RNR

bendrumas

RNR arba ribonukleino rūgštis yra nukleino rūgštis, dalyvaujanti genų kodavimo, dekodavimo, reguliavimo ir ekspresijos procesuose. Genai yra daugiau ar mažiau ilgi DNR segmentai, kuriuose yra pagrindinė informacija apie baltymų sintezę.

Pav. Nitrogeninės bazės RNR molekulėje. Iš wikipedia.org

Labai paprastais žodžiais tariant, RNR kyla iš DNR ir reiškia molekulę, kuri yra tarp jos ir baltymų. Kai kurie mokslininkai ją apibrėžia kaip „žodyną, skirtą DNR kalbos vertimui į baltymų kalbą“.

RNR molekulės kyla iš kintamų ribonukleotidų skaičiaus grandinėse. Kiekvienos ribonukleotido susidarymo procese dalyvauja fosfatų grupė, azoto bazė ir 5-anglies cukrus, vadinamas riboze.

Kas yra RNR?

RNR arba ribonukleino rūgštis yra biologinė makromolekulė, priklausanti nukleorūgščių kategorijai, kuri atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant baltymus, pradedant nuo DNR .

Baltymų (taip pat ir biologinių makromolekulių) gamyboje yra keletas ląstelių procesų, kurie kartu paimti baltymų sintezės pavadinimą.

DNR, RNR ir baltymai yra gyvybiškai svarbūs užtikrinant gyvų organizmų ląstelių išlikimą, vystymąsi ir tinkamą funkcionavimą.

Kas yra DNR?

DNR arba deoksiribonukleino rūgštis yra kita natūraliai randama nukleino rūgštis kartu su RNR.

Struktūriškai panašus į ribonukleino rūgštį, dezoksiribonukleino rūgštis yra genetinis paveldas, ty gyvų organizmų ląstelėse esantis „genų saugojimas“. Iš DNR priklauso RNR formavimasis ir netiesiogiai baltymų formavimasis.

RNOS ISTORIJA

Paveikslas: ribozė ir deoksiribozė

RNR tyrimai prasidėjo po 1868 m., Kai Friedrichas Miescher atrado nukleorūgštis.

Pirmieji svarbūs atradimai šiuo klausimu yra tarp antrojo dešimtmečio ir 60-ųjų dešimtmečio pradžios. Tarp mokslininkų, dalyvavusių šiuose atradimuose, jie nusipelno ypatingo paminėjimo: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies ir Robert Holley .

1977 m . Mokslininkų grupė, vadovaujama Philip Sharp ir Richard Roberts, iššifravo intonų susiejimo procesą.

1980 m. Thomas Cech ir Sidney Altman nustatė ribozimus.

* Atkreipkite dėmesį: norėdami sužinoti, koks yra intronų ir ribozimų susiejimas, žr. Skyrelius, skirtus RNR sintezei ir funkcijoms.

struktūra

Cheminiu ir biologiniu požiūriu RNR yra biopolimeras . Biopolimerai yra didelės natūralios molekulės, daugelio mažesnių molekulinių vienetų, vadinamų monomerais, junginių, grandinių ar gijų vaisiai.

RNR sudaro monomerai yra nukleotidai .

RNAS yra TIK VIENAS BŪDAS

RNR molekulės yra molekulės, paprastai susidedančios iš atskirų nukleotidų grandinių ( polinukleotidų gijų ).

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, paprastai suformuotas dviem nukleotidais.

Vieni vienas su kitu, šie du polinukleotidų gijos turi priešingą orientaciją ir, sukdami vieną į kitą, sudaro dvigubą spiralę, vadinamą „ dviguba spirale “.

Bendra žmogaus DNR molekulė gali turėti apie 3, 3 mlrd .

GENERALINĖ NUCLEOTIDE STRUKTŪRA

Pagal apibrėžimą nukleotidai yra molekuliniai vienetai, kurie sudaro nukleorūgštis RNR ir DNR.

