Interakcija in struktura IRNA, tRNA, RRNA - treh glavnih nukleinskih kislin, obravnava taka znanost, kot je citologija. Pomagal bo ugotoviti, kakšna je vloga transportne ribonukleinske kisline (tRNA) v celicah. Ta zelo majhna, a hkrati nedvomno pomembna molekula sodeluje v procesu združevanja beljakovin, ki sestavljajo telo.
Kakšna je struktura tRNA? Zelo zanimivo je razmisliti o tej snovi "od znotraj", ugotoviti njeno biokemijo in biološko vlogo. In tudi, kako sta struktura tRNA in njena vloga pri sintezi beljakovin medsebojno povezani?
Kaj je tRNA, kako deluje?
Transport ribonukleinska kislina sodeluje pri gradnji novih beljakovin. Skoraj 10 % vseh ribonukleinskih kislin je transportnih. Da bo jasno, iz katerih kemičnih elementov je tvorjena molekula, bomo opisali strukturo sekundarne strukture tRNA. Sekundarna struktura upošteva vse glavne kemične vezi med elementi.
To je makromolekula, sestavljena iz polinukleotidne verige. Dušikove baze v njej so povezane z vodikovimi vezmi. Tako kot v DNK ima RNA 4 dušikove baze: adenin,citozin, gvanin in uracil. V teh spojinah je adenin vedno povezan z uracilom, gvanin pa kot običajno s citozinom.
Zakaj ima nukleotid predpono ribo-? Preprosto se vsi linearni polimeri, ki imajo ribozo namesto pentoze na dnu nukleotida, imenujejo ribonukleinski. In transferna RNA je ena od 3 vrst ravno takega ribonukleinskega polimera.
Struktura tRNA: biokemija
Poglejmo v najgloblje plasti molekularne strukture. Ti nukleotidi imajo 3 komponente:
- Saharoza, riboza je vključena v vse vrste RNA.
- fosforna kislina.
- Dušikove baze. To so purini in pirimidini.
Dušikove baze so med seboj povezane z močnimi vezmi. Običajno je deliti baze na purinske in pirimidinske.
Purini sta adenin in gvanin. Adenin ustreza adenilnemu nukleotidu 2 med seboj povezanih obročev. In gvanin ustreza istemu nukleotidu gvanina z "enim obročem".
Piramidini so citozin in uracil. Pirimidini imajo eno obročno strukturo. V RNA ni timina, saj ga nadomesti element, kot je uracil. To je pomembno razumeti, preden pogledamo druge strukturne značilnosti tRNA.
Vrste RNA
Kot vidite, strukture TRNA ni mogoče na kratko opisati. Če želite razumeti namen molekule in njeno pravo strukturo, se morate poglobiti v biokemijo. Kateri drugi ribosomski nukleotidi so znani? Obstajajo tudi matrične ali informacijske in ribosomske nukleinske kisline. Skrajšano kot RNA in RNA. vse 3molekule tesno sodelujejo med seboj v celici, tako da telo prejme pravilno strukturirane beljakovinske globule.
Nemogoče si je predstavljati delo enega polimera brez pomoči 2 drugih. Strukturne značilnosti tRNA postanejo bolj razumljive, če jih gledamo v povezavi s funkcijami, ki so neposredno povezane z delom ribosomov.
Struktura IRNA, tRNA, RRNA je v mnogih pogledih podobna. Vsi imajo ribozno osnovo. Vendar pa se njihova struktura in funkcije razlikujejo.
Odkritje nukleinskih kislin
Švicar Johann Miescher je leta 1868 odkril makromolekule v celičnem jedru, pozneje imenovane nukleini. Ime "nukleini" izhaja iz besede (nukleus) - jedro. Čeprav je bilo malo kasneje ugotovljeno, da so te snovi prisotne tudi pri enoceličnih bitjih, ki nimajo jedra. Sredi 20. stoletja so prejeli Nobelovo nagrado za odkritje sinteze nukleinskih kislin.
