Pangalawang istraktura ng RNA. Istraktura at pag-andar ng mga ribonucleic acid

Ang molekula ng RNA ay isang polimer din, ang mga monomer na kung saan ay ribonucleotides, ang RNA ay isang solong-stranded na molekula. Ito ay binuo sa parehong paraan tulad ng isa sa mga hibla ng DNA. Ang mga nucleotide ng RNA ay katulad ng mga nucleotide ng DNA, bagaman hindi sila magkapareho sa kanila. Mayroon ding apat sa kanila, at binubuo sila ng mga nalalabi ng nitrogenous base, pentose at phosphoric acid. Ang tatlong nitrogenous base ay eksaktong kapareho ng sa DNA: PERO, G at C. Gayunpaman, sa halip na T Ang DNA sa RNA ay naglalaman ng pyrimidine base ng katulad na istraktura, uracil ( Sa). Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA ay ang likas na katangian ng carbohydrate: sa DNA nuclotides, ang monosaccharide ay deoxyribose, at sa RNA, ito ay ribose. Ang koneksyon sa pagitan ng mga nucleotides ay isinasagawa, tulad ng sa DNA, sa pamamagitan ng isang asukal at isang residue ng phosphoric acid. Hindi tulad ng DNA, ang nilalaman nito ay pare-pareho sa mga selula ng ilang mga organismo, ang nilalaman ng RNA sa kanila ay nagbabago. Ito ay kapansin-pansing mas mataas kung saan nagaganap ang masinsinang synthesis.

May kaugnayan sa mga pag-andar na isinagawa, ang ilang mga uri ng RNA ay nakikilala.

Ilipat ang RNA (tRNA). Ang mga molekula ng tRNA ay ang pinakamaikling: binubuo lamang sila ng 80-100 nucleotides. Ang molecular weight ng naturang mga particle ay 25-30 thousand. Ang mga transport RNA ay higit sa lahat na nilalaman sa cytoplasm ng cell. Ang kanilang pag-andar ay upang ilipat ang mga amino acid sa ribosome, sa site ng synthesis ng protina. Sa kabuuang nilalaman ng RNA ng mga cell, ang tRNA ay humigit-kumulang 10%.

Ribosomal RNA (rRNA). Ang mga ito ay malalaking molekula: kasama nila ang 3-5 libong mga nucleotide, ayon sa pagkakabanggit, ang kanilang molekular na timbang ay umabot sa 1-1.5 milyon.Ang mga ribosomal na RNA ay bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng ribosome. Sa kabuuang nilalaman ng RNA sa cell, ang rRNA ay humigit-kumulang 90%.

Messenger RNA (mRNA), o messenger RNA (mRNA), na matatagpuan sa nucleus at cytoplasm. Ang tungkulin nito ay maglipat ng impormasyon tungkol sa istruktura ng protina mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina sa mga ribosom. Ang bahagi ng mRNA ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 0.5-1% ng kabuuang nilalaman ng RNA ng cell. Ang laki ng mRNA ay malawak na nag-iiba - mula 100 hanggang 10,000 nucleotides.

Lahat ng uri ng RNA ay na-synthesize sa DNA, na nagsisilbing isang uri ng template.

Ang DNA ay ang carrier ng namamana na impormasyon.

Ang bawat protina ay kinakatawan ng isa o higit pang polypeptide chain. Ang seksyon ng DNA na nagdadala ng impormasyon tungkol sa isang polypeptide chain ay tinatawag genome. Ang kabuuan ng mga molekula ng DNA sa isang cell ay nagsisilbing tagapagdala ng genetic na impormasyon. Ang genetic na impormasyon ay ipinapasa mula sa mga selula ng ina patungo sa mga selula ng anak na babae at mula sa mga magulang hanggang sa mga anak. Ang gene ay ang yunit ng genetic, o namamana na impormasyon.

Ang DNA ay ang carrier ng genetic information sa cell - hindi direktang bahagi sa synthesis ng mga protina. Sa mga eukaryotic cell, ang mga molekula ng DNA ay nakapaloob sa mga chromosome ng nucleus at pinaghihiwalay ng isang nuclear membrane mula sa cytoplasm, kung saan ang mga protina ay synthesize. Sa ribosomes - mga site ng pagpupulong ng protina - isang carrier ng impormasyon ay ipinadala mula sa nucleus, na may kakayahang dumaan sa mga pores ng nuclear envelope. Ang Messenger RNA (mRNA) ay isang tagapamagitan. Ayon sa prinsipyo ng complementarity, ito ay synthesize sa DNA na may partisipasyon ng isang enzyme na tinatawag na RNA- polymerase.

Ang Messenger RNA ay isang single-stranded na molekula, at ang transkripsyon ay nagmumula sa isang strand ng isang double-stranded na molekula ng DNA. Ito ay hindi isang kopya ng buong molekula ng DNA, ngunit bahagi lamang nito - isang gene sa mga eukaryotes o isang pangkat ng mga katabing gene na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng mga protina na kinakailangan upang maisagawa ang isang function sa mga prokaryote. Ang grupong ito ng mga gene ay tinatawag operon. Sa simula ng bawat operon ay isang uri ng landing site para sa RNA polymerase na tinatawag tagataguyod.ito ay isang partikular na sequence ng DNA nucleotides na "nakikilala" ng enzyme dahil sa pagkakaugnay ng kemikal. Sa pamamagitan lamang ng pag-attach sa promoter, ang RNA polymerase ay makakapagsimula ng RNA synthesis. Ang pagkakaroon ng maabot ang dulo ng operon, ang enzyme ay nakatagpo ng isang senyas (sa anyo ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides) na nagpapahiwatig ng pagtatapos ng pagbabasa. Ang tapos na mRNA ay lumayo sa DNA at pumunta sa lugar ng synthesis ng protina.

Mayroong apat na yugto sa proseso ng transkripsyon: 1) Pagbubuklod ng RNA- polymerase na may isang promoter; 2) pagtanggap sa bagong kasapi- ang simula ng synthesis. Binubuo ito sa pagbuo ng unang phosphodiester bond sa pagitan ng ATP o GTP at ang pangalawang nucleotide ng synthesized RNA molecule; 3) pagpapahaba- paglago ng chain ng RNA; mga. ang sunud-sunod na pagdaragdag ng mga nucleotide sa isa't isa sa pagkakasunud-sunod kung saan ang kanilang mga komplementaryong nucleotides ay nasa na-transcribe na DNA strand. Ang rate ng pagpahaba ay 50 nucleotides bawat segundo; apat) pagwawakas- pagkumpleto ng RNA synthesis.

