Vispārība
RNS jeb ribonukleīnskābe ir nukleīnskābe, kas iesaistīta gēnu kodēšanas, dekodēšanas, regulēšanas un ekspresijas procesos. Gēni ir vairāk vai mazāk gari DNS segmenti, kas satur pamatinformāciju olbaltumvielu sintēzei.
Attēls: slāpekļa bāzes RNS molekulā. No wikipedia.org
Vienkārši izsakoties, RNS izriet no DNS un attēlo pārejas molekulu starp DNS un olbaltumvielām. Daži pētnieki to sauc par "vārdnīcu DNS valodas tulkošanai olbaltumvielu valodā".
RNS molekulas izriet no dažāda skaita ribonukleotīdu savienošanas ķēdēs.Fosfātu grupa, slāpekļa bāze un 5 oglekļa cukurs, ko sauc par ribozi, piedalās katra atsevišķa ribonukleotīda veidošanā.
Kas ir RNS?
RNS jeb ribonukleīnskābe ir bioloģiska makromolekula, kas pieder pie nukleīnskābju kategorijas un kurai ir galvenā loma olbaltumvielu veidošanā no DNS.
Olbaltumvielu (arī bioloģisko makromolekulu) ģenerēšana ietver virkni šūnu procesu, kurus kopā sauc par olbaltumvielu sintēzi.
DNS, RNS un olbaltumvielas ir būtiskas, lai nodrošinātu dzīvo organismu šūnu izdzīvošanu, attīstību un pareizu darbību.
Kas ir DNS?
DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir otra dabiski sastopamā nukleīnskābe kopā ar RNS.
Strukturāli līdzīga ribonukleīnskābei, dezoksiribonukleīnskābe ir ģenētiskā mantojums, tas ir, “gēnu krātuve”, kas atrodas dzīvo organismu šūnās. RNS un netieši proteīnu veidošanās ir atkarīga no DNS.
RNS VĒSTURE
Attēls: riboze un dezoksiriboze
RNS izpēte sākās pēc 1868. gada, kad Frīdrihs Mieshers atklāja nukleīnskābes.
Pirmie importētie atklājumi šajā sakarā ir datēti starp divdesmitā gadsimta 50. gadu otro daļu un 60. gadu pirmo daļu. Starp zinātniekiem, kuri piedalījās šajos atklājumos, īpaši jāatzīmē šādi: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies un Robert Holley.
1977. gadā pētnieku grupa Filipa Šarpa un Ričarda Robertsa vadībā atšifrēja šo procesu savienošana no introniem.
1980. gadā Tomass Čehs un Sidnijs Altmens identificēja ribozīmus.
* Piezīme: lai uzzinātu, kas tie ir savienošana par introniem un ribozīmiem, skatiet nodaļas, kas veltītas ANN sintēzei un funkcijām.
Struktūra
No ķīmiskā-bioloģiskā viedokļa RNS ir biopolimērs.Biopolimēri ir lielas dabiskas molekulas, kuru rezultāts ir daudzu mazāku molekulāro vienību, ko sauc par monomēriem, savienošanās ķēdēs vai pavedienos.
RNS veidojošie monomēri ir nukleotīdi.
ANN parasti ir VIENA ĶĒDE
RNS molekulas parasti sastāv no atsevišķām nukleotīdu ķēdēm (polinukleotīdu pavedieniem).
Šūnu RNS garums svārstās no mazāk nekā simts līdz pat vairākiem tūkstošiem nukleotīdu.
Sastāvā esošo nukleotīdu skaits ir atkarīgs no attiecīgās molekulas lomas.
Salīdzinājums ar DNS
Atšķirībā no RNS, DNS ir biopolimērs, kas parasti sastāv no divām nukleotīdu šķiedrām.
Apvienojot šos divus polinukleotīdu pavedienus, ir pretēja orientācija, un, iesaiņojot vienu otrā, tie veido dubultu spirāli, kas pazīstama kā “dubultā spirāle”.
Vispārējā cilvēka DNS molekula vienā virknē var saturēt aptuveni 3,3 miljardus nukleotīdu.
NUKLEOTĪDA ĢENERISKĀ STRUKTŪRA
Pēc definīcijas nukleotīdi ir molekulārās vienības, kas veido nukleīnskābes RNS un DNS.
No strukturālā viedokļa vispārējs nukleotīds rodas, savienojot trīs elementus, 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 fosfātu grupa un slāpekļa bāze saistās ar to.
