općenitost
RNA, ili ribonukleinska kiselina, je nukleinska kiselina uključena u procese kodiranja, dekodiranja, regulacije i ekspresije gena. Geni su više ili manje dugi segmenti DNA, koji sadrže temeljne informacije za sintezu proteina.
Slika: Dušične baze u molekuli RNA. Od wikipedia.org
U vrlo jednostavnim uvjetima, RNA je izvedena iz DNA i predstavlja molekulu koja prolazi između nje i proteina. Neki ga istraživači nazivaju "rječnikom za prijevod DNA jezika u jezik proteina".
RNA molekule proizlaze iz spoja, u lancima, promjenjivog broja ribonukleotida. Fosfatna skupina, dušična baza i šećer s 5 ugljikovih atoma, nazvani riboza, sudjeluju u formiranju svakog pojedinačnog ribonukleotida.
Što je RNA?
RNA, ili ribonukleinska kiselina, biološka je makromolekula, koja pripada kategoriji nukleinskih kiselina, koja igra središnju ulogu u stvaranju proteina počevši od DNA .
Generiranje proteina (koji su također biološke makromolekule) uključuje niz staničnih procesa koji se, zajedno, nazivaju sintezom proteina .
DNA, RNA i proteini su temeljni u osiguravanju preživljavanja, razvoja i pravilnog funkcioniranja stanica živih organizama.
Što je DNA?
DNA, ili deoksiribonukleinska kiselina, je druga nukleinska kiselina koja postoji u prirodi, zajedno s RNA.
Strukturno sličan ribonukleinskoj kiselini, dezoksiribonukleinska kiselina je genetska baština, odnosno "spremište gena", sadržano u stanicama živih organizama. Formiranje RNA i, posredno, proteina ovisi o DNA.
POVIJEST RNK
Slika: riboza i deoksiriboza
Istraživanje RNA započelo je nakon 1868. godine kada je Friedrich Miescher otkrio nukleinske kiseline.
Prva važna otkrića u tom pogledu datirana su između druge polovice 50-ih i prve polovice 1960-ih. Među znanstvenicima koji su sudjelovali u tim otkrićima, posebno se ističu Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies i Robert Holley .
Godine 1977. grupa istraživača, koju su vodili Philip Sharp i Richard Roberts, dešifrirali su proces spajanja introna.
Godine 1980. Thomas Cech i Sidney Altman identificirali su ribozime.
* Imajte na umu: da biste saznali više o intronskom spajanju i ribozimima, pogledajte poglavlja posvećena sintezi i funkcijama RNA.
struktura
S kemijsko-biološke točke gledišta, RNA je biopolimer . Biopolimeri su velike prirodne molekule, rezultat ujedinjenja, u lancima ili filamentima, mnogih manjih molekularnih jedinica, nazvanih monomeri .
Monomeri koji čine RNK su nukleotidi .
RNA JE, KAO UOBIČAJENO, JEDNOKLADNI LANAC
RNA molekule su molekule koje se obično sastoje od pojedinačnih nukleotidnih lanaca ( polinukleotidnih niti ).
Duljina staničnih RNA varira od manje od sto do čak nekoliko tisuća nukleotida.
Broj sastavnih nukleotida je funkcija uloge koju ima molekula u pitanju.
Usporedba s DNA
Za razliku od RNA, DNA je biopolimer koji se obično formira s dva lanca nukleotida.
Spojeni zajedno, ova dva polinukleotidna vlakna imaju suprotnu orijentaciju i, umotavajući se jedan u drugi, sastavljaju dvostruku spiralu poznatu kao " dvostruka spirala ".
Generička molekula ljudske DNA može sadržavati oko 3, 3 milijarde nukleotida po filamentu .
GENERIČKA STRUKTURA NUKLEOTIDA
Po definiciji, nukleotidi su molekularne jedinice koje čine nukleinske kiseline RNA i DNA.