Matapos dumaan sa mga pores ng nuclear membrane, ang mRNA ay ipinadala sa ribosomes, kung saan ang genetic na impormasyon ay na-decipher - ito ay isinalin mula sa "wika" ng mga nucleotides sa "wika" ng mga amino acid. Ang synthesis ng polypeptide chain ayon sa mRNA template, na nangyayari sa ribosomes, ay tinatawag broadcast(lat. pagsasalin - pagsasalin).

Ang mga amino acid, kung saan ang mga protina ay synthesize, ay inihahatid sa mga ribosom sa tulong ng mga espesyal na RNA na tinatawag na transport RNAs (tRNAs). Mayroong maraming iba't ibang mga tRNA sa isang cell tulad ng mayroong mga codon na nagko-code para sa mga amino acid. Sa tuktok ng "sheet" ng bawat tRNA ay mayroong isang sequence ng tatlong nucleotides na pantulong sa mga nucleotide ng codon sa mRNA. tawag nila sa kanya anticodon. Ang isang espesyal na enzyme, isang kodase, ay kumikilala sa tRNA at nakakabit ng isang amino acid sa tangkay ng dahon, ang isa lamang na naka-encode ng triplet na pantulong sa anticodon. Ang enerhiya ng isang molekula ng ATP ay ginugugol sa pagbuo ng isang covalent bond sa pagitan ng tRNA at ng "sariling" amino acid nito.

Upang ang isang amino acid ay maisama sa polypeptide chain, dapat itong humiwalay sa tRNA. Nagiging posible ito kapag ang tRNA ay pumasok sa ribosome at kinikilala ng anticodon ang codon nito sa mRNA. Ang ribosome ay may dalawang site para sa pagbubuklod ng dalawang tRNA molecule. Isa sa mga lugar na ito, tinatawag tumanggap, pumapasok ang tRNA na may isang amino acid at nakakabit sa codon nito (I). Ang amino acid ba na ito ay nakakabit sa sarili nito (tinatanggap) ang lumalaking kadena ng protina (II)? Ang isang peptide bond ay nabuo sa pagitan nila. tRNA, na ngayon ay nakakabit kasama ng mRNA codon sa donor seksyon ng ribosome. Dumating ang isang bagong tRNA sa nabakanteng site ng acceptor, na nakatali sa amino acid, na naka-encrypt ng susunod na codon (III). Mula sa donor site, ang nakahiwalay na polypeptide chain ay muling inilipat dito at pinalawig ng isa pang link. Ang mga amino acid sa lumalaking kadena ay konektado sa pagkakasunud-sunod kung saan ang mga codon na naka-encode sa kanila ay matatagpuan sa mRNA.

Kapag ang isa sa tatlong triplet ay matatagpuan sa ribosome ( UAA, UAG, UGA), na mga "punctuation marks" sa pagitan ng mga gene, walang tRNA ang maaaring kumuha ng lugar sa acceptor site. Ang katotohanan ay walang mga anticodon na pantulong sa mga nucleotide sequence ng "punctuation marks". Ang nakahiwalay na kadena ay walang makakabit sa lugar ng pagtanggap, at umalis ito sa ribosome. Kumpleto na ang synthesis ng protina.

Sa prokaryotes, ang synthesis ng protina ay nagsisimula sa codon AUG, na matatagpuan sa unang lugar sa kopya mula sa bawat gene, ay sumasakop sa ganoong posisyon sa ribosome na ang anticodon ng isang espesyal na tRNA ay nakikipag-ugnayan dito, konektado sa formylmentionine. Ang binagong anyo na ito ng amino acid methionine ay agad na pumapasok sa donor site at gumaganap ng papel ng isang malaking titik sa parirala - ang synthesis ng anumang polypeptide chain ay nagsisimula dito sa bacterial cell. Kapag ang triplet AUG ay wala sa unang lugar, ngunit sa loob ng isang kopya mula sa gene, ito ay nag-encode ng amino acid methionine. Matapos makumpleto ang synthesis ng polypeptide chain, ang formylmethionine ay tinanggal mula dito at wala sa natapos na protina.

Upang madagdagan ang produksyon ng mga protina, ang mRNA ay madalas na pumasa nang sabay-sabay hindi isa, ngunit ilang ribosom. Ano ang tinatawag na istraktura na pinagsama ng isang molekula ng mRNA polysome. Sa bawat ribosome, ang magkatulad na mga protina ay na-synthesize sa linya ng pagpupulong na tulad ng butil.

Ang mga amino acid ay patuloy na ibinibigay sa mga ribosom ng tRNA. Ang pagkakaroon ng donasyon ng amino acid, ang tRNA ay umalis sa ribosome at konektado sa tulong ng isang codase. Ang mataas na pagkakaugnay ng lahat ng "serbisyo ng halaman" para sa paggawa ng mga protina ay nagbibigay-daan, sa loob ng ilang segundo, na mag-synthesize ng mga polypeptide chain na binubuo ng daan-daang mga amino acid.

Mga katangian ng genetic code. Sa pamamagitan ng proseso ng transkripsyon sa isang cell, ang impormasyon ay inililipat mula sa DNA patungo sa protina.

DNA → mRNA → protina

Ang genetic na impormasyon na nakapaloob sa DNA at mRNA ay nakapaloob sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa mga molekula.

Paano nagaganap ang pagsasalin ng impormasyon mula sa "wika" ng mga nucleotides patungo sa "wika" ng mga amino acid? Isinasagawa ang pagsasaling ito gamit ang genetic code. code o cipher, ay isang sistema ng mga simbolo para sa pagsasalin ng isang anyo ng impormasyon sa isa pa. Genetic code ay isang sistema para sa pagtatala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga protina gamit ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa mRNA.

Ano ang mga katangian ng genetic code?

triplet code. Ang RNA ay naglalaman ng apat na nucleotides: A, G, C, W. Kung sinubukan naming magtalaga ng isang amino acid na may isang nucleotide, 16 sa 20 amino acid ay mananatiling hindi naka-encrypt. Ang isang dalawang-titik na code ay mag-e-encrypt ng 16 na amino acid. Ang kalikasan ay gumawa ng tatlong letra, o triplet, code. Ibig sabihin nito ay ang bawat isa sa 20 amino acid ay naka-code para sa pamamagitan ng isang sequence ng tatlong nucleotides na tinatawag na triplet o codon.

