer RNA. Bilang resulta, mayroong maraming uri ng tRNA, mula isa hanggang anim na species para sa bawat isa sa 20 amino acid. Ang mga uri ng tRNA na maaaring magbigkis sa parehong amino acid ay tinatawag na isoacceptor (halimbawa, ang alanine ay maaaring ikabit sa tRNA, na ang anticodon ay magiging pantulong sa mga codon na GCU, GCC, GCA, GCG). Ang pagtitiyak ng isang tRNA ay ipinahiwatig ng isang superscript, halimbawa: tRNA Ala.

Para sa proseso ng synthesis ng protina, ang mga pangunahing functional na bahagi ng tRNA ay: anticodon - isang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide na matatagpuan sa anticodon loop, pantulong sa codon ng informational RNA (i-RNA) at ang acceptor na bahagi - ang dulo ng t-RNA kabaligtaran ng anticodon, kung saan nakakabit ang amino acid. Ang base sequence sa anticodon ay direktang nakasalalay sa uri ng amino acid na nakakabit sa 3"-terminus. Halimbawa, ang tRNA, ang anticodon na may sequence na 5"-CCA-3", ay maaari lamang magdala ng amino acid na tryptophan. Dapat pansinin na ang pag-asa na ito ay nasa puso ng paglipat ng genetic na impormasyon, ang carrier kung saan ay t-RNA.

Sa proseso ng synthesis ng protina, kinikilala ng tRNA anticodon ang tatlong-titik na pagkakasunud-sunod ng genetic code (codon) ng i-RNA, na tumutugma dito sa tanging katumbas na amino acid na naayos sa kabilang dulo ng tRNA. Tanging kung ang anticodon ay komplementaryo sa rehiyon ng mRNA ay maaaring sumali ang transfer RNA dito at mag-donate ng inilipat na amino acid para sa pagbuo ng isang chain ng protina. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng t-RNA at i-RNA ay nangyayari sa ribosome, na isa ring aktibong kalahok sa pagsasalin.

Ang pagkilala sa tRNA ng amino acid nito at codon ng i-RNA ay nangyayari sa isang tiyak na paraan:

  • Ang pagbubuklod ng "sariling" amino acid sa tRNA ay nangyayari sa tulong ng isang enzyme - isang tiyak na aminoacyl-tRNA synthetase

    Mayroong malawak na pagkakaiba-iba ng aminoacyl-tRNA synthetases, ayon sa bilang ng mga tRNA na ginagamit ng mga amino acid. Ang mga ito ay tinatawag na ARSases para sa maikli. Ang Aminoacyl-tRNA synthetases ay malalaking molekula (molecular weight 100,000 - 240,000) na may quaternary structure. Partikular nilang kinikilala ang tRNA at mga amino acid at pinapagana ang kanilang kumbinasyon. Ang prosesong ito ay nangangailangan ng ATP, ang enerhiya na ginagamit upang i-activate ang amino acid mula sa carboxyl end at ikabit ito sa hydroxyl (3 "-OH) ng adenosine acceptor end (CCA) ng tRNA. Ito ay pinaniniwalaan na sa molekula ng bawat aminoacyl-tRNA synthetase ay mayroong mga nagbubuklod na sentro ng hindi bababa sa tatlong nagbubuklod na sentro: para sa mga amino acid, isoacceptor tRNA at ATP. ay hydrolyzed sa kaso ng kanilang mismatch (attachment sa tRNA ng "maling" amino acid).

    Ang mga ARSases ay may kakayahang piliing gumamit ng isang assortment ng tRNAs para sa bawat amino acid kapag nakilala, i.e. ang nangungunang link sa pagkilala ay ang amino acid, at ang sarili nitong tRNA ay nababagay dito. Dagdag pa, ang tRNA, sa pamamagitan ng simpleng pagsasabog, ay naglilipat ng amino acid na nakakabit dito sa mga ribosome, kung saan ang protina ay binuo mula sa mga amino acid na ibinibigay sa anyo ng iba't ibang aminoacyl-tRNAs.

    Pagbubuklod ng isang amino acid sa tRNA

    Ang pagbubuklod ng tRNA at amino acid ay nangyayari tulad ng sumusunod (Fig.): isang amino acid at isang molekula ng ATP ay nakakabit sa aminoacyl-tRNA synthetase. Para sa kasunod na aminoacetylation, ang molekula ng ATP ay naglalabas ng enerhiya sa pamamagitan ng paghahati ng dalawang grupo ng pospeyt. Ang natitirang AMP (adenosine monophosphate) ay nakakabit sa amino acid, inihahanda ito para sa koneksyon sa site ng acceptor ng tRNA - ang acceptor hairpin. Pagkatapos nito, ang synthetase ay nakakabit sa nauugnay na tRNA sa kaukulang amino acid. Sa yugtong ito, sinusuri ang pagsunod ng tRNA sa synthetase. Sa kaso ng pagtutugma, ang tRNA ay mahigpit na nakakabit sa synthetase, binabago ang istraktura nito, na humahantong sa paglulunsad ng proseso ng aminoacylation - ang attachment ng isang amino acid sa tRNA.

    Ang aminoacylation ay nangyayari kapag ang isang molekula ng AMP na nakakabit sa isang amino acid ay pinalitan ng isang molekula ng tRNA. Pagkatapos ng pagpapalit na ito, ang AMP ay umalis sa synthetase at ang tRNA ay naka-hold up para sa isang huling pagsusuri ng amino acid.

    Sinusuri ang sulat ng tRNA sa nakakabit na amino acid

    Ang modelo ng synthetase para sa pagsuri ng pagsusulatan ng tRNA sa nakakabit na amino acid ay ipinapalagay ang pagkakaroon ng dalawang aktibong sentro: synthetic at corrective. Sa synthetic center, ang tRNA ay nakakabit sa isang amino acid. Ang acceptor site ng tRNA na nakunan ng synthetase ay unang nakikipag-ugnayan sa synthetic center, na naglalaman na ng amino acid na nakagapos sa AMP. Ang contact na ito ng tRNA acceptor site ay nagbibigay dito ng hindi natural na twist hanggang sa ang amino acid ay nakakabit. Matapos ang amino acid ay nakakabit sa acceptor site ng tRNA, ang pangangailangan para sa site na ito ay nasa synthetic center ay nawawala, ang tRNA ay itinutuwid at inililipat ang amino acid na nakakabit dito sa correction center. Kung ang laki ng molekula ng amino acid na nakakabit sa tRNA at ang laki ng sentro ng pagwawasto ay hindi magkatugma, ang amino acid ay kinikilala bilang hindi tama at hiwalay sa tRNA. Handa na ang Synthetase para sa susunod na cycle. Kapag ang laki ng molekula ng amino acid na nakakabit sa tRNA at ang laki ng sentro ng pagwawasto ay tumutugma, ang tRNA na sinisingil ng amino acid ay inilabas: handa itong gampanan ang papel nito sa pagsasalin ng protina. At handa na ang synthetase na mag-attach ng mga bagong amino acid at tRNA, at simulan muli ang cycle.

    Ang koneksyon ng isang hindi naaangkop na amino acid na may synthetase ay nangyayari sa karaniwan sa 1 kaso sa 50 libo, at may maling tRNA isang beses lamang sa bawat 100 libong mga attachment.