TRNA deluje pri sintezi beljakovin
Samo ime - prenosna RNA govori o glavni funkciji molekule. Ta nukleinska kislina "prinese" s seboj esencialno aminokislino, ki jo potrebuje ribosomska RNA za izdelavo določenega proteina.
Molekula tRNA ima malo funkcij. Prva je prepoznavanje kodona IRNA, druga funkcija je dostava gradnikov – aminokislin za sintezo beljakovin. Nekateri strokovnjaki razlikujejo akceptorsko funkcijo. Se pravi dodajanje aminokislin po kovalentnem principu. Encim, kot je aminocil-tRNA sintataza, pomaga pri »pritrjevanju« te aminokisline.
Kako je struktura tRNA povezana z njofunkcije? Ta posebna ribonukleinska kislina je urejena tako, da so na eni strani dušikove baze, ki so vedno povezane v parih. To so nam znani elementi - A, U, C, G. Točno 3 "črke" ali dušikove baze sestavljajo antikodon - obratno množico elementov, ki delujejo s kodonom po principu komplementarnosti.
Ta pomembna strukturna značilnost tRNA zagotavlja, da pri dekodiranju šablonske nukleinske kisline ne bo napak. Konec koncev je od natančnega zaporedja aminokislin odvisno, ali je beljakovina, ki jo telo trenutno potrebuje, pravilno sintetizirana.
zgradbe
Kakšne so strukturne značilnosti tRNA in njena biološka vloga? To je zelo starodavna struktura. Njegova velikost je nekje okoli 73 - 93 nukleotidov. Molekulska masa snovi je 25.000–30.000.
Strukturo sekundarne strukture tRNA je mogoče razstaviti s preučevanjem 5 glavnih elementov molekule. Torej, ta nukleinska kislina je sestavljena iz naslednjih elementov:
- kontaktna zanka encimov;
- zanka za stik z ribosomom;
- antikodonska zanka;
- prejemnik;
- sam antikodon.
In dodelite tudi majhno spremenljivo zanko v sekundarni strukturi. Ena rama pri vseh vrstah tRNA je enaka - steblo dveh ostankov citozina in enega adenozinskega ostanka. Na tem mestu se pojavi povezava z 1 od 20 razpoložljivih aminokislin. Vsaka aminokislina ima ločen encim - svojo aminoacil-tRNA.
Vse informacije, ki šifrirajo strukturo vsehnukleinske kisline najdemo v sami DNK. Struktura tRNA v vseh živih bitjih na planetu je skoraj enaka. Če si ga ogledate v 2-D, bo videti kot list.
Vendar, če pogledate v prostornino, je molekula podobna geometrijski strukturi v obliki črke L. To velja za terciarno strukturo tRNA. Toda za udobje študija je običajno, da se vizualno "odvije". Terciarna struktura nastane kot posledica interakcije elementov sekundarne strukture, tistih delov, ki se medsebojno dopolnjujejo.
TRNA ročice ali obroči igrajo pomembno vlogo. Ena roka je na primer potrebna za kemično vez z določenim encimom.
Značilna lastnost nukleotida je prisotnost ogromnega števila nukleozidov. Obstaja več kot 60 vrst teh manjših nukleozidov.
Struktura tRNA in kodiranje aminokislin
Vemo, da je antikodon tRNA dolg 3 molekule. Vsak antikodon ustreza določeni, "osebni" aminokislini. Ta aminokislina je s posebnim encimom povezana z molekulo tRNA. Takoj, ko se 2 aminokislini združita, se vezi na tRNA prekinejo. Vse kemične spojine in encimi so potrebne do zahtevanega časa. Tako sta struktura in funkcije tRNA med seboj povezani.
V celici je 61 vrst takšnih molekul. Matematičnih različic je lahko 64. Manjkajo pa 3 vrste tRNA, ker točno to število stop kodonov v IRNA nima antikodonov.
Interakcija IRNA in TRNA
Upoštevajmo interakcijo snovi z MRNA in RRNA ter strukturne značilnosti TRNA. Struktura in namenmakromolekule so med seboj povezane.
