RNS

vispārinājums

RNS vai ribonukleīnskābe ir nukleīnskābe, kas iesaistīta gēnu kodēšanas, dekodēšanas, regulēšanas un ekspresijas procesos. Gēni ir vairāk vai mazāk garš DNS segmenti, kas satur pamatinformāciju par proteīnu sintēzi.

Attēls: Slāpekļa bāzes RNS molekulā. No wikipedia.org

Ļoti vienkāršos terminos RNS ir atvasināts no DNS un pārstāv molekulu, kas iet starp to un proteīniem. Daži pētnieki to sauc par "vārdnīcu DNS valodas tulkošanai proteīnu valodā".

RNS molekulas iegūst no dažāda skaita ribonukleotīdu savienojumiem ķēdēs. Katra ribonukleotīda veidošanā piedalās fosfātu grupa, slāpekļa bāze un cukurs ar 5 oglekļa atomiem, ko sauc par ribozi.

Kas ir RNS?

RNS vai ribonukleīnskābe ir bioloģiska makromolekula, kas pieder pie nukleīnskābju kategorijas, kurai ir galvenā loma proteīnu veidošanā, sākot no DNS .

Olbaltumvielu (kas ir arī bioloģiskās makromolekulas) radīšana ietver virkni šūnu procesu, kas kopā tiek saukts par proteīnu sintēzi .

DNS, RNS un olbaltumvielas ir būtiskas, lai nodrošinātu dzīvo organismu šūnu izdzīvošanu, attīstību un pareizu darbību.

Kas ir DNS?

DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir cita dabā esošā nukleīnskābe kopā ar RNS.

Strukturāli līdzīgs ribonukleīnskābei, dezoksiribonukleīnskābe ir ģenētiskais mantojums, tas ir, "gēnu veikals", kas atrodas dzīvo organismu šūnās. RNS veidošanās un netieši proteīnu veidošanās ir atkarīga no DNS.

RNS VĒSTURE

Attēls: riboze un deoksiriboze

RNS pētījumi sākās pēc 1868. gada, kad Friedrich Miescher atklāja nukleīnskābes.

Pirmie nozīmīgie atklājumi šajā sakarā ir no 1950. gadu otrās puses līdz 1960. gadu pirmajai daļai. Starp zinātniekiem, kas piedalījās šajos atklājumos, Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies un Robert Holley ir pelnījuši īpašu uzmanību.

1977. gadā pētnieku grupa, kuru vadīja Filips Šarps un Ričards Roberts, atšifrēja introna savienošanas procesu.

1980. gadā Thomas Cech un Sidney Altman identificēja ribozīmus.

* Lūdzu, ņemiet vērā: lai uzzinātu par introna splicingu un ribozīmiem, skatiet nodaļas, kas veltītas RNS sintēzei un funkcijām.

struktūra

No ķīmiskā un bioloģiskā viedokļa RNS ir biopolimērs . Biopolimēri ir lielas dabiskas molekulas, ko rada daudzu mazāku molekulāro vienību, ko sauc par monomēriem, savienojumu ķēdēs vai pavedienos.

Monomēri, kas veido RNS, ir nukleotīdi .

RNS IS, AS USUAL, VIENĪGA CHAIN

RNS molekulas ir molekulas, kas parasti sastāv no atsevišķām nukleotīdu ķēdēm ( polinukleotīdu pavedieni ).

Šūnu RNS garums svārstās no mazāk nekā simts līdz pat vairākiem tūkstošiem nukleotīdu.

Komponentu saturošo nukleotīdu skaits ir atkarīgs no attiecīgās molekulas nozīmes.

Salīdzinājums ar DNS

Atšķirībā no RNS, DNS ir biopolimērs, ko parasti veido divi nukleotīdu virzieni.

Kopā šie divi polinukleotīdu pavedieni ir pretēji orientēti un paši sevi iesaiņo, veidojot dubultu spirāli, kas pazīstama kā " dubultā spirāle ".

Vispārēja cilvēka DNS molekula var saturēt aptuveni 3, 3 miljardus nukleotīdu uz vienu pavedienu .

NUCLEOTIDE VISPĀRĪGA STRUKTŪRA

Pēc definīcijas, nukleotīdi ir molekulārās vienības, kas veido RNS un DNS nukleīnskābes.