  • Ang pakikipag-ugnayan ng mRNA codon at tRNA anticodon ay nangyayari ayon sa prinsipyo ng complementarity at antiparallelism

    Ang pakikipag-ugnayan ng tRNA sa mRNA codon ayon sa prinsipyo ng complementarity at antiparallelism ay nangangahulugan: dahil ang kahulugan ng mRNA codon ay binabasa sa 5"->3" na direksyon, ang anticodon sa tRNA ay dapat basahin sa 3"- >5" na direksyon. Sa kasong ito, ang unang dalawang base ng codon at anticodon ay mahigpit na pinagsama-samang komplementaryo, iyon ay, mga pares lamang na A U at G C ang nabuo. Ang pagpapares ng mga ikatlong base ay maaaring lumihis mula sa prinsipyong ito. Ang mga wastong pares ay tinutukoy ng scheme:

    Ang sumusunod ay sumusunod mula sa scheme.

    • Ang molekula ng tRNA ay nagbubuklod lamang sa uri ng 1 codon kung ang ikatlong nucleotide sa anticodon nito ay C o A
    • Ang tRNA ay nagbubuklod sa 2 uri ng mga codon kung ang anticodon ay nagtatapos sa U o G.
    • At sa wakas, ang tRNA ay nagbubuklod sa 3 uri ng mga codon kung ang anticodon ay nagtatapos sa I (inosine nucleotide); tulad ng isang sitwasyon, sa partikular, sa alanine tRNA.

      Mula dito, kasunod nito na ang pagkilala sa 61 sense codon ay nangangailangan, sa prinsipyo, hindi pareho, ngunit isang mas maliit na bilang ng iba't ibang mga tRNA.

    Ribosomal RNA

    Ang mga ribosomal RNA ay ang batayan para sa pagbuo ng mga ribosome subunits. Ang mga ribosome ay nagbibigay ng spatial na pag-aayos ng mRNA at tRNA sa panahon ng synthesis ng protina.

    Ang bawat ribosome ay binubuo ng malaki at maliit na subunit. Kasama sa mga subunit ang isang malaking bilang ng mga protina at ribosomal RNA na hindi sumasailalim sa pagsasalin. Ang mga ribosome, tulad ng ribosomal RNA, ay naiiba sa koepisyent ng sedimentation (sedimentation), na sinusukat sa mga yunit ng Svedberg (S). Ang koepisyent na ito ay nakasalalay sa rate ng sedimentation ng mga subunit sa panahon ng centrifugation sa isang saturated aqueous medium.

    Ang bawat eukaryotic ribosome ay may sedimentation coefficient na 80S at karaniwang tinutukoy bilang 80S particle. Kasama dito

    • isang maliit na subunit (40S) na naglalaman ng ribosomal RNA na may sedimentation coefficient na 18S rRNA at 30 molecule ng iba't ibang mga protina,
    • isang malaking subunit (60S), na kinabibilangan ng 3 iba't ibang mga molekula ng rRNA (isang mahaba at dalawang maikli - 5S, 5.8S at 28S), pati na rin ang 45 mga molekula ng protina.

      Ang mga subunit ay bumubuo ng "balangkas" ng ribosome, bawat isa ay napapalibutan ng sarili nitong mga protina. Ang sedimentation coefficient ng isang kumpletong ribosome ay hindi nag-tutugma sa kabuuan ng mga coefficient ng dalawang subunits nito, na nauugnay sa spatial na pagsasaayos ng molekula.

    Ang istraktura ng mga ribosome sa prokaryotes at eukaryotes ay humigit-kumulang pareho. Sila ay naiiba lamang sa molekular na timbang. Ang bacterial ribosome ay may sedimentation coefficient na 70S at itinalaga bilang 70S particle, na nagpapahiwatig ng mas mababang sedimentation rate; naglalaman ng

    • maliit (30S) subunit - 16S rRNA + protina
    • malaking subunit (50S) - 23S rRNA + 5S rRNA + mga protina ng malaking subunit (Fig.)

    Sa rRNA, kabilang sa mga nitrogenous base, ang nilalaman ng guanine at cytosine ay mas mataas kaysa karaniwan. Ang mga maliliit na nucleoside ay matatagpuan din, ngunit hindi kasingdalas ng sa tRNA: humigit-kumulang 1%. Ang mga ito ay higit sa lahat ribose-methylated nucleosides. Ang pangalawang istraktura ng rRNA ay may maraming mga double-stranded na rehiyon at mga loop (Fig.). Ganito ang istraktura ng mga molekula ng RNA na nabuo sa dalawang magkakasunod na proseso - transkripsyon ng DNA at pagkahinog (pagproseso) ng RNA.

    Transkripsyon ng rRNA mula sa DNA at pagproseso ng rRNA

    Ang pre-rRNA ay ginawa sa nucleolus, kung saan matatagpuan ang rRNA transcriptons. Ang transkripsyon ng rRNA mula sa DNA ay nangyayari sa tulong ng dalawang karagdagang RNA polymerases. Ang RNA polymerase I ay nagsasalin ng 5S, 5.8S, at 28S bilang isang mahabang 45S na transcript, na pagkatapos ay nahahati sa mga kinakailangang bahagi. Tinitiyak nito ang pantay na bilang ng mga molekula. Sa katawan ng tao, ang bawat haploid genome ay naglalaman ng humigit-kumulang 250 kopya ng sequence ng DNA na naka-encode sa 45S transcript. Matatagpuan ang mga ito sa limang clustered tandem repeats (ibig sabihin, magkapares ang isa sa likod ng isa) sa maiikling braso ng chromosome 13, 14, 15, 21, at 22. Ang mga rehiyong ito ay kilala bilang mga nucleolar organizer, dahil ang kanilang transkripsyon at kasunod na pagproseso ng ang 45S transcript ay nangyayari sa loob ng nucleolus.

    Mayroong 2000 kopya ng 5S-pRNA gene sa hindi bababa sa tatlong kumpol ng chromosome 1. Ang kanilang transkripsyon ay nagpapatuloy sa pagkakaroon ng RNA polymerase III sa labas ng nucleolus.

    Sa panahon ng pagproseso, bahagyang higit sa kalahati ng pre-rRNA ay nananatili at ang mature na rRNA ay inilabas. Ang bahagi ng rRNA nucleotides ay sumasailalim sa pagbabago, na binubuo sa base methylation. Ang reaksyon ay isinasagawa ng methyltransferases. Ang S-adenosylmethionine ay kumikilos bilang isang donor ng methyl group. Ang mga mature na rRNA ay pinagsama sa nucleus na may mga protina ng ribosome na nagmumula dito mula sa cytoplasm at bumubuo ng maliliit at malalaking ribosomal subunits. Ang mga mature rRNA ay dinadala mula sa nucleus patungo sa cytoplasm sa isang kumplikadong may protina, na dagdag na pinoprotektahan ang mga ito mula sa pagkawasak at pinapadali ang kanilang paglipat.

    Mga sentro ng ribosome

    Ang mga ribosom ay makabuluhang naiiba sa iba pang mga organel ng cell. Sa cytoplasm, nangyayari ang mga ito sa dalawang estado: hindi aktibo, kapag ang malaki at maliit na mga subunit ay hiwalay sa isa't isa, at aktibo - sa panahon ng pagganap ng kanilang pag-andar - synthesis ng protina, kapag ang mga subunit ay konektado sa isa't isa.

