Općenitost
RNA ili ribonukleinska kiselina je nukleinska kiselina uključena u procese kodiranja, dekodiranja, regulacije i ekspresije gena. Geni su manje -više dugi segmenti DNK, koji sadrže temeljne informacije za sintezu proteina.
Slika: Dušikove baze u molekuli RNA. S wikipedia.org
Vrlo jednostavno, RNA potječe od DNK i predstavlja prijelaznu molekulu između DNA i proteina. Neki istraživači nazivaju ga "rječnikom za prevođenje jezika DNK u jezik proteina".
Molekule RNA proizlaze iz spoja, u lancima, različitog broja ribonukleotida. Fosfatna skupina, dušikova baza i šećer s 5 ugljika, nazvan riboza, sudjeluju u stvaranju svakog pojedinačnog ribonukleotida.
Što je RNA?
RNA, ili ribonukleinska kiselina, biološka je makromolekula koja pripada kategoriji nukleinskih kiselina, koja ima središnju ulogu u stvaranju proteina iz DNA.
Generacija proteina (također bioloških makromolekula) uključuje niz staničnih procesa koji se, zajedno, nazivaju sinteza proteina.
DNA, RNA i proteini bitni su za osiguravanje opstanka, razvoja i pravilnog funkcioniranja stanica živih organizama.
Što je DNK?
DNA ili deoksiribonukleinska kiselina je druga prirodna nukleinska kiselina, zajedno s RNA.
Strukturno slična ribonukleinskoj kiselini, deoksiribonukleinska kiselina je genetsko naslijeđe, to jest "skladište gena", sadržano u stanicama živih organizama. Stvaranje RNA i, posredno, proteina ovisi o DNK.
POVIJEST RNA
Slika: riboza i deoksiriboza
Istraživanje RNA započelo je nakon 1868. godine, godine u kojoj je Friedrich Miescher otkrio nukleinske kiseline.
Prva uvozna otkrića u tom smislu datiraju između drugog dijela "50 -ih godina dvadesetog stoljeća i prvog dijela" 60 -ih godina. Među znanstvenicima koji su sudjelovali u tim otkrićima zaslužuju posebno spomenuti sljedeće: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies i Robert Holley.
1977. skupina istraživača, predvođena Philipom Sharpom i Richardom Robertsom, dešifrirala je proces spajanje introna.
1980. Thomas Cech i Sidney Altman identificirali su ribozime.
* Napomena: da znate što su spajanje introna i ribozima, vidi poglavlja posvećena sintezi ANN -a i funkcijama.
Struktura
S kemijsko-biološkog gledišta, RNA je biopolimer.Biopolimeri su velike prirodne molekule, rezultat spajanja, u lancima ili nitima, mnogih manjih molekularnih jedinica, koje se nazivaju monomeri.
Monomeri koji čine RNK su nukleotidi.
MALICA JE Uobičajeno JEDAN JEDAN LANAC
Molekule RNA obično se sastoje od pojedinačnih lanaca nukleotida (polinukleotidnih niti).
Duljina staničnih RNA varira od manje od stotinu do čak nekoliko tisuća nukleotida.
Broj sastavnih nukleotida ovisi o ulozi dotične molekule.
Usporedba s DNK
Za razliku od RNA, DNA je biopolimer koji se općenito sastoji od dvije niti nukleotida.
Ujedinjena, ta dva polinukleotidna vlakna imaju suprotne orijentacije i, omotavajući jedno u drugo, tvore dvostruku spiralu poznatu kao "dvostruka spirala".
Generička molekula ljudske DNA može sadržavati približno 3,3 milijarde nukleotida po lancu.
OPĆA STRUKTURA NUKLEOTIDA
Po definiciji, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine RNK i DNA nukleinskih kiselina.
Sa strukturnog stajališta, generički nukleotid proizlazi iz spajanja triju elemenata, a to su:
- Fosfatna skupina, koja je derivat fosforne kiseline;
- Pentoza, odnosno šećer s 5 ugljikovih atoma;
- Dušikova baza, koja je aromatska heterociklična molekula.
