Általánosság
Az RNS vagy ribonukleinsav a nukleinsav, amely részt vesz a gének kódolásában, dekódolásában, szabályozásában és expresszálásában. A gének többé -kevésbé hosszú DNS -szegmensek, amelyek a fehérjék szintéziséhez szükséges alapvető információkat tartalmazzák.
Ábra: Nitrogénbázisok egy RNS -molekulában. A wikipedia.org oldalról
Nagyon leegyszerűsítve az RNS a DNS -ből származik, és a DNS és a fehérjék közötti átmeneti molekulát képviseli. Egyes kutatók "szótárnak nevezik a DNS nyelvének a fehérjék nyelvére történő lefordítására".
Az RNS-molekulák változó számú ribonukleotid láncból történő egyesüléséből származnak, és minden egyes ribonukleotid képződésében részt vesz egy foszfátcsoport, egy nitrogénbázis és egy 5 szénatomos cukor, az úgynevezett ribóz.
Mi az RNS?
Az RNS vagy ribonukleinsav egy biológiai makromolekula, amely a nukleinsavak kategóriájába tartozik, és központi szerepet játszik a fehérjék DNS -ből történő előállításában.
A fehérjék (biológiai makromolekulák) előállítása egy sor sejtfolyamatot tartalmaz, amelyeket együttesen fehérjeszintézisnek neveznek.
A DNS, az RNS és a fehérjék elengedhetetlenek az élő szervezetek sejtjeinek túléléséhez, fejlődéséhez és megfelelő működéséhez.
Mi a DNS?
A DNS vagy a dezoxiribonukleinsav a másik természetben előforduló nukleinsav az RNS mellett.
Szerkezetileg hasonló a ribonukleinsavhoz, a dezoxiribonukleinsav a genetikai örökség, vagyis a „gének tárolója”, amely az élő szervezetek sejtjeiben található. Az RNS és közvetve a fehérjék képződése a DNS -től függ.
AZ RNS TÖRTÉNETE
Ábra: ribóz és dezoxiribóz
Az RNS kutatása 1868 után kezdődött, abban az évben, amikor Friedrich Miescher felfedezte a nukleinsavakat.
Az első importált felfedezések e tekintetben a huszadik század 50 -es éveinek második fele és a 60 -as évek első fele között vannak. A felfedezésekben részt vevő tudósok közül külön említést érdemelnek: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies és Robert Holley.
1977 -ben egy kutatócsoport, Philip Sharp és Richard Roberts vezetésével megfejtette a folyamatot összeillesztés az intronok közül.
1980 -ban Thomas Cech és Sidney Altman azonosított ribozimokat.
* Megjegyzés: tudni, hogy mik ezek összeillesztés lásd az ANN szintézisével és a funkciókkal foglalkozó fejezeteket.
Szerkezet
Kémiai-biológiai szempontból az RNS biopolimer. A biopolimerek nagy természetes molekulák, amelyek eredményeképpen számos kisebb molekuláris egység, láncok vagy szálak egyesülnek, amelyeket monomereknek neveznek.
Az RNS -t alkotó monomerek a nukleotidok.
Az ANN általában egy lánc
Az RNS molekulák általában egyetlen nukleotidláncból (polinukleotid szálakból) állnak.
A sejtes RNS -ek hossza kevesebb, mint száz vagy akár több ezer nukleotid.
Az alkotó nukleotidok száma függ a szóban forgó molekula szerepétől.
Összehasonlítás a DNS -sel
Az RNS -sel ellentétben a DNS biopolimer, amely általában két szál nukleotidból áll.
Ez a két polinukleotidszál egymással összekapcsolva ellentétes irányú, és egyiket a másikba tekerve kettős spirált képez, amelyet „kettős spirálnak” neveznek.
Egy általános emberi DNS -molekula körülbelül 3,3 milliárd nukleotidot tartalmazhat szálonként.
A NUKLEOTID ÁLTALÁNOS FELÉPÍTÉSE
A definíció szerint a nukleotidok az RNS és a DNS nukleinsavak molekuláris egységei.
Szerkezeti szempontból egy általános nukleotid három elem egyesüléséből származik, amelyek:
- Foszfátcsoport, amely a foszforsav származéka;
- Pentóz, azaz 5 szénatomos cukor;
- Nitrogénbázis, amely aromás heterociklusos molekula.
