RNA koosneb nukleotiididest, mis sisaldavad suhkrut - riboosi, fosfaati ja ühte lämmastikalust (adeniin, uratsiil, guaniin, tsütosiin). Moodustab DNA -ga sarnaseid primaarseid, sekundaarseid ja tertsiaarseid struktuure. Teave valgu aminohappejärjestuse kohta on esitatud teabe RNA (mRNA, mRNA)... Kolm aminohapet vastavad kolm järjestikust nukleotiidi (koodon). Eukarüootsetes rakkudes töödeldakse transkribeeritud mRNA prekursorit või pre-mRNA-d, moodustades küpse mRNA. Töötlemine hõlmab mittekodeerivate valgujärjestuste (intronite) eemaldamist. Pärast seda eksporditakse mRNA tuumast tsütoplasmasse, kus sellele on kinnitatud ribosoomid, mis tõlgivad mRNA -d aminohapetega seotud tRNA abil. Transport (tRNA)- väikesed, ligikaudu 80 konserveerunud tertsiaarse struktuuriga nukleotiidmolekulid. Nad transpordivad spetsiifilisi aminohappeid ribosoomi peptiidsideme sünteesi kohta. Iga tRNA sisaldab aminohappe kinnituskohta ja antikoodoni mRNA koodonite äratundmiseks ja kinnitamiseks. Antikoodon moodustab koodoniga vesiniksidemeid, mis asetab tRNA asendisse, mis hõlbustab peptiidsideme moodustumist moodustatud peptiidi viimase aminohappe ja tRNA külge kinnitatud aminohappe vahel. Ribosomaalne RNA (rRNA) - ribosoomide katalüütiline komponent. Eukarüootsed ribosoomid sisaldavad nelja tüüpi rRNA molekule: 18S, 5.8S, 28S ja 5S. Kolm neljast rRNA tüübist sünteesitakse tuumas. Tsütoplasmas ühendavad ribosomaalsed RNA -d ribosomaalsete valkudega nukleoproteiini, mida nimetatakse ribosoomiks. Ribosoom seondub mRNA -ga ja sünteesib valku. rRNA moodustab 80% eukarüootsete rakkude tsütoplasmas leiduvast RNA -st.
Funktsioonid: oskus ennast taastoota, võime hoida oma organisatsiooni konstantsena, oskus muudatusi omandada ja neid reprodutseerida.
Geneetiline kood - Spetsiifiline aminohapete komplekt ja järjekord peptiidahelates. Looduses leiduvatest erinevatest valkudest on leitud umbes 20 erinevat aminohapet. Nende krüptimiseks saab pakkuda ainult piisavat arvu nukleotiidide kombinatsioone kolmikkood, milles iga aminohape on krüpteeritud kolme külgneva nukleotiidiga, moodustub neljast nukleotiidist 4 3 = 64 kolmikut. 64 võimalikust DNA kolmikust 61 erinevat aminohapet; ülejäänud 3 nimetatakse mõttetuks või "mõttetuks kolmikuks". Need ei krüpteeri aminohappeid ja on kirjavahemärkidena päriliku teabe lugemisel. Nende hulka kuuluvad ATT, ATCT, ATC.
Geneetilise koodi omadused: degeneratsioon - koodi ilmselge liiasuse tõttu on paljud aminohapped krüptitud mitme kolmikuga. See omadus on väga oluline, kuna muutuste ilmnemine DNA molekuli struktuuris, nagu ühe nukleotiidi asendamine polünukleotiidi ahelas, ei pruugi tripleti tähendust muuta. Saadud uus kolme nukleotiidi kombinatsioon kodeerib sama aminohapet. Spetsiifilisus - iga triplett suudab kodeerida ainult ühte spetsiifilist aminohapet. Mitmekülgsus - koodi täielik vastavus erinevatele elusorganismide liikidele annab tunnistust kogu Maa elusolevate vormide päritolu ühtsusest bioloogilise evolutsiooni käigus. Järjepidevus ja mittekattuvad koodonid lugemisel – nukleotiidide järjestust loetakse kolmikhaaval ilma tühikuteta, samas kui külgnevad kolmikud ei kattu, s.t. iga üksik nukleotiid sisaldub antud lugemisraamis ainult ühes tripletis. Tõend geneetilise koodi mittekattuvuse kohta on ainult ühe aminohappe asendamine peptiidis, asendades samas DNA ühe nukleotiidi.
12. jaanuar 2018Teile pakutud artiklis soovitame uurida ja koostada DNA ja RNA võrdleva tabeli. Alustuseks tuleb öelda, et bioloogias on spetsiaalne osa, mis tegeleb päriliku teabe säilitamise, rakendamise ja edastamisega, selle nimi on molekulaarbioloogia. Seda valdkonda puudutame järgmisena.
See puudutab nukleotiididest moodustatud polümeere (suure molekulmassiga orgaanilisi ühendeid), mida nimetatakse nukleiinhapeteks. Need ühendid täidavad väga olulisi funktsioone, millest üks on keha kohta teabe salvestamine. DNA ja RNA võrdlemiseks (tabel esitatakse artikli lõpus) peate teadma, et valkude biosünteesis on kahte tüüpi nukleiinhappeid:
DNA ja RNA võrdlustabeli koostamiseks on vaja nende polünukleotiididega lähemalt tutvuda. Alustame üldisest küsimusest. Nii DNA kui ka RNA on nukleiinhapped. Nagu varem mainitud, moodustuvad need nukleotiidijääkidest.
