Generellitet
RNA, eller ribonukleinsyre, er nukleinsyren som er involvert i prosessene for koding, dekoding, regulering og uttrykk av gener. Gener er mer eller mindre lange segmenter av DNA, som inneholder den grunnleggende informasjonen for syntese av proteiner.
Figur: Nitrogenbaser i et RNA -molekyl. Fra wikipedia.org
I veldig enkle termer stammer RNA fra DNA og representerer overgangsmolekylet mellom DNA og proteiner. Noen forskere kaller det "ordboken for å oversette DNA -språket til proteinets språk".
RNA-molekyler stammer fra foreningen, i kjeder, av et variabelt antall ribonukleotider. En fosfatgruppe, en nitrogenholdig base og et 5-karbon sukker, kalt ribose, deltar i dannelsen av hvert enkelt ribonukleotid.
Hva er RNA?
RNA, eller ribonukleinsyre, er et biologisk makromolekyl som tilhører kategorien nukleinsyrer, som spiller en sentral rolle i dannelsen av proteiner fra DNA.
Generering av proteiner (også biologiske makromolekyler) inkluderer en rekke cellulære prosesser som sammen kalles proteinsyntese.
DNA, RNA og proteiner er avgjørende for å sikre overlevelse, utvikling og riktig funksjon av cellene i levende organismer.
Hva er DNA?
DNA, eller deoksyribonukleinsyre, er den andre naturlig forekommende nukleinsyren, sammen med RNA.
Strukturelt lik ribonukleinsyre, er deoksyribonukleinsyre det genetiske arv, det vil si "lagring av gener", som finnes i cellene til levende organismer. Dannelsen av RNA og, indirekte, det av proteiner avhenger av DNA.
RNA HISTORIE
Figur: ribose og deoksyribose
Forskning på RNA begynte etter 1868, året da Friedrich Miescher oppdaget nukleinsyrer.
De første importerte funnene i denne forbindelse er datert mellom andre del av "50 -tallet på det tjuende århundre og den første delen av" 60 -tallet. Blant forskerne som deltok i disse funnene, fortjener følgende en spesiell omtale: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies og Robert Holley.
I 1977 dechifrerte en gruppe forskere, ledet av Philip Sharp og Richard Roberts, prosessen med spleising av intronene.
I 1980 identifiserte Thomas Cech og Sidney Altman ribozymer.
* Merk: for å vite hva de er spleising av introner og ribozymer, se kapitlene dedikert til syntesen av ANN og funksjonene.
Struktur
Fra et kjemisk-biologisk synspunkt er RNA en biopolymer. Biopolymerer er store naturlige molekyler, resultatet av foreningen, i kjeder eller filamenter, av mange mindre molekylære enheter, kalt monomerer.
Monomerer som utgjør RNA er nukleotidene.
ANNEN ER vanligvis en enkelt kjede
RNA -molekyler består vanligvis av enkeltkjeder av nukleotider (polynukleotid -tråder).
Lengden på cellulære RNA varierer fra mindre enn hundre til til og med flere tusen nukleotider.
Antall konstituerende nukleotider avhenger av rollen som det aktuelle molekylet spiller.
Sammenligning med DNA
I motsetning til RNA, er DNA en biopolymer som vanligvis består av to tråder av nukleotider.
Forent sammen har disse to polynukleotidfilamentene motsatt orientering, og danner en inn i den andre en dobbel spiral kjent som en "dobbel helix".
Et generisk humant DNA -molekyl kan inneholde omtrent 3,3 milliarder nukleotider per streng.
GENERISK STRUKTUR AV ET NUKLEOTID
Per definisjon er nukleotider de molekylære enhetene som utgjør nukleinsyrene RNA og DNA.
Fra det strukturelle synspunktet er et generisk nukleotid resultatet av foreningen av tre elementer, som er:
- En fosfatgruppe, som er et derivat av fosforsyre;
- En pentose, det vil si et sukker med 5 karbonatomer;
- En nitrogenbasert base, som er et aromatisk heterocyklisk molekyl.
