Общност
РНК, или рибонуклеинова киселина, е нуклеиновата киселина, участваща в процесите на кодиране, декодиране, регулиране и експресиране на гени. Гените са повече или по -малко дълги сегменти на ДНК, които съдържат фундаменталната информация за синтеза на протеини.
Фигура: Азотни основи в молекула на РНК. От wikipedia.org
С много прости думи, РНК произлиза от ДНК и представлява преходната молекула между ДНК и протеини. Някои изследователи го наричат „речник за превод на езика на ДНК на езика на протеините“.
РНК молекулите произлизат от обединението, във вериги, на променлив брой рибонуклеотиди.Фосфатна група, азотна основа и 5-въглеродна захар, наречена рибоза, участват в образуването на всеки отделен рибонуклеотид.
Какво е РНК?
РНК или рибонуклеинова киселина е биологична макромолекула, принадлежаща към категорията нуклеинови киселини, която играе централна роля в генерирането на протеини от ДНК.
Генерирането на протеини (също биологични макромолекули) включва поредица от клетъчни процеси, които, взети заедно, се наричат протеинов синтез.
ДНК, РНК и протеините са от съществено значение за осигуряване на оцеляването, развитието и правилното функциониране на клетките на живите организми.
Какво е ДНК?
ДНК или дезоксирибонуклеинова киселина е друга естествено срещаща се нуклеинова киселина, заедно с РНК.
Структурно подобна на рибонуклеиновата киселина, дезоксирибонуклеиновата киселина е генетичното наследство, което е „запасът от гени“, съдържащ се в клетките на живите организми. Образуването на РНК и индиректно на протеините зависи от ДНК.
ИСТОРИЯ НА РНК
Фигура: рибоза и дезоксирибоза
Изследванията на РНК започват след 1868 г., годината, в която Фридрих Мишер открива нуклеинови киселини.
Първите внесени открития в това отношение датират между втората част на "50 -те години на ХХ век и първата част на" 60 -те години. Сред учените, участвали в тези открития, следните заслужават специално споменаване: Северо Очоа, Алекс Рич, Дейвид Дейвис и Робърт Холи.
През 1977 г. група изследователи, водени от Филип Шарп и Ричард Робъртс, дешифрират процеса на снаждане на интроните.
През 1980 г. Томас Чех и Сидни Алтман идентифицират рибозими.
* Забележка: да знаете какви са те снаждане на интрони и рибозими, вижте главите, посветени на синтеза на ANN и на функциите.
Структура
От химико-биологична гледна точка РНК е биополимер Биополимерите са големи естествени молекули, резултат от обединението, във вериги или нишки, на много по-малки молекулни единици, наречени мономери.
Мономерите, които изграждат РНК, са нуклеотидите.
ГРАНИЦАТА Е ОБИЧНО ЕДИНСТВЕНА ВЕРИГА
Молекулите на РНК обикновено се състоят от единични вериги от нуклеотиди (полинуклеотидни нишки).
Дължината на клетъчните РНК варира от по -малко от сто до дори няколко хиляди нуклеотиди.
Броят на съставните нуклеотиди зависи от ролята на въпросната молекула.
Сравнение с ДНК
За разлика от РНК, ДНК е биополимер, който обикновено се състои от две нишки нуклеотиди.
Обединени заедно, тези две полинуклеотидни нишки имат противоположна ориентация и, обвивайки една в друга, образуват двойна спирала, известна като „двойна спирала“.
Обща молекула на човешка ДНК може да съдържа приблизително 3,3 милиарда нуклеотида на нишка.
ОБЩА СТРУКТУРА НА НУКЛЕОТИД
По дефиниция нуклеотидите са молекулните единици, които изграждат нуклеиновите киселини РНК и ДНК.
От структурна гледна точка общ нуклеотид е резултат от обединението на три елемента, които са:
- Фосфатна група, която е производно на фосфорна киселина;
- Пентоза, тоест захар с 5 въглеродни атома;
- Азотна основа, която е ароматна хетероциклична молекула.