Sa strukturne točke gledišta, generički nukleotid je rezultat ujedinjenja tri elementa, koji su:
- 1. Fosfatna skupina, koja je derivat fosforne kiseline;
- Pentoza, koja je šećer s 5 ugljikovih atoma;
- Dušična baza, koja je aromatska heterociklička molekula.
Pentoza je središnji element nukleotida, jer se na nju vežu fosfatna skupina i dušična baza.
Slika: Elementi koji čine generički nukleotid nukleinske kiseline. Kao što se može vidjeti, fosfatna skupina i dušikova baza su vezani za šećer.
Kemijska veza koja drži pentoznu i fosfatnu skupinu zajedno je fosfodiesterska veza, dok je kemijska veza koja objedinjuje pentozu i dušikovu bazu N-glikozidna veza .
ŠTO JE RNA PENTOSO?
Premisa: kemičari su razmišljali o numeriranju ugljena koji čine organske molekule, na način da pojednostave njihovo proučavanje i opis. Ovdje, dakle, 5 ugljena pentoze postaju: ugljik 1, ugljik 2, ugljik 3, ugljik 4 i ugljik 5. Kriterij za dodjeljivanje brojeva je prilično složen, stoga smatramo prikladnim izostaviti objašnjenje.
Šećer s 5 ugljikovih atoma, koji razlikuje strukturu RNA nukleotida, je riboza .
Od 5 ugljikovih atoma riboze, oni zaslužuju posebno spominjanje:
- Ugljik 1, jer se veže za dušikovu bazu, preko N-glikozidne veze.
- Ugljik 2, jer to je ono što razlikuje pentozu RNA nukleotida od pentoze DNA nukleotida. Vezano za ugljik 2 RNA postoji atom kisika i atom vodika, koji zajedno tvore hidroksilnu skupinu OH .
- Carbon 3, jer ono je ono što sudjeluje u vezi između dva uzastopna nukleotida .
- Ugljik 5, jer to je ono što spaja fosfatnu skupinu, preko fosfodiesterske veze.
Zbog prisutnosti šećera riboze, RNA nukleotidi se nazivaju ribonukleotidi .
Usporedba s DNA
Pentoza koja čini DNK nukleotide je dezoksiriboza .
Deoksioriboza se razlikuje od riboze zbog nedostatka atoma kisika na ugljiku 2.
Stoga mu nedostaje OH hidroksilna skupina koja karakterizira 5-ugljični RNA šećer.
Zbog prisutnosti deoksiriboznog šećera, DNA nukleotidi su također poznati kao deoksiribonukleotidi .
VRSTE NUKLEOTIDA I DUŠIČNIH BAZA
RNA ima 4 različita tipa nukleotida .
Samo 4 dušične baze razlikuju 4 različite vrste nukleotida.
Iz očiglednih razloga, dakle, postoje 4 dušične baze RNA, posebno: adenin (skraćeno A), gvanin (G), citozin (C) i uracil (U).
Adenin i gvanin spadaju u klasu purina, dvostruko prstenastih aromatskih heterocikličkih spojeva.
Citozin i uracil, s druge strane, spadaju u kategoriju pirimidina, aromatski heterociklički spojevi s jednim prstenom.
Usporedba s DNA
Dušične baze koje razlikuju DNA nukleotide su iste kao i za RNA, osim za uracil. Umjesto potonje nalazi se dušična baza nazvana timin (T), koja spada u kategoriju pirimidina.
PREMA NUKLEOTIDIMA
Svaki nukleotid koji formira bilo koji lanac RNA veže se na sljedeći nukleotid, pomoću fosfodiesterske veze između ugljika 3 njegove pentoze i odmah slijedeće nukleotidne fosfatne skupine.
KRAJ RNK MOLEKULA
Bilo koja RNA polinukleotidna nit ima dva kraja, poznata kao 5 'kraj (čita se "završava prvih pet") i završava 3' (čita "tip tri prvi").