Struktura IRNA kopira informacije iz ločenega dela DNK. Sama DNK je prevelika povezava molekul in nikoli ne zapusti jedra. Zato je potrebna vmesna RNA - informativna.
Na podlagi zaporedja molekul, ki jih kopira RNA, ribosom zgradi protein. Ribosom je ločena polinukleotidna struktura, katere zgradbo je treba pojasniti.
interakcija ribosomske tRNA
Ribosomska RNA je ogromna organela. Njegova molekulska masa je 1 000 000 - 1 500 000. Skoraj 80 % celotne količine RNA je ribosomskih nukleotidov.
Nekako zajame verigo IRNA in čaka na antikodone, ki bodo s seboj prinesli molekule tRNA. Ribosomska RNA je sestavljena iz 2 podenot: majhne in velike.
Ribosom se imenuje "tovarna", ker v tej organeli poteka vsa sinteza snovi, ki so potrebne za vsakdanje življenje. Je tudi zelo starodavna celična struktura.
Kako poteka sinteza beljakovin v ribosomu?
Struktura tRNA in njena vloga pri sintezi beljakovin sta medsebojno povezani. Antikodon, ki se nahaja na eni od strani ribonukleinske kisline, je v svoji obliki primeren za glavno funkcijo - dostavo aminokislin v ribosom, kjer pride do postopne poravnave proteina. V bistvu TRNA deluje kot posrednik. Njegova naloga je le prinesti potrebno aminokislino.
Ko se informacije preberejo iz enega dela IRNA, se ribosom premakne naprej po verigi. Matrica je potrebna samo za prenoskodirane informacije o konfiguraciji in funkciji posameznega proteina. Nato se ribosomu približa druga tRNA s svojimi dušikovimi bazami. Prav tako dekodira naslednji del RNC.
Dekodiranje poteka na naslednji način. Dušikove baze se združujejo po principu komplementarnosti na enak način kot v sami DNK. V skladu s tem TRNA vidi, kam se mora "privezati" in v kateri "hangar" poslati aminokislino.
Takrat se v ribosomu tako izbrane aminokisline kemično vežejo, korak za korakom nastane nova linearna makromolekula, ki se po koncu sinteze zvije v globulo (kroglico). Uporabljene tRNA in IRNA, ki izpolnijo svojo funkcijo, se odstranijo iz beljakovinske "tovarne".
Ko se prvi del kodona poveže z antikodonom, se določi bralni okvir. Pozneje, če iz nekega razloga pride do premika okvirja, bodo nekateri znaki proteina zavrnjeni. Ribosom ne more posredovati v ta proces in rešiti težave. Šele po zaključku postopka se 2 podenoti rRNA ponovno združita. V povprečju je za vsakih 104 aminokislina 1 napaka. Za vsakih 25 že sestavljenih proteinov se zagotovo pojavi vsaj ena napaka pri replikaciji.
TRNA kot reliktne molekule
Ker je tRNA morda obstajala v času nastanka življenja na zemlji, jo imenujemo reliktna molekula. Menijo, da je RNA prva struktura, ki je obstajala pred DNK in se nato razvila. Hipoteza RNA World - ki jo je leta 1986 oblikoval nagrajenec W alter Gilbert. Vendar za dokazovanješe vedno je težko. Teorijo zagovarjajo očitna dejstva – molekule tRNA so sposobne shraniti bloke informacij in nekako izvajati te informacije, torej delajo.
Toda nasprotniki teorije trdijo, da kratka življenjska doba snovi ne more zagotoviti, da je tRNA dober nosilec kakršnih koli bioloških informacij. Ti nukleotidi se hitro razgradijo. Življenjska doba tRNA v človeških celicah se giblje od nekaj minut do nekaj ur. Nekatere vrste lahko trajajo do enega dneva. In če govorimo o istih nukleotidih v bakterijah, potem so termini veliko krajši - do nekaj ur. Poleg tega sta struktura in funkcije tRNA preveč zapleteni, da bi molekula postala primarni element zemeljske biosfere.