Пентозата представлява централният елемент на нуклеотидите, тъй като фосфатната група и азотната основа се свързват с нея.
Фигура: Елементи, които съставляват генеричен нуклеотид на нуклеинова киселина. Както може да се види, фосфатната група и азотната основа се свързват със захарта.
Химическата връзка, която държи пентозата и фосфатната група заедно, е фосфодиестерна връзка, докато химическата връзка, която свързва пентозата и азотната основа, е N-гликозидна връзка.
КАКВО Е ПЕНТОЗАТА НА РНК?
Помещение: химиците са помислили да номерират въглеродите, които изграждат органичните молекули, по такъв начин, че да опростят тяхното изследване и описание. Следователно тук 5 -те въглерода на пентозата стават: въглерод 1, въглерод 2, въглерод 3, въглерод 4 и въглерод 5. Критерият за присвояване на числата е доста сложен, поради което считаме за уместно да изоставим обяснението.
5-въглеродната захар, която отличава нуклеотидната структура на РНК, е рибоза.
От 5 -те въглеродни атома на рибозата те заслужават специално споменаване:
- The въглерод 1, защото това е, което се свързва с азотната основа, чрез N-гликозидна връзка.
- The въглерод 2, защото това е, което отличава пентозата на нуклеотидите на РНК от пентозата на нуклеотидите на ДНК.Свързани с 2 въглерода на РНК има кислороден атом и водороден атом, които заедно образуват ОН хидроксилна група.
- The въглерод 3, защото той е този, който участва във връзката между два последователни нуклеотида.
- The въглерод 5, защото това е, което се присъединява към фосфатната група, чрез фосфодиестерна връзка.
Поради наличието на захарна рибоза, нуклеотидите на РНК вземат специфичното име на рибонуклеотидите.
Сравнение с ДНК
Пентозата, която изгражда ДНК нуклеотидите, е дезоксирибоза.
Дезоксирибозата се различава от рибозата с липсата на кислородни атоми върху въглерод 2.
Следователно, липсва хидроксилната група ОН, която характеризира 5-въглеродната захар на РНК.
Поради наличието на дезоксирибозна захар, ДНК нуклеотидите са известни също като дезоксирибонуклеотиди.
ВИДОВЕ НУКЛЕОТИДИ И АЗОТНИ ОСНОВИ
РНК има 4 различни типа нуклеотиди.
За да се разграничат тези 4 различни типа нуклеотиди е само азотната основа.
Поради очевидни причини азотните основи на РНК са 4, по -специално: аденин (съкратено А), гуанин (G), цитозин (С) и урацил (U).
Аденинът и гуанинът принадлежат към класа на пурините, ароматни хетероциклични съединения с двоен пръстен.
Цитозин и урацил, от друга страна, попадат в категорията на пиримидини, ароматни хетероциклични съединения с един пръстен.
Сравнение с ДНК
Азотните основи, които отличават нуклеотидите на ДНК, са същите като тези на РНК, с изключение на урацил. На мястото на последното "с" е азотна основа, наречена тимин (Т), която принадлежи към категорията пиримидини.
ВРЪЗКА МЕЖДУ НУКЛЕОТИДИ
Всеки нуклеотид, образуващ всяка РНК верига, се свързва със следващия нуклеотид чрез фосфодиестерна връзка между въглерода 3 на неговата пентоза и фосфатната група на непосредствено следващия нуклеотид.
КРАЙНИТЕ НА МОЛЕКУЛ НА РНК
Всяка полинуклеотидна верига на РНК има два края, известни като 5 "край (прочетете" край пет първични ") и край 3" (прочетете "край три първични").
По конвенция биолози и генетици са установили, че "край 5" представлява главата на РНК верига, докато "край 3" представлява опашката му.