Ang code ay degenerate. Ibig sabihin nito ay bawat amino acid ay naka-encode ng higit sa isang codon. Mga pagbubukod: meteonine at tryptophan, na ang bawat isa ay naka-encode ng isang triplet.

Ang code ay hindi malabo. Ang bawat codon ay nagko-code para lamang sa isang amino acid.

May mga "punctuation mark" sa pagitan ng mga gene. Sa naka-print na teksto, may tuldok sa dulo ng bawat parirala. Maraming magkakaugnay na parirala ang bumubuo sa isang talata. Sa wika ng genetic na impormasyon, ang naturang talata ay isang operon at ang komplementaryong mRNA nito. Ang bawat gene sa prokaryotic operon o isang indibidwal na eukaryotic gene ay nag-encode ng isang polypeptide chain - isang parirala. Dahil sa ilang mga kaso maraming magkakaibang polypeptide chain ang sunud-sunod na nilikha sa mRNA template, dapat silang ihiwalay sa isa't isa. Para dito, mayroong tatlong espesyal na triplets sa genetic na taon - UAA, UAG, UGA, na ang bawat isa ay nagpapahiwatig ng pagtigil ng synthesis ng isang polypeptide chain. Kaya, ang mga triplet na ito ay gumaganap ng function ng mga punctuation mark. Nasa dulo sila ng bawat gene.

Walang "punctuation marks" sa loob ng gene.

Ang code ay pangkalahatan. Ang genetic code ay pareho para sa lahat ng mga nilalang na nabubuhay sa Earth. Sa bacteria at fungi, trigo at bulak, isda at bulate, palaka at tao, ang parehong triplet ay naka-encode ng parehong amino acid.

Mga prinsipyo ng pagtitiklop ng DNA. Ang pagpapatuloy ng genetic material sa mga henerasyon ng mga cell at organismo ay sinisiguro ng proseso pagtitiklop - pagdoble ng mga molekula ng DNA. Ang kumplikadong prosesong ito ay isinasagawa ng isang kumplikadong ilang mga enzyme at protina na walang aktibidad na catalytic, na kinakailangan upang mabigyan ang mga polynucleotide chain ng nais na conform. Bilang resulta ng pagtitiklop, nabuo ang dalawang magkaparehong double helix ng DNA. Ang mga tinatawag na mga molekulang anak na ito ay hindi naiiba sa isa't isa at mula sa orihinal na molekula ng DNA ng magulang. Nangyayari ang pagtitiklop sa cell bago ang paghahati, kaya ang bawat cell ng anak na babae ay tumatanggap ng eksaktong parehong mga molekula ng DNA na mayroon ang cell ng ina. Ang proseso ng pagtitiklop ay batay sa ilang mga prinsipyo:

Sa kasong ito lamang, ang mga polymerase ng DNA ay nakakagalaw kasama ang mga hibla ng magulang at ginagamit ang mga ito bilang mga template para sa walang error na synthesis ng mga hibla ng anak na babae. Ngunit ang kumpletong pag-unwinding ng mga helice, na binubuo ng maraming milyon-milyong mga pares ng base, ay nauugnay sa napakaraming bilang ng mga pag-ikot at tulad ng mga gastos sa enerhiya na imposible sa ilalim ng mga kondisyon ng cell. Samakatuwid, ang pagtitiklop sa mga eukaryote ay nagsisimula nang sabay-sabay sa ilang mga lugar ng molekula ng DNA. Ang rehiyon sa pagitan ng dalawang punto kung saan nagsisimula ang synthesis ng mga chain ng anak na babae ay tinatawag replika. Siya ay yunit ng pagtitiklop.

Ang bawat molekula ng DNA sa isang eukaryotic cell ay naglalaman ng maraming replicon. Sa bawat replicon, makikita ang isang replication fork - ang bahagi ng DNA molecule na na-unraveled na sa ilalim ng pagkilos ng mga espesyal na enzymes. Ang bawat strand sa fork ay nagsisilbing template para sa synthesis ng isang complementary daughter strand. Sa panahon ng pagtitiklop, gumagalaw ang tinidor sa kahabaan ng molekula ng magulang, habang ang mga bagong seksyon ng DNA ay hindi nababalot. Dahil ang mga polymerase ng DNA ay maaaring gumalaw lamang sa isang direksyon kasama ang mga hibla ng matrix, at ang mga hibla ay nakatuon sa antiparallel, dalawang magkaibang mga enzymatic complex ay sabay-sabay na nag-synthesize sa bawat tinidor. Bukod dito, sa bawat tinidor, ang isang anak na babae (nangunguna) na kadena ay patuloy na lumalaki, at ang isa pang (nahuhuli) na kadena ay na-synthesize ng magkakahiwalay na mga fragment na ilang mga nucleotide ang haba. Ang ganitong mga enzyme, pinangalanan sa Japanese scientist na nakatuklas sa kanila mga fragment ng Okazaki ay iniuugnay ng DNA ligase upang bumuo ng tuluy-tuloy na kadena. Ang mekanismo ng pagbuo ng mga anak na kadena ng mga fragment ng DNA ay tinatawag na discontinuous.

Ang pangangailangan para sa panimulang DNA polymerase ay hindi magagawang simulan ang synthesis ng nangungunang strand, o ang synthesis ng mga fragment ng Okazaki ng lagging strand. Maaari lamang itong bumuo ng isang umiiral nang polynucleotide strand sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagkakabit ng mga deoxyribonucleotides sa dulo nitong 3'-OH. Saan nagmula ang paunang 5' dulo ng lumalaking DNA strand? Ito ay synthesize sa DNA template ng isang espesyal na RNA polymerase na tinatawag primase(English Primer - seed). Ang laki ng ribonucleotide primer ay maliit (mas mababa sa 20 nucleotides) kung ihahambing sa laki ng DNA chain na nabuo ng DNA poimerase. Natupad ang kanyang Mga pag-andar Ang RNA primer ay inalis ng isang espesyal na enzyme, at ang puwang na nabuo sa panahon nito ay sarado ng DNA polymerase, na gumagamit ng 3'-OH na dulo ng kalapit na fragment ng Okazaki bilang primer.