Pentosen representerer det sentrale elementet i nukleotidene, ettersom fosfatgruppen og nitrogenbasen binder seg til den.
Figur: Elementer som utgjør et generisk nukleotid av en nukleinsyre. Som det sees, binder fosfatgruppen og nitrogenbasen seg til sukkeret.
Den kjemiske bindingen som holder pentosen og fosfatgruppen sammen er en fosfodiesterbinding, mens den kjemiske bindingen som binder pentosen og den nitrogenholdige basen er en N-glykosidbinding.
HVA ER PENTOSEN MED RNA?
Premiss: kjemikere har tenkt på å nummerere karbonene som utgjør de organiske molekylene, på en måte som forenkler studien og beskrivelsen. Her, derfor, at de 5 karbonatomer i en pentose blir: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 og karbon 5. Kriteriet for tildeling av tallene er ganske komplekst, derfor anser vi det som hensiktsmessig å utelate forklaringen.
5-karbon-sukkeret, som skiller nukleotidstrukturen til RNA, er ribose.
Av de 5 karbonatomene til ribose fortjener de en spesiell omtale:
- De karbon 1, fordi det er det som binder seg til nitrogenbasen, gjennom en N-glykosidbinding.
- De karbon 2, fordi det er det som skiller pentosen til RNA -nukleotidene fra pentosen til DNA -nukleotidene. Koblet til 2 -karbonet i RNA er det et oksygenatom og et hydrogenatom, som sammen danner en OH -hydroksylgruppe.
- De karbon 3, fordi det er den som deltar i bindingen mellom to påfølgende nukleotider.
- De karbon 5, fordi det er det som slutter seg til fosfatgruppen, gjennom en fosfodiesterbinding.
På grunn av tilstedeværelsen av sukkerribosen, tar nukleotidene i RNA det spesifikke navnet på ribonukleotider.
Sammenligning med DNA
Pentosen som utgjør DNA -nukleotidene er deoksyribose.
Deoksyribose skiller seg fra ribose ved mangel på oksygenatomer på karbon 2.
Derfor mangler den hydroksylgruppen OH som karakteriserer 5-karbon-sukkeret til RNA.
På grunn av tilstedeværelsen av deoksyribosesukker er DNA -nukleotider også kjent som deoksyribonukleotider.
TYPER AV NUKLEOTIDER OG NITROGENBASER
RNA har 4 forskjellige typer nukleotider.
For å skille disse 4 forskjellige typer nukleotider er bare den nitrogenholdige basen.
Av åpenbare grunner er derfor de nitrogenholdige basene til RNA 4, spesifikt: adenin (forkortet til A), guanin (G), cytosin (C) og uracil (U).
Adenin og guanin tilhører klassen puriner, aromatiske heterocykliske forbindelser med dobbelt ring.
Cytosin og uracil faller derimot i kategorien pyrimidiner, enkeltring aromatiske heterocykliske forbindelser.
Sammenligning med DNA
De nitrogenholdige basene som skiller nukleotidene i DNA er de samme som for RNA, bortsett fra uracil. I stedet for sistnevnte "c" er en nitrogenholdig base kalt tymin (T), som tilhører kategorien pyrimidiner.
LINK MELLOM NUKLEOTIDER
Hvert nukleotid som danner en hvilken som helst RNA -streng binder seg til det neste nukleotidet ved hjelp av en fosfodiesterbinding mellom karbonet 3 i pentosen og fosfatgruppen til det umiddelbart følgende nukleotidet.
SLUTTENE AV ET RNA -MOLEKYL
Enhver polynukleotidstreng av RNA har to ender, kjent som 5 "enden (les" ende fem prim ") og ende 3" (les "ende tre prim").
Etter konvensjon har biologer og genetikere fastslått at "ende 5" representerer hodet til en RNA -streng, mens "ende 3" representerer halen.
Fra det kjemiske synspunkt sammenfaller "5 enden" med fosfatgruppen til det første nukleotidet i polynukleotidkjeden, mens "3 enden" sammenfaller med hydroksylgruppen plassert på karbon 3 i det siste nukleotidet i den samme kjeden.
