biologi

RNA

keluasan

RNA, atau asid ribonukleat, adalah asid nukleik yang terlibat dalam proses pengkodan, penyahkodan, pengawalan dan ekspresi gen. Gen adalah segmen DNA yang lebih panjang, yang mengandungi maklumat asas untuk sintesis protein.

Rajah: Pangkalan nitrogen dalam molekul RNA. Dari wikipedia.org

Dalam istilah yang sangat mudah, RNA berasal dari DNA dan mewakili molekul yang berlalu di antaranya dan protein. Sesetengah penyelidik menyebutnya "kamus untuk terjemahan bahasa DNA ke dalam bahasa protein".

Molekul RNA berasal dari kesatuan, dalam rantai, daripada bilangan pembolehubah ribonukleotida. Kumpulan fosfat, asas nitrogenus dan gula dengan 5 atom karbon, yang dipanggil ribose, mengambil bahagian dalam pembentukan setiap ribonukleotida tunggal.

Apakah RNA?

RNA, atau asid ribonukleat, adalah makromolekul biologi, yang termasuk dalam kategori asid nukleik, yang memainkan peranan penting dalam penjanaan protein bermula dari DNA .

Penjanaan protein (yang juga makromolekul biologi) termasuk satu siri proses selular yang, yang diambil bersama, dipanggil sintesis protein .

DNA, RNA dan protein adalah asas dalam memastikan kelangsungan hidup, pembangunan dan berfungsi dengan sempurna sel-sel organisma hidup.

Apakah DNA?

DNA, atau asid deoksiribonukleat, adalah asid nukleik lain yang wujud, bersama dengan RNA.

Struktural sama dengan asid ribonukleat, asid deoksiribonukleik adalah warisan genetik, iaitu "kedai gen", yang terkandung dalam sel-sel organisma hidup. Pembentukan RNA dan, secara tidak langsung, bahawa protein bergantung kepada DNA.

SEJARAH RNA

Rajah: ribosa dan deoxyribose

Penyelidikan RNA bermula selepas 1868, apabila Friedrich Miescher menemui asid nukleik.

Penemuan penting pertama dalam hal ini adalah bertarikh antara bahagian kedua tahun 1950-an dan bahagian pertama tahun 1960-an. Antara saintis yang turut serta dalam penemuan ini, Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies dan Robert Holley layak mendapat sebutan istimewa.

Pada tahun 1977, sekumpulan penyelidik, yang diketuai oleh Philip Sharp dan Richard Roberts, menguraikan proses splicing intron.

Pada tahun 1980, Thomas Cech dan Sidney Altman mengenal pasti ribozim.

* Sila ambil perhatian: untuk mengetahui tentang splicing intron dan ribozim, lihat bab-bab khusus untuk sintesis dan fungsi RNA.

struktur

Dari sudut pandang kimia-biologi, RNA adalah biopolimer . Biopolimer adalah molekul semula jadi yang besar, hasil kesatuan, dalam rantai atau filamen, dari banyak unit molekul yang lebih kecil, dipanggil monomer .

Monomer yang membentuk RNA adalah nukleotida .

RNA ADALAH, SEBAGAI USUAL, RANTAU SINGLE

Molekul RNA adalah molekul biasanya terdiri daripada rantai nukleotida tunggal ( filamen polynukleotida ).

Panjang RNA selular berbeza dari kurang dari seratus hingga bahkan beberapa ribu nukleotida.

Bilangan nukleotida konstituen adalah fungsi peranan yang dimainkan oleh molekul yang dipersoalkan.

Perbandingan dengan DNA

Tidak seperti RNA, DNA adalah biopolimer yang umumnya dibentuk oleh dua helai nukleotida.

Bergabung bersama, kedua filamen polynukleotida ini mempunyai orientasi yang bertentangan dan, membungkus diri dalam satu sama lain, pergi untuk membentuk lingkaran ganda yang dikenali sebagai " heliks ganda ".

Molekul DNA manusia generik boleh mengandungi kira-kira 3.3 bilion nukleotida setiap filamen .

STRUKTUR GENERIK A NUCLEOTIDE

Secara takrif, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asid nukleik RNA dan DNA.

Dari sudut pandangan struktur, nukleotida generik hasil dari kesatuan tiga unsur, iaitu:

  • Kumpulan fosfat, yang merupakan derivatif asid fosforik;
  • Pentose, iaitu gula dengan 5 atom karbon;
  • Asas nitrogenous, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.