Ang problema ng underreplication ng mga dulo ng linear DNA molecules. Pag-alis ng matinding RNA primers, pandagdag sa 3'-ends ng parehong mga hibla ng linear na magulang na molekula ng DNA, ay humahantong sa katotohanan na ang mga hibla ng anak na babae ay mas maikli sa 10-20 nucleotides. Ito ang problema ng underreplication ng mga dulo ng linear molecules.

Ang problema ng underreplication ng 3' dulo ng linear DNA molecules ay nalulutas ng mga eukaryotic cells sa tulong ng isang espesyal na enzyme - telomerase.

Ang Telomerase ay isang DNA polymerase na kumukumpleto sa 3'-terminal na mga molekula ng DNA ng mga chromosome na may maikling paulit-ulit na pagkakasunud-sunod. Ang mga ito, na matatagpuan sa isa't isa, ay bumubuo ng isang regular na istraktura ng terminal hanggang sa 10 libong mga nucleotide ang haba. Bilang karagdagan sa bahagi ng protina, ang telomerase ay naglalaman ng RNA, na gumaganap bilang isang template para sa pagpapalawak ng DNA na may mga pag-uulit.

Scheme ng pagpahaba ng mga dulo ng mga molekula ng DNA. Una, ang komplementaryong pagbubuklod ng nakausli na dulo ng DNA sa template site ng telomerase RNA ay nangyayari, pagkatapos ay ang telomerase ay bumubuo ng DNA gamit ang 3'-OH na dulo nito bilang isang binhi, at ang RNA, na bahagi ng enzyme, bilang isang template. Ang yugtong ito ay tinatawag na pagpahaba. Pagkatapos nito, nangyayari ang pagsasalin, i.e. paggalaw ng DNA, pinalawig ng isang ulit, na may kaugnayan sa enzyme. Sinusundan ito ng pagpahaba at isa pang pagsasalin.

Bilang resulta, nabuo ang mga espesyal na istruktura ng dulo ng mga chromosome. Binubuo ang mga ito ng paulit-ulit na paulit-ulit na maikling pagkakasunud-sunod ng DNA at mga tiyak na protina.

Ang synthesis ng rRNA at tRNA precursors ay katulad ng synthesis ng ire-mRNA. Ang pangunahing transcript ng ribosomal RNA ay hindi naglalaman ng mga intron, at sa ilalim ng pagkilos ng mga partikular na RNases ito ay na-cleaved upang bumuo ng 28S-, 18S-, at 5.8S-pRNA; Ang 5S-pRNA ay na-synthesize sa pakikilahok ng RNA polymerase III.

rRNA at tRNA.

Ang mga pangunahing transcript ng tRNA ay na-convert din sa mga mature na anyo sa pamamagitan ng bahagyang hydrolysis.
Ang lahat ng mga uri ng RNA ay kasangkot sa biosynthesis ng mga protina, ngunit ang kanilang mga pag-andar sa prosesong ito ay naiiba. Ang papel ng matrix na tumutukoy sa pangunahing istruktura ng mga protina ay ginagampanan ng mga messenger RNA (mRNAs). Ang paggamit ng mga cell-free protein biosynthesis system ay napakahalaga para sa pag-aaral ng mga mekanismo ng pagsasalin. Kung ang mga homogenate ng tissue ay natuburan ng pinaghalong mga amino acid, kung saan kahit isa ay may label, kung gayon ang biosynthesis ng protina ay maaaring maitala sa pamamagitan ng pagsasama ng label sa mga protina. Ang pangunahing istraktura ng synthesized na protina ay tinutukoy ng pangunahing istraktura ng mRNA na idinagdag sa system. Kung ang cell-free system ay binubuo ng globin mRNA (maaari itong ihiwalay sa reticulocytes), ang globin ay synthesize (a- at (3-chain ng globin); kung ang albumin ay synthesize mula sa albumin mRNA na nakahiwalay sa hepatocytes, atbp.

14. Halaga ng pagtitiklop:

a) ang proseso ay isang mahalagang mekanismong molekular na pinagbabatayan ng lahat ng uri ng proeukaryotic cell division, b) nagbibigay ng lahat ng uri ng pagpaparami ng parehong unicellular at multicellular na organismo,

c) pinapanatili ang katatagan ng cellular

komposisyon ng mga organo, tisyu at organismo bilang resulta ng physiological regeneration

d) tinitiyak ang pangmatagalang pag-iral ng mga indibidwal na indibidwal;

e) tinitiyak ang pangmatagalang pagkakaroon ng mga species ng mga organismo;

e) ang proseso ay nag-aambag sa eksaktong pagdodoble ng impormasyon;

g) ang mga error (mutations) ay posible sa proseso ng pagtitiklop, na maaaring humantong sa kapansanan sa synthesis ng protina sa pag-unlad ng mga pagbabago sa pathological.

Ang natatanging katangian ng molekula ng DNA na doble bago ang paghahati ng cell ay tinatawag na pagtitiklop.

Mga espesyal na katangian ng katutubong DNA bilang tagapagdala ng namamana na impormasyon:

1) pagtitiklop - ang pagbuo ng mga bagong kadena ay pantulong;

2) pagwawasto sa sarili - ang DNA polymerase ay humihiwalay sa mga maling replicated na rehiyon (10-6);

3) reparasyon - pagpapanumbalik;

Ang pagpapatupad ng mga prosesong ito ay nangyayari sa cell na may pakikilahok ng mga espesyal na enzyme.