No strukturālā viedokļa vispārējs nukleotīds izriet no trīs elementu savienības, kas ir:

• Fosfātu grupa, kas ir fosforskābes atvasinājums;
• Pentoze, tas ir, cukurs ar 5 oglekļa atomiem;
• Slāpekļa bāze, kas ir aromātiska heterocikliska molekula.

Pentoze ir nukleotīdu centrālais elements, jo tam piesaistās fosfātu grupa un slāpekļa bāze.

Attēls: Elementi, kas veido nukleīnskābes vispārēju nukleotīdu. Kā redzams, fosfātu grupa un slāpekļa bāze ir piesaistīta cukuram.

Ķīmiskā saite, kas satur pentozes un fosfātu grupu kopā, ir fosfodiestera saite, bet ķīmiskā saite, kas apvieno pentozi un slāpekļa bāzi, ir N-glikozīdu saite .

KAS IR RNS PENTOSO?

Pielietojums: ķīmiķi ir domājuši par oglēm, kas veido organiskās molekulas, tādā veidā, lai vienkāršotu to izpēti un aprakstu. Tad šeit, ka piecas pentozes ogles kļūst: ogleklis 1, ogleklis 2, ogleklis 3, ogleklis 4 un ogleklis 5. Numuru piešķiršanas kritērijs ir diezgan sarežģīts, tāpēc mēs uzskatām, ka ir lietderīgi izlaist šo skaidrojumu.

Cukurs ar 5 oglekļa atomiem, kas atšķir RNS nukleotīdu struktūru, ir riboze .

No pieciem ribozes oglekļa atomiem tie ir pelnījuši īpašu pieminējumu:

• Ogleklis 1, jo tas saistās ar slāpekļa bāzi, izmantojot N-glikozīdu saiti.
• Ogleklis 2, jo tas ir tas, kas diskriminē RNS nukleotīdu pentozi no DNS nukleotīdu pentozes. Savienojumā ar RNS oglekli 2 ir skābekļa atoms un ūdeņraža atoms, kas kopā veido hidroksilgrupu OH .
• Ogleklis 3, jo tas piedalās saiknē starp diviem secīgiem nukleotīdiem .
• Ogleklis 5, jo tas ir savienojums ar fosfātu grupu, izmantojot fosfodiesteru saiti.

Ribozes cukura klātbūtnes dēļ RNS nukleotīdus sauc par ribonukleotīdiem .

Salīdzinājums ar DNS

Pentoze, kas veido DNS nukleotīdus, ir deoksiriboze .

Dezoksiriboze atšķiras no ribozes sakarā ar skābekļa atomu trūkumu uz oglekļa 2.

Tādējādi tajā nav OH hidroksilgrupas, kas raksturo 5-oglekļa RNS cukuru.

Dezoksiribozes cukura dēļ DNS nukleotīdi ir pazīstami arī kā dezoksiribonukleotīdi .

NUKLEIDĒJU UN SITUĻU BĀZU VEIDI

RNS ir četri dažādi nukleotīdu veidi .

Šie četri dažādi nukleotīdu veidi atšķiras tikai ar slāpekļa bāzi.

Acīmredzamu iemeslu dēļ ir četras RNS slāpekļa bāzes, īpaši: adenīns (saīsināts kā A), guanīns (G), citozīns (C) un uracils (U).

Adenīns un guanīns pieder pie purīnu, dubultgredzenu aromātisko heterociklisko savienojumu klases.

No otras puses, citozīns un uracils ietilpst pirimidīnu, viena riņķa aromātisko heterociklisko savienojumu kategorijā.

Salīdzinājums ar DNS

Slāpekļa bāzes, kas atšķir DNS DNS nukleotīdus, ir tādas pašas kā RNS, izņemot uracilu. Pēdējā vietā ir slāpekļa bāze, ko sauc par timīnu (T), kas pieder pie pirimidīnu kategorijas.

BOND PAR NUCLEOTIDES

Katrs nukleotīds, kas veido jebkuru RNS virkni, saistās ar nākamo nukleotīdu, izmantojot fosfodiestera saiti starp tās pentozes oglekli 3 un tūlīt pēc sekojošās nukleotīdu fosfātu grupas.

RNS MOLEKUĻA beigas

Jebkuram RNS polinukleotīda pavedienam ir divi galiņi, kas pazīstami kā 5 'gals (lasīt "beidzas pirmie pieci") un beidzas 3' (skan "pirmais trīs gals").