A pentóz a nukleotidok központi elemét képviseli, mivel a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik hozzá.
Ábra: Elemek, amelyek egy nukleinsav általános nukleotidját alkotják. Amint látható, a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik a cukorhoz.
A kémiai kötés, amely a pentózt és a foszfátcsoportot egyben tartja, egy foszfodiészter kötés, míg a kémiai kötés, amely a pentózt és a nitrogénbázist köti, egy N-glikozidos kötés.
MI AZ RNS PENTOSZA?
Feltevés: a vegyészek úgy gondolták, hogy számozzák a szerves molekulákat alkotó széneket, oly módon, hogy egyszerűsítsék tanulmányukat és leírásukat. Itt tehát a pentóz 5 szénatomja: szén 1, szén 2, szén 3, szén 4 és szén 5 lesz. A számok hozzárendelésének kritériuma meglehetősen bonyolult, következésképpen helyénvalónak tartjuk a magyarázat kihagyását.
Az RNS nukleotid szerkezetét megkülönböztető 5 szénatomos cukor ribóz.
A ribóz 5 szénatomja közül külön említést érdemelnek:
- Az szén 1, mert ez kötődik a nitrogénbázishoz, egy N-glikozidos kötésen keresztül.
- Az szén 2, mert ez különbözteti meg az RNS -nukleotidok pentózját a DNS -nukleotidok pentózjától. Az RNS 2 szénatomjához kapcsolódik egy oxigénatom és egy hidrogénatom, amelyek együtt OH hidroxilcsoportot alkotnak.
- Az szén 3, mert ez az, amely részt vesz két egymást követő nukleotid közötti kötésben.
- Az szén 5, mert ez csatlakozik a foszfátcsoporthoz egy foszfodiészter kötésen keresztül.
A cukor -ribóz jelenléte miatt az RNS nukleotidjai a ribonukleotidok specifikus nevét kapják.
Összehasonlítás a DNS -sel
A DNS -nukleotidokat alkotó pentóz a dezoxiribóz.
A dezoxiribóz abban különbözik a ribóztól, hogy a szén -dioxidon nincs oxigénatom.
Ennélfogva hiányzik belőle az OH hidroxilcsoport, amely az RNS 5 szénatomos cukorát jellemzi.
A dezoxiribóz cukor jelenléte miatt a DNS nukleotidokat dezoxiribonukleotidoknak is nevezik.
NUKLEOTIDOK ÉS NITROGÉNBÁZISOK TÍPUSAI
Az RNS 4 különböző típusú nukleotidot tartalmaz.
Ennek a 4 különböző típusú nukleotidnak a megkülönböztetése csak a nitrogénbázis.
Nyilvánvaló okokból tehát az RNS nitrogénbázisai 4, különösen: adenin (rövidítve A), guanin (G), citozin (C) és uracil (U).
Az adenin és a guanin a purinok, a kétgyűrűs aromás heterociklusos vegyületek osztályába tartoznak.
A citozin és az uracil viszont a pirimidinek, az egygyűrűs aromás heterociklusos vegyületek kategóriájába tartozik.
Összehasonlítás a DNS -sel
A DNS nukleotidjait megkülönböztető nitrogénbázisok ugyanazok, mint az RNS -é, kivéve az uracilot. Utóbbi helyett "c" a timin (T) nevű nitrogénbázis, amely a pirimidinek kategóriájába tartozik.
LINK NUKLEOTIDEK KÖZÖTT
Minden nukleotid, amely bármilyen RNS -szálat képez, foszfodiészter -kötés révén kötődik a következő nukleotidhoz a pentózja 3. szénszáma és a közvetlenül azt követő nukleotid foszfátcsoportja között.
AZ RNS MOLEKULA VÉGE
Az RNS bármely polinukleotid szálának két vége van, az úgynevezett 5 "vég (olvassuk" az ötödik vég ") és a 3 vég" (olvassuk "a harmadik vég prímje").
Megállapodás szerint a biológusok és a genetikusok megállapították, hogy az "5. vég" egy RNS -szál fejét, míg a "3. vége" a farkát jelenti.
Kémiai szempontból az "5 vég" egybeesik a polinukleotidlánc első nukleotidjának foszfátcsoportjával, míg a "3 vége" egybeesik az ugyanazon lánc utolsó nukleotidjának 3. szénatomján elhelyezett hidroxilcsoporttal.