Neid polümeere võib leida absoluutselt kõigist keharakkudest, kuna nende õlgadele on pandud suur vastutus, nimelt:
Nüüd toome väga lühidalt esile nende peamised keemilised omadused:
DNA ja RNA võrdlustabelis on oluline märkida nende vahel ühte väga olulist sarnasust - monosahhariidide olemasolu koostises. Oluline on märkida, et igal nukleiinhappel on erinevad vormid. Nukleiinhapete jagunemine DNA -ks ja RNA -ks toimub seetõttu, et neil on erinevad pentoosid.
Näiteks võime DNA -st leida desoksüriboosi ja RNA -st riboosi. Pange tähele, et desoksüriboosi teises süsinikus pole hapnikku. Teadlased on teinud järgmise eelduse - hapniku puudumisel on järgmine tähendus:
Niisiis on kokku viis lämmastikku sisaldavat alust:
Oluline on märkida, et need väikesed osakesed on meie molekulide ehitusplokid. Neis sisaldub kogu geneetiline teave ja täpsemalt nende järjestuses. DNA -st võime leida: A, G, C ja T ning RNA -st - A, G, C ja Y.
Suurem osa nukleiinhapetest on lämmastikalused. Lisaks loetletud viiele on ka teisi, kuid see on äärmiselt haruldane.
Teine oluline omadus on nelja korraldustasandi olemasolu (seda näete pildil). Nagu juba selgunud, on esmane struktuur nukleotiidide ahel, samas kui lämmastikaluste suhe järgib teatud seadusi.
Sekundaarne struktuur on kahekordne spiraal, mille iga ahela koostis on liigispetsiifiline. Fosforhappe jääke võime leida väljaspool spiraali ja selle sees asuvad lämmastikalused.
Viimane tase on kromosoom. Kujutage ette, et Eiffeli torn asetatakse tikutoosi, nii pannakse DNA molekul kromosoomile. Samuti on oluline märkida, et kromosoom võib koosneda ühest või kahest kromatiidist.
Räägime enne DNA ja RNA võrdlustabeli koostamist RNA struktuurist.
DNA ja RNA sarnasuste võrdlemiseks (tabelit näete artikli viimases lõigus) analüüsime viimase variante:
Võrreldes DNA -d ja RNA -d, on võimatu mööda vaadata täidetud funktsioonide küsimusest. See teave kajastub kindlasti lõpptabelis.
Seega võime hetkegi kõhklemata väita, et kogu geneetiline teave on programmeeritud väikesesse DNA molekuli, mis on võimeline kontrollima meie iga sammu. Need sisaldavad:
Kujutage ette, et oleme eraldanud kõik DNA molekulid ühest inimkeha rakust ja paigutanud need järjestikku. Mis sa arvad, kui pikk see kett saab olema? Paljud arvavad, et millimeetrit, kuid see pole nii. Selle keti pikkus on kuni 7,5 sentimeetrit. Uskumatu, miks me siis ei näe rakku ilma võimsa mikroskoobita? Asi on selles, et molekulid on väga tugevalt kokku surutud. Pidage meeles, et me rääkisime juba artiklis Eiffeli torni suurusest.
Kuid milliseid funktsioone täidab DNA?
DNA ja RNA täpsemaks võrdlemiseks teeme ettepaneku kaaluda viimase täidetavaid funktsioone. Juba on öeldud, et eristatakse kolme tüüpi RNA -d:
Sageli antakse koolilastele ülesandeks bioloogia või keemia - võrrelda DNA -d ja RNA -d. Tabel on sel juhul vajalik abiline. Kõike, mida artiklis varem öeldi, näete siin lühidalt.
| Märk | DNA | RNA |
| Struktuur | Kaks ketti. | Üks kett. |
| Polünukleotiidide ahel | Ketid on üksteise suhtes paremale keeratud. | Sellel võib olla erinevaid vorme, kõik sõltub tüübist. Näiteks võtke vahtralehekujuline tRNA. |
| Lokaliseerimine | 99%-l on lokaliseerimine tuumas, kuid seda võib leida kloroplastides ja mitokondrites. | Tuumad, ribosoomid, kloroplastid, mitokondrid, tsütoplasma. |
| Monomeer | Desoksüribonukleotiidid. | Ribonukleotiidid. |
| Nukleotiidid | A, T, G, Ts. | A, G, C, U. |
| Funktsioonid | Päriliku teabe säilitamine. | MRNA kannab pärilikku teavet, rRNA täidab struktuurifunktsiooni, mRNA, tRNA ja rRNA osalevad valkude sünteesis. |
Hoolimata asjaolust, et meie võrdlusomadused osutusid väga lühikesteks, suutsime hõlmata kõiki vaadeldavate ühendite struktuuri ja funktsioone. See tabel võib olla eksamiks hea petuleht või lihtsalt meeldetuletus.
Molekulaarbioloogia on bioteaduste üks olulisemaid harusid ja eeldab elusorganismide rakkude ja nende komponentide üksikasjalikku uurimist. Tema uurimisvaldkond hõlmab paljusid olulisi protsesse, nagu sünd, hingamine, kasv, surm.
