Interakcija i struktura IRNA, tRNA, RRNA - tri glavne nukleinske kiseline, smatra takva nauka kao što je citologija. Pomoći će da se otkrije koja je uloga transportne ribonukleinske kiseline (tRNA) u stanicama. Ovaj veoma mali, ali u isto vreme neosporno važan molekul učestvuje u procesu kombinovanja proteina koji čine telo.
Koja je struktura tRNA? Vrlo je zanimljivo razmotriti ovu supstancu "iznutra", saznati njenu biohemiju i biološku ulogu. I takođe, kako su struktura tRNA i njena uloga u sintezi proteina međusobno povezani?
Šta je tRNA, kako radi?
Transport ribonukleinske kiseline je uključen u izgradnju novih proteina. Skoro 10% svih ribonukleinskih kiselina se transportuje. Da bi bilo jasno od kojih hemijskih elemenata se formira molekul, opisaćemo strukturu sekundarne strukture tRNA. Sekundarna struktura razmatra sve glavne hemijske veze između elemenata.
Ovo je makromolekul koji se sastoji od polinukleotidnog lanca. Azotne baze u njemu povezane su vodoničnim vezama. Kao iu DNK, RNK ima 4 azotne baze: adenin,citozin, gvanin i uracil. U ovim jedinjenjima, adenin je uvijek povezan sa uracilom, a gvanin, kao i obično, sa citozinom.
Zašto nukleotid ima prefiks ribo-? Jednostavno, svi linearni polimeri koji imaju ribozu umjesto pentoze na bazi nukleotida nazivaju se ribonukleinskim. A transferna RNK je jedna od 3 vrste upravo takvog ribonukleinskog polimera.
Struktura tRNA: biohemija
Pogledajmo u najdublje slojeve molekularne strukture. Ovi nukleotidi imaju 3 komponente:
- Saharoza, riboza je uključena u sve vrste RNK.
- fosforna kiselina.
- Azotne baze. Ovo su purini i pirimidini.
Azotne baze su međusobno povezane jakim vezama. Uobičajeno je da se baze dijele na purinske i pirimidinske.
Purini su adenin i gvanin. Adenin odgovara adenil nukleotidu od 2 međusobno povezana prstena. A gvanin odgovara istom nukleotidu guanina "jednog prstena".
Piramidini su citozin i uracil. Pirimidini imaju jednostruku prstenastu strukturu. U RNK nema timina, jer je zamijenjen elementom kao što je uracil. Ovo je važno razumjeti prije nego što pogledate druge strukturne karakteristike tRNA.
Vrste RNA
Kao što vidite, struktura TRNA se ne može ukratko opisati. Morate uroniti u biohemiju da biste razumjeli svrhu molekula i njegovu pravu strukturu. Koji su još poznati ribosomski nukleotidi? Tu su i matrične ili informacione i ribosomske nukleinske kiseline. Skraćeno kao RNA i RNA. Sve 3molekuli blisko sarađuju jedni s drugima u ćeliji tako da tijelo prima pravilno strukturirane proteinske globule.
Nemoguće je zamisliti rad jednog polimera bez pomoći 2 druga. Strukturne karakteristike tRNA postaju razumljivije kada se posmatraju u sprezi sa funkcijama koje su direktno povezane sa radom ribozoma.
Struktura IRNA, tRNA, RRNA je slična na mnogo načina. Svi imaju ribozu bazu. Međutim, njihova struktura i funkcije su različite.
Otkriće nukleinskih kiselina
Švajcarac Johan Mišer je 1868. godine pronašao makromolekule u ćelijskom jezgru, kasnije nazvane nukleini. Naziv "nukleini" dolazi od riječi (nukleus) - jezgro. Iako je nešto kasnije otkriveno da su i ove supstance prisutne i kod jednoćelijskih bića koja nemaju jezgro. Sredinom 20. veka dobila je Nobelovu nagradu za otkriće sinteze nukleinskih kiselina.
TRNA funkcionira u sintezi proteina
Samo ime - transfer RNA govori o glavnoj funkciji molekula. Ova nukleinska kiselina "donosi" sa sobom esencijalnu aminokiselinu potrebnu ribosomalnoj RNK za stvaranje određenog proteina.