E szervezet alapján írják le a genetika és a molekuláris biológia könyveiben a nukleinsavak polinukleotidszálait a következőképpen: P -5 "→ 3" -OH (* Megjegyzés: a P betű a "" foszfátcsoport foszforatomja).
Az 5 "vég és a 3" vég fogalmát egyetlen nukleotidra alkalmazva, az utóbbi "5 vége" az 5 -ös szénhez kötődő foszfátcsoport, míg 3 "vége a 3 -as szénhez kapcsolódó hidroxilcsoport.
Mindkét esetben az "s" felkéri az olvasót, hogy figyeljen a numerikus ismétlődésre: 5 -ös vége - foszfátcsoport az 5 -ös szénen és 3 vége " - hidroxil -csoport a 3 -as szénen.
Elhelyezkedés
Egy élőlény sejtmagos (azaz mag) sejtjeiben az RNS -molekulák megtalálhatók mind a sejtmagban, mind a citoplazmában.
Ez a széles lokalizáció attól függ, hogy néhány sejtes folyamat, amelyek RNS -je a főszereplő, a magban helyezkedik el, míg mások a citoplazmában játszódnak le.
Összehasonlítás a DNS -sel
Az eukarióta szervezetek DNS -e (tehát az emberi DNS is) csak a sejtmagban található.
- Az RNS egy kisebb biológiai molekula, mint a DNS, általában egyetlen szál nukleotidból áll.
- A ribonukleinsav nukleotidjait képező pentóz a ribóz.
- Az RNS nukleotidokat ribonukleotidoknak is nevezik.
- A nukleinsav -RNS a 4 -ből csak 3 -at oszt meg a DNS -sel, valójában a timin helyett az uracil nitrogénbázist tartalmazza.
- Az RNS a sejt különböző részeiben tartózkodhat, a magtól a citoplazmáig.
Szintézis
Az RNS szintézisének főszereplője egy intracelluláris enzim (azaz a sejt belsejében található), az úgynevezett RNS polimeráz (N.B.: az enzim fehérje).
A sejt RNS -polimeráza ugyanazon sejt magjában lévő DNS -t használja, mintha sablon lenne, az RNS létrehozásához.
Más szóval, ez egyfajta másoló, aki a DNS jelentéseit más nyelven írja át, ami az "RNS".
Ezenkívül ez az RNS -szintézis folyamata az RNS -polimeráz munkája révén a transzkripció tudományos nevét veszi fel.
Az eukarióta szervezetek, például az emberek, három különböző RNS -polimeráz -osztályt tartalmaznak: RNS -polimeráz I, RNS -polimeráz II és RNS -polimeráz III.
Az RNS -polimeráz minden osztálya meghatározott típusú RNS -t hoz létre, amelyekről - amint azt az olvasó a következő fejezetekben meg tudja állapítani - különböző biológiai szerepeik vannak a sejtek életében.
HOGYAN MŰKÖDIK AZ RNS POLIMERÁZIS?
Az "RNS polimeráz képes:
- Felismeri a DNS -en azt a helyet, ahonnan elindítja az átírást,
- Kötődjön a DNS -hez,
- Válasszuk szét a DNS két polinukleotid szálát (amelyeket a nitrogénbázisok közötti hidrogénkötések tartanak össze) úgy, hogy csak egy szálra hatjanak, és
- Kezdje el az RNS -transzkript szintézisét.
E lépések mindegyike akkor történik meg, amikor "az RNS polimeráz a transzkripciós folyamatot végzi el. Ezért ezek mind kötelező lépések."
Az RNS -polimeráz az RNS -molekulákat 5 "→ 3" irányban szintetizálja. Mivel ribonukleotidokat ad a születő RNS -molekulához, 3 "→ 5" irányban mozog a templát DNS -szálára.
Az RNS -ÁLLAPOT MÓDOSÍTÁSAI
Transzkripciója után az RNS bizonyos módosításokon megy keresztül, többek között: néhány nukleotidszekvencia hozzáadása mindkét végén, az úgynevezett intronok elvesztése. összeillesztés) stb.
Ezért az eredeti DNS -szegmenshez képest a kapott RNS bizonyos eltéréseket mutat a polinukleotidlánc hosszában (általában rövidebb).
Típusok
Különféle RNS -típusok léteznek.