Paano gumagana ang sistema ng pag-aayos Ang mga eksperimento na nagsiwalat ng mga mekanismo ng pagkumpuni at ang mismong pagkakaroon ng kakayahang ito ay isinagawa sa tulong ng mga unicellular na organismo. Ngunit ang mga proseso ng pag-aayos ay likas sa mga buhay na selula ng mga hayop at tao. Ang ilang mga tao ay dumaranas ng xeroderma pigmentosum. Ang sakit na ito ay sanhi ng kawalan ng kakayahan ng mga cell na muling i-synthesize ang nasirang DNA. Ang Xeroderma ay namamana. Ano ang sistema ng reparation na ginawa? Ang apat na enzyme na sumusuporta sa proseso ng pag-aayos ay ang DNA helicase, -exonuclease, -polymerase at -ligase. Ang una sa mga compound na ito ay nakikilala ang pinsala sa kadena ng molekula ng deoxyribonucleic acid. Hindi lamang nito kinikilala, ngunit pinuputol din ang kadena sa tamang lugar upang alisin ang nabagong bahagi ng molekula. Ang pag-aalis mismo ay isinasagawa sa tulong ng DNA exonuclease. Susunod, ang isang bagong segment ng molekula ng deoxyribonucleic acid ay na-synthesize mula sa mga amino acid upang ganap na mapalitan ang nasirang segment. Buweno, ang pangwakas na chord ng pinaka-komplikadong biological procedure na ito ay ginaganap gamit ang enzyme DNA ligase. Ito ay responsable para sa paglakip ng synthesized site sa nasirang molekula. Matapos magawa ng lahat ng apat na enzyme ang kanilang trabaho, ang molekula ng DNA ay ganap na na-renew at lahat ng pinsala ay isang bagay ng nakaraan. Ito ay kung paano gumagana ang mga mekanismo sa loob ng isang buhay na cell nang magkakasuwato.

Pag-uuri Sa ngayon, nakikilala ng mga siyentipiko ang mga sumusunod na uri ng sistema ng reparation. Ang mga ito ay isinaaktibo depende sa iba't ibang mga kadahilanan. Kabilang dito ang: Reactivation. pagbawi ng rekombinasyon. Pag-aayos ng heteroduplexes. pag-aayos ng excision. Pagsasama-sama ng mga di-homologous na dulo ng mga molekula ng DNA. Ang lahat ng unicellular na organismo ay may hindi bababa sa tatlong sistema ng enzyme. Ang bawat isa sa kanila ay may kakayahang isagawa ang proseso ng pagbawi. Kabilang sa mga sistemang ito ang: direkta, excisional at postreplicative. Ang mga prokaryote ay nagtataglay ng tatlong uri ng pag-aayos ng DNA. Tulad ng para sa mga eukaryote, mayroon silang karagdagang mga mekanismo sa kanilang pagtatapon, na tinatawag na Miss-mathe at Sos-repair. Detalyadong pinag-aralan ng biology ang lahat ng ganitong uri ng pagpapagaling sa sarili ng genetic material ng mga selula.

15. Ang genetic code ay isang paraan ng pag-encode ng amino acid sequence ng mga protina gamit ang isang sequence ng nucleotides, na katangian ng lahat ng nabubuhay na organismo. Ang pagkakasunud-sunod ng amino acid sa isang molekula ng protina ay naka-encrypt bilang isang sequence ng nucleotide sa isang molekula ng DNA at tinatawag na genetic code. Ang rehiyon ng molekula ng DNA na responsable para sa synthesis ng isang solong protina ay tinatawag genome.

Apat na nucleotide ang ginagamit sa DNA - adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T), na sa panitikan sa wikang Ruso ay tinutukoy ng mga titik A, G, C at T. Ang mga titik na ito ay bumubuo ang alpabeto ng genetic code. Sa RNA, ang parehong mga nucleotide ay ginagamit, maliban sa thymine, na pinalitan ng isang katulad na nucleotide - uracil, na tinutukoy ng titik U (U sa panitikan sa wikang Ruso). Sa mga molekula ng DNA at RNA, ang mga nucleotide ay nakahanay sa mga kadena at, sa gayon, ang mga pagkakasunud-sunod ng mga genetic na titik ay nakuha.

Mayroong 20 iba't ibang amino acid na ginagamit sa kalikasan upang bumuo ng mga protina. Ang bawat protina ay isang kadena o ilang mga kadena ng mga amino acid sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod. Tinutukoy ng sequence na ito ang istraktura ng protina, at samakatuwid ang lahat ng mga biological na katangian nito. Ang hanay ng mga amino acid ay pangkalahatan din para sa halos lahat ng nabubuhay na organismo.

Ang pagpapatupad ng genetic na impormasyon sa mga buhay na selula (iyon ay, ang synthesis ng isang protina na naka-encode ng isang gene) ay isinasagawa gamit ang dalawang proseso ng matrix: transkripsyon (iyon ay, mRNA synthesis sa isang DNA matrix) at pagsasalin ng genetic code sa isang pagkakasunud-sunod ng amino acid (synthesis ng isang polypeptide chain sa isang mRNA matrix). Ang tatlong magkakasunod na nucleotides ay sapat na upang mag-encode ng 20 amino acid, pati na rin ang stop signal, na nangangahulugang ang pagtatapos ng pagkakasunud-sunod ng protina. Ang isang set ng tatlong nucleotides ay tinatawag na triplet. Ang mga tinatanggap na pagdadaglat na nauugnay sa mga amino acid at codon ay ipinapakita sa figure.

Mga katangian ng genetic code

Tripletity - isang makabuluhang yunit ng code ay isang kumbinasyon ng tatlong nucleotides (triplet, o codon).

Continuity - walang mga bantas sa pagitan ng triplets, iyon ay, patuloy na binabasa ang impormasyon.

Non-overlapping - ang parehong nucleotide ay hindi maaaring maging bahagi ng dalawa o higit pang triplets sa parehong oras. (Hindi totoo para sa ilang magkakapatong na gene sa mga virus, mitochondria, at bacteria na nag-encode ng maraming frameshift na protina.)

Unambiguity - ang isang tiyak na codon ay tumutugma sa isang amino acid lamang. (Ang property ay hindi pangkalahatan. Ang UGA codon sa Euplotes crassus codes para sa dalawang amino acid, cysteine at selenocysteine)

Pagkabulok (redundancy) - maraming codon ang maaaring tumutugma sa parehong amino acid.

Universality - ang genetic code ay gumagana nang pareho sa mga organismo na may iba't ibang antas ng pagiging kumplikado - mula sa mga virus hanggang sa mga tao (ang mga pamamaraan ng genetic engineering ay nakabatay dito) (Mayroon ding ilang mga pagbubukod sa property na ito, tingnan ang talahanayan sa "Variations of the karaniwang genetic code" na seksyon sa artikulong ito).

