Molekyylibiologia tutkii kasvien, eläinten ja ihmisten elävät solut muodostavien orgaanisten aineiden molekyylien rakennetta ja toimintoja. Erityinen paikka niiden joukossa on ryhmälle yhdisteitä, joita kutsutaan nukleiinihapoiksi.
On olemassa kahta tyyppiä: deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja ribonukleiinihappo. Jälkimmäisessä on useita modifikaatioita: i-RNA, t-RNA ja r-RNA, jotka eroavat toiminn altaan ja sijainniltaan solussa. Tämä artikkeli on omistettu seuraavien kysymysten tutkimukselle: missä rRNA syntetisoituu prokaryootti- ja eukaryoottisoluissa, mikä on sen rakenne ja merkitys.
Historiallista taustaa
Ensimmäinen tieteellinen maininta ribosomaalisesta haposta löytyy R. Weinbergin ja S. Penmanin tutkimuksista 1900-luvun 60-luvulla, kun he kuvasivat lyhyitä polynukleotidimolekyylejä, jotka liittyvät ribonukleiinihappoihin, mutta jotka eroavat toisistaan tilarakenteeltaan ja sedimentaatiokerroin informaatiosta ja kuljetus-RNA:sta. Useimmiten niiden molekyylitlöytyy nukleoluksesta sekä soluorganelleista - ribosomeista, jotka vastaavat soluproteiinin synteesistä. Niitä kutsuttiin ribosomaaleiksi (ribosomaalisiksi ribonukleiinihapoiksi).
RNA-ominaisuus
Ribonukleiinihappo, kuten DNA, on polymeeri, jonka monomeerit ovat neljän tyyppisiä nukleotideja: adeniini, guaniini, urasiili ja sytidiini, jotka on liitetty fosfodiesterisidoksilla pitkiksi yksijuosteisiksi molekyyleiksi, jotka ovat kiertyneet spiraalimainen tai monimutkaisempi konformaatio. RNA:ta sisältävistä viruksista löytyy myös kaksijuosteisia ribosomaalisia ribonukleiinihappoja, jotka monistavat DNA:n toimintoja: perinnöllisten ominaisuuksien säilymistä ja välittämistä.
Solussa on yleisimpiä kolmen tyyppisiä happoja, nämä ovat: matriisi eli informaatio, RNA, kuljettava ribosomaalinen ribonukleiinihappo, johon aminohappoja on kiinnittynyt, sekä ribosomaalinen happo, joka sijaitsee nukleoluksessa ja solussa sytoplasma.
Ribosomaalinen RNA muodostaa noin 80 % solun ribonukleiinihappojen kokonaismäärästä ja 60 % solun proteiineja syntetisoivan organoidin ribosomin massasta. Kaikki edellä mainitut lajit syntetisoidaan (transkriptoidaan) tietyissä DNA:n osissa, joita kutsutaan RNA-geeneiksi. Synteesiprosessissa ovat mukana erityisen entsyymin, RNA-polymeraasin, molekyylit. Paikka solussa, jossa rRNA syntetisoidaan, on tuma, joka sijaitsee karyoplasmassaytimet.
Nucleolus, sen rooli synteesissä
Solun elämässä, jota kutsutaan solusykliksi, sen jakautumisen välillä on jakso - välivaihe. Tällä hetkellä solun ytimessä on selvästi näkyvissä tiiviitä rakeisen rakenteen omaavia kappaleita, joita kutsutaan ytimeksi, jotka ovat sekä kasvi- että eläinsolujen välttämätön komponentti.
Molekyylibiologiassa on osoitettu, että nukleolit ovat organelleja, joissa rRNA syntetisoidaan. Sytologien lisätutkimukset johtivat solujen DNA:n osien löytämiseen, joista löydettiin geenejä, jotka ovat vastuussa ribosomaalisten happojen rakenteesta ja synteesistä. Niitä kutsuttiin ydinorganisoijaksi.
Ydinorganisaattori
1900-luvun 60-luvulle asti biologiassa vallitsi mielipide, että nukleolaarisella organisoijalla, joka sijaitsee sekundaarisen supistumisen paikassa 13., 14., 15., 21. ja 22. kromosomiparissa, on muoto yhdestä sivustosta. Kromosomivaurioiden, joita kutsutaan poikkeavuuksiksi, tutkimukseen osallistuvat tutkijat ovat havainneet, että kromosomikatkon hetkellä sekundaarisen supistumisen kohdalla tapahtuu nukleolien muodostumista sen jokaisessa osassa.
Voimme siis todeta seuraavaa: nukleolaarinen organisaattori ei koostu yhdestä, vaan useista lokuksista (geeneistä), jotka ovat vastuussa nukleoluksen muodostumisesta. Siinä syntetisoidaan ribosomaalisia ribonukleiinihappoja rRNA:ta, jotka muodostavat proteiineja syntetisoivien soluorganellien alayksiköitä - ribosomeja.
Mitä ribosomit ovat?
Kuten aiemmin mainittiin, kaikki kolme päätyyppiäRNA:ta on solussa, jossa ne syntetisoidaan tietyissä kohdissa - DNA-geeneissä. Transkription seurauksena muodostunut ribosomaalinen RNA muodostaa komplekseja proteiinien - ribonukleoproteiinien - kanssa, joista muodostuvat tulevan organellin osat, niin sanotut alayksiköt. Tumakalvon huokosten kautta ne siirtyvät sytoplasmaan ja muodostavat siinä yhdistetyt rakenteet, jotka sisältävät myös i-RNA:n ja t-RNA:n molekyylejä, joita kutsutaan polysomeiksi.