Molekulaarbioloogia hindamatu avastus oli kõrgemate olendite geneetilise koodi dešifreerimine ja raku geneetilise teabe salvestamise ja edastamise võime kindlaksmääramine. Peamine roll nendes protsessides kuulub nukleiinhapetele, mida iseloomult eristatakse kahte tüüpi - DNA ja RNA. Mis need makromolekulid on? Millest need koosnevad ja milliseid bioloogilisi funktsioone nad täidavad?
DNA tähistab desoksüribonukleiinhapet. See on üks kolmest raku makromolekulist (ülejäänud kaks on valgud ja ribonukleiinhape), mis tagab organismide arengu ja aktiivsuse geneetilise koodi säilimise ja edastamise. Lihtsamalt öeldes on DNA geneetilise teabe kandja. See sisaldab indiviidi genotüüpi, millel on võime end taastoota ja mis edastab teavet pärimise teel.
Kemikaalina eraldati hapet rakkudest 1860. aastatel, kuid kuni 20. sajandi keskpaigani ei kujutanud keegi ette, et see on võimeline teavet talletama ja edastama. 
Pikka aega usuti, et neid funktsioone täidavad valgud, kuid 1953. aastal suutis rühm biolooge oluliselt laiendada arusaama molekuli olemusest ja tõestada DNA esmast rolli genotüübi säilitamisel ja ülekandmisel. See leid oli sajandi avastus ja teadlased said oma töö eest Nobeli preemia.
DNA on bioloogilistest molekulidest suurim ja koosneb neljast nukleotiidist, mis koosnevad fosforhappe jäägist. Struktuurselt on hape üsna keeruline. Selle nukleotiidid on omavahel ühendatud pikkade ahelatega, mis on paarikaupa ühendatud sekundaarseteks struktuurideks - topeltheeliksiteks.
DNA kipub kahjustuma kiirguse või erinevate oksüdeerivate ainete tõttu, mille tõttu toimub molekulis mutatsiooniprotsess. Happe toimimine sõltub otseselt selle interaktsioonist teise molekuliga - valkudega. Nendega rakus ühendusse astudes moodustab see kromatiiniaine, mille sees teave realiseerub.
RNA on ribonukleiinhape, mis sisaldab lämmastikaluseid ja fosforhappejääke. 
On hüpotees, et see on esimene molekul, mis omandab võime end taastoota juba meie planeedi tekkimise ajastul - prebioloogilistes süsteemides. RNA kuulub endiselt üksikute viiruste genoomidesse, täites neis rolli, mida DNA mängib kõrgemates olendites.
Ribonukleiinhape koosneb 4 nukleotiidist, kuid topeltheeliksi asemel, nagu DNA puhul, on selle ahelad ühendatud ühe kõveraga. Nukleotiidid sisaldavad riboosi, mis osaleb aktiivselt ainevahetuses. Sõltuvalt valgu kodeerimise võimalusest jagatakse RNA matriitsiks ja mittekodeerivaks.
Esimene toimib omamoodi vahendajana kodeeritud teabe edastamisel ribosoomidele. Viimased ei saa kodeerida valke, kuid neil on muud võimalused - molekulide translatsioon ja ligeerimine.
Keemilise koostise poolest on happed üksteisega väga sarnased. Mõlemad on lineaarsed polümeerid ja on N-glükosiid, mis on loodud viie süsinikusisaldusega suhkrujääkidest. Nende erinevus seisneb selles, et RNA suhkrujääk on riboos, pentoosirühma monosahhariid, mis lahustub vees kergesti. Suhkru jääk DNA -s on desoksüriboos või riboosi derivaat, millel on veidi erinev struktuur. 
Erinevalt riboosist, mis moodustab 4 süsinikuaatomist ja 1 hapnikuaatomist koosneva ringi, asendatakse desoksüriboosis teine süsinikuaatom vesinikuga. Teine erinevus DNA ja RNA vahel on nende suurus - suurem. Lisaks on nelja DNA -sse kuuluva nukleotiidi hulgas üks lämmastikku sisaldav alus, mida nimetatakse tümiiniks, samas kui RNA -s on tümiini asemel selle mitmekesisus - uratsiil.
Mis on DNA ja RNA? Millised on nende funktsioonid ja tähendus meie maailmas? Millest need koosnevad ja kuidas need toimivad? Seda ja mitte ainult ei käsitleta artiklis.
Bioloogiateadused, mis uurivad geneetilise teabe säilitamise, rakendamise ja edastamise põhimõtteid, ebakorrapäraste biopolümeeride struktuuri ja funktsiooni, kuuluvad molekulaarbioloogiasse.
Biopolümeerid, suure molekulmassiga orgaanilised ühendid, mis moodustuvad nukleotiidijääkidest, on nukleiinhapped. Nad salvestavad teavet elusorganismi kohta, määravad selle arengu, kasvu, pärilikkuse. Need happed osalevad valkude biosünteesis.