Pentose adalah unsur utama nukleotida, kerana kumpulan fosfat dan asas nitrogenous mengikatnya.

Rajah: Unsur yang membentuk nukleotida generik asid nukleik. Seperti yang dapat dilihat, kumpulan fosfat dan asas nitrogen terikat kepada gula.

Ikatan kimia yang memegang kumpulan pentos dan fosfat bersama-sama adalah ikatan fosfodiester, manakala ikatan kimia yang menyatukan pentos dan asas nitrogen adalah ikatan N-glikosid .

APAKAH PENTOS RNA?

Premis: ahli kimia memikirkan penomboran arang batu yang membentuk molekul organik, sedemikian rupa untuk mempermudahkan kajian dan perihalannya. Di sini, maka, 5 arang pentos menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5. Kriteria untuk memberi nombor adalah agak rumit, oleh itu kita anggap wajar untuk menghilangkan penjelasan.

Gula dengan 5 atom karbon, yang membezakan struktur nukleotida RNA, adalah ribosa .

Daripada 5 atom karbon ribosa, mereka berhak menyebut sebutan khas:

  • Karbon 1, kerana ia adalah apa yang mengikat asas nitrogen, melalui ikatan N-glikosid.
  • Karbon 2, kerana ia adalah apa yang mendiskriminasi pentena nukleotida RNA dari pentosa nukleotida DNA. Disambungkan kepada karbon 2 RNA terdapat atom oksigen dan atom hidrogen, yang bersama-sama membentuk gugus OH hidroksil .
  • Karbon 3, kerana ia adalah yang mengambil bahagian dalam hubungan antara dua nukleotida berturut-turut .
  • Karbon 5, kerana ia adalah apa yang menyertai kumpulan fosfat, melalui ikatan fosfodiester.

Oleh sebab kehadiran gula ribosa, nukleotida RNA dipanggil ribonukleotida .

Perbandingan dengan DNA

Pentose yang membentuk nukleotida DNA adalah deoxyribose .

Deoxyribose berbeza daripada ribosa kerana kekurangan atom oksigen pada karbon 2.

Oleh itu, ia tidak mempunyai kumpulan OH hidroksil yang mencirikan gula RNA 5-karbon.

Disebabkan kehadiran gula deoksiribosa, nukleotida DNA juga dikenali sebagai deoxyribonucleotides .

JENIS NUCLEOTIDS DAN NITROGEN BASES

RNA mempunyai 4 jenis nukleotida .

Hanya nitrogenous membezakan 4 jenis nukleotida yang berbeza.

Oleh sebab sebab yang jelas, terdapat 4 asas nitrogenous RNA, khususnya: adenin (disingkat sebagai A), guanine (G), sitosin (C) dan uracil (U).

Adenine dan guanine tergolong dalam kelas purine, sebatian heterosiklik aromatik double-ring.

Sebaliknya, sittin dan uracil jatuh ke dalam kategori pirimidin, sebatian heterosiklik aromatik tunggal.

Perbandingan dengan DNA

Asas nitrogen yang membedakan nukleotida DNA adalah sama dengan RNA, kecuali uracil. Daripada yang terakhir terdapat asas nitrogenous yang disebut thymine (T), yang tergolong dalam kategori pirimidin.

BOND TO THE NUCLEOTIDES

Setiap nukleotida yang membentuk sebarang strata RNA mengikat ke nukleotida yang seterusnya, melalui ikatan fosfodiester di antara karbon 3 pentosinya dan kumpulan fosfat nukleotida yang berikut segera.

KEHENDAK MOLEKUL RNA

Mana-mana filamen polynukleotida RNA mempunyai dua hujung, dikenali sebagai 5 'hujung (membaca "hujung lima pertama") dan berakhir 3' (membaca "tip tiga pertama").

Oleh konvensyen, para ahli biologi dan ahli genetik telah menegaskan bahawa akhir 5 'mewakili ketua filamen RNA, sementara akhir 3' mewakili ekornya .

Dari sudut pandangan kimia, hujung 5 'bertepatan dengan kumpulan fosfat nukleotida pertama rantaian polinukleotida, manakala hujung 3' bertepatan dengan kumpulan hidroksil yang diletakkan pada karbon 3 nukleotida terakhir rantaian yang sama.

Ia berdasarkan organisasi ini, dalam buku genetik dan molekul biologi, helai polynucleotide mana-mana asid nukleik digambarkan seperti berikut: P-5 '→ 3'-OH (* NB: huruf P menunjukkan atom fosfor kumpulan fosfat).