Pentoza predstavlja središnji element nukleotida, jer se na nju vežu fosfatna skupina i dušikova baza.
Slika: Elementi koji čine generički nukleotid nukleinske kiseline. Kao što se može vidjeti, fosfatna skupina i dušikova baza vežu se za šećer.
Kemijska veza koja drži pentozu i fosfatnu skupinu zajedno je fosfodiesterska veza, dok je kemijska veza koja veže pentozu i dušikovu bazu N-glikozidna veza.
KOJA JE PENTOZA RNK?
Prostor: kemičari su smislili numeriranje ugljika koji čine organske molekule na način koji pojednostavljuje njihovo proučavanje i opis. Ovdje, dakle, 5 ugljika pentoze postaju: ugljik 1, ugljik 2, ugljik 3, ugljik 4 i ugljik 5. Kriterij za dodjeljivanje brojeva prilično je složen, stoga smatramo prikladnim izostaviti objašnjenje.
Šećer s 5 ugljika, koji razlikuje nukleotidnu strukturu RNA, je riboza.
Od 5 ugljikovih atoma riboze, zaslužuju posebno spomenuti:
- The ugljik 1, jer se to veže za dušikovu bazu, putem N-glikozidne veze.
- The ugljik 2, jer je to ono što razlikuje pentozu nukleotida RNK od pentoze DNK nukleotida. S 2 ugljika RNA povezani su atom kisika i atom vodika, koji zajedno tvore OH hidroksilnu skupinu.
- The ugljik 3, jer je to onaj koji sudjeluje u vezi između dva uzastopna nukleotida.
- The ugljik 5, jer se to pridružuje fosfatnoj skupini, putem fosfodiesterske veze.
Zbog prisutnosti šećerne riboze, nukleotidi RNK imaju specifičan naziv ribonukleotidi.
Usporedba s DNK
Pentoza koja čini DNK nukleotide je deoksiriboza.
Deoksiriboza se od riboze razlikuje po nedostatku atoma kisika na ugljiku 2.
Stoga mu nedostaje hidroksilna skupina OH koja karakterizira 5-ugljični šećer RNA.
Zbog prisutnosti deoksiriboznog šećera, nukleotidi DNA poznati su i kao deoksiribonukleotidi.
VRSTE NUKLEOTIDA I BAZE DUŠIKA
RNA ima 4 različite vrste nukleotida.
Za razlikovanje ove 4 različite vrste nukleotida potrebna je samo dušikova baza.
Zbog očiglednih razloga, dušične baze RNK su 4, točnije: adenin (skraćeno A), gvanin (G), citozin (C) i uracil (U).
Adenin i gvanin pripadaju klasi purina, aromatskih heterocikličkih spojeva s dvostrukim prstenom.
Citozin i uracil, s druge strane, spadaju u kategoriju pirimidina, aromatskih heterocikličkih spojeva s jednim prstenom.
Usporedba s DNK
Dušične baze koje razlikuju nukleotide DNA iste su kao i RNK, osim uracila. Umjesto potonjeg "c" nalazi se dušikova baza zvana timin (T), koja pripada kategoriji pirimidina.
VEZA IZMEĐU NUKLEOTIDA
Svaki nukleotid koji tvori bilo koji RNA lanac veže se za sljedeći nukleotid pomoću fosfodiesterske veze između ugljika 3 njegove pentoze i fosfatne skupine neposredno slijedećeg nukleotida.
KRAJEVI MOLEKULE RNA
Bilo koji polinukleotidni lanac RNK ima dva kraja, poznata kao 5 "kraj (čitaj" end five prime ") i kraj 3" (čitaj "end three prime").
Konvencijom su biolozi i genetičari ustanovili da "kraj 5" predstavlja glavu lanca RNK, dok "kraj 3" predstavlja njegov rep.
S kemijskog gledišta, "5 kraj" se poklapa s fosfatnom skupinom prvog nukleotida polinukleotidnog lanca, dok se "3 kraj" podudara s hidroksilnom skupinom smještenom na ugljik 3 posljednjeg nukleotida istog lanca.