Looduses esinevaid nukleiinhappeid on kahte tüüpi:
Maailmale räägiti, mis DNA on, 1868. aastal, kui see avastati lõhe leukotsüütide ja sperma rakutuumades. Hiljem leiti neid kõigist looma- ja taimerakkudest, aga ka bakteritest, viirustest ja seentest. Aastal 1953 ehitasid J. Watson ja F. Crick röntgenkiirte struktuurianalüüsi tulemusel mudeli, mis koosnes kahest polümeeriahelast, mis on keerdunud üksteise ümber. 1962. aastal pälvisid need teadlased nende avastamise eest Nobeli preemia.
Mis on DNA? See on nukleiinhape, mis sisaldab indiviidi genotüüpi ja edastab teavet pärimise teel, ise paljunedes. Kuna need molekulid on väga suured, on võimalikke nukleotiidjärjestusi tohutult palju. Seetõttu on erinevate molekulide arv praktiliselt lõpmatu.
Need on suurimad bioloogilised molekulid. Nende suurus ulatub ühest veerandist bakterites kuni neljakümne millimeetrini inimese DNA -s, mis on palju suurem kui valgu maksimaalne suurus. Need koosnevad neljast monomeerist, nukleiinhapete struktuurikomponentidest - nukleotiididest, mis sisaldavad lämmastikalust, fosforhappejääki ja desoksüriboosi.
Lämmastikualustel on kahekordne süsiniku ja lämmastiku ring - puriinid ja üks tsükkel - pürimidiinid.
Puriinid on adeniin ja guaniin ning pürimidiinid tümiin ja tsütosiin. Neid tähistatakse suurte ladina tähtedega: A, G, T, C; ja vene kirjanduses - kirillitsas: A, G, T, C. Keemilise vesiniksideme abil ühendatakse need omavahel, mille tulemuseks on nukleiinhapete ilmumine.
Universumis on spiraal kõige levinum vorm. Nii et ka DNA molekuli struktuuril on see olemas. Polünukleotiidide ahel on keerdunud nagu keerdtrepp.
Ahelad molekulis on suunatud üksteisele vastupidiselt. Selgub, et kui ühes ahelas on 3 "otsast 5", siis teises ahelas on orientatsioon vastupidi 5 "otsast 3".
Kaks ahelat on lämmastikaluste abil ühendatud molekuliks selliselt, et adeniinil on side tümiiniga ja guaniinil - ainult tsütosiiniga. Ühe ahela järjestikused nukleotiidid määravad teise. Seda kirjavahetust, mis põhineb uute molekulide tekkimisel replikatsiooni või dubleerimise tagajärjel, on hakatud nimetama komplementaarsuseks.
Selgub, et adenüülnukleotiidide arv võrdub tümidüülnukleotiidide arvuga ja guanüülnukleotiidid võrduvad tsütidüülnukleotiidide arvuga. Seda kirjavahetust hakati nimetama "Chargaffi reegliks".
Ensüümide kontrolli all olev enese paljunemise protsess on DNA peamine omadus.
Kõik saab alguse heeliksi kerimisest tänu ensüümi DNA polümeraasile. Pärast vesiniksidemete katkemist sünteesitakse ühes ja teises ahelas tütartahel, mille materjaliks on tuumas esinevad vabad nukleotiidid.
Iga DNA ahel on uue ahela mall. Selle tulemusena saadakse ühest kaks absoluutselt identset lähtemolekuli. Sel juhul sünteesitakse üks lõim pidevaks ja teine on kõigepealt katkendlik, alles seejärel ühendatakse.
Molekul kannab kogu olulist teavet nukleotiidide kohta, määrab aminohapete asukoha valkudes. Inimese ja kõigi teiste organismide DNA salvestab teavet selle omaduste kohta, edastades need järeltulijatele.
Osa sellest on geen - nukleotiidide rühm, mis kodeerib teavet valgu kohta. Raku geenide kogum moodustab selle genotüübi või genoomi.
Geenid paiknevad kindlal DNA lõigul. Need koosnevad teatud hulgast nukleotiididest, mis paiknevad järjestikuses kombinatsioonis. See tähendab, et geen ei saa molekulis oma kohta muuta ja sellel on väga spetsiifiline arv nukleotiide. Nende järjestus on ainulaadne. Näiteks adrenaliini saamiseks kasutatakse ühte järjekorda ja insuliini puhul teist järjekorda.
Lisaks geenidele sisaldab DNA mittekodeerivaid järjestusi. Need reguleerivad geenide toimimist, aitavad kromosoome ja tähistavad geeni algust ja lõppu. Kuid täna on enamiku nende roll teadmata.
See molekul on väga sarnane desoksüribonukleiinhappega. Kuid see pole nii suur kui DNA. Ja RNA koosneb ka nelja tüüpi polümeersetest nukleotiididest. Kolm neist on DNA -ga sarnased, kuid tümiini asemel sisaldab see uratsiili (U või Y). Lisaks koosneb RNA süsivesikust - riboosist. Peamine erinevus seisneb selles, et selle molekuli spiraal on üksik, mitte kahekordne DNA -s.
Ribonukleiinhappe funktsioonid põhinevad kolmel erinevat tüüpi RNA -l.