Molekul tRNA ima nekoliko funkcija. Prva je prepoznavanje IRNA kodona, druga funkcija je isporuka gradivnih blokova - aminokiselina za sintezu proteina. Neki stručnjaci razlikuju akceptorsku funkciju. Odnosno, dodavanje aminokiselina prema kovalentnom principu. Enzim kao što je aminocil-tRNA sintataza pomaže da se "pričvrsti" ova aminokiselina.
Kako je struktura tRNA povezana sa njomfunkcije? Ova posebna ribonukleinska kiselina raspoređena je tako da se na jednoj njenoj strani nalaze azotne baze, koje su uvek povezane u paru. To su elementi koji su nam poznati - A, U, C, G. Tačno 3 "slova" ili azotne baze čine antikodon - obrnuti skup elemenata koji je u interakciji sa kodonom prema principu komplementarnosti.
Ova važna strukturna karakteristika tRNA osigurava da neće biti grešaka pri dekodiranju šablonske nukleinske kiseline. Uostalom, od tačne sekvence aminokiselina zavisi da li je protein koji je organizmu potreban u ovom trenutku pravilno sintetizovan.
Funkcije zgrade
Koje su strukturne karakteristike tRNA i njena biološka uloga? Ovo je veoma drevna struktura. Njegova veličina je negdje oko 73 - 93 nukleotida. Molekularna težina supstance je 25.000–30.000.
Struktura sekundarne strukture tRNA može se rastaviti proučavanjem 5 glavnih elemenata molekula. Dakle, ova nukleinska kiselina se sastoji od sljedećih elemenata:
- enzimska kontaktna petlja;
- petlja za kontakt sa ribozomom;
- antikodonska petlja;
- prihvatnik;
- sam antikodon.
I također dodijelite malu varijabilnu petlju u sekundarnoj strukturi. Jedno rame u svim tipovima tRNA je isto - stabljika od dva citozinska i jednog adenozinskog ostatka. Na ovom mjestu se javlja veza sa 1 od 20 dostupnih aminokiselina. Svaka aminokiselina ima poseban enzim - svoju aminoacil-tRNA.
Sve informacije koje šifriraju strukturu svihnukleinske kiseline se nalaze u samoj DNK. Struktura tRNA u svim živim bićima na planeti je gotovo identična. Izgledat će kao list kada se gleda u 2-D.
Međutim, ako pogledate u zapremini, molekul podsjeća na geometrijsku strukturu u obliku slova L. Ovo se smatra tercijarnom strukturom tRNA. Ali za praktičnost studiranja uobičajeno je vizualno "odvrtati". Tercijarna struktura nastaje kao rezultat interakcije elemenata sekundarne strukture, onih dijelova koji su međusobno komplementarni.
TRNA ruke ili prstenovi igraju važnu ulogu. Jedna ruka je, na primjer, potrebna za hemijsko povezivanje sa određenim enzimom.
Karakteristična karakteristika nukleotida je prisustvo ogromnog broja nukleozida. Postoji više od 60 vrsta ovih manjih nukleozida.
Struktura tRNA i kodiranje aminokiselina
Znamo da je tRNA antikodon dugačak 3 molekula. Svaki antikodon odgovara specifičnoj, "ličnoj" aminokiselini. Ova aminokiselina je povezana sa tRNA molekulom pomoću posebnog enzima. Čim se 2 aminokiseline spoje, veze za tRNA se prekidaju. Svi hemijski spojevi i enzimi su potrebni do potrebnog vremena. Ovako su struktura i funkcije tRNA međusobno povezane.
Postoji 61 vrsta takvih molekula u ćeliji. Matematičke varijacije mogu biti 64. Međutim, nedostaju 3 tipa tRNA zbog činjenice da upravo ovaj broj stop kodona u IRNA nema antikodone.
Interakcija IRNA i TRNA
Razmotrimo interakciju supstance sa MRNA i RRNA, kao i strukturne karakteristike TRNA. Struktura i namjenamakromolekule su međusobno povezane.