    Ang proseso ng pagsali sa ribosome subunits o pagpupulong ng isang aktibong ribosome ay tinutukoy bilang pagsisimula ng pagsasalin. Ang pagpupulong na ito ay nangyayari sa isang mahigpit na iniutos na paraan, na ibinibigay ng mga functional center ng ribosome. Ang lahat ng mga sentrong ito ay matatagpuan sa mga contact surface ng parehong mga subunit ng ribosome. Kabilang dito ang:

    1. mRNA binding center (M center). Ito ay nabuo sa pamamagitan ng 18S rRNA na rehiyon, na pantulong para sa 5-9 nucleotides sa 5'-untranslated mRNA fragment.
    2. Peptidyl center (P-center). Sa simula ng proseso ng pagsasalin, ang panimulang aa-tRNA ay nagbubuklod dito. Sa mga eukaryotes, ang panimulang codon ng lahat ng mRNA ay palaging nagko-code para sa methionine, kaya ang nagsisimulang aa-tRNA ay isa sa dalawang methionine aa-tRNA, na minarkahan ng subscript na i: Met-tRNA i Met . Sa mga kasunod na yugto ng pagsasalin, ang peptidyl-tRNA na naglalaman ng na-synthesize na bahagi ng peptide chain ay matatagpuan sa P-center.

      Minsan pinag-uusapan din nila ang tungkol sa E-center (mula sa "exit" - exit), kung saan ang tRNA na nawalan ng koneksyon sa peptidyl ay gumagalaw bago umalis sa ribosome. Gayunpaman, ang sentrong ito ay maaaring ituring bilang isang mahalagang bahagi ng P-center.

    3. Amino acid center (A-center) - ang site ng pagbubuklod ng susunod na aa-tRNA.
    4. Peptidyl transferase center (PTF center) - pinapagana nito ang paglipat ng peptidyl mula sa komposisyon ng peptidyl-tRNA patungo sa susunod na aa-tRNA na pumasok sa A center. Sa kasong ito, isa pang peptide bond ang nabuo at ang peptidyl ay pinalawak ng isang amino acid.

    Parehong sa amino acid center at sa peptidyl center, ang anticodon loop ng kaukulang tRNA (aa-tRNA o peptidyl-tRNA) ay malinaw na nakaharap sa M-center - ang nagbubuklod na sentro ng messenger RNA (nakikipag-ugnayan sa mRNA), at ang acceptor. loop na may aminoacyl o peptidyl PTF center.

    Pamamahagi ng mga sentro sa pagitan ng mga subunit

    Ang pamamahagi ng mga sentro sa pagitan ng mga subunit ng ribosome ay nangyayari tulad ng sumusunod:

    • Maliit na subunit. Dahil ang subunit na ito ang naglalaman ng 18S-rRNA, kasama ang site kung saan nagbubuklod ang mRNA, ang M-center ay matatagpuan sa subunit na ito. Bilang karagdagan, ang pangunahing bahagi ng A-center at isang maliit na bahagi ng P-center ay matatagpuan din dito.
    • Malaking subunit. Ang natitirang bahagi ng P- at A-center ay matatagpuan sa ibabaw ng contacting nito. Sa kaso ng P-center, ito ang pangunahing bahagi nito, at sa kaso ng A-center, ang binding site ng α-tRNA acceptor loop na may amino acid radical (aminoacyl); ang natitira at karamihan sa aa-tRNA ay nagbubuklod sa maliit na subunit. Ang PTF center ay kabilang din sa malaking subunit.
    Ang lahat ng mga pangyayaring ito ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng pagpupulong ng ribosome sa yugto ng pagsisimula ng pagsasalin.

    Pagsisimula ng ribosome (paghahanda ng ribosome para sa synthesis ng protina)

    Ang synthesis ng protina, o pagsasalin mismo, ay karaniwang nahahati sa tatlong yugto: pagsisimula (simula), pagpahaba (pagpahaba ng polypeptide chain) at pagwawakas (end). Sa yugto ng pagsisimula, ang ribosome ay inihanda para sa trabaho: ang koneksyon ng mga subunit nito. Sa bacterial at eukaryotic ribosomes, ang koneksyon ng mga subunits at ang simula ng pagsasalin ay nagpapatuloy sa iba't ibang paraan.

    Ang pagsisimula ng isang broadcast ay ang pinakamabagal na proseso. Bilang karagdagan sa mga subunit ng ribosome, mRNA at tRNA, GTP at tatlong mga kadahilanan sa pagsisimula ng protina (IF-1, IF-2 at IF-3), na hindi mahalagang bahagi ng ribosome, ay nakikibahagi dito. Ang mga kadahilanan ng pagsisimula ay nagpapadali sa pagbubuklod ng mRNA sa maliit na subunit at GTP. Ang GTP, sa pamamagitan ng hydrolysis, ay nagbibigay ng enerhiya para sa pagsasara ng ribosome subunits.

    1. Nagsisimula ang pagsisimula kapag ang maliit na subunit (40S) ay nagbubuklod sa initiation factor na IF-3, na nagreresulta sa isang balakid sa napaaga na pagbubuklod ng malaking subunit at ang posibilidad ng mRNA attachment dito.
    2. Dagdag pa, ang mRNA (na may 5'-untranslated na rehiyon nito) ay sumasali sa "maliit na subunit (40S) + IF-3" complex. Sa kasong ito, ang initiating codon (AUG) ay matatagpuan sa antas ng peptidyl center ng hinaharap na ribosome .
    3. Dagdag pa, dalawa pang salik sa pagsisimula ang sumasali sa kumplikadong "maliit na subunit + IF-3 + mRNA": IF-1 at IF-2, habang ang huli ay may kasamang espesyal na paglilipat na RNA, na tinatawag na panimulang aa-tRNA. Kasama rin sa complex ang GTP.

      Ang maliit na subunit ay nagbubuklod sa mRNA at nagpapakita ng dalawang codon para sa pagbabasa. Sa unang yugto, ang IF-2 na protina ay naka-angkla sa initiator na aa-tRNA. Isinasara ng pangalawang codon ang IF-1 na protina, na humaharang dito at hindi pinapayagan ang susunod na tRNA na sumali hanggang sa ganap na mabuo ang ribosome.

    4. Pagkatapos ng pagbubuklod ng panimulang aa-tRNA, ibig sabihin, Met-tRNA i Met, dahil sa komplementaryong pakikipag-ugnayan sa mRNA (nagsisimula ng codon AUG) at itakda ito sa lugar nito sa P-center, nangyayari ang pagbubuklod ng ribosome subunits. Ang GTP ay na-hydrolyzed sa GDP at inorganic phosphate, at ang enerhiya na inilabas kapag nasira ang high-energy bond na ito ay lumilikha ng thermodynamic stimulus para magpatuloy ang proseso sa tamang direksyon. Kasabay nito, ang mga kadahilanan ng pagsisimula ay umalis sa ribosome.

    Kaya, nabuo ang isang uri ng "sandwich" ng apat na pangunahing sangkap. Kasabay nito, ang pagsisimula ng mRNA codon (AUG) at ang pagsisimula ng aa-tRNA na nauugnay dito ay matatagpuan sa P-center ng assembled ribosome. Ang huli, sa pagbuo ng unang peptide bond, ay gumaganap ng papel na peptidyl-tRNA.