Po dogovoru, biolozi i genetičari su utvrdili da 5 ' kraj predstavlja glavu RNA filamenta, dok 3' kraj predstavlja njegov rep .
S kemijske točke gledišta, 5 'kraj se poklapa s fosfatnom skupinom prvog nukleotida polinukleotidnog lanca, dok 3' kraj podudara s hidroksilnom skupinom smještenom na ugljiku 3 posljednjeg nukleotida istog lanca.
Na temelju ove organizacije, u genetici i molekularnim biološkim knjigama, polinukleotidni lanci bilo koje nukleinske kiseline opisani su kako slijedi: P-5 '→ 3'-OH (* NB: slovo P označava atom fosfor iz fosfatne skupine).
Primjenom koncepata 5 'krajeva i 3' krajeva na jedan nukleotid, 5 'kraj ovog posljednjeg je fosfatna skupina vezana na ugljik 5, dok je njezin 3' kraj hidroksilna skupina kombinirana s ugljikom 3.
U oba slučaja čitatelj je pozvan da obrati pozornost na brojčanu recidivu: 5 'end-fosfatna skupina na ugljiku 5 i 3' kraju - hidroksilnu skupinu na ugljiku 3.
lokalizacija
U stanicama jezgre (tj. S jezgrom) živog bića, RNA molekule mogu se naći iu jezgri iu citoplazmi .
Ova široka lokalizacija ovisi o činjenici da su neki od staničnih procesa, s RNA kao protagonistom, smješteni u jezgri, dok se drugi odvijaju u citoplazmi.
Usporedba s DNA
DNA eukariotskih organizama (dakle i ljudske DNA) nalazi se isključivo unutar jezgre stanice.
Zbirna tablica razlika između RNA i DNA: |
|
rezime
Proces sinteze RNA temelji se na unutarstaničnom enzimu (tj. Nalazi se unutar stanice), koji se naziva RNA polimeraza (NB: enzim je protein).
RNA polimeraza stanice koristi DNA, prisutnu unutar jezgre iste stanice, kao da je kalup, da bi stvorila RNA.
Drugim riječima, riječ je o vrsti kopirke koja prepisuje ono što DNK vraća u drugi jezik, a to je RNA.
Štoviše, taj proces sinteze RNA, pomoću RNA polimeraze, uzima znanstveni naziv transkripcije .
Eukariotski organizmi, kao i ljudi, posjeduju 3 različite klase RNA polimeraza : RNA polimeraza I, RNA polimeraza II i RNA polimeraza III.
Svaka klasa RNA polimeraze stvara posebne tipove RNA, koji, kao što će čitatelj moći utvrditi u sljedećim poglavljima, imati različite biološke uloge u kontekstu staničnog života.
KAKO RADI POLIMERAZNA RNA
RNA polimeraza može:
- Prepoznati, na DNK, mjesto s kojeg započinje transkripciju,
- Vezati se za DNA,
- Odvojite dva polinukleotidna lanca DNA (koji se drže zajedno vodikovim vezama između dušičnih baza) tako da djeluju samo na jednu traku, i
- Započeti sintezu RNA transkripta.
Svaka od ovih faza odvija se kad god je RNA polimeraza spremna provesti proces transkripcije. Dakle, sve su to obvezni koraci.
RNA polimeraza sintetizira RNA molekule u smjeru 5 ' → 3' . Kako dodaje ribonukleotide u rastuću molekulu RNA, ona se kreće u lanac DNA u smjeru 3 ' → 5' .
MODIFIKACIJE RNA TRANSCRIPTA
Nakon njegove transkripcije, RNA prolazi kroz neke modifikacije, uključujući: dodavanje nekih nukleotidnih sekvenci na oba kraja, gubitak takozvanih introna (proces poznat kao spajanje ), itd.
Stoga, s obzirom na originalni DNA segment, rezultirajuća RNA ima neke razlike u odnosu na duljinu polinukleotidnog lanca (općenito je kraća).
vrste
Postoji nekoliko vrsta RNA .