Ribosomit itse voidaan erottaa kalsiumionien vaikutuksesta ja esiintyä erikseen alayksikköinä. Käänteinen prosessi tapahtuu solun sytoplasman osastoissa, joissa tapahtuvat translaatioprosessit - soluproteiinimolekyylien kokoonpano. Mitä aktiivisempi solu, sitä voimakkaammat aineenvaihduntaprosessit siinä, sitä enemmän se sisältää ribosomeja. Esimerkiksi punaisen luuytimen soluille, selkärankaisten hepatosyyteille ja ihmisille on ominaista suuri määrä näitä soluelimiä sytoplasmassa.
Kuinka rRNA-geenit koodataan?
Edellä olevan perusteella rRNA-geenien rakenne, tyypit ja toiminta riippuvat nukleolaarisista järjestäjistä. Ne sisältävät lokuksia, jotka sisältävät ribosomaalista RNA:ta koodaavia geenejä. O. Miller, joka tutkii oogeneesiä newt-soluissa, määritti näiden geenien toimintamekanismin. Niistä syntetisoitiin rRNA:n kopioita (ns. primääriset transkriptantit), jotka sisälsivät noin 13x103 nukleotidia ja joiden sedimentaatiokerroin oli 45 S. Sitten tämä ketju kävi läpi kypsymisprosessin, joka päättyi kolmen nukleotidin muodostumiseen.rRNA-molekyylit, joiden sedimentaatiokertoimet ovat 5, 8 S, 28 S ja 18 S.
rRNA:n muodostumismekanismi
Palataan Millerin kokeisiin. Hän tutki ribosomaalisen RNA:n synteesiä ja osoitti, että nukleolaarinen DNA toimii templaattina (matriisina) rRNA:n - transkriptantin - muodostumiselle. Hän totesi myös, että muodostuvien epäkypsien ribosomihappojen (pre-r-RNA) määrä riippuu RNA-polymeraasientsyymin molekyylien lukumäärästä. Sitten niiden kypsyminen (prosessointi) tapahtuu, ja rRNA-molekyylit alkavat välittömästi sitoutua peptideihin, mikä johtaa ribonukleoproteiinin, ribosomin rakennusmateriaalin, muodostumiseen.
Ribosomihappojen ominaisuudet eukaryoottisoluissa
Prokaryoottisten ja ydinorganismien ribosomeilla on samat rakenneperiaatteet ja yhteiset toimintamekanismit, ja niissä on silti sytomolekulaarisia eroja. Selvittääkseen tutkijat käyttivät tutkimusmenetelmää, jota kutsutaan röntgendiffraktioanalyysiksi. Havaittiin, että eukaryoottisen ribosomin ja siten siihen sisältyvän rRNA:n koko on suurempi ja sedimentaatiokerroin on 80 S. Magnesiumioneja menettävä organelli voidaan jakaa kahteen alayksikköön, joiden indikaattorit ovat 60 S ja 40 S Pieni partikkeli sisältää yhden happomolekyylin ja suuri yksi - kolme, eli tumasolut sisältävät ribosomeja, jotka koostuvat 4 polynukleotidikierteestä, joilla on seuraavat ominaisuudet: 28 S RNA - 5 tuhatta nukleotidia, 18 S - 2 tuhatta 5 S - 120 nukleotidia, 5, 8 S - 160. Kohta, jossa rRNA syntetisoituu eukaryoottisoluissa, on tuma, joka sijaitsee ytimen karyoplasmassa.
Prokaryoottien ribosomaalinen RNA
Toisin kuin r-RNA,Tumasoluihin joutuessaan bakteerien ribosomaaliset ribonukleiinihapot transkriptoidaan DNA:ta sisältävän sytoplasman tiivistetyllä alueella ja kutsutaan nukleoidiksi. Se sisältää rRNA-geenejä. Transkriptio, jonka yleinen ominaisuus voidaan kuvata prosessina, jossa tiedot kirjoitetaan uudelleen DNA-geenien rRNA:sta ribosomaalisen ribonukleiinihapon nukleotidisekvenssiksi, ottaen huomioon geneettisen koodin komplementaarisuussääntö: adeniininukleoidi vastaa urasiilia ja guaniinia sytosiiniksi.
R-RNA-bakteerilla on pienempi molekyylipaino ja pienempi koko kuin tumasoluilla. Niiden sedimentaatiokerroin on 70 S ja kahdella alayksiköllä on arvot 50 S ja 30 S. Pienempi partikkeli sisältää yhden rRNA-molekyylin ja suurempi hiukkanen kaksi.
Ribonukleiinihapon rooli käännösprosessissa
R-RNA:n päätehtävä on varmistaa soluproteiinien biosynteesi - translaatio - prosessi. Se suoritetaan vain r-RNA:ta sisältävien ribosomien läsnä ollessa. Yhdistettyään ryhmiin ne sitoutuvat informaatio-DNA-molekyyliin muodostaen polysomin. Kuljettavan ribosomaalisen ribonukleiinihapon molekyylit, jotka kantavat aminohappoja, jotka polysomissa ollessaan sitoutuvat toisiinsa peptidisidoksilla, muodostavat polymeeriproteiinin. Se on solun tärkein orgaaninen yhdiste, jolla on monia tärkeitä tehtäviä: rakentaminen, kuljetus, energia, entsymaattinen, suojaava ja signalointi.
Tässä artikkelissa tarkasteltiin ribosomaalisten nukleiinihappojen ominaisuuksia, rakennetta ja kuvausta.kasvi-, eläin- ja ihmissolujen orgaaniset biopolymeerit.