Na temelju ove organizacije, u knjigama o genetici i molekularnoj biologiji, polinukleotidni filamenti bilo koje nukleinske kiseline opisani su na sljedeći način: P -5 "→ 3" -OH (* Napomena: slovo P označava " atom fosfora fosfatne skupine).
Primjenjujući koncepte 5 "kraja i 3" kraja na jedan nukleotid, "5 kraj" potonjeg je fosfatna skupina vezana na ugljik 5, dok je njegov 3 "kraj hidroksilna skupina spojena na ugljik 3.
U oba slučaja s "poziva čitatelja da obrati pozornost na brojčano ponavljanje: kraj 5" - fosfatna skupina na ugljiku 5 i kraj 3 " - hidroksilna skupina na ugljiku 3.
Mjesto
U stanicama jezgre (tj. Jezgre) živog bića, molekule RNA mogu se pronaći i u jezgri i u citoplazmi.
Ova široka lokalizacija ovisi o činjenici da se neki stanični procesi, čiji je RNA protagonist, nalaze u jezgri, dok se drugi odvijaju u citoplazmi.
Usporedba s DNK
DNK eukariotskih organizama (dakle i ljudska DNK) nalazi se samo unutar jezgre stanice.
- RNA je manja biološka molekula od DNK, obično se sastoji od jedne niti nukleotida.
- Pentoza koja čini nukleotide ribonukleinske kiseline je riboza.
- RNA nukleotidi su također poznati kao ribonukleotidi.
- RNA nukleinske kiseline dijeli samo 3 od 4 dušične baze s DNK. Zapravo, umjesto timina, ima dušikovu bazu uracil.
- RNA se može nalaziti u različitim odjeljcima stanice, od jezgre do citoplazme.
Sinteza
Proces sinteze RNA ima za protagonista unutarstanični enzim (tj. Smješten unutar stanice), nazvan RNA polimeraza (N.B .: enzim je protein).
RNA polimeraza stanice koristi DNA, prisutnu unutar jezgre iste stanice, kao da je predložak, za stvaranje RNA.
Drugim riječima, to je svojevrsni fotokopirni stroj koji transkribira ono što izvještava DNK na drugom jeziku, a to je onaj "RNK".
Štoviše, ovaj proces sinteze RNA, djelovanjem RNA polimeraze, uzima znanstveno ime transkripcije.
Eukariotski organizmi, poput ljudi, posjeduju 3 različite klase RNA polimeraze: RNA polimeraza I, RNA polimeraza II i RNA polimeraza III.
Svaka klasa RNA polimeraze stvara određene vrste RNA, koje će, kako će čitatelj moći zaključiti u sljedećim poglavljima, imati različite biološke uloge u kontekstu staničnog života.
KAKO DJELUJE RNA POLIMERAZA
"RNA polimeraza je sposobna:
- Prepoznati, na DNK, mjesto s kojeg počinje transkripcija,
- Vezati za DNK,
- Odvojite dva polinukleotidna lanca DNK (koji se drže vodikovim vezama između dušikovih baza), tako da djeluju samo na jedan lanac, i
- Započnite sintezu RNA transkripta.
Svaki od ovih koraka odvija se kad god se "RNA polimeraza sprema provesti proces transkripcije. Stoga su svi obvezni koraci."
RNA polimeraza sintetizira molekule RNA u smjeru 5 "→ 3". Kako dodaje ribonukleotide u novonastalu molekulu RNA, ona se pomiče na matricu DNA u smjeru 3 "→ 5".
IZMJENE RNA TRANSKRIPTA
Nakon transkripcije, RNA prolazi kroz neke modifikacije, uključujući: dodavanje nekih sekvenci nukleotida na oba kraja, gubitak takozvanih introna (proces poznat kao spajanje) itd.
Stoga, u usporedbi s izvornim segmentom DNA, rezultirajuća RNA ima neke razlike u duljini polinukleotidnog lanca (općenito je kraća).
