IRNA:n, tRNA:n, RRNA:n - kolmen päänukleiinihapon - vuorovaikutusta ja rakennetta tarkastellaan sellaisessa tiedeessä kuin sytologia. Se auttaa selvittämään, mikä on kuljetusribonukleiinihapon (tRNA) rooli soluissa. Tämä hyvin pieni, mutta samalla kiistatta tärkeä molekyyli osallistuu kehon muodostavien proteiinien yhdistämisprosessiin.
Mikä on tRNA:n rakenne? On erittäin mielenkiintoista tarkastella tätä ainetta "sisäpuolelta", selvittää sen biokemia ja biologinen rooli. Ja myös, miten tRNA:n rakenne ja sen rooli proteiinisynteesissä liittyvät toisiinsa?
Mikä on tRNA, miten se toimii?
Kuljetusribonukleiinihappo osallistuu uusien proteiinien rakentamiseen. Lähes 10 % kaikista ribonukleiinihapoista on kuljetusta. Selvittääksemme, mistä kemiallisista alkuaineista molekyyli muodostuu, kuvataan tRNA:n toissijaisen rakenteen rakenne. Toissijainen rakenne ottaa huomioon kaikki tärkeimmät kemialliset sidokset alkuaineiden välillä.
Tämä on makromolekyyli, joka koostuu polynukleotidiketjusta. Siinä olevat typpipitoiset emäkset on yhdistetty vetysidoksilla. Kuten DNA:ssa, RNA:ssa on 4 typpiemästä: adeniini,sytosiini, guaniini ja urasiili. Näissä yhdisteissä adeniini liittyy aina urasiiliin ja guaniini, kuten tavallista, sytosiiniin.
Miksi nukleotidilla on etuliite ribo-? Yksinkertaisesti kaikkia lineaarisia polymeerejä, joissa on riboosi pentoosin sijasta nukleotidin pohjassa, kutsutaan ribonukleiiniksi. Ja siirto-RNA on yksi kolmesta juuri tällaisen ribonukleiinipolymeerin tyypistä.
tRNA:n rakenne: biokemia
Katsotaanpa molekyylirakenteen syvimpiä kerroksia. Näillä nukleotideilla on 3 komponenttia:
- Sakkaroosi, riboosi on osallisena kaikentyyppisissä RNA:issa.
- Fosforihappo.
- Typpipitoiset emäkset. Nämä ovat puriineja ja pyrimidiinejä.
Typpipitoiset emäkset on liitetty toisiinsa vahvoilla sidoksilla. On tapana jakaa emäkset puriiniin ja pyrimidiiniin.
Puriinit ovat adeniinia ja guaniinia. Adeniini vastaa adenyylinukleotidia, jossa on 2 toisiinsa liittyvää rengasta. Ja guaniini vastaa samaa "yksirenkaista" guaniininukleotidia.
Pyramidiinit ovat sytosiini ja urasiili. Pyrimidiineillä on yksirengasrakenne. RNA:ssa ei ole tymiiniä, koska se on korvattu elementillä, kuten urasiililla. Tämä on tärkeää ymmärtää ennen kuin tarkastellaan muita tRNA:n rakenteellisia piirteitä.
RNA-tyypit
Kuten näet, TRNA:n rakennetta ei voida kuvata lyhyesti. Sinun on perehdyttävä biokemiaan ymmärtääksesi molekyylin tarkoituksen ja sen todellisen rakenteen. Mitä muita ribosomaalisia nukleotideja tunnetaan? On myös matriisi- tai informaatio- ja ribosomaalisia nukleiinihappoja. Lyhennettynä RNA ja RNA. Kaikki 3molekyylit toimivat tiiviisti toistensa kanssa solussa, jotta keho saa oikein rakenteellisia proteiinipalloja.
On mahdotonta kuvitella yhden polymeerin työtä ilman kahden muun apua. tRNA:iden rakenteelliset ominaisuudet tulevat ymmärrettävämmiksi, kun niitä tarkastellaan yhdessä toimintojen kanssa, jotka liittyvät suoraan ribosomien toimintaan.
IRNA:n, tRNA:n ja RRNA:n rakenne on monella tapaa samanlainen. Kaikissa on riboosipohja. Niiden rakenne ja toiminnot ovat kuitenkin erilaisia.
Nukleiinihappojen löytö
Sveitsiläinen Johann Miescher löysi solun ytimestä vuonna 1868 makromolekyylejä, joita myöhemmin kutsuttiin nukleiineiksi. Nimi "nukleiinit" tulee sanasta (ydin) - ydin. Vaikka vähän myöhemmin havaittiin, että yksisoluisissa olennoissa, joilla ei ole ydintä, näitä aineita on myös läsnä. 1900-luvun puolivälissä Nobel-palkinto myönnettiin nukleiinihappojen synteesin löytämisestä.