Struktūriniu požiūriu bendrojo nukleotido rezultatas yra trijų elementų sąjunga:

• Fosfato grupė, kuri yra fosforo rūgšties darinys;
• Pentozė, ty cukrus, turintis 5 anglies atomus;
• Azoto bazė, kuri yra aromatinė heterociklinė molekulė.

Pentozė yra centrinis nukleotidų elementas, nes jis yra susijęs su fosfato grupe ir azoto baze.

Figūra: Elementai, kurie sudaro nukleino rūgšties bendrąjį nukleotidą. Kaip matyti, fosfatų grupė ir azoto bazė yra susietos su cukrumi.

Cheminė jungtis, kuri sulaiko pentozę ir fosfato grupę, yra fosfodiesterio jungtis, o cheminė jungtis, jungianti pentozę ir azoto bazę, yra N-glikozidinė jungtis .

KAS YRA RNS PENTOSE?

Patalpos: chemikai galvojo apie anglies, sudarančių organines molekules, numeravimą taip, kad būtų supaprastintas tyrimas ir aprašymas. Taigi čia, kad 5 pentozės anglis tampa: anglis 1, anglis 2, anglis 3, anglis 4 ir anglis 5. Skaičiavimo kriterijus yra gana sudėtingas, todėl manome, kad tikslinga palikti paaiškinimą.

5-anglies cukrus, išskiriantis RNR nukleotidų struktūrą, yra ribozė .

Iš 5 ribozės anglies atomų jie nusipelno ypatingo paminėjimo:

• Anglis 1, nes jis yra tas, kuris jungiasi prie azoto bazės per N-glikozidinę jungtį.
• Anglis 2, nes jis yra tas, kuris išskiria RNR nukleotidų pentozę iš DNR pentozės nukleotidų. Prie RNR 2 anglies jungiasi deguonies atomas ir vandenilio atomas, kurie kartu sudaro hidroksilo grupę OH .
• Anglis 3, nes jis yra tas, kuris dalyvauja ryšyje tarp dviejų nuoseklių nukleotidų .
• Anglies 5, nes jis jungiasi su fosfato grupe per fosfodiesterio ryšį.

Dėl ribozės cukraus buvimo, RNR nukleotidai pasižymi specifiniu ribonukleotido pavadinimu.

Palyginimas su DNR

Pentozė, kuri sudaro DNR nukleotidus, yra deoksiribozė .

Dezoksiribozė skiriasi nuo ribozės dėl deguonies atomų trūkumo ant anglies 2.

Taigi jis neturi OH hidroksilo grupės, kuri apibūdina 5 anglies RNR cukrų.

Dėl dezoksiribozės cukraus, DNR nukleotidai taip pat žinomi kaip dezoksiribonukleotidai .

NUCLEOTIDES IR NITROGENŲ PAGRINDAS

RNR turi 4 skirtingus nukleotidų tipus .

Šių 4 skirtingų tipų nukleotidų išskyrimas yra tik azotas.

Dėl akivaizdžių priežasčių RNR azoto bazės yra 4, konkrečiai: adeninas (sutrumpintas kaip A), guaninas (G), citozinas (C) ir uracilas (U).

Adeninas ir guaninas priklauso purino, 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 RNR, išskyrus uracilą. Pastaruoju atveju yra azoto bazė, vadinama timinu (T), kuri priklauso pirimidinų kategorijai.

TIE, KURIUOSE NUCLEOTIDES

Kiekvienas nukleotidas, sudarantis bet kurią RNR grandinę, prisijungia prie kito nukleotido, naudojant fosfodiesterio ryšį tarp jo pentozės anglies 3 ir iš karto po nukleotido fosfato grupės.

RNOS MOLEKUULĖS IŠPLĖSTIMAI

Bet kuris polinukleotido RNR filamentas turi du galus, žinomus kaip 5 'galai (skaitykite "penktasis galas pirmiausia") ir 3' pabaigoje (skaityti "pirmasis galas").

Pagal konvenciją biologai ir genetikai nustatė, kad 5 ' galas yra RNR grandinės galva, o 3' galas - jo uodega .