Attēls: Elementi, kas veido vispārēju nukleīnskābes nukleotīdu. Kā redzams, fosfātu grupa un slāpekļa bāze saistās ar cukuru.
Ķīmiskā saite, kas satur pentozi un fosfātu grupu kopā, ir fosfodiestera saite, bet ķīmiskā saite, kas saista pentozi un slāpekļa bāzi, ir N-glikozīdu saite.
KAS IR RNS PENTOSS?
Priekšnoteikums: ķīmiķi ir domājuši numurēt oglekli, kas veido organiskās molekulas, tā, lai vienkāršotu to izpēti un aprakstu. Tāpēc šeit 5 pentozes oglekļi kļūst: ogleklis 1, ogleklis 2, ogleklis 3, ogleklis 4 un ogleklis 5. Skaitļu piešķiršanas kritērijs ir diezgan sarežģīts, tāpēc uzskatām, ka ir lietderīgi paskaidrot.
5 oglekļa cukurs, kas atšķir RNS nukleotīdu struktūru, ir riboze.
No pieciem ribozes oglekļa atomiem tie ir pelnījuši īpašu pieminēšanu:
- The ogleklis 1, jo tieši tas savienojas ar slāpekļa bāzi caur N-glikozīdu saiti.
- The ogleklis 2, jo tas ir tas, kas atšķir RNS nukleotīdu pentozi no DNS nukleotīdu pentozes. Savienojumā ar 2 RNS oglekli ir skābekļa atoms un ūdeņraža atoms, kas kopā veido OH hidroksilgrupu.
- The ogleklis 3, jo tā ir tā, kas piedalās saitē starp diviem secīgiem nukleotīdiem.
- The ogleklis 5, jo tieši tas savienojas ar fosfātu grupu, izmantojot fosfodiestera saiti.
Cukura ribozes klātbūtnes dēļ RNS nukleotīdi iegūst specifisku ribonukleotīdu nosaukumu.
Salīdzinājums ar DNS
Pentoze, kas veido DNS nukleotīdus, ir dezoksiriboze.
Dezoksiriboze atšķiras no ribozes ar skābekļa atomu trūkumu uz oglekļa 2.
Tādējādi tam trūkst hidroksilgrupas OH, kas raksturo RNS 5 oglekļa cukuru.
Sakarā ar dezoksiribozes cukura klātbūtni DNS nukleotīdi ir pazīstami arī kā dezoksiribonukleotīdi.
NUKLEOTĪDU VEIDI UN SLĀPEKĻA BĀZES
RNS ir 4 dažādi nukleotīdu veidi.
Lai atšķirtu šos 4 dažādus nukleotīdu veidus, ir tikai slāpekļa bāze.
Tāpēc acīmredzamu iemeslu dēļ RNS slāpekļa bāzes ir 4, konkrēti: adenīns (saīsināts kā A), guanīns (G), citozīns (C) un uracils (U).
Adenīns un guanīns pieder purīnu, aromātisko divgredzenu heterociklisko savienojumu klasei.
Savukārt citozīns un uracils ietilpst pirimidīnu, viena gredzena aromātisko heterociklisko savienojumu kategorijā.
Salīdzinājums ar DNS
Slāpekļa bāzes, kas atšķir DNS nukleotīdus, ir tādas pašas kā RNS, izņemot uracilu. Pēdējā "c" vietā ir slāpekļa bāze, ko sauc par timīnu (T), kas pieder pie pirimidīnu kategorijas.
SAITE STARP NUKLEOTĪDIEM
Katrs nukleotīds, kas veido jebkuru RNS virkni, saistās ar nākamo nukleotīdu, izmantojot fosfodiestera saiti starp tās pentozes oglekli 3 un tūlīt pēc tam esošā nukleotīda fosfātu grupu.
RNS MOLEKULAS BEIGAS
Jebkurai RNS polinukleotīda virknei ir divi gali, kas pazīstami kā 5 "beigas (lasiet" beigu pieci galvenie ") un 3" beigas (lasiet "beigu trīs galvenie").
Pēc vienošanās biologi un ģenētiķi ir noskaidrojuši, ka “beigas 5” apzīmē RNS virknes galvu, bet “beigas 3” - tās asti.
No ķīmiskā viedokļa "5 gals" sakrīt ar polinukleotīdu ķēdes pirmā nukleotīda fosfātu grupu, bet "3 gals" - ar hidroksilgrupu, kas novietota uz tās pašas ķēdes pēdējā nukleotīda 3. oglekļa.