От химическа гледна точка, "5 край" съвпада с фосфатната група на първия нуклеотид от полинуклеотидната верига, докато "3 край" съвпада с хидроксилната група, поставена върху въглерод 3 от последния нуклеотид от същата верига.
Въз основа на тази организация в книгите по генетика и молекулярна биология полинуклеотидните нишки на всяка нуклеинова киселина са описани, както следва: P -5 "→ 3" -OH (* Забележка: буквата P показва " атом фосфор от фосфатната група).
Прилагайки концепциите за 5 "край и 3" край към един нуклеотид, "5 край" на последния е фосфатната група, свързана с въглерод 5, докато неговият 3 "край е хидроксилната група, свързана с въглерод 3.
И в двата случая s "приканва читателя да обърне внимание на численото повторение: край 5" - фосфатна група върху въглерод 5 и край 3 " - хидроксилна група върху въглерод 3.
Местоположение
В ядрени (т.е. ядрени) клетки на живо същество, молекулите на РНК могат да бъдат намерени както в ядрото, така и в цитоплазмата.
Тази широка локализация зависи от факта, че някои от клетъчните процеси, имащи РНК като протагонист, се намират в ядрото, докато други се провеждат в цитоплазмата.
Сравнение с ДНК
ДНК на еукариотни организми (следователно и човешка ДНК) се намира само вътре в клетъчното ядро.
- РНК е по -малка биологична молекула от ДНК, обикновено съставена от една верига нуклеотиди.
- Пентозата, която съставлява нуклеотидите на рибонуклеиновата киселина, е рибоза.
- РНК нуклеотидите са известни също като рибонуклеотиди.
- РНК на нуклеинова киселина споделя само 3 от 4 азотни основи с ДНК.Всъщност, вместо тимин, тя има азотна основа урацил.
- РНК може да се намира в различни отделения на клетката, от ядрото до цитоплазмата.
Синтез
Процесът на синтез на РНК има за свой герой вътреклетъчен ензим (т.е. разположен вътре в клетката), наречен РНК полимераза (N.B: ензимът е протеин).
РНК полимеразата на клетка използва ДНК, присъстваща в ядрото на същата клетка, сякаш е матрица, за да създаде РНК.
С други думи, това е един вид копирна машина, която преписва това, което ДНК съобщава на различен език, който е този на "РНК".
Освен това този процес на синтез на РНК, чрез работата на РНК полимераза, приема научното наименование на транскрипцията.
Еукариотни организми, като хора, притежават 3 различни класа РНК полимераза: РНК полимераза I, РНК полимераза II и РНК полимераза III.
Всеки клас РНК полимераза създава специфични видове РНК, които, както читателят ще може да установи в следващите глави, имат различни биологични роли в контекста на клетъчния живот.
КАК РАБОТИ РНК -ПОЛИМЕРАЗАТА
"РНК полимеразата е способна да:
- Разпознайте на ДНК сайта, от който да започне транскрипцията,
- Свържете се с ДНК,
- Разделете двете полинуклеотидни нишки на ДНК (които се държат заедно чрез водородни връзки между азотни основи), така че да действат само върху една верига, и
- Започнете синтеза на транскрипта на РНК.
Всяка от тези стъпки се извършва винаги, когато "РНК полимераза е на път да извърши процеса на транскрипция. Следователно всички те са задължителни стъпки."
РНК полимеразата синтезира молекули на РНК в посока 5 "→ 3". Тъй като добавя рибонуклеотиди към зараждащата се молекула на РНК, тя се премества върху матрицата на ДНК веригата в посока 3 "→ 5".
ИЗМЕНЕНИЯ НА РНК транскрипта
След транскрипцията си, РНК претърпява някои модификации, включително: добавянето на някои последователности от нуклеотиди в двата края, загубата на така наречените интрони (процес, известен като снаждане) и др.
Следователно, в сравнение с оригиналния ДНК сегмент, получената РНК има някои разлики в дължината на полинуклеотидната верига (тя обикновено е по -къса).