16.Mga kondisyon para sa biosynthesis

Ang biosynthesis ng protina ay nangangailangan ng genetic na impormasyon ng isang molekula ng DNA; informational RNA - ang carrier ng impormasyong ito mula sa nucleus hanggang sa site ng synthesis; ribosomes - organelles kung saan nangyayari ang aktwal na synthesis ng protina; isang hanay ng mga amino acid sa cytoplasm; transport RNAs encoding amino acids at dinadala ang mga ito sa site ng synthesis sa ribosomes; Ang ATP ay isang sangkap na nagbibigay ng enerhiya para sa proseso ng coding at biosynthesis.

Mga yugto

Transkripsyon- ang proseso ng biosynthesis ng lahat ng uri ng RNA sa DNA matrix, na nagaganap sa nucleus.

Ang isang tiyak na seksyon ng molekula ng DNA ay despiralized, ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng dalawang kadena ay nawasak sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme. Sa isang DNA strand, tulad ng sa isang matrix, ang isang kopya ng RNA ay na-synthesize mula sa mga nucleotide ayon sa komplementaryong prinsipyo. Depende sa rehiyon ng DNA, ang ribosomal, transportasyon, at mga RNA ng impormasyon ay synthesize sa ganitong paraan.

Pagkatapos ng synthesis ng mRNA, umalis ito sa nucleus at pumunta sa cytoplasm sa site ng synthesis ng protina sa mga ribosome.

I-broadcast- ang proseso ng synthesis ng polypeptide chain, na isinasagawa sa ribosomes, kung saan ang mRNA ay isang tagapamagitan sa paglilipat ng impormasyon tungkol sa pangunahing istraktura ng protina.

Ang biosynthesis ng protina ay binubuo ng isang serye ng mga reaksyon.

1. Pag-activate at pag-coding ng mga amino acid. Ang tRNA ay may anyo ng isang cloverleaf, sa gitnang loop kung saan mayroong isang triplet anticodon na naaayon sa code ng isang tiyak na amino acid at ang codon sa mRNA. Ang bawat amino acid ay konektado sa kaukulang tRNA gamit ang enerhiya ng ATP. Ang isang tRNA-amino acid complex ay nabuo, na pumapasok sa mga ribosom.

2. Pagbubuo ng mRNA-ribosome complex. Ang mRNA sa cytoplasm ay konektado ng mga ribosome sa butil na ER.

3. Pagpupulong ng polypeptide chain. Ang tRNA na may mga amino acid, ayon sa prinsipyo ng complementarity ng anticodon kasama ang codon, ay pinagsama sa mRNA at pumasok sa ribosome. Sa peptide center ng ribosome, isang peptide bond ang nabuo sa pagitan ng dalawang amino acid, at ang pinakawalan na tRNA ay umalis sa ribosome. Kasabay nito, ang mRNA ay sumusulong ng isang triplet sa bawat oras, na nagpapakilala ng isang bagong tRNA - isang amino acid at inaalis ang pinakawalan na tRNA mula sa ribosome. Ang buong proseso ay pinapagana ng ATP. Ang isang mRNA ay maaaring pagsamahin sa ilang mga ribosome, na bumubuo ng isang polysome, kung saan maraming mga molekula ng isang protina ang sabay-sabay na na-synthesize. Nagtatapos ang synthesis kapag nagsimula ang mga walang kahulugang codon (stop code) sa mRNA. Ang mga ribosom ay pinaghihiwalay mula sa mRNA, ang mga polypeptide chain ay tinanggal mula sa kanila. Dahil ang buong proseso ng synthesis ay nagaganap sa butil na endoplasmic reticulum, ang mga nagresultang polypeptide chain ay pumapasok sa EPS tubules, kung saan nakuha nila ang pangwakas na istraktura at nagiging mga molekula ng protina.

Ang lahat ng mga reaksyon ng synthesis ay na-catalyzed ng mga espesyal na enzyme gamit ang enerhiya ng ATP. Ang rate ng synthesis ay napakataas at depende sa haba ng polypeptide. Halimbawa, sa ribosome ng Escherichia coli, ang isang protina ng 300 amino acid ay na-synthesize sa humigit-kumulang 15-20 segundo.

Ang pakikipag-ugnayan at istraktura ng IRNA, tRNA, RRNA - ang tatlong pangunahing nucleic acid, ay isinasaalang-alang ng naturang agham bilang cytology. Makakatulong ito upang malaman kung ano ang papel ng transport ribonucleic acid (tRNA) sa mga selula. Ang napakaliit na ito, ngunit sa parehong oras ay hindi maikakaila na mahalagang molekula ay nakikibahagi sa proseso ng pagsasama-sama ng mga protina na bumubuo sa katawan.

Ano ang istraktura ng tRNA? Napaka-interesante na isaalang-alang ang sangkap na ito "mula sa loob", upang malaman ang biochemistry at biological na papel nito. At gayundin, paano magkakaugnay ang istraktura ng tRNA at ang papel nito sa synthesis ng protina?

Ano ang TRNA, paano ito nakaayos?

Ang transport ribonucleic acid ay kasangkot sa pagbuo ng mga bagong protina. Halos 10% ng lahat ng ribonucleic acid ay transport. Upang gawing malinaw kung saang mga elemento ng kemikal ang nabuo ng isang molekula, ilalarawan namin ang istraktura ng pangalawang istraktura ng tRNA. Isinasaalang-alang ng pangalawang istraktura ang lahat ng mga pangunahing kemikal na bono sa pagitan ng mga elemento.

Ito ay isang macromolecule na binubuo ng isang polynucleotide chain. Ang mga nitrogenous base sa loob nito ay konektado sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen. Tulad ng DNA, ang RNA ay may 4 na nitrogenous base: adenine, cytosine, guanine, at uracil. Sa mga compound na ito, ang adenine ay palaging nauugnay sa uracil, at guanine, gaya ng dati, sa cytosine.

Bakit ang isang nucleotide ay may prefix na ribo-? Simple lang, ang lahat ng linear polymers na mayroong ribose sa halip na isang pentose sa base ng nucleotide ay tinatawag na ribonucleic. At ang paglipat ng RNA ay isa sa 3 uri ng gayong ribonucleic polymer.

Ang istraktura ng tRNA: biochemistry

Tingnan natin ang pinakamalalim na layer ng istraktura ng molekula. Ang mga nucleotide na ito ay may 3 sangkap:

Sucrose, ribose ay kasangkot sa lahat ng uri ng RNA.
Phosphoric acid.
Mga base ng nitrogen. Ito ay purines at pyrimidines.

Ang mga nitrogenous na base ay pinagsama-sama ng matibay na mga bono. Nakaugalian na hatiin ang mga base sa purine at pyrimidine.