A legismertebbek és tanulmányozottak a következők: „szállító RNS (vagy transzfer RNS vagy tRNS)”, „hírvivő RNS (vagy hírvivő RNS vagy mRNS)”, „riboszomális RNS (vagy riboszómális RNS vagy rRNS) és a kis nukleáris RNS (ill. kis nukleáris RNS vagy snRNS).
Bár különböző specifikus szerepeket töltenek be, a tRNS, mRNS, rRNS és snRNS mind hozzájárulnak egy közös cél megvalósításához: a fehérjék szintéziséhez, a DNS -ben lévő nukleotidszekvenciákból kiindulva.
Még mindig más típusú RNS
Az eukarióta szervezetek sejtjeiben a kutatók a fent említett 4 mellett más típusú RNS -t is találtak. Például:
- A mikro RNS -ek (vagy miRNS -ek), amelyek valamivel több mint 20 nukleotid hosszúságú szálak, pl.
- A ribozimeket alkotó RNS A ribozimek katalitikus aktivitású RNS -molekulák, mint az enzimek.
A MiRNS -ek és ribozimek szintén részt vesznek a fehérjeszintézis folyamatában, csakúgy, mint a tRNS, az mRNS stb.
Funkció
Az RNS a DNS és a fehérjék közötti áthaladás biológiai makromolekuláját jelenti, azaz hosszú biopolimereket, amelyek molekuláris egységei aminosavak.
Az RNS összehasonlítható a genetikai információk szótárával, mivel lehetővé teszi a DNS nukleotidszegmenseinek (amelyek akkor az úgynevezett gének) lefordítását a fehérjék aminosavaira.
Az "RNS" funkcionális szerepének egyik leggyakoribb leírása a következő: "Az RNS a" nukleinsav, amely részt vesz a gének kódolásában, dekódolásában, szabályozásában és expressziójában ".
Az "RNS a molekuláris biológia úgynevezett központi dogmájának három kulcsfontosságú eleme közül az egyik:" A DNS-ből származik az "RNS, amelyből viszont fehérjék származnak" (DNS → RNS → fehérjék).
ÁLTALÁS ÉS FORDÍTÁS
Röviden, a transzkripció a sejtreakciók sorozata, amelyek RNS -molekulák kialakulásához vezetnek, kezdve a DNS -sel.
A fordítás viszont a sejtfolyamatok halmaza, amelyek a transzkripciós folyamat során keletkező RNS -molekulákból kiindulva fehérjék előállításával végződnek.
A biológusok és a genetikusok megalkották a "fordítás" kifejezést, mert a nukleotidok nyelvéből áttérünk az aminosavak nyelvére.
TÍPUSOK ÉS FUNKCIÓK
A transzkripciós és transzlációs folyamatok az RNS összes fent említett típusát látják főszereplőként (tRNS, mRNS stb.):
- Az mRNS egy fehérjét kódoló RNS -molekula. Más szavakkal, az mRNS -ek a fehérjék, mielőtt a nukleotidokat fehérjék aminosavává alakítják.
Az mRNS -ek transzkripciójuk után számos módosításon mennek keresztül. - A TRNS-ek nem kódoló RNS-molekulák, de ennek ellenére nélkülözhetetlenek a fehérjék képződéséhez. Valójában kulcsszerepet játszanak az mRNS -molekulák jelentésének megfejtésében.
A "szállító RNS" elnevezés onnan ered, hogy ezek az RNS -ek aminosavat hordoznak. Pontosabban: minden aminosav egy adott tRNS -nek felel meg.
A TRNS -ek sorrendjükben három meghatározott nukleotidon keresztül lépnek kölcsönhatásba az mRNS -sel. - Az RRNS -ek azok az RNS -molekulák, amelyek riboszómákat alkotnak. A riboszómák összetett sejtszerkezetek, amelyek az mRNS mentén haladva összehozzák egy fehérje aminosavait.
Egy általános riboszóma tartalmaz néhány helyet, ahol képes elhelyezni a tRNS -eket, és találkozásba hozza őket az mRNS -sel. - Az SnRNS -ek olyan RNS -molekulák, amelyek részt vesznek a folyamatban összeillesztés Az intronok a nem kódoló mRNS rövid szegmensei, haszontalanok a fehérjeszintézis céljaira.
- A ribozimek olyan RNS -molekulák, amelyek szükség esetén katalizálják a ribonukleotid szálak vágását.
Ábra: Az mRNS transzlációja.
.jpg)