Det er på grunnlag av denne organisasjonen at polynukleotidfilamentene i en hvilken som helst nukleinsyre i bøkene om genetikk og molekylærbiologi beskrives som følger: P -5 "→ 3" -OH (* Merk: bokstaven P angir " atom av fosfor i fosfatgruppen).
Ved å bruke konseptene 5 "ende og 3" ende på et enkelt nukleotid, er "5 enden" av sistnevnte fosfatgruppen bundet til karbon 5, mens dens 3 "ende er hydroksylgruppen forbundet med karbon 3.
I begge tilfeller inviterer s "leseren til å ta hensyn til den numeriske gjentakelsen: ende 5" - fosfatgruppe på karbon 5 og ende 3 " - hydroksylgruppe på karbon 3.
plassering
I kjernede (dvs. kjerne) celler i et levende vesen kan RNA -molekyler finnes både i kjernen og i cytoplasma.
Denne brede lokaliseringen avhenger av det faktum at noen av de cellulære prosessene, som har RNA som hovedperson, befinner seg i kjernen, mens andre finner sted i cytoplasma.
Sammenligning med DNA
DNA til eukaryote organismer (derfor også humant DNA) befinner seg bare inne i cellekjernen.
- RNA er et mindre biologisk molekyl enn DNA, vanligvis består av en enkelt nukleotidstreng.
- Pentosen som utgjør nukleotidene til ribonukleinsyre er ribose.
- RNA -nukleotider er også kjent som ribonukleotider.
- Nukleinsyre -RNA deler bare 3 av 4 nitrogenholdige baser med DNA. Faktisk har den nitrogenbasert uracil i stedet for tymin.
- RNA kan ligge i forskjellige rom i cellen, fra kjernen til cytoplasma.
Syntese
RNA -synteseprosessen har som sin hovedperson et intracellulært enzym (dvs. plassert inne i cellen), kalt RNA -polymerase (N.B: et enzym er et protein).
RNA -polymerasen til en celle bruker DNA, som er inne i kjernen i den samme cellen, som om det var en mal, for å lage RNA.
Med andre ord er det en slags kopimaskin som transkriberer hva DNA rapporterer på et annet språk, som er "RNA".
Videre tar denne synteseprosessen av RNA, ved hjelp av RNA -polymerase, det vitenskapelige navnet på transkripsjon.
Eukaryote organismer, som mennesker, har 3 forskjellige klasser av RNA -polymerase: RNA -polymerase I, RNA -polymerase II og RNA -polymerase III.
Hver klasse av RNA -polymerase skaper bestemte typer RNA, som, som leseren vil være i stand til å fastslå i de neste kapitlene, har forskjellige biologiske roller i sammenheng med celleliv.
HVORDAN RNA -POLYMERASEN FUNGERER
En "RNA -polymerase er i stand til:
- Gjenkjenne, på DNA, stedet hvor du skal starte transkripsjonen,
- Bind deg til DNA,
- Skill de to polynukleotidstrengene av DNA (som holdes sammen av hydrogenbindinger mellom nitrogenholdige baser), slik at de virker på bare én streng, og
- Start syntesen av RNA -transkripsjonen.
Hvert av disse trinnene finner sted når en "RNA -polymerase er i ferd med å utføre transkripsjonsprosessen. Derfor er de alle obligatoriske trinn."
RNA -polymerase syntetiserer RNA -molekyler i 5 "→ 3" -retningen. Etter hvert som den tilfører ribonukleotider til det begynnende RNA -molekylet, beveger den seg på malen DNA -streng i 3 "→ 5" -retningen.
MODIFIKASJONER AV RNA -TRANSKRIFTEN
Etter transkripsjonen gjennomgår RNA noen modifikasjoner, inkludert: tillegg av noen sekvenser av nukleotider i begge ender, tap av de såkalte intronene (en prosess kjent som spleising) etc.
Derfor, i forhold til det opprinnelige DNA -segmentet, har det resulterende RNA noen forskjeller i lengden på polynukleotidkjeden (den er generelt kortere).