Informatiivne edastab geneetilise teabe DNA -st tuuma tsütoplasmasse. Seda nimetatakse ka maatriksiks. See on avatud ahel, mis sünteesitakse tuumas ensüümi RNA polümeraasi abil. Hoolimata asjaolust, et selle protsent molekulis on äärmiselt madal (kolm kuni viis protsenti rakust), on sellel kõige olulisem funktsioon - olla maatriks valkude sünteesiks, teavitades nende struktuurist DNA molekulidest. Ühte valku kodeerib üks konkreetne DNA, seega on nende arvväärtus võrdne.
Ribosomaalne koosneb peamiselt tsütoplasmaatilistest graanulitest - ribosoomidest. R-RNA sünteesitakse tuumas. Need moodustavad umbes kaheksakümmend protsenti kogu rakust. Sellel liigil on keeruline struktuur, mis moodustab üksteist täiendavatele osadele aasad, mis viib molekulaarse eneseorganiseerumiseni keerukaks kehaks. Nende hulgas on prokarüootides kolme tüüpi ja eukarüootides neli tüüpi.
Transport toimib "adapterina", paigutades polüpeptiidahela aminohapped sobivasse järjekorda. Keskmiselt on see kaheksakümmend nukleotiidi pikk. Reeglina sisaldab rakk neid peaaegu viisteist protsenti. See on ette nähtud aminohapete transportimiseks sinna, kus valk sünteesitakse. Rakus on kahekümne kuni kuuekümne transpordi RNA tüüpi. Neil kõigil on kosmoses sarnane organisatsioon. Nad võtavad endale ristikulehe nimelise struktuuri.
Kui avastati, mis on DNA, ei olnud selle roll nii ilmne. Isegi täna, hoolimata asjaolust, et avalikustatakse palju rohkem teavet, jäävad mõned küsimused vastuseta. Ja mõnda pole ehk isegi veel sõnastatud.
DNA ja RNA üldtuntud bioloogiline tähtsus seisneb selles, et DNA edastab pärilikku teavet ning RNA osaleb valkude sünteesis ja kodeerib valgu struktuuri.
Siiski on versioone, et see molekul on seotud meie vaimse eluga. Mis on inimese DNA selles mõttes? See sisaldab kogu teavet tema, tema elu ja pärilikkuse kohta. Metafüüsikud usuvad, et selles sisaldub eelmiste elude kogemus, DNA taastavad funktsioonid ja isegi kõrgema "mina" - Looja, Jumala energia.
Nende arvates sisaldavad ahelad koode, mis on seotud elu kõigi aspektidega, sealhulgas vaimse osaga. Kuid teatud teave, näiteks teie keha taastamise kohta, asub DNA -d ümbritseva mitmemõõtmelise ruumi kristallstruktuuris. See kujutab endast dodekaeedrit ja on mälestus kogu elujõust.
Tulenevalt asjaolust, et inimene ei koorma end vaimsete teadmistega, on kristallkoorega DNA -s teabe vahetamine väga aeglane. Tavalise inimese jaoks on see vaid viisteist protsenti.
Eeldatakse, et seda tehti spetsiaalselt selleks, et lühendada inimese elu ja langeda duaalsuse tasemele. Seega kasvab inimese karmavõlg ja planeedil säilitatakse mõne üksuse jaoks vajalik vibratsiooni tase.
Ja uratsiil (erinevalt DNA -st, mis sisaldab uratsiili asemel tümiini). Neid molekule leidub kõigi elusorganismide rakkudes, samuti mõnedes viirustes.
RNA põhiülesanded rakulistes organismides on mall geneetilise teabe teisendamiseks valkudeks ja ribosoomide varustamiseks sobivate aminohapetega. Viiruste puhul on see geneetilise teabe kandja (kodeerib ümbrikvalke ja viiruseensüüme). Viroidid koosnevad ringikujulisest RNA molekulist ega sisalda teisi molekule. Olemas RNA maailma hüpotees, mille kohaselt tekkisid RNA -d enne valke ja olid esimesed eluvormid.
Rakulisi RNA -sid toodetakse protsessiga, mida nimetatakse transkriptsioon, see tähendab RNA sünteesi DNA maatriksil, mida teostavad spetsiaalsed ensüümid - RNA polümeraas. Seejärel osalevad saatja RNA -d (mRNA -d) protsessis, mida nimetatakse tõlkimiseks. Ringhääling - See on valgu süntees mRNA maatriksil ribosoomide osalusel. Teised RNA -d läbivad pärast transkriptsiooni keemilisi modifikatsioone ning pärast sekundaarsete ja tertsiaarsete struktuuride moodustamist täidavad nad funktsioone sõltuvalt RNA tüübist.
Üheahelalist RNA-d iseloomustavad mitmesugused ruumilised struktuurid, milles osa sama ahela nukleotiididest on omavahel seotud. Mõned kõrgelt struktureeritud RNA -d on seotud raku valkude sünteesiga, näiteks transpordi RNA -d on abiks koodonite äratundmisel ja vastavate aminohapete kohaletoimetamisel valgu sünteesi kohale, ning saatja -RNA -d on ribosoomide struktuurseks ja katalüütiliseks aluseks.
Kuid RNA funktsioonid kaasaegsetes rakkudes ei piirdu nende rolliga tõlkimisel. Nii osalevad mRNA -d eukarüootsetes messenger -RNA -des ja muudes protsessides.