Pēc vienošanās biologi un ģenētikas speciālisti ir konstatējuši, ka 5 ' gals ir RNS filamenta galva, savukārt 3' gals ir tās astes gals .

No ķīmiskā viedokļa 5 'gals sakrīt ar polinukleotīdu ķēdes pirmās nukleotīda fosfātu grupu, bet 3' gals sakrīt ar hidroksilgrupu, kas novietota uz tās pašas ķēdes pēdējās nukleotīda oglekļa 3.

Pamatojoties uz šo organizāciju, ģenētikā un molekulārajās bioloģiskajās grāmatās jebkuras nukleīnskābes polinukleotīdu virknes ir aprakstītas šādi: P-5 '→ 3'-OH (* NB: burts P norāda uz atomu fosfora grupa).

Piemērojot 5'-galu un 3'-galu jēdzienus uz vienu nukleotīdu, tā 5'- gals ir fosfātu grupa, kas saistīta ar oglekli 5, bet tā 3'-gals ir hidroksilgrupa, kas apvienota ar oglekli 3.

Abos gadījumos lasītājs tiek aicināts pievērst uzmanību skaitliskai atkārtošanai: 5 'gala fosfātu grupai ar oglekļa 5 un 3' gala - hidroksilgrupu uz oglekļa 3.

lokalizācija

Dzīvās būtnes kodētās šūnās (ti, ar kodolu) RNS molekulas var atrast gan kodolā, gan citoplazmā .

Šī plašā lokalizācija ir atkarīga no tā, ka daži no šūnu procesiem, ar RNS kā galveno varoni, atrodas kodolā, bet citi notiek citoplazmā.

Salīdzinājums ar DNS

Eukariotisko organismu DNS (tātad arī cilvēka DNS) atrodas tikai šūnu kodolā.

kopsavilkums

RNS sintēzes process balstās uz intracelulāro fermentu (ti, atrodas šūnā), ko sauc par RNS polimerāzi (NB: enzīms ir proteīns).

Šūnas RNS polimerāze izmanto DNS, kas atrodas tās pašas šūnas kodolā, it kā tā būtu pelējums, lai radītu RNS.

Citiem vārdiem sakot, tas ir sava veida kopētājs, kas pārraksta to, kas DNS atdod atpakaļ citā valodā, kas ir RNS.

Turklāt šis RNS sintēzes process, izmantojot RNS polimerāzi, ņem zinātnisko transkripcijas nosaukumu.

Eukariotiskiem organismiem, tāpat kā cilvēkiem, ir 3 dažādas RNS polimerāzes klases : RNS polimerāze I, RNS polimerāze II un RNS polimerāze III.

Katra RNS polimerāzes klase rada konkrētus RNS veidus, kas, lasītājam nākamajās nodaļās varēs noteikt dažādas bioloģiskās lomas šūnu dzīves kontekstā.

KĀ POLIMERASE RNS darbojas

RNS polimerāze spēj:

• Atzīstot DNS, vietu, no kuras sākt transkripciju,
• Saistieties ar DNS,
• Atdaliet divas polinukleotīdu virknes DNS (kuras kopā aiztur ūdeņraža saites starp slāpekļa bāzēm), lai darbotos tikai vienā virzienā, un
• Sāciet RNS transkripta sintēzi.

Katrs no šiem posmiem notiek, kad RNS polimerāze gatavojas veikt transkripcijas procesu. Tāpēc tie ir obligāti soļi.

RNS polimerāze sintezē RNS molekulas 5 ' → 3' virzienā . Tā kā topošajai RNS molekulai tiek pievienotas ribonukleotīdi, tā pārvietojas uz pelējuma DNS virkni 3 ' → 5' virzienā .

RNS TRANSCRIPT MODIFIKĀCIJAS

Pēc transkripcijas RNS tiek modificētas, ieskaitot: dažu nukleotīdu sekvences pievienošanu abos galos, tā saukto intronu zudumu (process, ko sauc par splicēšanu ) utt.

Tāpēc attiecībā uz sākotnējo DNS segmentu radītajai RNS ir dažas atšķirības attiecībā pret polinukleotīdu ķēdes garumu (parasti tas ir īsāks).

veidi

Ir vairāki RNS veidi .