Pamatojoties uz šo organizāciju, ģenētikas un molekulārās bioloģijas grāmatās jebkuras nukleīnskābes polinukleotīdu pavedieni ir aprakstīti šādi: P -5 "→ 3" -OH (* Piezīme: burts P norāda uz " fosfātu grupas fosfora atoms).
Piemērojot jēdzienus 5 "beigas un 3" beigas vienam nukleotīdam, pēdējā "5 gals" ir fosfātu grupa, kas saistīta ar oglekli 5, bet tā 3 "gals ir hidroksilgrupa, kas savienota ar oglekli 3.
Abos gadījumos s "aicina lasītāju pievērst uzmanību skaitliskajam atkārtojumam: beigas 5" - fosfātu grupa uz oglekļa 5 un beigas 3 " - hidroksilgrupa uz oglekļa 3.
Atrašanās vieta
Dzīvas būtnes (ti, kodola) šūnās RNS molekulas var atrast gan kodolā, gan citoplazmā.
Šī plašā lokalizācija ir atkarīga no tā, ka daži šūnu procesi, kuru galvenais varonis ir RNS, atrodas kodolā, bet citi - citoplazmā.
Salīdzinājums ar DNS
Eikariotu organismu DNS (tātad arī cilvēka DNS) atrodas tikai šūnas kodola iekšpusē.
- RNS ir mazāka bioloģiskā molekula nekā DNS, kas parasti sastāv no vienas nukleotīdu virknes.
- Pentoze, kas veido ribonukleīnskābes nukleotīdus, ir riboze.
- RNS nukleotīdi ir pazīstami arī kā ribonukleotīdi.
- Nukleīnskābes RNS ar DNS ir tikai 3 no 4 slāpekļa bāzēm. Faktiski timīna vietā tam ir slāpekļa bāze uracil.
- RNS var atrasties dažādos šūnas nodalījumos, sākot no kodola līdz citoplazmai.
Sintēze
RNS sintēzes procesa galvenais varonis ir intracelulārs enzīms (ti, atrodas šūnas iekšpusē), ko sauc par RNS polimerāzi (N.B.: ferments ir proteīns).
Šūnas RNS polimerāze izmanto DNS, kas atrodas tās pašas šūnas kodolā, it kā tā būtu veidne, lai izveidotu RNS.
Citiem vārdiem sakot, tas ir sava veida kopētājs, kurš pārraksta to, ko DNS ziņo citā valodā, kas ir "RNS".
Turklāt šis RNS sintēzes process, izmantojot RNS polimerāzi, iegūst transkripcijas zinātnisko nosaukumu.
Eikariotu organismiem, piemēram, cilvēkiem, ir 3 dažādas RNS polimerāzes klases: RNS polimerāze I, RNS polimerāze II un RNS polimerāze III.
Katra RNS polimerāzes klase rada noteiktus RNS veidus, kuriem, kā lasītājs varēs pārliecināties nākamajās nodaļās, ir atšķirīgas bioloģiskās lomas šūnu dzīves kontekstā.
KĀ STRĀDĀ RNS POLIMERĀZE
"RNS polimerāze spēj:
- DNS atpazīstiet vietu, no kuras sākt transkripciju,
- Saistieties ar DNS,
- Atdaliet abas DNS polinukleotīdu šķiedras (kuras satur kopā ūdeņraža saites starp slāpekļa bāzēm) tā, lai tās iedarbotos tikai uz vienu virkni, un
- Sāciet RNS transkripta sintēzi.
Katra no šīm darbībām notiek ikreiz, kad "RNS polimerāze gatavojas veikt transkripcijas procesu. Tāpēc tās visas ir obligātas darbības."
RNS polimerāze sintezē RNS molekulas 5 "→ 3" virzienā. Tā kā tā pievieno ribonukleotīdus topošajai RNS molekulai, tā pārvietojas uz veidnes DNS virknes 3 "→ 5" virzienā.
RNS transkripcijas modifikācijas
Pēc transkripcijas RNS tiek veiktas dažas izmaiņas, tostarp: dažu nukleotīdu secību pievienošana abos galos, tā saukto intronu zudums (process, kas pazīstams kā savienošana) utt.
Tāpēc, salīdzinot ar sākotnējo DNS segmentu, iegūtajai RNS ir dažas atšķirības polinukleotīdu ķēdes garumā (parasti tā ir īsāka).
Veidi
Ir dažādi RNS veidi.