Lisaks asjaolule, et RNA molekulid on osa mõnest ensüümist (näiteks telomeraas), on üksikutel RNA -del oma ensümaatiline aktiivsus, võime teha katkestusi teistes RNA molekulides või vastupidi „kleepida“ kaks RNA fragmenti. Selliseid RNA -sid nimetatakse ribosüümid.
Paljud viirused koosnevad RNA -st, st neis mängib see rolli, mida DNA mängib kõrgemates organismides. Tuginedes RNA funktsioonide mitmekesisusele rakus, esitati hüpotees, mille kohaselt RNA on esimene molekul, mis on võimeline ise paljunema prebioloogilistes süsteemides.
RNA uuringute ajalugu
Aastal avastati nukleiinhapped 1868 aastaŠveitsi teadlase Johann Friedrich Miescheri poolt, kes nimetas neid aineid "nukleiiniks", kuna neid leidus tuumas (lad. tuum). Hiljem avastati, et tuuma puuduvad bakterirakud sisaldavad ka nukleiinhappeid.
Aastal püstitati hüpotees RNA tähtsusest valkude sünteesis 1939 aasta Thorburni teoses Oscar Kaspersson, Jean Brachet ja Jack Schultz. Gerard Mairbucks eraldas küüliku hemoglobiini kodeeriva esimese saatja RNA ja näitas, et kui see sisestati munarakkudesse, moodustus sama valk.
Nõukogude Liidus aastal 1956-57 viidi läbi uuringud (A. Belozersky, A. Spirin, E. Volkin, F. Astrakhan) RNA -rakkude koostise määramiseks, mille põhjal jõuti järeldusele, et suurem osa RNA -st rakus on ribosomaalne RNA.
V 1959 aasta Severo Ochoa sai Nobeli meditsiinipreemia RNA sünteesi mehhanismi avastamise eest. Aastal määrati pärmi S. cerevisiae ühe tRNA 77 nukleotiidi järjestus 1965 aasta aastal Robert Halli laboris, mille jaoks aastal 1968 aasta sai ta Nobeli meditsiinipreemia.
V 1967 Carl Wese pakkus välja, et RNA -del on katalüütilised omadused. Ta esitas nn RNA maailmahüpoteesi, milles proto-organismide RNA toimis nii informatsiooni salvestavate molekulidena (nüüd mängib seda rolli DNA) kui ka molekulidena, mis katalüüsivad metaboolseid reaktsioone (nüüd teevad seda ensüümid).
V 1976 Walter Fireers ja tema meeskond Genti ülikoolist (Holland) olid esimesed, kes tegid kindlaks RNA genoomi järjestuse - viiruses sisalduva bakteriofaagi MS2.
Alguses 1990ndad leiti, et võõraste geenide sissetoomine taime genoomi viib sarnaste taimegeenide ekspressiooni pärssimiseni. Umbes samal ajal näidati, et umbes 22 aluse pikkune RNA, mida nüüd nimetatakse mikro-RNA-deks, mängib ümarusside ontogeneesis reguleerivat rolli.
Hüpoteesi RNA rolli kohta valkude sünteesis esitas Torbjörn Caspersson, tuginedes uuringutele Biennium 1937-1939., mille tulemusel näidati, et valku aktiivselt sünteesivad rakud sisaldavad suures koguses RNA -d. Hüpoteesi kinnitas Hubert Chantrenne.
RNA struktuuri tunnused
RNA nukleotiidid koosnevad suhkrust - riboosist, mille üks alustest on kinnitatud asendisse 1 ": adeniin, guaniin, tsütosiin või uratsiil. Fosfaatrühm ühendab riboosid ahelaks, moodustades sidemed ühe riboosi 3" süsinikuaatomiga ja teise 5 "asendis. Füsioloogilise pH juures olevad fosfaatrühmad on negatiivselt laetud, seega võib RNA -d nimetada polüanioon.
RNA transkribeeritakse nelja aluse polümeerina (adeniin (A), guaniin (G), uratsiil (U) ja tsütosiin (C)), kuid küps RNA sisaldab palju modifitseeritud aluseid ja suhkruid. Kokku sisaldab RNA umbes 100 erinevat tüüpi modifitseeritud nukleosiidi, millest:
-2 "-O-metüülriboos kõige tavalisem suhkru modifikatsioon;
- Pseudouridiin- kõige sagedamini muudetud alus, mis on kõige tavalisem. Pseudouridiinis (Ψ) ei ole uratsiili ja riboosi vaheline side C -N, vaid C -C, see nukleotiid esineb RNA molekulides erinevates positsioonides. Eelkõige on pseudouridiin oluline tRNA toimimiseks.
Veel üks mainitud mainitud alus on hüpoksantiin, deamineeritud guaniin, mille nukleosiidi nimetatakse inosiin... Inosiin mängib olulist rolli geneetilise koodi degeneratsiooni tagamisel.
Paljude teiste modifikatsioonide rolli ei mõisteta täielikult, kuid ribosoomi RNA-s asuvad paljud transkriptsioonijärgsed modifikatsioonid ribosoomi toimimiseks olulistes piirkondades. Näiteks ühel ribonukleotiidil, mis on seotud peptiidsideme moodustamisega. RNA lämmastikalused võivad moodustada vesiniksidemeid tsütosiini ja guaniini, adeniini ja uratsiili, aga ka guaniini ja uratsiili vahel. Siiski on võimalikud ka muud interaktsioonid, näiteks võivad mitmed adeniinid moodustada neljast nukleotiidist koosneva ahela või silmuse, milles on paar alust adeniin - guaniin.