Dengan menggunakan konsep 5 'hujung dan 3' hujung kepada nukleotida tunggal, hujung 5 'ialah kumpulan fosfat terikat kepada karbon 5, manakala hujung 3' ialah kumpulan hidroksil yang digabungkan dengan karbon 3.

Dalam kedua-dua kes, pembaca dijemput untuk memberi perhatian kepada kekangan berulang: 5 'kumpulan akhir fosfat pada karbon 5 dan 3' akhir - kumpulan hidroksil pada karbon 3.

penyetempatan

Dalam sel-sel nukleus (iaitu dengan nukleus) makhluk hidup, molekul RNA boleh didapati di dalam nukleus dan di sitoplasma .

Penyetempatan luas ini bergantung kepada hakikat bahawa beberapa proses selular, dengan RNA sebagai protagonis, terletak di dalam nukleus, sementara yang lain mengambil tempat dalam sitoplasma.

Perbandingan dengan DNA

DNA organisma eukariotik (oleh itu juga DNA manusia) terletak hanya di dalam nukleus sel.

Ringkasan jadual perbezaan antara RNA dan DNA:
  • RNA adalah molekul biologi yang lebih kecil daripada DNA, biasanya terbentuk daripada satu helai nukleotida.
  • Pentose yang merupakan nukleotida asid ribonukleat ialah ribosa.
  • Asid nukleat RNA nukleotida juga dikenali sebagai ribonukleotida.
  • Saham asid nukleik RNA dengan DNA hanya 3 asas nitrogen daripada 4. Bukannya timin, sebenarnya, ia membentangkan asas nitaseous uracil.
  • RNA boleh tinggal di pelbagai ruang sel, dari nukleus ke sitoplasma.

Ringkasan

Proses sintesis RNA didasarkan pada enzim intraselular (iaitu terletak di dalam sel), dipanggil polimerase RNA (NB: enzim adalah protein).

Polimerase RNA sel menggunakan DNA, yang terdapat dalam nukleus sel yang sama, seolah-olah ia adalah acuan, untuk menghasilkan RNA.

Dalam erti kata lain, ia adalah sejenis mesin fotokopi yang menyalin apa yang membawa DNA kembali ke bahasa yang berbeza, iaitu RNA.

Selain itu, proses sintesis RNA ini, oleh RNA polimerase, mengambil nama saintifik transkripsi .

Organisme eukariotik, seperti manusia, mempunyai 3 kelas polimerase RNA: RNA polimerase I, RNA polimerase II dan RNA polimerase III.

Setiap kelas polimerase RNA mencipta jenis tertentu RNA, yang, sebagai pembaca akan dapat menentukan dalam bab-bab seterusnya, mempunyai peranan biologi yang berbeza dalam konteks kehidupan selular.

BAGAIMANA RNA POLYMERASE KERJA

Polimerase RNA mampu:

  • Kenali, pada DNA, laman web yang mana untuk memulakan transkripsi,
  • Mengikat DNA,
  • Pisahkan dua helai polynucleotide DNA (yang dipegang bersama oleh ikatan hidrogen antara asas nitrogenous), supaya bertindak hanya pada satu helai, dan
  • Mulakan sintesis transkrip RNA.

Setiap peringkat ini berlaku apabila setiap polimerase RNA akan menjalankan proses transkripsi. Oleh itu, mereka adalah semua langkah wajib.

Polimerase RNA mensintesiskan molekul RNA dalam arah 5 ' → 3' . Memandangkan ia menambah ribonukleotida kepada molekul RNA yang baru lahir, ia bergerak ke helai DNA acuan dalam arah 3 ' → 5' .

MODIFIKASI TRANSCRIPT RNA

Selepas transkripsinya, RNA menjalani beberapa pengubahsuaian, termasuk: penambahan beberapa urutan nukleotida pada kedua-dua hujung, kehilangan introns yang disebut (suatu proses yang dikenali sebagai splicing ), dan sebagainya.

Oleh itu, berkenaan dengan segmen DNA asli, RNA yang dihasilkan mempunyai beberapa perbezaan berbanding panjang rantaian polinukleotida (secara amnya lebih pendek).

jenis

Terdapat beberapa jenis RNA .