Vispazīstamākie un pētītākie ir: "transporta RNS (vai pārneses RNS vai tRNS)", "kurjers RNS (vai ziņneses RNS vai mRNS)", "ribosomu RNS (vai ribosomu RNS vai rRNS) un mazā kodola RNS (vai maza kodola RNS vai snRNS).
Lai gan tiem ir dažādas specifiskas lomas, tRNS, mRNS, rRNS un snRNS palīdz sasniegt kopīgu mērķi: olbaltumvielu sintēzi, sākot no DNS esošajām nukleotīdu sekvencēm.
Joprojām ir citi RNS veidi
Eikariotu organismu šūnās pētnieki papildus iepriekš minētajiem 4 atklāja arī citus RNS veidus. Piemēram:
- Mikro RNS (vai miRNS), kas ir nedaudz vairāk par 20 nukleotīdiem, piemēram,
- RNS, kas veido ribozīmus. Ribozīmi ir RNS molekulas ar katalītisku aktivitāti, piemēram, fermenti.
MiRNS un ribozīmi arī piedalās olbaltumvielu sintēzes procesā, tāpat kā tRNS, mRNS utt.
Funkcija
RNS ir bioloģiskā makromolekula, kas šķērso DNS un olbaltumvielas, tas ir, garus biopolimērus, kuru molekulārās vienības ir aminoskābes.
RNS ir salīdzināma ar ģenētiskās informācijas vārdnīcu, jo tā ļauj DNS nukleotīdu segmentus (kas pēc tam ir tā sauktie gēni) pārtulkot olbaltumvielu aminoskābēs.
Viens no biežākajiem "RNS" funkcionālās lomas aprakstiem ir šāds: "RNS ir" nukleīnskābe, kas iesaistīta gēnu kodēšanā, dekodēšanā, regulēšanā un ekspresijā ".
"RNS ir viens no trim galvenajiem elementiem tā sauktajā molekulārās bioloģijas centrālajā dogmā, kurā teikts:" No DNS izriet "RNS, no kuras savukārt tiek iegūti proteīni" (DNS → RNS → proteīni).
RAKSTS UN TULKOJUMS
Īsumā, transkripcija ir šūnu reakciju sērija, kuras rezultātā veidojas RNS molekulas, sākot ar DNS.
Savukārt tulkošana ir šūnu procesu kopums, kas beidzas ar olbaltumvielu ražošanu, sākot no transkripcijas procesā radītajām RNS molekulām.
Biologi un ģenētiķi ir izdomājuši terminu "tulkojums", jo no nukleotīdu valodas mēs pārejam uz aminoskābju valodu.
VEIDI UN FUNKCIJAS
Transkripcijas un tulkošanas procesos visi iepriekš minētie RNS veidi tiek uzskatīti par varoņiem (tRNS, mRNS utt.):
- MRNS ir RNS molekula, kas kodē proteīnu. Citiem vārdiem sakot, mRNS ir proteīni pirms nukleotīdu pārvēršanas olbaltumvielu aminoskābēs.
Pēc transkripcijas mRNS tiek veiktas vairākas izmaiņas. - TRNA ir nekodējošas RNS molekulas, bet tomēr būtiskas olbaltumvielu veidošanai. Faktiski viņiem ir galvenā loma, atšifrējot to, par ko ziņo mRNS molekulas.
Nosaukums "transporta RNS" izriet no tā, ka šajās RNS ir aminoskābe. Precīzāk sakot, katra aminoskābe atbilst noteiktai tRNS.
TRNS mijiedarbojas ar mRNS, izmantojot trīs konkrētus nukleotīdus to secībā. - RRNS ir RNS molekulas, kas veido ribosomas. Ribosomas ir sarežģītas šūnu struktūras, kas, pārvietojoties pa mRNS, apvieno proteīna aminoskābes.
Vispārējā ribosomā ir dažas vietas, kurās tā var ievietot tRNS un likt tām satikties ar mRNS. Tieši šeit minētie trīs konkrētie nukleotīdi mijiedarbojas ar kurjeru RNS. - SnRNS ir RNS molekulas, kas piedalās procesā savienošana Introni ir īsi nekodējošas mRNS segmenti, kas nav noderīgi proteīnu sintēzes nolūkos.
- Ribozīmi ir RNS molekulas, kas katalizē ribonukleotīdu virkņu griešanu, ja nepieciešams.
Attēls: mRNS tulkošana.
.jpg)
.jpg)