TRNA toimii proteiinisynteesissä
Itse nimi – siirto-RNA kertoo molekyylin päätehtävästä. Tämä nukleiinihappo "tuo" mukanaan välttämättömän aminohapon, jota ribosomin RNA tarvitsee tietyn proteiinin valmistamiseksi.
tRNA-molekyylillä on vähän toimintoja. Ensimmäinen on IRNA-kodonin tunnistaminen, toinen toiminto on rakennuspalikoiden - aminohappojen toimittaminen proteiinisynteesiä varten. Jotkut muut asiantuntijat erottavat hyväksyjätoiminnon. Eli aminohappojen lisääminen kovalenttisen periaatteen mukaisesti. Entsyymi, kuten aminosiili-tRNA-syntataasi, auttaa "kiinnittämään" tämän aminohapon.
Miten tRNA:n rakenne liittyy siihentoimintoja? Tämä erityinen ribonukleiinihappo on järjestetty siten, että sen toisella puolella on typpipitoisia emäksiä, jotka on aina kytketty pareittain. Nämä ovat meille tuntemia alkuaineita - A, U, C, G. Täsmälleen 3 "kirjainta" tai typpipitoista emästä muodostaa antikodonin - käänteisen elementtijoukon, joka on vuorovaikutuksessa kodonin kanssa komplementaarisuusperiaatteen mukaisesti.
Tämä tRNA:n tärkeä rakenteellinen ominaisuus varmistaa, että templaattinukleiinihappoa dekoodattaessa ei tapahdu virheitä. Riippuuhan aminohappojen tarkasta sekvenssistä, syntetisoituuko kehon tällä hetkellä tarvitsema proteiini oikein.
Rakennusominaisuudet
Mitkä ovat tRNA:n rakenteelliset piirteet ja sen biologinen rooli? Tämä on hyvin vanha rakenne. Sen koko on noin 73 - 93 nukleotidia. Aineen molekyylipaino on 25 000–30 000.
tRNA:n toissijaisen rakenteen rakenne voidaan purkaa tutkimalla molekyylin 5 pääelementtiä. Joten tämä nukleiinihappo koostuu seuraavista elementeistä:
- entsyymikontaktisilmukka;
- silmukka kosketusta varten ribosomiin;
- antikodonisilmukka;
- hyväksyntävarsi;
- itse antikodoni.
Ja varaa myös pieni muuttujasilmukka toissijaisessa rakenteessa. Yksi olkapää kaikissa tRNA-tyypeissä on sama - kahden sytosiini- ja yhden adenosiinitähteen varsi. Juuri tässä paikassa tapahtuu yhteys yhteen 20 saatavilla olevasta aminohaposta. Jokaisella aminohapolla on erillinen entsyymi - oma aminoasyyli-tRNA.
Kaikki tiedot, jotka salaavat kaikkien rakenteennukleiinihappoja löytyy itse DNA:sta. TRNA:n rakenne kaikissa planeetan elävissä olennoissa on lähes identtinen. Se näyttää lehdeltä, kun sitä tarkastellaan 2D-muodossa.
Kuitenkin, jos katsot tilavuutta, molekyyli muistuttaa L-muotoista geometrista rakennetta. Tätä pidetään tRNA:n tertiäärisenä rakenteena. Mutta opiskelun mukavuuden vuoksi on tapana "irrottaa" visuaalisesti. Tertiäärinen rakenne muodostuu sekundaarirakenteen elementtien, toisiaan täydentävien osien vuorovaikutuksen tuloksena.
tRNA-varsilla tai -renkailla on tärkeä rooli. Esimerkiksi yksi käsi tarvitaan kemialliseen sitoutumiseen tietyn entsyymin kanssa.
Nukleotidin ominaisuus on v altava määrä nukleosideja. Näitä vähäisiä nukleosideja on yli 60 tyyppiä.
tRNA:n rakenne ja aminohappojen koodaus
Tiedämme, että tRNA-antikodoni on 3 molekyyliä pitkä. Jokainen antikodoni vastaa tiettyä "henkilökohtaista" aminohappoa. Tämä aminohappo liitetään tRNA-molekyyliin käyttämällä erityistä entsyymiä. Heti kun 2 aminohappoa yhdistyvät, sidokset tRNA:han katkeavat. Kaikkia kemiallisia yhdisteitä ja entsyymejä tarvitaan vaadittuun aikaan asti. Näin tRNA:n rakenne ja toiminnot liittyvät toisiinsa.
Solussa on 61 tyyppiä tällaisia molekyylejä. Matemaattisia muunnelmia voi olla 64. Kuitenkin 3 tyyppistä tRNA:ta puuttuu, koska IRNA:ssa ei ole täsmälleen näin paljon lopetuskodoneja.
IRNA:n ja TRNA:n vuorovaikutus
Otetaan huomioon aineen vuorovaikutus MRNA:n ja RRNA:n kanssa sekä TRNA:n rakenteellisia piirteitä. Rakenne ja tarkoitusmakromolekyylit ovat yhteydessä toisiinsa.