Typer
Det finnes forskjellige typer RNA.
De mest kjente og studerte er: "transport -RNA (eller overførings -RNA eller tRNA)," messenger -RNA (eller messenger -RNA eller mRNA), "ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA) og det lille kjernefysiske RNA (eller lite kjernefysisk RNA eller snRNA).
Selv om de spiller forskjellige spesifikke roller, bidrar tRNA, mRNA, rRNA og snRNA alle til å realisere et felles mål: syntesen av proteiner, med utgangspunkt i nukleotidsekvensene som er tilstede i DNA.
STIL ANDRE TYPER RNA
I cellene til eukaryote organismer fant forskerne andre typer RNA, i tillegg til de 4 nevnte ovenfor. For eksempel:
- Mikro -RNA (eller miRNA), som er tråder på litt over 20 nukleotider i lengde, e
- RNA som utgjør ribozymer. Ribozymer er RNA -molekyler med katalytisk aktivitet, som enzymer.
MiRNA og ribozymer deltar også i proteinsynteseprosessen, akkurat som tRNA, mRNA, etc.
Funksjon
RNA representerer det biologiske makromolekylet mellom DNA og proteiner, det vil si lange biopolymerer hvis molekylære enheter er aminosyrer.
RNA kan sammenlignes med en ordbok med genetisk informasjon, ettersom den tillater å oversette nukleotidsegmentene i DNA (som da er de såkalte genene) til aminosyrene til proteiner.
En av de hyppigste beskrivelsene av den funksjonelle rollen, spilt av "RNA, er:" RNA er "nukleinsyren som er involvert i koding, dekoding, regulering og uttrykk for gener".
"RNA er et av de tre nøkkelelementene i det såkalte sentrale dogmet i molekylærbiologi, som sier:" Fra DNA stammer "RNA, hvorfra proteiner igjen er avledet" (DNA → RNA → proteiner).
TRANSKRISERING OG OVERSETNING
Kort fortalt er transkripsjon serien av cellulære reaksjoner som fører til dannelse av RNA -molekyler, som starter med DNA.
Oversettelse, på den annen side, er settet med cellulære prosesser som slutter med produksjon av proteiner, med utgangspunkt i RNA -molekylene som produseres under transkripsjonsprosessen.
Biologer og genetikere har laget begrepet "oversettelse", fordi vi går fra språket til nukleotider til aminosyrespråket.
TYPER OG FUNKSJONER
Transkripsjons- og oversettelsesprosessene ser alle de ovennevnte typene RNA som hovedpersoner (tRNA, mRNA, etc.):
- Et mRNA er et RNA -molekyl som koder for et protein. Med andre ord, mRNA er proteinene før prosessen med å oversette nukleotider til aminosyrene til proteiner.
MRNA -ene gjennomgår flere modifikasjoner etter transkripsjonen. - TRNA er ikke-kodende RNA-molekyler, men ikke desto mindre avgjørende for dannelsen av proteiner. Faktisk spiller de en nøkkelrolle for å tyde hva mRNA -molekyler rapporterer.
Navnet "transport -RNA" stammer fra det faktum at disse RNA -ene bærer en aminosyre på dem. For å være mer presis, tilsvarer hver aminosyre et spesifikt tRNA.
TRNA samhandler med mRNA gjennom tre bestemte nukleotider i sekvensen. - RRNA er RNA -molekylene som utgjør ribosomer. Ribosomer er komplekse cellulære strukturer som beveger seg langs mRNA og samler aminosyrene til et protein.
Et generisk ribosom inneholder noen steder i det, hvor det er i stand til å huse tRNA -ene og få dem til å møte mRNA. Det er her de tre bestemte nukleotidene nevnt ovenfor interagerer med messenger -RNA. - SnRNA er RNA -molekyler som deltar i prosessen med spleising av introner tilstede på mRNA. Introns er korte segmenter av ikke-kodende mRNA, ubrukelig for proteinsyntese.
- Ribozymer er RNA -molekyler som katalyserer kutting av ribonukleotid -tråder, der det er nødvendig.
Figur: oversettelse av mRNA.