Najpoznatija i najrazvijenija su: transportna RNA (ili prijenosna RNA ili tRNA ), prijenosna RNA (ili RNA glasnik ili mRNA ), ribosomska RNA (ili ribosomska RNA ili rRNA ) i mala nuklearna RNA (ili mala nuklearna RNA ili snRNA ).
Iako pokrivaju različite specifične uloge, tRNA, mRNA, rRNA i snRNA sve doprinose ostvarenju zajedničkog cilja: sintezi proteina, počevši od nukleotidnih sekvenci prisutnih u DNA.
Tipovi RNA polimeraze i RNA | |
RNA polimeraza I | rRNA |
RNA polimeraza II | mRNA i snRNA |
RNA polimeraza III | tRNA, određeni tip rRNA i miRNA |
OSTALE VRSTE RNA STILL
U stanicama eukariotskih organizama, istraživači su pronašli i druge vrste RNA, osim gore spomenutih. Na primjer:
- Mikro RNA (ili miRNA ), koje su vlakna duljine nešto veće od 20 nukleotida, i
- RNA koja čini ribozime . Ribozimi su RNA molekule s katalitičkom aktivnošću, kao što su enzimi.
MiRNA i ribozimi također sudjeluju u procesu sinteze proteina, baš kao i tRNA, mRNA itd.
funkcija
RNA predstavlja biološku makromolekulu prolaza između DNA i proteina, tj. 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 pokriva RNA, je: "RNA je nukleinska kiselina uključena u kodiranje, dekodiranje, regulaciju i ekspresiju gena".
RNA je jedan od tri ključna elementa tzv. Središnje dogme molekularne biologije, koja kaže: "RNA potječe od DNA, iz koje se, pak, dobivaju proteini" ( DNA → RNA → proteini ).
TRANSKRIPCIJA I PRIJEVOD
Ukratko, transkripcija je niz staničnih reakcija koje dovode do stvaranja RNA molekula, počevši od DNA.
Prijevod, s druge strane, je skup staničnih procesa koji završavaju s proizvodnjom proteina, počevši od RNA molekula proizvedenih tijekom procesa transkripcije.
Biolozi i genetičari skovali su izraz "prijevod", jer iz jezika nukleotida prelazimo na jezik aminokiselina.
VRSTE I FUNKCIJE
Procesi transkripcije i prevođenja vide sve gore navedene tipove ANN (tRNA, mRNA, itd.) Kao protagoniste:
- MRNA je molekula RNA koja kodira protein . Drugim riječima, mRNA su proteini prije procesa prevođenja nukleotida u proteinske aminokiseline.
MRNA podliježu nekoliko modifikacija nakon njihove transkripcije.
- TRNAs su nekodirajuće RNA molekule, ali i dalje bitne za stvaranje proteina. Zapravo, oni igraju ključnu ulogu u dešifriranju onoga što izvješćuju molekule mRNA.
Naziv "transportna RNA" potječe od činjenice da ove ANN nose na sebi aminokiselinu. Točnije, svaka aminokiselina odgovara specifičnoj tRNA.
TRNA interakciju s mRNA, kroz tri posebna nukleotida njihove sekvence.
- RRNA su molekule RNA koje tvore ribosome . Ribosomi su složene stanične strukture, koje, krećući se duž mRNA, spajaju aminokiseline proteina.
Generički ribosom sadrži, u sebi, neka mjesta na kojima je u stanju smjestiti tRNA i natjerati ih da se sretnu s mRNA. Ovdje su tri gore spomenuta posebna nukleotida međusobno djelovala s nositeljem RNA.
- SnRNA su RNA molekule koje sudjeluju u procesu spajanja introna na mRNA. Introni su kratki segmenti nekodirajućih mRNA, beskorisni u svrhu sinteze proteina.
- Ribozimi su RNA molekule koje kataliziraju rezanje ribonukleotidnih filamenata, gdje je to potrebno.
Slika: translacija mRNA.