Struktura IRNA kopira informacije iz posebnog dijela DNK. Sama DNK je prevelika veza molekula i nikada ne napušta jezgro. Stoga je potrebna posrednička RNA - informativna.
Na osnovu niza molekula koje kopira RNK, ribosom gradi protein. Ribosom je zasebna polinukleotidna struktura, čiju strukturu treba objasniti.
ribosomalna tRNA interakcija
Ribozomalna RNA je ogromna organela. Njegova molekularna težina je 1 000 000 - 1 500 000. Skoro 80% ukupne količine RNK su ribosomski nukleotidi.
Nekako hvata IRNA lanac i čeka antikodone koji će donijeti tRNA molekule sa sobom. Ribosomalna RNK se sastoji od 2 podjedinice: male i velike.
Ribozom se naziva "fabrika", jer se u ovoj organeli odvija sva sinteza supstanci neophodnih za svakodnevni život. To je takođe veoma drevna ćelijska struktura.
Kako dolazi do sinteze proteina u ribozomu?
Struktura tRNA i njena uloga u sintezi proteina su međusobno povezani. Antikodon koji se nalazi na jednoj od strana ribonukleinske kiseline pogodan je u svom obliku za glavnu funkciju - isporuku aminokiselina do ribosoma, gdje dolazi do postepenog poravnanja proteina. U suštini, TRNA djeluje kao posrednik. Njegov zadatak je samo da donese potrebnu aminokiselinu.
Kada se informacija čita iz jednog dijela IRNA, ribosom se pomiče dalje duž lanca. Matrica je potrebna samo za prenoskodirane informacije o konfiguraciji i funkciji jednog proteina. Zatim, druga tRNA se približava ribozomu sa svojim azotnim bazama. Također dekodira sljedeći dio RNC-a.
Dekodiranje se odvija na sljedeći način. Dušične baze se kombinuju po principu komplementarnosti na isti način kao i u samoj DNK. Shodno tome, TRNA vidi gdje treba da se "privezi" i u koji "hangar" da pošalje aminokiselinu.
Tada se u ribosomu tako odabrane aminokiseline hemijski vezuju, korak po korak se formira nova linearna makromolekula, koja se nakon završetka sinteze uvija u globulu (kuglu). Korištene tRNA i IRNA, nakon što su ispunile svoju funkciju, uklanjaju se iz "tvornice" proteina.
Kada se prvi dio kodona poveže sa antikodonom, određuje se okvir čitanja. Nakon toga, ako iz nekog razloga dođe do pomaka okvira, onda će neki znak proteina biti odbačen. Ribosom ne može intervenirati u ovom procesu i riješiti problem. Tek nakon što je proces završen, 2 rRNA podjedinice se ponovo kombinuju. U prosjeku, za svakih 104 amino kiselina, postoji 1 greška. Za svakih 25 već sastavljenih proteina, sigurno će se pojaviti najmanje 1 greška u replikaciji.
TRNA kao reliktni molekuli
Pošto je tRNA možda postojala u vrijeme nastanka života na Zemlji, naziva se reliktni molekul. Vjeruje se da je RNK prva struktura koja je postojala prije DNK, a zatim evoluirala. RNK svjetska hipoteza - koju je 1986. godine formulirao laureat W alter Gilbert. Međutim, da se dokažei dalje je teško. Teoriju brane očigledne činjenice - tRNA molekuli su u stanju da pohranjuju blokove informacija i nekako implementiraju te informacije, odnosno rade.
Ali protivnici teorije tvrde da kratak životni vek supstance ne može garantovati da je tRNA dobar nosilac bilo koje biološke informacije. Ovi nukleotidi se brzo razgrađuju. Životni vijek tRNA u ljudskim stanicama kreće se od nekoliko minuta do nekoliko sati. Neke vrste mogu trajati i do jednog dana. A ako govorimo o istim nukleotidima u bakterijama, onda su termini mnogo kraći - do nekoliko sati. Osim toga, struktura i funkcije tRNA su previše složene da bi molekula postala primarni element Zemljine biosfere.