Vrste
Postoje različite vrste RNK.
Najpoznatiji i proučavani su: "transportna RNA (ili prijenosna RNA ili tRNA)", "glasnička RNA (ili glasnička RNA ili mRNA)", "ribosomska RNA (ili ribosomska RNA ili rRNA) i mala nuklearna RNA (ili mala nuklearna RNK ili snRNA).
Iako imaju različite specifične uloge, tRNA, mRNA, rRNA i snRNA pridonose ostvarenju zajedničkog cilja: sintezi proteina, počevši od nukleotidnih sekvenci prisutnih u DNA.
JOŠ DRUGE VRSTE RNK
U stanicama eukariotskih organizama, istraživači su pronašli i druge vrste RNK, osim gore spomenute 4. Na primjer:
- Mikro RNA (ili miRNA), koje su lanci duljine nešto više od 20 nukleotida, e
- RNA koja čini ribozime. Ribozimi su molekule RNA s katalitičkom aktivnošću, poput enzima.
MiRNA i ribozimi također sudjeluju u procesu sinteze proteina, baš kao i tRNA, mRNA itd.
Funkcija
RNA predstavlja biološku makromolekulu prolaska između DNA i proteina, odnosno dugih biopolimera čije su molekularne jedinice aminokiseline.
RNA je usporediva s rječnikom genetskih informacija jer omogućuje prevođenje nukleotidnih segmenata DNA (koji su tada takozvani geni) u aminokiseline proteina.
Jedan od najčešćih opisa funkcionalne uloge, koju ima "RNA, je:" RNA je "nukleinska kiselina uključena u kodiranje, dekodiranje, regulaciju i ekspresiju gena".
"RNA je jedan od tri ključna elementa takozvane središnje dogme molekularne biologije, koja kaže:" Iz DNK potječe "RNA, iz koje se, pak, izvode proteini" (DNA → RNA → proteini).
PREPIS I PREVOD
Ukratko, transkripcija je niz staničnih reakcija koje dovode do stvaranja molekula RNA, počevši od DNA.
S druge strane, translacija je skup staničnih procesa koji završavaju proizvodnjom proteina, počevši od molekula RNA nastalih tijekom procesa transkripcije.
Biolozi i genetičari skovali su izraz "prijevod", jer iz jezika nukleotida prelazimo u jezik aminokiselina.
VRSTE I FUNKCIJE
Procesi transkripcije i translacije vide sve gore navedene vrste RNA kao protagoniste (tRNA, mRNA itd.):
- MRNA je molekula RNA koja kodira protein. Drugim riječima, mRNA su proteini prije procesa prevođenja nukleotida u aminokiseline proteina.
MRNA nakon svoje transkripcije prolaze kroz nekoliko modifikacija. - TRNA su nekodirajuće molekule RNA, ali su ipak bitne za stvaranje proteina. Zapravo, oni igraju ključnu ulogu u dešifriranju onoga što molekule mRNA izvještavaju.
Naziv "transportna RNA" proizlazi iz činjenice da te RNK na sebi nose aminokiselinu. Točnije, svaka aminokiselina odgovara specifičnoj tRNA.
TRNA međusobno djeluju s mRNA kroz tri određena nukleotida u svom slijedu. - RRNA su molekule RNK koje čine ribosome. Ribosomi su složene stanične strukture koje se, krećući se duž mRNA, okupljaju aminokiseline proteina.
Generički ribosom sadrži, unutar sebe, neka mjesta na kojima može smjestiti tRNA i spojiti ih s mRNA.Ovdje tri navedena nukleotida spomenuta u interakciji s glasnicom RNA. - SnRNA su molekule RNK koje sudjeluju u procesu spajanje introna prisutnih na mRNA .. Introni su kratki segmenti nekodirajuće mRNA, beskorisni za sintezu proteina.
- Ribozimi su molekule RNA koje kataliziraju rezanje niti ribonukleotida, gdje je to potrebno.
Slika: translacija mRNA.