Yang paling dikenali dan dipelajari adalah: pengangkutan RNA (atau pemindahan RNA atau tRNA ), messenger RNA (atau RNA messenger atau mRNA ), RNA ribosom (RNA ribosomal atau rRNA ) dan RNA nuklear kecil RNA nuklear kecil atau snRNA ).

Walaupun mereka merangkumi peranan khusus yang berbeza, tRNA, mRNA, rRNA dan snRNA semuanya menyumbang kepada pencapaian matlamat yang sama: sintesis protein, bermula dari urutan nukleotida yang ada dalam DNA.

RNA polimerase dan jenis RNA
RNA polimerase I

rRNA
RNA polimerase IImRNA dan snRNA
RNA polimerase IIItRNA, sejenis rRNA dan miRNA

JENIS LAIN RNA STILL

Dalam sel-sel organisma eukariotik, para penyelidik menemui jenis RNA yang lain, di samping 4 yang disebutkan di atas. Sebagai contoh:

  • RNA mikro (atau miRNA ), yang merupakan filamen panjang yang lebih besar daripada 20 nukleotida, dan
  • RNA yang merupakan ribozim . Ribozymes adalah molekul RNA dengan aktiviti katalitik, seperti enzim.

MiRNA dan ribozim juga turut serta dalam proses sintesis protein, seperti tRNA, mRNA dan lain-lain.

fungsi

RNA mewakili makromolekul biologi laluan antara DNA dan protein, iaitu biopolimer panjang yang unit molekulnya adalah asid amino .

RNA adalah sebanding dengan kamus maklumat genetik, kerana ia membolehkan untuk menterjemahkan segmen nukleotida DNA (yang kemudian menjadi gen yang dipanggil) ke dalam asid amino protein.

Salah satu penerangan yang paling kerap mengenai peranan fungsi, yang diliputi oleh RNA, ialah: "RNA adalah asid nukleik yang terlibat dalam pengkodan, penyahkodan, pengawalan dan ekspresi gen".

RNA adalah salah satu daripada tiga elemen utama dogma pusat yang dipanggil biologi molekul, yang menyatakan: "RNA berasal dari DNA, yang seterusnya, protein diperoleh" ( DNA RNA protein ).

TRANSAKTUR DAN HURAIAN

Secara ringkas, transkripsi adalah siri tindak balas selular yang membawa kepada pembentukan molekul RNA, bermula dari DNA.

Terjemahan, sebaliknya, adalah satu set proses selular yang berakhir dengan pengeluaran protein, bermula dari molekul RNA yang dihasilkan semasa proses transkripsi.

Ahli biologi dan ahli genetik telah mencipta istilah "terjemahan", kerana dari bahasa nukleotida kita lulus ke bahasa asid amino.

JENIS DAN FUNGSI

Proses transkripsi dan terjemahan melihat semua jenis ANNs (tRNA, mRNA, dan sebagainya) sebagai protagonis:

  • Sebuah mRNA adalah molekul RNA yang menodai protein . Dengan kata lain, mRNA adalah protein sebelum proses translasi nukleotida menjadi asid amino protein.

    MRNA menjalani beberapa pengubahsuaian selepas transkripsi mereka.

  • TRNAs adalah molekul RNA bukan pengkodan, tetapi masih penting untuk pembentukan protein. Malah, mereka memainkan peranan utama dalam mentafsir laporan molekul mRNA.

    Nama "pengangkutan RNA" berasal dari fakta bahawa ANN ini membawa mereka asid amino. Untuk menjadi lebih tepat, setiap asid amino sepadan dengan tRNA tertentu.

    TRNAs berinteraksi dengan mRNA, melalui tiga nukleotida tertentu urutan mereka.

  • RRNA adalah molekul RNA yang membentuk ribosom . Ribosom adalah struktur selular yang kompleks, yang, bergerak sepanjang mRNA, membawa bersama-sama asid amino protein.

    Ribosom generik mengandungi, di dalamnya, beberapa tapak, di mana ia dapat menempatkan tRNAs dan membuatnya bertemu dengan mRNA. Di sinilah tiga nukleotida tertentu yang disebutkan di atas berinteraksi dengan RNA utusan.

  • SnRNA adalah molekul RNA yang menyertai proses splicing introns pada mRNA. Introns adalah segmen pendek mRNA bukan pengekodan, tidak berguna untuk tujuan sintesis protein.
  • Ribozymes adalah molekul RNA yang memangkinkan pemotongan filamen ribonukleotida, di mana perlu.

Rajah: terjemahan mRNA.