    Ang mga transcript ng RNA na na-synthesize ng RNA polymerase ay kadalasang sumasailalim sa karagdagang enzymatic transformations, na tinatawag na post-transcriptional processing, at pagkatapos lamang nito ay nakukuha nila ang kanilang functional na aktibidad. Ang mga transcript ng immature messenger RNA ay tinatawag na heterogenous nuclear RNA (hnRNA). Binubuo ang mga ito ng pinaghalong napakahabang mga molekula ng RNA na naglalaman ng mga intron at exon. Ang pagkahinog (pagproseso) ng hnRNA sa mga eukaryote ay may kasamang ilang mga yugto, isa na rito ang pag-alis ng mga intron - mga hindi na-translate na pagkakasunud-sunod ng pagpapasok at ang pagsasanib ng mga exon. Ang proseso ay nagpapatuloy sa paraang ang sunud-sunod na mga exon, ibig sabihin, pag-coding ng mga fragment ng mRNA, ay hindi kailanman pisikal na naghihiwalay. Ang mga exon ay tumpak na konektado sa isa't isa ng mga molekula na tinatawag na maliliit na nuclear RNAs (snRNAs). Ang pag-andar ng mga maikling nuclear RNA na ito, na binubuo ng humigit-kumulang isang daang nucleotides, ay nanatiling hindi malinaw sa mahabang panahon. Ito ay itinatag pagkatapos na natagpuan na ang kanilang nucleotide sequence ay pantulong sa mga sequence sa mga dulo ng bawat isa sa mga intron. Bilang resulta ng pagpapares ng mga base na nakapaloob sa snRNA at sa mga dulo ng naka-loop na intron, ang mga pagkakasunud-sunod ng dalawang exon ay lumalapit sa paraang posible na alisin ang intron na naghihiwalay sa kanila at ang enzymatic na koneksyon (splicing) ng mga fragment ng coding ( mga exon). Kaya, ang mga molekula ng snRNA ay gumaganap ng papel na pansamantalang mga template na nagpapanatili sa mga dulo ng dalawang exon na malapit sa isa't isa upang maganap ang splicing sa tamang lugar (Fig.).

    Ang conversion ng hnRNA sa mRNA sa pamamagitan ng pag-alis ng mga intron ay nagaganap sa isang nuclear RNA-protein complex na tinatawag na splicesome. Ang bawat spliceome ay may nucleus, na binubuo ng tatlong maliliit (mababang molekular na timbang) nuclear ribonucleoproteins, o snurps. Ang bawat snurp ay naglalaman ng hindi bababa sa isang maliit na nuclear RNA at ilang mga protina. Mayroong ilang daang iba't ibang maliliit na nuclear RNA na na-transcribe pangunahin ng RNA polymerase II. Ito ay pinaniniwalaan na ang kanilang pangunahing pag-andar ay ang pagkilala sa mga tiyak na ribonucleic sequence sa pamamagitan ng base pairing ayon sa uri ng RNA-RNA. Ang Ul, U2, U4/U6 at U5 ay pinakamahalaga para sa pagproseso ng hnRNA.

    Mitochondrial RNA

    Ang Mitochondrial DNA ay isang tuluy-tuloy na loop at nag-encode ng 13 polypeptides, 22 tRNAs at 2 rRNAs (16S at 23S). Karamihan sa mga gene ay matatagpuan sa parehong (mabigat) na kadena, ngunit ang ilan sa mga ito ay matatagpuan din sa komplementaryong light chain. Sa kasong ito, ang parehong mga chain ay na-transcribe bilang tuluy-tuloy na mga transcript gamit ang mitochondria-specific RNA polymerase. Ang enzyme na ito ay naka-encode ng nuclear gene. Ang mga mahahabang molekula ng RNA ay hinahati sa 37 magkahiwalay na species, at ang mRNA, rRNA at tRNA ay magkakasamang nagsasalin ng 13 mRNA. Malaking bilang ng Ang mga karagdagang protina na pumapasok sa mitochondria mula sa cytoplasm ay isinalin mula sa mga nuclear genes. Ang mga pasyente na may systemic lupus erythematosus ay may mga antibodies sa kanilang sariling mga protina ng snurp ng katawan. Bilang karagdagan, pinaniniwalaan na ang isang tiyak na hanay ng mga gene para sa maliit na nuclear RNA ng chromosome 15q ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pathogenesis ng Prader-Willi syndrome (isang namamana na kumbinasyon ng mental retardation, maikling tangkad, labis na katabaan, kalamnan hypotension).


Mga ribonucleic acid (RNA) ay isa sa tatlong pangunahing macromolecules (ang dalawa pa ay DNA at mga protina) na matatagpuan sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo.

Tulad ng DNA (deoxyribonucleic acid), ang RNA ay binubuo ng isang mahabang kadena kung saan ang bawat link ay tinatawag na nucleotide. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous base, ribose sugar, at phosphate group. Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa RNA na mag-encode ng genetic na impormasyon. Ang lahat ng cellular organism ay gumagamit ng RNA (mRNA) upang iprograma ang synthesis ng protina.

Ang cellular RNA ay nabuo sa panahon ng isang proseso na tinatawag na transkripsyon, iyon ay, ang synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, na isinasagawa ng mga espesyal na enzyme - RNA polymerases. Ang mga Messenger RNA (mRNAs) ay nakikibahagi sa prosesong tinatawag na pagsasalin. Ang pagsasalin ay ang synthesis ng isang protina sa isang mRNA template na may partisipasyon ng mga ribosome. Ang iba pang mga RNA ay sumasailalim sa mga pagbabago sa kemikal pagkatapos ng transkripsyon, at pagkatapos ng pagbuo ng pangalawang at tertiary na mga istruktura, nagsasagawa sila ng mga function na nakasalalay sa uri ng RNA.

Ang mga single-stranded RNA ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang mga spatial na istruktura kung saan ang ilan sa mga nucleotide ng parehong kadena ay ipinares sa isa't isa. Ang ilang mga highly structured na RNA ay kasangkot sa cell protein synthesis, halimbawa, ang mga transfer RNA ay nagsisilbing kilalanin ang mga codon at naghahatid ng kaukulang mga amino acid sa site ng synthesis ng protina, habang ang mga ribosomal na RNA ay nagsisilbing structural at catalytic na batayan ng mga ribosome.

Gayunpaman, ang mga pag-andar ng RNA sa mga modernong selula ay hindi limitado sa kanilang papel sa pagsasalin. Kaya, ang mga maliliit na nuclear RNA ay nakikibahagi sa pag-splice ng mga eukaryotic messenger RNA at iba pang mga proseso.

Bilang karagdagan sa katotohanan na ang mga molekula ng RNA ay bahagi ng ilang mga enzyme (halimbawa, telomerase), ang ilang mga RNA ay may sariling aktibidad na enzymatic: ang kakayahang gumawa ng mga break sa iba pang mga molekula ng RNA o, sa kabaligtaran, "magdikit" ng dalawang fragment ng RNA. Ang ganitong mga RNA ay tinatawag na ribozymes.

Ang mga genome ng isang bilang ng mga virus ay binubuo ng RNA, iyon ay, sa kanila ito ay gumaganap ng papel na ginagampanan ng DNA sa mas mataas na mga organismo. Batay sa pagkakaiba-iba ng mga function ng RNA sa cell, isang hypothesis ang iniharap, ayon sa kung saan ang RNA ang unang molekula na may kakayahang magparami ng sarili sa mga prebiological system.