Видове
Има различни видове РНК.
Най -известните и изследвани са: „транспортната РНК (или трансферна РНК или тРНК)“, „посланната РНК (или посланната РНК или иРНК)“, „рибозомната РНК (или рибозомната РНК или рРНК) и малката ядрена РНК (или малка ядрена РНК или snRNA).
Въпреки че играят различни специфични роли, тРНК, тРНК, рРНК и snRNA допринасят за реализирането на обща цел: синтеза на протеини, започвайки от нуклеотидните последователности, присъстващи в ДНК.
ОЩЕ ДРУГИ ВИДОВЕ РНК
В клетките на еукариотни организми изследователите са открили и други видове РНК, в допълнение към 4 -те, споменати по -горе. Например:
- Микро РНК (или miRNAs), които са нишки с дължина малко над 20 нуклеотида, e
- РНК, която изгражда рибозими.Рибозимите са молекули на РНК с каталитична активност, подобно на ензими.
МиРНК и рибозимите също участват в процеса на синтез на протеини, също като тРНК, тРНК и т.н.
Функция
РНК представлява биологична макромолекула на преминаване между ДНК и протеини, тоест дълги биополимери, чиито молекулни единици са аминокиселини.
РНК е сравнима с речник на генетичната информация, тъй като позволява да се преведат нуклеотидните сегменти на ДНК (които след това са така наречените гени) в аминокиселините на протеините.
Едно от най -честите описания на функционалната роля, изиграна от "РНК, е:" РНК е "нуклеиновата киселина, участваща в кодирането, декодирането, регулирането и експресията на гени".
"РНК е един от трите ключови елемента на т. Нар. Централна догма на молекулярната биология, която гласи:" От ДНК произлиза "РНК, от която на свой ред се получават протеини" (ДНК → РНК → протеини).
ПРЕПИС И ПРЕВОД
Накратко, транскрипцията е поредицата от клетъчни реакции, които водят до образуването на молекули на РНК, започвайки с ДНК.
Транслацията, от друга страна, е съвкупността от клетъчни процеси, които завършват с производството на протеини, започвайки от молекулите на РНК, произведени по време на процеса на транскрипция.
Биолози и генетици са въвели термина „превод“, защото от езика на нуклеотидите преминаваме към езика на аминокиселините.
ВИДОВЕ И ФУНКЦИИ
Процесите на транскрипция и транслация виждат всички гореспоменати типове РНК като протагонисти (тРНК, иРНК и т.н.):
- ИРНК е молекула на РНК, кодираща протеин. С други думи, иРНК са протеините преди процеса на транслация на нуклеотиди в аминокиселините на протеините.
ИРНК претърпяват няколко модификации след тяхната транскрипция. - TRNAs са некодиращи РНК молекули, но въпреки това са от съществено значение за образуването на протеини. Всъщност те играят ключова роля в дешифрирането на това, което съобщават молекулите на иРНК.
Името "транспортна РНК" произлиза от факта, че тези РНК носят аминокиселина върху себе си. За да бъдем по -точни, всяка аминокиселина съответства на специфична тРНК.
TRNA взаимодействат с иРНК чрез три специфични нуклеотида в тяхната последователност. - РРНК са молекулите на РНК, които изграждат рибозоми. Рибозомите са сложни клетъчни структури, които, движейки се по тРНК, събират аминокиселините на протеин.
Общата рибозома съдържа в себе си някои места, където е в състояние да помести тРНК и да ги накара да се срещнат с тРНК.Тук трите конкретни нуклеотида, споменати по -горе, взаимодействат с месинджърската РНК. - SnRNAs са молекули на РНК, които участват в процеса на снаждане на интрони, присъстващи в иРНК.Интроните са къси сегменти от некодираща иРНК, безполезни за целите на протеиновия синтез.
- Рибозимите са молекули на РНК, които катализират отрязването на рибонуклеотидни нишки, където е необходимо.
Фигура: транслация на тРНК.