Ang mga purine ay adenine at guanine. Ang adenine ay tumutugma sa isang adenyl nucleotide ng 2 magkakaugnay na singsing. At ang guanine ay tumutugma sa parehong "single-ring" guanine nucleotide.

Ang mga pyramidine ay cytosine at uracil. Ang mga pyrimidine ay may isang solong istraktura ng singsing. Walang thymine sa RNA, dahil pinalitan ito ng isang elemento tulad ng uracil. Mahalagang maunawaan ito bago tumingin sa iba pang mga tampok na istruktura ng tRNA.

Mga uri ng RNA

Tulad ng nakikita mo, ang istraktura ng tRNA ay hindi mailarawan nang maikli. Kailangan mong bungkalin ang biochemistry upang maunawaan ang layunin ng molekula at ang tunay na istraktura nito. Ano ang iba pang ribosomal nucleotides na kilala? Mayroon ding matrix o informational at ribosomal nucleic acids. Dinaglat bilang RNA at RNA. Ang lahat ng 3 molekula ay malapit na gumagana sa isa't isa sa cell upang ang katawan ay tumatanggap ng wastong istrukturang mga globule ng protina.

Imposibleng isipin ang gawain ng isang polimer nang walang tulong ng 2 iba pa. Ang mga tampok na istruktura ng mga tRNA ay nagiging mas nauunawaan kapag isinasaalang-alang kaugnay ng mga pag-andar na direktang nauugnay sa gawain ng mga ribosom.

Ang istraktura ng RNA, tRNA, rRNA ay magkatulad sa maraming paraan. Lahat ay may ribose base. Gayunpaman, ang kanilang istraktura at pag-andar ay naiiba.

Pagtuklas ng mga nucleic acid

Natagpuan ng Swiss Johann Miescher ang mga macromolecule sa cell nucleus noong 1868, na kalaunan ay tinawag na mga nuclein. Ang pangalang "nucleins" ay nagmula sa salitang (nucleus) - ang nucleus. Bagaman ilang sandali ay natagpuan na sa mga unicellular na nilalang na walang nucleus, ang mga sangkap na ito ay naroroon din. Sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, natanggap ang Nobel Prize para sa pagtuklas ng synthesis ng mga nucleic acid.

tRNA function sa protina synthesis

Ang pangalan mismo - transfer RNA - ay nagpapahiwatig ng pangunahing pag-andar ng molekula. "Dinadala" ng nucleic acid na ito ang mahahalagang amino acid na kinakailangan ng ribosomal RNA upang makagawa ng isang partikular na protina.

Ang molekula ng tRNA ay may kaunting mga pag-andar. Ang una ay ang pagkilala sa IRNA codon, ang pangalawang function ay ang paghahatid ng mga bloke ng gusali - mga amino acid para sa synthesis ng protina. Ang ilang higit pang mga eksperto ay nakikilala ang pag-andar ng acceptor. Iyon ay, ang pagdaragdag ng mga amino acid ayon sa prinsipyo ng covalent. Nakakatulong itong "ilakip" ang amino acid na ito sa isang enzyme tulad ng aminocil-tRNA synthatase.

Paano nauugnay ang istraktura ng tRNA sa mga pag-andar nito? Ang espesyal na ribonucleic acid na ito ay idinisenyo sa isang paraan na sa isang gilid nito ay may mga nitrogenous base, na palaging konektado sa mga pares. Ito ang mga elementong kilala natin - A, U, C, G. Eksaktong 3 "letra" o nitrogenous base ang bumubuo sa anticodon - isang reverse set ng mga elemento na nakikipag-ugnayan sa codon ayon sa prinsipyo ng complementarity.

Tinitiyak ng mahalagang tampok na istruktura ng tRNA na walang mga pagkakamali sa pag-decode ng template na nucleic acid. Pagkatapos ng lahat, ito ay nakasalalay sa eksaktong pagkakasunud-sunod ng mga amino acid kung ang protina na kailangan ng katawan sa kasalukuyang panahon ay na-synthesize nang tama.

Mga tampok na istruktura

Ano ang mga tampok na istruktura ng tRNA at ang biological na papel nito? Ito ay isang napaka sinaunang istraktura. Ang laki nito ay nasa paligid ng 73 - 93 nucleotides. Ang molekular na bigat ng sangkap ay 25,000-30,000.

Ang istraktura ng pangalawang istraktura ng tRNA ay maaaring i-disassemble sa pamamagitan ng pagsusuri sa 5 pangunahing elemento ng molekula. Kaya, ang nucleic acid na ito ay binubuo ng mga sumusunod na elemento:

loop para sa pakikipag-ugnay sa enzyme;
loop para sa pakikipag-ugnay sa ribosome;
anticodon loop;
stem ng acceptor;
ang anticodon mismo.

At maglaan din ng isang maliit na variable na loop sa pangalawang istraktura. Ang isang braso sa lahat ng uri ng tRNA ay pareho - isang stem ng dalawang cytosine at isang adenosine residues. Sa lugar na ito nangyayari ang koneksyon sa 1 sa 20 magagamit na amino acids. Para sa bawat amino acid, isang hiwalay na enzyme ang inilaan - ang sarili nitong aminoacyl-tRNA.

Ang lahat ng impormasyon na nag-encrypt sa istraktura ng lahat ng mga nucleic acid ay nakapaloob sa DNA mismo. Ang istraktura ng tRNA sa lahat ng nabubuhay na nilalang sa planeta ay halos magkapareho. Magiging parang dahon ito kapag tiningnan sa 2-D.

Gayunpaman, kung titingnan mo sa dami, ang molekula ay kahawig ng isang L-shaped na geometric na istraktura. Ito ay itinuturing na tertiary na istraktura ng tRNA. Ngunit para sa kaginhawaan ng pag-aaral ay kaugalian na biswal na "untwist". Ang istrukturang tersiyaryo ay nabuo bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga elemento ng pangalawang istraktura, ang mga bahaging iyon na magkakaugnay.

Ang mga braso o singsing ng tRNA ay may mahalagang papel. Ang isang braso, halimbawa, ay kinakailangan para sa pagbubuklod ng kemikal sa isang partikular na enzyme.