Cheminiu požiūriu, 5 'galas sutampa su pirmosios polinukleotidinės grandinės nukleotido grupe, o 3' galas sutampa su hidroksilo grupe, esančia ant tos pačios grandinės paskutinio nukleotido anglies 3.

Ši organizacija remiasi tuo, kad genetinėse ir molekulinėse biologinėse knygose bet kurios nukleorūgšties polinukleotidų gijos yra aprašytos taip: P-5 '→ 3'-OH (* Pastaba: raidė P žymi atomo atomą). fosforo grupės fosfatas).

Taikant 5 'ir 3' galų sąvokas į vieną nukleotidą, pastarojo 5 'galas yra fosfatų grupė, prijungta prie anglies 5, o jo galas 3' yra hidroksilo grupė, sujungta su anglies 3.

Abiem atvejais skaitytojas kviečiamas atkreipti dėmesį į skaitinį įvykį: 5 '- fosfatų grupė ant anglies 5 ir 3' - hidroksilo grupės ant anglies 3.

lokalizavimas

Gyvų būtybių branduolinėse (ty branduolinėse) ląstelėse RNR molekulės gali būti tiek branduolyje, tiek citoplazmoje .

Ši didelė lokalizacija priklauso nuo to, kad kai kurie ląstelių procesai, kurių pagrindinė RNR yra, yra branduolyje, o kiti - citoplazmoje.

Palyginimas su DNR

Eukariotinių organizmų (taigi ir žmogaus DNR) DNR yra tik ląstelių branduolyje.

santrauka

RNR sintezės procese pagrindinis veikėjas yra ląstelinis fermentas (ty, esantis ląstelės viduje), vadinamas RNR polimeraze (NB: fermentas yra baltymas).

Ląstelės RNR polimerazėje naudojama DNR, esanti tos pačios ląstelės branduolyje, tarsi ji būtų pelėsių, kad sukurtų RNR.

Kitaip tariant, tai yra kopijavimo aparatas, kuris perrašo tai, ką DNR vykdo kita kalba, ty RNR.

Be to, šis RNR sintezės procesas pagal RNR polimerazę yra mokslinis transkripcijos pavadinimas.

Eukariotiniai organizmai, kaip ir 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 nustatyti tolesniuose skyriuose, turi skirtingus biologinius vaidmenis ląstelių gyvenime.

KAIP VEIKIA POLIMERASI RNO AKTYVUS

RNR polimerazė gali:

• Pripažinkite, DNR, vietą, iš kurios pradėti transkripciją,
• Susieti su DNR,
• Dviejų polinukleotidų DNR sruogų atskyrimas (kurios kartu su vandenilio jungtimis laikomos tarp azoto bazių), kad veiktų tik vieną kaitinamąjį siūlą, ir
• Pradėkite RNR transkripto sintezę.

Kiekvienas iš šių etapų vyksta, kai RNR polimerazė ruošiasi atlikti transkripcijos procesą. Taigi, jie yra visi privalomi žingsniai.

RNR polimerazė sintezuoja RNR molekules 5 ' → 3' kryptimi . Įtraukus ribonukleotidus į atsirandančią RNR molekulę, ji pereina į DNR grandinės formą 3 ' → 5' kryptimi .

RNOS PERKRITACIJOS PAKEITIMAI

Po transkripcijos RNR atlieka kai kuriuos pakeitimus, tarp kurių: kai kurių nukleotidų sekų pridėjimas dviejuose galuose, vadinamųjų intronų praradimas (procesas vadinamas splazavimu ) ir pan.

Todėl, atsižvelgiant į pradinį DNR segmentą, gauta RNR turi tam tikrus skirtumus, palyginti su polinukleotidų grandinės ilgiu (paprastai ji yra trumpesnė).

tipai

Yra keletas RNR tipų .

Geriausiai žinomi ir tiriami: transporto RNR (arba RNR perdavimas arba tRNR ), pasiuntinio RNR (arba RNR pranešėjas arba mRNR ), ribosominė RNR (arba ribosominė RNR arba rRNR ) ir maža branduolinė RNR (arba maža RNR arba snRNA ).