Istruktura

Ang mga nitrogenous na base sa RNA ay maaaring bumuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng cytosine at guanine, adenine at uracil, at sa pagitan ng guanine at uracil. Gayunpaman, posible ang iba pang mga pakikipag-ugnayan, halimbawa, maraming adenine ang maaaring bumuo ng isang loop, o isang loop na binubuo ng apat na nucleotides, kung saan mayroong isang pares ng base ng adenine-guanine.

iba't ibang anyo mga nucleic acid. Sa figure (mula kaliwa hanggang kanan) ay A (tipikal ng RNA), B (DNA) at Z (bihirang anyo ng DNA)

Ang isang mahalagang tampok na istruktura ng RNA na nagpapakilala dito sa DNA ay ang presensya pangkat ng hydroxyl sa 2" na posisyon ng ribose, na nagpapahintulot sa RNA molecule na umiral sa A kaysa sa B conformation na karaniwang nakikita sa DNA. Ang A form ay may malalim at makitid na major groove at isang mababaw at malawak na minor groove. Ang pangalawa Ang kinahinatnan ng pagkakaroon ng 2" hydroxyl group ay nasa conformationally plastic, iyon ay, hindi nakikibahagi sa pagbuo ng double helix, ang mga seksyon ng RNA molecule ay maaaring chemically attack sa iba pang phosphate bond at hatiin ang mga ito.

Pangalawang istraktura ng bahagi ng RNA ng protozoan telomerase

Ang "gumagana" na anyo ng isang solong-stranded na molekula ng RNA, tulad ng sa mga protina, ay kadalasang may isang tertiary na istraktura. Ang istrukturang tersiyaryo ay nabuo batay sa mga elemento ng pangalawang istraktura, na nabuo sa tulong ng mga bono ng hydrogen sa loob ng isang molekula. Mayroong ilang mga uri ng mga elemento ng pangalawang istraktura - stem-loops, loops at pseudoknots. Dahil sa malaking bilang ng mga posibleng pagpapares ng base, ang paghula sa pangalawang istraktura ng RNA ay isang mas mahirap na gawain kaysa sa paghula sa pangalawang istraktura ng mga protina, ngunit may mga kasalukuyang epektibong programa, tulad ng mfold.

Ang isang halimbawa ng pag-asa ng pag-andar ng mga molekula ng RNA sa kanilang pangalawang istraktura ay ang panloob na ribosome entry site (IRES). Ang IRES ay isang istraktura sa 5" dulo ng messenger RNA, na nagsisiguro na ang attachment ng ribosome ay lumalampas sa karaniwang mekanismo para sa pagsisimula ng synthesis ng protina, na nangangailangan ng pagkakaroon ng isang espesyal na binagong base (cap) sa 5" na dulo at pagsisimula ng protina mga kadahilanan. Sa una, ang IRES ay natagpuan sa mga viral RNA, ngunit ngayon ay dumarami ang ebidensya na ang mga cellular mRNA ay gumagamit din ng isang mekanismo ng pagsisimula ng stress na umaasa sa IRES.

Maraming uri ng RNA, gaya ng rRNA at snRNA, ang gumagana sa cell bilang mga complex na may mga protina na nauugnay sa mga molekula ng RNA pagkatapos ng kanilang synthesis o (sa mga eukaryotes) na nag-export mula sa nucleus patungo sa cytoplasm. Ang mga naturang RNA-protein complex ay tinatawag na ribonucleoprotein complexes o ribonucleoproteins.

Mga uri ng RNA

Matrix (informational) RNA - RNA, na nagsisilbing tagapamagitan sa paglilipat ng impormasyong naka-encode sa DNA sa mga ribosom, mga molecular machine na nag-synthesize ng mga protina ng isang buhay na organismo. Tinutukoy ng isang mRNA coding sequence ang amino acid sequence ng polypeptide chain ng isang protina. Gayunpaman, ang karamihan sa mga RNA ay hindi nagko-code para sa protina. Ang mga non-coding na RNA na ito ay maaaring ma-transcribe mula sa mga indibidwal na gene (tulad ng ribosomal RNAs) o magmula sa mga intron. Ang mga klasikong, mahusay na pinag-aralan na mga uri ng mga non-coding na RNA ay mga transfer RNA (tRNAs) at rRNA, na kasangkot sa proseso ng pagsasalin. Mayroon ding mga klase ng RNA na responsable para sa regulasyon ng gene, pagproseso ng mRNA, at iba pang mga tungkulin. Bilang karagdagan, mayroong mga non-coding na molekula ng RNA na maaaring mag-catalyze mga reaksiyong kemikal, tulad ng pagputol at pag-ligating ng mga molekula ng RNA. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga protina na maaaring mag-catalyze ng mga reaksiyong kemikal - mga enzyme (enzymes), ang mga catalytic RNA molecule ay tinatawag na ribozymes.

Nakikilahok sa broadcast

Pangunahing artikulo: mRNA, tRNA, rRNA, tmRNA

Tungkulin iba't ibang uri RNA sa synthesis ng protina (ayon kay Watson)

Ang impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng isang protina ay nakapaloob sa mRNA. Tatlong magkakasunod na nucleotides (codon) ang tumutugma sa isang amino acid. Sa mga eukaryotic cells, ang na-transcribe na mRNA precursor o pre-mRNA ay pinoproseso sa mature mRNA. Ang pagpoproseso ay nagsasangkot ng pag-alis ng mga non-coding na sequence ng protina (introns). Pagkatapos nito, ang mRNA ay na-export mula sa nucleus patungo sa cytoplasm, kung saan ito ay pinagsama ng mga ribosome na nagsasalin ng mRNA sa tulong ng mga tRNA na konektado sa mga amino acid.

Sa mga non-nuclear cells (bacteria at archaea), ang mga ribosome ay maaaring makadikit sa mRNA kaagad pagkatapos ng transkripsyon ng isang RNA segment. Sa parehong mga eukaryote at prokaryote, ang siklo ng buhay ng mRNA ay nagtatapos sa kinokontrol na pagkasira nito sa pamamagitan ng ribonuclease enzymes.

Transport (tRNA) - maliit, na binubuo ng humigit-kumulang 80 nucleotides, mga molekula na may konserbatibong tertiary na istraktura. Nagdadala sila ng mga tiyak na amino acid sa site ng synthesis ng peptide bond sa ribosome. Ang bawat tRNA ay naglalaman ng isang amino acid attachment site at isang anticodon para sa pagkilala at attachment sa mRNA codons. Ang anticodon ay bumubuo ng mga hydrogen bond kasama ang codon, na naglalagay ng tRNA sa isang posisyon na nagtataguyod ng pagbuo ng isang peptide bond sa pagitan ng huling amino acid ng nabuong peptide at ang amino acid na nakakabit sa tRNA.

Ribosomal RNA (rRNA) ay ang catalytic component ng ribosomes. Ang mga eukaryotic ribosome ay naglalaman ng apat na uri ng mga molekula ng rRNA: 18S, 5.8S, 28S, at 5S. Tatlo sa apat na uri ng rRNA ay na-synthesize sa nucleolus. Sa cytoplasm, ang mga ribosomal RNA ay pinagsama sa mga ribosomal na protina upang bumuo ng isang nucleoprotein na tinatawag na ribosome. Ang ribosome ay nakakabit sa mRNA at synthesize ang protina. Ang rRNA ay bumubuo ng hanggang 80% ng RNA na matatagpuan sa cytoplasm ng isang eukaryotic cell.

Ang isang hindi pangkaraniwang uri ng RNA na gumaganap bilang parehong tRNA at mRNA (tmRNA) ay matatagpuan sa maraming bakterya at plastid. Kapag huminto ang ribosome sa mga may sira na mRNA nang walang mga stop codon, ang tmRNA ay nakakabit ng isang maliit na peptide na nagdidirekta sa protina sa pagkasira.