RNA oluline struktuuriline tunnus, mis eristab seda DNA-st, on hüdroksüülrühma olemasolu riboosi 2 "asendis, mis võimaldab RNA molekulil eksisteerida pigem A-vormingus kui B-konformatsioonil, mida DNA-s kõige sagedamini täheldatakse . A-kujul on sügav ja kitsas suur soon ja madal ja lai väike soon 2-tollise hüdroksüülrühma olemasolu teine tagajärg on see, et see on konformatsiooniliselt plastiline, st ei osale kahekordse spiraali moodustamises. RNA molekul võib keemiliselt rünnata teisi fosfaatsidemeid ja neid lõhustada.
Üheahelalise RNA molekuli "töö" vormil, nagu valkudel, on sageli tertsiaarne struktuur. Tertsiaarne struktuur on moodustatud sekundaarse struktuuri elementide alusel, moodustub vesiniksidemete kaudu ühe molekuli sees. Sekundaarse struktuuri elemente on mitut tüüpi-tüveaasad, silmused ja pseudosõlmed. Võimalike baaside paaristamisvõimaluste suure hulga tõttu on RNA sekundaarse struktuuri ennustamine palju keerulisem ülesanne kui valkude struktuur, kuid praegu on olemas tõhusaid programme, näiteks mfold.
Näide RNA molekulide funktsioonide sõltuvusest nende sekundaarsest struktuurist on ribosoomide sisemised maandumiskohad (IRES). IRES on sõnumitooja RNA 5 "otsas paiknev struktuur, mis näeb ette ribosoomi kinnitumise, möödudes tavalisest valgu sünteesi käivitamise mehhanismist, nõuab spetsiaalset modifitseeritud alust (korki) 5" otsas ja valgu initsiatsioonifaktorit. Esialgu leiti IRES viiruse RNA-dest, kuid nüüd on üha rohkem tõendeid selle kohta, et rakulised mRNA-d kasutavad stressis ka IRES-sõltuvat initsiatsioonimehhanismi. Paljud RNA tüübid, näiteks rRNA ja snRNA (snRNA), toimivad rakus kompleksidena valkudega, mis seostuvad RNA molekulidega pärast nende sünteesi või (y) tuumast tsütoplasmasse eksportimist. Selliseid RNA-valgu komplekse nimetatakse ribonukleoproteiinide kompleksideks või ribonukleoproteiinid.
Maatriksribonukleiinhape (mRNA, sünonüüm - messenger RNA, mRNA)- RNA, mis vastutab teabe edastamise eest valkude esmase struktuuri kohta DNA -lt valkude sünteesi kohtadesse. mRNA sünteesitakse transkriptsiooni ajal DNA -st, misjärel seda omakorda kasutatakse translatsiooni ajal valgu sünteesi mallina. Seega mängib mRNA "manifestatsioonis" (ekspressioonis) olulist rolli.
Tüüpilise küpse mRNA pikkus on mitusada kuni mitu tuhat nukleotiidi. Kõige pikemad mRNA-d on märgitud (+) sc RNA-d sisaldavates viirustes, näiteks pikornaviirustes, kuid tuleb meeles pidada, et nendes viirustes moodustab mRNA kogu nende genoomi.
Valdav enamus RNA -sid ei kodeeri valke. Neid mittekodeerivaid RNA -sid saab transkribeerida üksikutest geenidest (nt ribosomaalsed RNA -d) või olla intronite derivaadid. Klassikalised, hästi uuritud mittekodeerivate RNA-de tüübid on transpordi RNA-d (tRNA-d) ja translatsiooniga seotud rRNA-d. Samuti on olemas RNA klassid, mis vastutavad geenide reguleerimise, mRNA töötlemise ja muude rollide eest. Lisaks on olemas mittekodeerivad RNA molekulid, mis võivad katalüüsida selliseid keemilisi reaktsioone nagu RNA molekulide lõikamine ja ligeerimine. Analoogselt valkudega, mis võivad katalüüsida keemilisi reaktsioone - ensüüme (ensüüme), nimetatakse katalüütilisi RNA molekule ribosüümideks.
Transport (tRNA)- väikesed, umbes 80 nukleotiidi, konservatiivse kolmanda struktuuriga molekulid. Nad transpordivad spetsiifilisi aminohappeid ribosoomi peptiidsideme sünteesi kohta. Iga tRNA sisaldab aminohappe kinnitumissaiti ja antikoodoni mRNA koodoni äratundmiseks ja kinnitamiseks. Antikoodon moodustab koodoniga vesiniksidemeid, mis asetab tRNA asendisse, mis hõlbustab peptiidsideme moodustumist moodustatud peptiidi viimase aminohappe ja tRNA külge kinnitatud aminohappe vahel.