Nors jie apima skirtingus specifinius vaidmenis, tRNR, mRNR, rRNR ir snRNA prisideda prie bendro tikslo realizavimo: baltymų sintezės, pradedant nuo DNR esančių nukleotidų sekų.

KITI RNŲ ANKORO RŪŠIAI

Eukariotinių organizmų ląstelėse mokslininkai, be pirmiau minėtų 4, aptiko ir kitų tipų RNR. Pavyzdžiui:

• Mikro RNR (arba miRNA ), kurios yra šiek tiek daugiau kaip 20 nukleotidų e
• RNR, kuri yra ribozimai . Ribozimai yra katalizinio aktyvumo RNR molekulės, tokios kaip fermentai.

Taip pat ir miRNR bei ribozimai dalyvauja baltymų sintezės procese, kaip ir tRNR, mRNR ir kt.

funkcija

RNR yra biologinė makromolekulė tarp DNR ir baltymų, ty ilgų biopolimerų, kurių molekuliniai vienetai yra amino rūgštys .

RNR yra panaši į genetinės informacijos žodyną, nes ji leidžia versti DNR nukleotidų segmentus (kurie yra tada vadinamieji genai) į baltymų aminorūgštis.

Vienas iš dažniausių funkcinio vaidmens RNR aprašymu yra: "RNR yra nukleorūgštis, dalyvaujanti genų kodavimui, dekodavimui, reguliavimui ir ekspresijai".

RNR yra vienas iš trijų vadinamųjų centrinės molekulinės biologijos dogmos elementų, kuriame teigiama, kad "DNR sukelia RNR, iš kurios, savo ruožtu, baltymai gaunami" ( DNR → RNR → baltymai ).

PERKĖLIMAS IR VERTIMAS

Trumpai tariant, transkripcija - tai ląstelių reakcijų serija, dėl kurios susidaro RNR molekulės, pradedant nuo DNR.

Vietoj to, vertimas yra ląstelių procesų rinkinys, baigiantis baltymų gamybai, pradedant nuo transkripcijos proceso metu gaminamų RNR molekulių.

Biologai ir genetikai sukūrė terminą „vertimas“, nes iš nukleotidų kalbos pereiname į aminorūgščių kalbą.

TIPAI IR FUNKCIJOS

Transkripcijos ir vertimo procesai mato visus pirmiau minėtus RNR tipus (tRNR, mRNR ir kt.) Kaip veikėjus:

• MRNR yra RNR molekulė, kuri koduoja baltymą . Kitaip tariant, mRNR yra baltymai prieš nukleotidų transliacijos procesą baltymų aminorūgštyse.

  Po transkripcijos mRNR vyksta įvairiai.

• TRNR yra nekoduojančios RNR molekulės, bet vis dar būtinos baltymų susidarymui. Tiesą sakant, jie atlieka pagrindinį vaidmenį iššifruojant, ką praneša mRNR molekulės.

  Pavadinimas „Transporto RNR“ kyla iš to, kad šios RNR turi aminorūgščių. Tiksliau sakant, kiekviena aminorūgštis atitinka specifinę tRNR.

  TRNR sąveikauja su mRNR per tris specifinius jų sekos nukleotidus.

• RRNR yra RNR molekulės, kurios sudaro ribosomas . Ribosomos yra kompleksinės ląstelių struktūros, kurios, juda išilgai mRNR, sujungia baltymo aminorūgštis.

  Bendrosios ribosomos sudėtyje yra tam tikrų svetainių, kuriose ji gali prisitaikyti prie tRNR ir susitarti su mRNR. Būtent čia trys konkretūs minėti nukleotidai sąveikauja su pasiuntinio RNR.

• SnRNA yra RNR molekulės, kurios dalyvauja mRNR esančių intronų susiejimo procese . Intronai yra trumpi nekoduojantys mRNR segmentai, nenaudojami baltymų sintezei.
• Ribozimai yra RNR molekulės, kurios, esant reikalui, katalizuoja ribonukleotidų grandinių pjovimą .

Paveikslas: mRNR vertimas.