IRNA:n rakenne kopioi tietoa erillisestä DNA:n osasta. DNA itsessään on liian suuri molekyyliyhdiste, eikä se koskaan poistu ytimestä. Siksi tarvitaan väli-RNA - tiedotus.
RNA:n kopioimien molekyylien sekvenssin perusteella ribosomi rakentaa proteiinia. Ribosomi on erillinen polynukleotidirakenne, jonka rakenne on selitettävä.
Ribosomaalisen tRNA:n vuorovaikutus
Ribosomaalinen RNA on v altava organelli. Sen molekyylipaino on 1 000 000 - 1 500 000. Lähes 80 % RNA:n kokonaismäärästä on ribosomaalisia nukleotideja.
Se vangitsee IRNA-ketjun ja odottaa antikodoneja, jotka tuovat mukanaan tRNA-molekyylejä. Ribosomaalinen RNA koostuu kahdesta alayksiköstä: pienestä ja suuresta.
Ribosomia kutsutaan "tehdakseksi", koska tässä organellissa tapahtuu kaikki jokapäiväisessä elämässä tarvittavien aineiden synteesi. Se on myös hyvin vanha solurakenne.
Kuinka proteiinisynteesi tapahtuu ribosomissa?
tRNA:n rakenne ja sen rooli proteiinisynteesissä liittyvät toisiinsa. Ribonukleiinihapon toisella puolella sijaitseva antikodoni sopii muodossaan päätoimintoon - aminohappojen toimittamiseen ribosomiin, jossa tapahtuu proteiinin asteittainen kohdistus. Pohjimmiltaan TRNA toimii välittäjänä. Sen tehtävänä on vain tuoda tarvittava aminohappo.
Kun tietoa luetaan yhdestä IRNA:n osasta, ribosomi liikkuu pidemmälle ketjua pitkin. Matriisia tarvitaan vain lähetystä vartenkoodattua tietoa yksittäisen proteiinin konfiguraatiosta ja toiminnasta. Seuraavaksi toinen tRNA lähestyy ribosomia typpipitoisilla emäksillä. Se myös purkaa RNC:n seuraavan osan.
Dekoodaus tapahtuu seuraavasti. Typpipitoiset emäkset yhdistyvät komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti samalla tavalla kuin itse DNA:ssa. Näin ollen TRNA näkee, minne sen pitää "kiinnitä" ja mihin "hangaariin" lähettää aminohappo.
Sitten ribosomissa tällä tavalla valitut aminohapot sidotaan kemiallisesti, askel askeleelta muodostuu uusi lineaarinen makromolekyyli, joka synteesin päätyttyä kiertyy palloksi (palloksi). Käytetyt tRNA:t ja IRNA:t, jotka ovat täyttäneet tehtävänsä, poistetaan proteiinien "tehta alta".
Kun kodonin ensimmäinen osa yhdistyy antikodoniin, lukukehys määritetään. Myöhemmin, jos jostain syystä tapahtuu kehyssiirtymä, jokin merkki proteiinista hylätään. Ribosomi ei voi puuttua tähän prosessiin ja ratkaista ongelmaa. Vasta prosessin päätyttyä 2 rRNA-alayksikköä yhdistetään uudelleen. Keskimäärin jokaista 104 aminohappoa kohden tulee yksi virhe. Jokaista 25 jo koottua proteiinia kohden tapahtuu varmasti vähintään yksi replikaatiovirhe.
TRNA jäännösmolekyyleina
Koska tRNA on saattanut olla olemassa elämän syntyhetkellä maan päällä, sitä kutsutaan jäännemolekyyliksi. Uskotaan, että RNA on ensimmäinen rakenne, joka oli olemassa ennen DNA:ta ja sitten kehittyi. RNA-maailman hypoteesi - voittaja W alter Gilbert laati vuonna 1986. Kuitenkin todistaase on edelleen vaikeaa. Teoriaa puolustavat ilmeiset tosiasiat - tRNA-molekyylit pystyvät tallentamaan tietolohkoja ja jollakin tavalla toteuttamaan tämän tiedon, eli tekevät työtä.
Mutta teorian vastustajat väittävät, että aineen lyhyt käyttöikä ei voi taata, että tRNA on hyvä minkä tahansa biologisen tiedon kantaja. Nämä nukleotidit hajoavat nopeasti. tRNA:n elinikä ihmissoluissa vaihtelee useista minuuteista useisiin tunteihin. Jotkut lajit voivat kestää jopa päivän. Ja jos puhumme samoista nukleotideista bakteereissa, termit ovat paljon lyhyempiä - jopa useita tunteja. Lisäksi tRNA:n rakenne ja toiminnot ovat liian monimutkaisia, jotta molekyylistä tulisi maapallon biosfäärin pääelementti.