Ribosomaalne RNA (rRNA)- ribosoomide katalüütiline komponent. Eukarüootsed ribosoomid sisaldavad nelja tüüpi rRNA molekule: 18S, 5.8S, 28S ja 5S. Kolm neljast rRNA tüübist sünteesitakse polüsoomidel. Tsütoplasmas ühendavad ribosomaalsed RNA -d ribosomaalsete valkudega nukleoproteiine, mida nimetatakse ribosoomideks. Ribosoom seondub mRNA -ga ja sünteesib valku. rRNA moodustab 80% RNA -st, seda leidub eukarüootsete rakkude tsütoplasmas.
Paljudes bakterites ja plastiidides leidub ebatavalist tüüpi RNA -d, mis toimib tRNA ja mRNA -na (tmRNA). Kui ribosoom peatub defektse mRNA juures ilma stoppkoodoniteta, kinnitab tmRNA väikese peptiidi, mis suunab valgu lagunemisele.
Mikro-RNA (21–22 nukleotiidi pikk) leidub eukarüootides ja mõjutab RNA interferentsi mehhanismi kaudu. Sel juhul võib mikro-RNA ja ensüümide kompleks viia geenipromootori DNA nukleotiidide metüleerimiseni, mis on signaaliks geeniaktiivsuse vähenemisele. Teist tüüpi mRNA regulatsiooni kasutamisel laguneb komplementaarne mikroRNA. Siiski on miRNA -sid, mis pigem suurendavad kui vähendavad geeniekspressiooni.
Väikesed segavad RNA-d (siRNA, 20-25 nukleotiidi) tekivad sageli viiruslike RNA -de lõhustamise tagajärjel, kuid eksisteerivad ka endogeensed rakulised miRNA -d. Väikesed segavad RNA-d toimivad ka RNA interferentsi kaudu mikro-RNA-ga sarnaste mehhanismide kaudu.
Võrdlus DNA -ga
DNA ja RNA vahel on kolm peamist erinevust:
1 . DNA sisaldab suhkru desoksüriboosi, RNA - riboosi, millel on võrreldes desoksüriboosiga täiendav hüdroksüülrühm. See rühm suurendab molekuli hüdrolüüsi tõenäosust, see tähendab, et see vähendab RNA molekuli stabiilsust.
2.
RNA -s adeniiniga komplementaarne nukleotiid ei ole tümiin, nagu DNA -s, vaid uratsiil on tümiini metüleerimata vorm.
3.
DNA eksisteerib kahe spiraali kujul, mis koosneb kahest eraldi molekulist. RNA molekulid on keskmiselt palju lühemad ja valdavalt üheahelalised. Bioloogiliselt aktiivsete RNA molekulide, sealhulgas tRNA, rRNA snRNA ja muude valkude mittekodeerivate molekulide struktuurianalüüs näitas, et need ei koosne ühest pikast spiraalist, vaid paljudest üksteise lähedal paiknevatest lühikestest heeliksitest ja moodustavad midagi tertsiaarset valku struktuur. Selle tulemusena võib RNA katalüüsida keemilisi reaktsioone, näiteks ribosoomi peptiidi-transferaasi keskus, mis on seotud valkude peptiidsidemete moodustamisega, koosneb täielikult RNA-st.
Funktsiooni omadused:
1. Töötlemine
Paljud RNA -d on seotud teiste RNA -de modifitseerimisega. Intronid lõigatakse välja pro-mRNA spliceosoomidest, mis sisaldavad lisaks valkudele ka mitmeid väikeseid tuuma-RNA-sid (snRNA-sid). Lisaks võivad intronid oma ekstsisiooni katalüüsida. Transkriptsiooni tulemusena sünteesitud RNA -d saab ka keemiliselt modifitseerida. Eukarüootides teostavad RNA nukleotiidide keemilisi modifikatsioone, näiteks nende metüleerimist väikesed tuuma-RNA-d (snRNA, 60–300 nukleotiidi). Seda tüüpi RNA on lokaliseeritud tuuma- ja Cajal -kehas. Pärast snRNA seostamist ensüümidega seondub snRNA sihtmärk -RNA -ga, moodustades paarid kahe molekuli aluste vahele ja ensüümid muudavad siht -RNA nukleotiide. Ribosomaalsed ja transpordi RNA -d sisaldavad palju sarnaseid modifikatsioone, mille spetsiifiline asend säilitatakse sageli evolutsiooniprotsessis. Samuti saab muuta SnRNA -sid ja snRNA -sid ise.
2. Ringhääling
TRNA seob tsütoplasmas teatud aminohappeid ja saadetakse mRNA -le valgu sünteesi kohale, kus see seondub koodoniga ja loobub aminohapetest, mida kasutatakse valkude sünteesiks.
3. Teabefunktsioon
Mõnes viiruses täidab RNA funktsioone, mida DNA täidab eukarüootides. Samuti täidab teabefunktsiooni mRNA, mis kannab teavet valkude kohta ja on selle sünteesi koht.
4. Geenide reguleerimine
Mõned RNA tüübid on seotud geenide reguleerimisega, suurendades või vähendades selle aktiivsust. Need on niinimetatud miRNA-d (väikesed segavad RNA-d) ja mikroRNA-d.
5. Katalüütilinefunktsiooni
On niinimetatud ensüüme, mis viitavad RNA-le, neid nimetatakse ribosüümideks. Need ensüümid täidavad erinevaid funktsioone ja neil on omapärane struktuur.