Mga uri ng RNA

Ang mga molekula ng RNA, hindi katulad ng DNA, ay mga istrukturang single-stranded. Ang pamamaraan ng pagtatayo ng RNA ay katulad ng DNA: ang batayan ay nabuo ng isang gulugod ng asukal-pospeyt, kung saan nakakabit ang mga nitrogenous na base.

kanin. 5.16. Ang istraktura ng DNA at RNA

Ang mga pagkakaiba sa istraktura ng kemikal ay ang mga sumusunod: ang deoxyribose na naroroon sa DNA ay pinalitan ng isang ribose molecule, at ang thymine ay kinakatawan ng isa pang pyrimidine - uracil (Larawan 5.16, 5.18).

Ang mga molekula ng RNA, depende sa mga pag-andar na ginawa, ay nahahati sa tatlong pangunahing uri: impormasyon, o matrix (mRNA), transportasyon (tRNA) at ribosomal (rRNA).

Ang nucleus ng eukaryotic cells ay naglalaman ng RNA ng ikaapat na uri - heterogenous nuclear RNA (hnRNA), na isang eksaktong kopya ng kaukulang DNA.

Mga function ng RNA

Ang mga mRNA ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng protina mula sa DNA hanggang sa mga ribosom (i.e., sila ay isang template para sa synthesis ng protina;

Ang mga tRNA ay nagdadala ng mga amino acid sa mga ribosom, ang pagtitiyak ng paglilipat na ito ay tinitiyak ng katotohanan na mayroong 20 mga uri ng tRNA na tumutugma sa 20 mga amino acid. (Larawan 5.17);

Ang rRNA ay bumubuo ng isang ribosome sa complex na may mga protina, kung saan ang synthesis ng protina ay nangyayari;

Ang hnRNA ay isang eksaktong transcript ng DNA, na, na sumasailalim sa mga partikular na pagbabago, ay nagiging mature na mRNA.

Ang mga molekula ng RNA ay mas maliit kaysa sa mga molekula ng DNA. Ang pinakamaikli ay tRNA, na binubuo ng 75 nucleotides.

kanin. 5.17. Istraktura ng paglilipat ng RNA

kanin. 5.18. Paghahambing ng DNA at RNA

Mga modernong ideya tungkol sa istraktura ng gene. Intron-exon na istraktura sa eukaryotes

Ang elementary unit ng heredity ay gene. Ang terminong "gene" ay iminungkahi noong 1909 ni V. Johansen upang tukuyin ang materyal na yunit ng pagmamana, na kinilala ni G. Mendel.

Matapos ang gawain ng mga Amerikanong geneticist na sina J. Beadle at E. Tatum, ang gene ay nagsimulang tawaging seksyon ng molekula ng DNA na naka-encode ng synthesis ng isang protina.

Ayon sa modernong mga konsepto, ang isang gene ay itinuturing bilang isang seksyon ng isang molekula ng DNA na nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide na tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng polypeptide chain ng isang protina o ang nucleotide sequence ng isang gumaganang molekula ng RNA (tRNA, rRNA) .

Medyo maikling base coding sequence (exon) kahalili sa mga ito ng mahahabang di-coding na pagkakasunud-sunod - mga intron na pinutol ( paghihiwalay) sa panahon ng pagkahinog ng mRNA ( pagpoproseso) at huwag lumahok sa proseso ng pagsasalin (Larawan 5.19).

Ang laki ng mga gene ng tao ay maaaring mula sa ilang sampu-sampung base pairs (bp) hanggang sa maraming libo at kahit milyon-milyong bp. Kaya, ang pinakamaliit na kilalang gene ay naglalaman lamang ng 21 bp, at ang isa sa mga pinakamalaking gene ay may sukat na higit sa 2.6 milyong bp.

kanin. 5.19. eukaryotic na istraktura ng DNA

Pagkatapos ng transkripsyon, lahat ng uri ng RNA ay sumasailalim sa RNA maturation - pagpoproseso.Inilalahad ito paghihiwalay- ito ang proseso ng pag-alis ng mga seksyon ng RNA molecule na naaayon sa mga intron sequence ng DNA. Ang mature na mRNA ay pumapasok sa cytoplasm at nagiging isang template para sa synthesis ng protina, i.e. nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng isang protina mula sa DNA hanggang sa mga ribosom (Larawan 5.19, 5.20).

Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa rRNA ay pareho sa lahat ng mga organismo. Ang lahat ng rRNA ay naninirahan sa cytoplasm, kung saan ito ay bumubuo ng isang kumplikadong complex na may mga protina upang mabuo ang ribosome.

Sa mga ribosom, ang impormasyong naka-encrypt sa istruktura ng mRNA ay isinasalin ( broadcast) sa isang amino acid sequence, i.e. nagaganap ang synthesis ng protina.

kanin. 5.20. Splicing

5.6. Praktikal na gawain

Kumpletuhin ang gawain sa iyong sarili. Punan ang talahanayan 5.1. Ihambing ang istraktura, mga katangian at mga function ng DNA at RNA

Talahanayan 5.1.

Paghahambing ng DNA at RNA

Mga tanong sa pagsusulit

1. Ang molekula ng RNA ay naglalaman ng mga nitrogenous na base:

2. Ang molekula ng ATP ay naglalaman ng:

a) adenine, deoxyribose at tatlong phosphoric acid residues

b) adenine, ribose at tatlong phosphoric acid residues

c) adenosine, ribose at tatlong phosphoric acid residues

d) adenosine, deoxyribose at tatlong phosphoric acid residues.

3. Ang tagapag-ingat ng pagmamana sa cell ay mga molekula ng DNA, dahil nag-encode sila ng impormasyon tungkol sa

a) ang komposisyon ng polysaccharides

b) ang istraktura ng mga molekula ng lipid

c) ang pangunahing istraktura ng mga molekula ng protina

d) ang istraktura ng mga amino acid

4. Ang mga molekula ng nucleic acid ay nakikibahagi sa pagpapatupad ng namamana na impormasyon, pagbibigay

a) synthesis ng karbohidrat

b) oksihenasyon ng protina

c) oksihenasyon ng karbohidrat

d) synthesis ng protina

5. Sa tulong ng mga molekula ng mRNA, ipinapadala ang namamana na impormasyon

a) mula sa nucleus hanggang sa mitochondria

b) mula sa isang cell patungo sa isa pa

c) mula sa nucleus hanggang sa ribosome

d) mula sa mga magulang hanggang sa mga supling

6. Mga molekula ng DNA

a) nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng isang protina sa mga ribosom

b) ilipat ang impormasyon tungkol sa istraktura ng protina sa cytoplasm

c) naghahatid ng mga amino acid sa mga ribosom

d) naglalaman ng namamana na impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng protina