Vispazīstamākie un pētītie ir: RNS (vai pārneses RNS vai tRNS ), ziņotāja RNS (vai RNS kurjers vai mRNS ), ribosomu RNS (vai ribosomu RNS vai rRNS ) un maza kodola RNS (vai neliela kodola RNS vai snRNS ).

Lai gan tie attiecas uz dažādām specifiskām lomām, tRNS, mRNS, rRNS un snRNS veicina kopīga mērķa sasniegšanu: proteīnu sintēzi, sākot no DNS DNS.

CITI RNS STILU VEIDI

Eukariotisko organismu šūnās pētnieki papildus iepriekš minētajiem 4 konstatēja arī citus RNS veidus. Piemēram:

• Mikro RNS (vai miRNS ), kas ir pavedieni, kuru garums ir nedaudz lielāks par 20 nukleotīdiem, un
• RNS, kas veido ribozīmus . Ribozīmi ir RNS molekulas ar katalītisku aktivitāti, piemēram, fermenti.

MiRNS un ribozīmi piedalās arī proteīnu sintēzes procesā, tāpat kā tRNS, mRNS utt.

funkcija

RNS ir bioloģiskā makromolekula starp DNS un proteīniem, ti, gariem biopolimēriem, kuru molekulārās vienības ir aminoskābes .

RNS ir salīdzināma ar ģenētiskās informācijas vārdnīcu, jo tā ļauj pārvērst DNS (kas ir tad tā saucamie gēni) nukleotīdu segmenti proteīnu aminoskābēs.

Viens no visbiežāk aprakstītajiem RNS aptvertajiem funkcijām ir: "RNS ir nukleīnskābe, kas iesaistīta gēnu kodēšanā, dekodēšanā, regulēšanā un ekspresijā".

RNS ir viens no trim molekulārās bioloģijas centrālās dogmas galvenajiem elementiem, kas nosaka: "RNS rodas no DNS, no kuras, savukārt, tiek iegūti proteīni" ( DNS → RNS → proteīni ).

PĀRRAUDZĪBA UN TULKOJUMS

Īsumā, transkripcija ir virkne šūnu reakciju, kas izraisa RNS molekulu veidošanos, sākot no DNS.

No otras puses, tulkošana ir šūnu procesu kopums, kas beidzas ar proteīnu ražošanu, sākot no transkripcijas procesa laikā radītajām RNS molekulām.

Biologi un ģenētikas speciālisti ir izdomājuši terminu "tulkošana", jo no nukleotīdu valodas mēs pāriet uz aminoskābju valodu.

TIPI UN FUNKCIJAS

Transkripcijas un tulkošanas procesi visus galvenos ANN-tipus (tRNS, mRNS utt.) Uzskata par galvenajiem:

• MRNS ir RNS molekula, kas kodē proteīnu . Citiem vārdiem sakot, mRNS ir proteīni pirms nukleotīdu pārvēršanas proteīnu aminoskābēs.

  Pēc transkripcijas mRNS tiek modificētas vairākas reizes.

• TRNAs ir nekodējošas RNS molekulas, bet joprojām ir būtiskas proteīnu veidošanai. Patiesībā tām ir galvenā loma, lai atšifrētu mRNS molekulu ziņojumu.

  Nosaukums "Transporta RNS" izriet no fakta, ka šie ANN ir tie, kas ir aminoskābe. Precīzāk, katra aminoskābe atbilst konkrētam tRNS.

  TRNAs mijiedarbojas ar mRNS, izmantojot trīs secīgus to sekvences nukleotīdus.

• RRNS ir RNS molekulas, kas veido ribosomas . Ribosomas ir kompleksas šūnu struktūras, kas, pārvietojoties pa mRNS, apvieno proteīna aminoskābes.

  Vispārējs ribosoms satur tajā dažas vietnes, kurās tas spēj izvietot tRNS un padarīt tās satiekas ar mRNS. Tieši šeit minētie trīs konkrētie nukleotīdi mijiedarbojas ar kurjera RNS.

• SnRNS ir RNS molekulas, kas piedalās intronu splicēšanas procesā uz mRNS. Introni ir īsi nekodējošu mRNS segmenti, kas nav izmantojami proteīnu sintēzes nolūkos.
• Ribozīmi ir RNS molekulas, kas nepieciešamības gadījumā katalizē ribonukleotīdu pavedienu griešanu .

Attēls: mRNS tulkojums.