7. Ang mga ribonucleic acid sa mga selula ay kasangkot sa

a) imbakan ng namamana na impormasyon

b) regulasyon ng taba metabolismo

c) ang pagbuo ng carbohydrates

d) biosynthesis ng protina

8. Anong uri ng nucleic acid ang maaaring nasa anyo ng isang double-stranded molecule

9. Ito ay binubuo ng isang molekula ng DNA at isang protina

a) microtubule

b) lamad ng plasma

c) nucleolus

d) kromosoma

10. Ang pagbuo ng mga katangian ng isang organismo ay nakasalalay sa mga molekula

b) mga protina

11. Ang mga molekula ng DNA, hindi tulad ng mga molekula ng protina, ay may kakayahan

a) bumuo ng isang spiral

b) bumuo ng isang tersiyaryong istraktura

c) pagdodoble sa sarili

d) bumuo ng isang quaternary na istraktura

12. May sariling DNA

a) Golgi complex

b) lysosome

c) endoplasmic reticulum

d) mitochondria

13. Ang namamana na impormasyon tungkol sa mga palatandaan ng isang organismo ay puro sa mga molekula

c) mga protina

d) polysaccharides

14. Ang mga molekula ng DNA ay ang materyal na batayan ng pagmamana, dahil naka-encode sila ng impormasyon tungkol sa istruktura ng mga molekula

a) polysaccharides

b) mga protina

c) mga lipid

d) mga amino acid

15. Ang mga polynucleotide strands sa isang molekula ng DNA ay magkatabi dahil sa mga bono sa pagitan

a) mga pantulong na nitrogenous base

b) mga residue ng phosphoric acid

c) mga amino acid

d) carbohydrates

16. Binubuo ng isang molekula ng nucleic acid kasama ng mga protina

a) chloroplast

b) kromosoma

d) mitochondria

17. Ang bawat amino acid sa isang cell ay naka-encode

a) isang triplet

b) ilang triplets

c) isa o higit pang triplets

d) isang nucleotide

18. Dahil sa pag-aari ng molekula ng DNA na magparami ng kanilang sariling uri

a) nabuo ang pagbagay ng organismo sa kapaligiran

b) ang mga indibidwal ng species ay may mga pagbabago

c) lumilitaw ang mga bagong kumbinasyon ng mga gene

d) ang namamana na impormasyon ay inililipat mula sa selulang ina patungo sa mga selulang anak na babae

19. Ang bawat molekula ay naka-encrypt sa isang cell sa pamamagitan ng isang tiyak na pagkakasunod-sunod ng tatlong nucleotides

a) mga amino acid

b) glucose

c) almirol

d) gliserin

20. Saan matatagpuan ang mga molekula ng DNA sa isang cell

a) Sa nucleus, mitochondria at plastids

b) Sa ribosomes at ang Golgi complex

c) Sa cytoplasmic membrane

d) Sa lysosomes, ribosomes, vacuoles

21. Sa mga selula ng halaman, tRNA

a) nag-iimbak ng namamana na impormasyon

b) nagrereplika sa mRNA

c) tinitiyak ang pagtitiklop ng DNA

d) naglilipat ng mga amino acid sa mga ribosom

22. Ang isang molekula ng RNA ay naglalaman ng mga nitrogenous na base:

a) adenine, guanine, uracil, cytosine

b) cytosine, guanine, adenine, thymine

c) thymine, uracil, adenine, guanine

d) adenine, uracil, thymine, cytosine.

23. Ang mga monomer ng mga molekula ng nucleic acid ay:

a) mga nucleoside

b) mga nucleotide

c) polynucleotides

d) mga nitrogenous na base.

24. Ang komposisyon ng mga monomer ng DNA at RNA molecule ay naiiba sa bawat isa sa nilalaman ng:

a) asukal

b) mga nitrogenous na base

c) asukal at nitrogenous base

d) asukal, nitrogenous base at phosphoric acid residues.

25. Ang cell ay naglalaman ng DNA sa:

b) nucleus at cytoplasm

c) nucleus, cytoplasm at mitochondria

d) nucleus, mitochondria at chloroplasts.

Ang biological na papel ng RNA ay nauugnay sa proseso ng pagsasakatuparan ng namamana na impormasyon sa DNA sa panahon ng synthesis ng protina. Ang Messenger RNA ay isang tagapamagitan sa pagitan ng impormasyon tungkol sa istraktura ng protina sa DNA ng nucleus at ang site ng synthesis ng mga molekula ng protina sa cytoplasm sa mga ribosom. Ang RNA ay walang double helix, ito ay kinakatawan ng isang polynucleotide chain (maliban sa double-stranded RNA virus). Ang nilalaman ng RNA sa isang cell ay nag-iiba depende sa species. May tatlong uri ng RNA: ribosomal, messenger, at transport. Ang lahat ng mga species ay na-synthesize sa isang molekula ng DNA sa nucleus sa pamamagitan ng transkripsyon.

R-RNA - ribosomal ay bahagi ng ribosomes (3000-5000 nucleotides) (80% ng kabuuang masa ng RNA ng cell). Ang frame ng ribosomes ay binuo mula dito, ito ay kasangkot sa pagsisimula, pagkumpleto ng synthesis at paghihiwalay ng mga natapos na molekula ng protina mula sa mga ribosome.

I-RNA - impormasyon (matrix) ay nagdadala ng genetic na impormasyong na-transcribe mula sa DNA tungkol sa istruktura ng polypeptide chain sa anyo ng mga codon (triplets ng nucleotides). Kasama sa molekula ang mula 300 hanggang 3000 nucleotides at 3-5%.

T-RNA - transportasyon – nagbibigay ng transportasyon ng activated amino acids sa ribosomes (triple complex aminoacyl t-RNA synthetase, amino acid, ATP). Mayroon itong pangalawang istraktura sa anyo ng isang dahon ng klouber, sa ibabaw nito ay isang anticodon.

Ang molekula ng DNA ay nahahati sa mga rehiyon na naglalaman ng impormasyon tungkol sa istruktura ng protina, na tinatawag na mga gene, at mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga segment, mga spacer, na naghihiwalay sa mga gene. Ang mga spacer ay may iba't ibang haba at kinokontrol ang transkripsyon ng isang katabing gene. na-transcribe Ang mga spacer ay kinopya sa panahon ng transkripsyon kasama ang gene, at ang kanilang mga pantulong na kopya ay lilitaw sa pro-mRNA. Hindi na-transcribe spacer - matatagpuan sa pagitan ng mga gene ng histone proteins ng DNA.

Ang synthesis ng mRNA ay nagmumula sa isang strand ng isang double-stranded na molekula ng DNA ayon sa prinsipyo ng complementarity. Ang i-RNA ay hindi isang kopya ng buong molekula ng DNA, ngunit bahagi lamang nito - isang gene o grupo ng mga gene ng isang function. Ang grupong ito ng mga gene ay tinatawag operon. Ang operon ay isang yunit ng genetic regulation. Kabilang dito ang mga istrukturang gene na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng mga protina, mga regulatory gene na kumokontrol sa gawain ng mga istruktura. Kasama sa mga regulatory genes ang: promoter, operator, terminator. Ang promoter ay matatagpuan sa simula ng bawat operon. Isa itong landing site para sa RNA polymerase (isang partikular na carrier ng DNA nucleotides, na kinikilala ng enzyme dahil sa chemical affinity). Kinokontrol ng operator ang transkripsyon. Kasama sa terminator ang mga stop codon na nagtatapos sa synthesis ng mRNA.

Sa mga eukaryote, ang mga istrukturang gene ay nahahati sa mga exon at intron. Ang mga exon ay mga rehiyong nagdadala ng impormasyon, habang ang mga intron ay mga rehiyong hindi nagdadala ng impormasyon.

Sa panahon ng synthesis ng mRNA, ang mga sumusunod ay unang nabuo:

1) Ang pangunahing transcript ay isang mahabang precursor ng i-RNA na may kumpletong impormasyon mula sa molekula ng DNA (pro-i-RNA).

2) Pagproseso - pag-ikli ng pangunahing transcript sa pamamagitan ng pagputol ng mga hindi nagbibigay-kaalaman na mga seksyon ng DNA (mga intron).

3) Splicing - pagtahi ng mga lugar na nagbibigay-kaalaman at pagbuo ng mature mRNA.

Ang transkripsyon ay nagsisimula mula sa panimulang punto ng molekula ng DNA na may partisipasyon ng enzyme RNA - polymerase, para sa eukaryotes - adenyl nucleotide. Ang synthesis ng i-RNA ay nagaganap sa 4 na yugto:

1) Pagbubuklod ng RNA polymerase sa promoter.

2) Pagsisimula - ang simula ng synthesis (ang unang diester bond sa pagitan ng ATP at GTP at ang pangalawang nucleotide ng i-RNA.

3) Elongation - ang paglaki ng i-RNA chain.

4) Pagwawakas - pagkumpleto ng synthesis ng i-RNA.

Ang cytoplasm ng mga cell ay naglalaman ng tatlong pangunahing functional na uri ng RNA:

  • messenger RNA (mRNA) na gumaganap bilang mga template para sa synthesis ng protina;
  • ribosomal RNA (rRNA), na kumikilos bilang mga istrukturang bahagi ng mga ribosom;
  • ilipat ang mga RNA (tRNA) na kasangkot sa pagsasalin (pagsasalin) ng impormasyon ng mRNA sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng isang molekula ng protina.

Sa nucleus ng mga cell, ang nuclear RNA ay matatagpuan, na bumubuo mula 4 hanggang 10% ng kabuuang cellular RNA. Ang bulk ng nuclear RNA ay kinakatawan ng mga high-molecular precursors ng ribosomal at transfer RNA. Ang mga precursor ng mataas na molecular weight rRNAs (28 S, 18 S at 5 S RNA) ay pangunahing naisalokal sa nucleolus.

Ang RNA ay pangunahing genetic na materyal sa ilang mga virus ng mga hayop at halaman (genomic RNA). Karamihan sa mga virus ng RNA ay nailalarawan sa pamamagitan ng reverse transcription ng kanilang RNA genome, na itinuro ng reverse transcriptase.

Ang lahat ng ribonucleic acid ay ribonucleotide polymers, konektado, tulad ng sa isang molekula ng DNA, ng 3",5"-phosphorodiester bond. Hindi tulad ng DNA, na may double-stranded na istraktura, ang RNA ay single-stranded linear polymer molecules.

istraktura ng mRNA. Ang mRNA ay ang pinaka heterogenous na klase ng RNA sa mga tuntunin ng laki at katatagan. Ang nilalaman ng mRNA sa mga cell ay 2-6% ng kabuuang halaga ng RNA. Ang mga mRNA ay binubuo ng mga seksyon - cistron, na tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga protina na kanilang na-encode.

istraktura ng tRNA . Ang mga transfer RNA ay kumikilos bilang mga tagapamagitan (mga adaptor) sa kurso ng pagsasalin ng mRNA. Ang mga ito ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 15% ng kabuuang cellular RNA. Ang bawat isa sa 20 proteinogenic amino acid ay may sariling tRNA. Para sa ilang mga amino acid na naka-encode ng dalawa o higit pang mga codon, mayroong maraming tRNA. Ang mga tRNA ay medyo maliit na single-stranded na molekula na binubuo ng 70-93 nucleotides. Ang kanilang molekular na timbang ay (2.4-3.1) .104 kDa.

Pangalawang istraktura ng tRNA ay nabuo dahil sa pagbuo ng maximum na bilang ng hydrogen bonds sa pagitan ng intramolecular complementary pairs ng nitrogenous bases. Bilang resulta ng pagbuo ng mga bono na ito, ang tRNA polynucleotide chain ay umiikot sa pagbuo ng mga spiralized na sanga na nagtatapos sa mga loop ng hindi magkapares na mga nucleotide. Ang spatial na imahe ng pangalawang istruktura ng lahat ng tRNA ay may anyo dahon ng Clover.

Sa "cloverleaf" makilala apat na kinakailangang sangay, naglalaman din ang mga mas mahahabang tRNA maikling ikalimang (karagdagang) sangay. Ang adapter function ng tRNA ay ibinibigay ng isang acceptor branch, sa 3" dulo nito kung saan ang isang amino acid residue ay nakakabit ng isang ether bond, at isang anticodon branch na sumasalungat sa acceptor branch, sa tuktok nito ay mayroong loop na naglalaman ng isang Ang anticodon. Ang anticodon ay isang tiyak na triplet ng mga nucleotide na komplementaryo sa antiparallel na direksyon sa mRNA codon, na naka-encode ng katumbas na amino acid.

Tinitiyak ng T-branch na nagdadala ng pseudouridine loop (TyC-loop) ang pakikipag-ugnayan ng tRNA sa mga ribosome.

Ang D-branch, na nagdadala ng dehydrouridine loop, ay nagsisiguro sa pakikipag-ugnayan ng tRNA sa kaukulang aminoacyl-tRNA synthetase.

Pangalawang istraktura ng tRNA

Ang mga pag-andar ng ikalimang karagdagang sangay ay hindi pa rin gaanong naiintindihan; malamang, tinutumbasan nito ang haba ng iba't ibang mga molekula ng tRNA.

Tertiary na istraktura ng tRNA napaka-compact at nabubuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga indibidwal na sanga ng dahon ng klouber dahil sa karagdagang hydrogen bond upang makabuo ng L-shaped na istraktura "baluktot ng siko". Sa kasong ito, ang braso ng acceptor na nagbubuklod sa amino acid ay matatagpuan sa isang dulo ng molekula, at ang anticodon ay nasa kabilang dulo.

Tertiary na istraktura ng tRNA (ayon sa A.S. Spirin)

Ang istraktura ng rRNA at ribosome . Ang mga ribosomal RNA ay bumubuo sa scaffold kung saan ang mga partikular na protina ay nagbubuklod upang bumuo ng mga ribosom. Mga ribosom ay mga nucleoprotein organelles na nagbibigay ng synthesis ng protina mula sa mRNA. Ang bilang ng mga ribosome sa isang cell ay napakalaki: mula 104 sa prokaryotes hanggang 106 sa eukaryotes. Ang mga ribosom ay pangunahing naka-localize sa cytoplasm, sa mga eukaryotes, bilang karagdagan, sa nucleolus, sa matrix ng mitochondria at sa stroma ng mga chloroplast. Ang mga ribosom ay binubuo ng dalawang subunit: malaki at maliit. Sa laki at molecular weight, ang lahat ng pinag-aralan na ribosome ay nahahati sa 3 grupo - 70S ribosomes ng prokaryotes (S-sedimentation coefficient), na binubuo ng maliit na 30S at malalaking 50S subparticle; 80S eukaryotic ribosomes, na binubuo ng 40S maliit at 60S malalaking subunits.

Maliit na subparticle Ang 80S ribosome ay binubuo ng isang rRNA molecule (18S) at 33 molecule ng iba't ibang protina. Malaking subparticle nabuo ng tatlong rRNA molecules (5S, 5.8S at 28S) at mga 50 protina.

Pangalawang istraktura ng rRNA ay nabuo dahil sa maikling double-stranded na mga seksyon ng molekula - mga hairpins (mga 2/3 ng rRNA), 1/3 - ay kinakatawan mga seksyon ng single strand mayaman sa purine nucleotides.

Nagustuhan ang artikulo? Ibahagi ito
I-print ang artikulo
Nangunguna