Ang isang tampok na katangian ng isang nucleotide ay ang pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga nucleoside. Mayroong higit sa 60 mga uri ng mga maliliit na nucleoside na ito.

istraktura ng tRNA at coding ng amino acid

Alam namin na ang tRNA anticodon ay 3 molekula ang haba. Ang bawat anticodon ay tumutugma sa isang tiyak, "personal" na amino acid. Ang amino acid na ito ay konektado sa tRNA molecule gamit ang isang espesyal na enzyme. Sa sandaling magsama ang 2 amino acid, ang mga bono sa tRNA ay nasira. Ang lahat ng mga kemikal na compound at enzyme ay kailangan hanggang sa kinakailangang oras. Ito ay kung paano ang istraktura at mga function ng tRNA ay magkakaugnay.

Sa kabuuan, mayroong 61 na uri ng naturang mga molekula sa cell. Maaaring mayroong 64 na mathematical variation. Gayunpaman, 3 uri ng tRNA ang wala dahil sa katotohanang ang eksaktong bilang na ito ng mga stop codon sa IRNA ay walang mga anticodon.

Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng RNA at tRNA

Isaalang-alang natin ang pakikipag-ugnayan ng isang sangkap sa RNA at RRNA, pati na rin ang mga tampok na istruktura ng tRNA. Ang istraktura at layunin ng isang macromolecule ay magkakaugnay.

Ang istraktura ng IRNA ay kinokopya ang impormasyon mula sa isang hiwalay na seksyon ng DNA. Ang DNA mismo ay napakalaki ng koneksyon ng mga molekula, at hindi ito umaalis sa nucleus. Samakatuwid, kailangan ang isang intermediary RNA - impormasyon.

Batay sa pagkakasunud-sunod ng mga molekula na kinopya ng RNA, ang ribosome ay bumubuo ng isang protina. Ang ribosome ay isang hiwalay na istraktura ng polynucleotide, ang istraktura kung saan kailangang ipaliwanag.

Ribosomal tRNA: pakikipag-ugnayan

Ang Ribosomal RNA ay isang malaking organelle. Ang molecular weight nito ay 1,000,000 - 1,500,000. Halos 80% ng kabuuang halaga ng RNA ay ribosomal nucleotides.

Tila kinukuha nito ang kadena ng IRNA at naghihintay ng mga anticodon na magdadala ng mga molekula ng tRNA sa kanila. Ang Ribosomal RNA ay binubuo ng 2 subunits: maliit at malaki.

Ang ribosome ay tinatawag na "pabrika", dahil sa organelle na ito ang lahat ng synthesis ng mga sangkap na kinakailangan para sa pang-araw-araw na buhay ay nagaganap. Ito rin ay isang napaka sinaunang istraktura ng cell.

Paano nangyayari ang synthesis ng protina sa ribosome?

Ang istraktura ng tRNA at ang papel nito sa synthesis ng protina ay magkakaugnay. Ang anticodon na matatagpuan sa isa sa mga gilid ng ribonucleic acid ay angkop sa anyo nito para sa pangunahing pag-andar - ang paghahatid ng mga amino acid sa ribosome, kung saan nagaganap ang phased alignment ng protina. Mahalaga, ang TRNA ay gumaganap bilang isang tagapamagitan. Ang gawain nito ay dalhin lamang ang kinakailangang amino acid.

Kapag ang impormasyon ay binabasa mula sa isang bahagi ng RNA, ang ribosome ay gumagalaw pa sa kahabaan ng kadena. Ang template ay kailangan lamang upang ihatid ang naka-encode na impormasyon tungkol sa pagsasaayos at paggana ng isang protina. Susunod, ang isa pang tRNA ay lumalapit sa ribosome kasama ang mga nitrogenous base nito. Ito rin ay nagde-decode sa susunod na bahagi ng MRNA.

Ang pag-decode ay nagpapatuloy tulad ng sumusunod. Ang mga nitrogenous base ay pinagsama ayon sa prinsipyo ng complementarity sa parehong paraan tulad ng sa DNA mismo. Alinsunod dito, nakikita ng TRNA kung saan ito kailangang "moor" at kung saan "hangar" ipapadala ang amino acid.

Pagkatapos, sa ribosome, ang mga amino acid na napili sa ganitong paraan ay chemically bound, hakbang-hakbang na isang bagong linear macromolecule ay nabuo, na, pagkatapos ng pagtatapos ng synthesis, twists sa isang globule (bola). Ang ginamit na tRNA at RNA, na natupad ang kanilang pag-andar, ay tinanggal mula sa "pabrika" ng protina.

Kapag ang unang bahagi ng codon ay sumali sa anticodon, ang reading frame ay natutukoy. Kasunod nito, kung sa ilang kadahilanan ay nangyari ang isang paglilipat ng frame, kung gayon ang ilang palatandaan ng protina ay tatanggihan. Ang ribosome ay hindi maaaring makialam sa prosesong ito at malutas ang problema. Pagkatapos lamang makumpleto ang proseso, muling pinagsama ang 2 rRNA subunits. Sa karaniwan, para sa bawat 10 4 na amino acid, mayroong 1 error. Para sa bawat 25 na protina na naka-assemble na, hindi bababa sa 1 error sa pagtitiklop ang tiyak na magaganap.

tRNA bilang mga relic molecule

Dahil ang tRNA ay maaaring umiral sa panahon ng kapanganakan ng buhay sa lupa, ito ay tinatawag na relic molecule. Ito ay pinaniniwalaan na ang RNA ay ang unang istraktura na umiral bago ang DNA at pagkatapos ay umunlad. Ang RNA World Hypothesis - binuo noong 1986 ng laureate na si Walter Gilbert. Gayunpaman, mahirap pa ring patunayan ito. Ang teorya ay ipinagtanggol ng mga malinaw na katotohanan - ang mga molekula ng tRNA ay nakakapag-imbak ng mga bloke ng impormasyon at kahit papaano ay nagpapatupad ng impormasyong ito, iyon ay, gumaganap ng trabaho.

Ngunit ang mga kalaban ng teorya ay nagtatalo na ang isang maikling panahon ng buhay ng isang sangkap ay hindi magagarantiya na ang tRNA ay isang mahusay na carrier ng anumang biological na impormasyon. Ang mga nucleotide na ito ay mabilis na nasira. Ang buhay ng tRNA sa mga selula ng tao ay mula sa ilang minuto hanggang ilang oras. Ang ilang mga species ay maaaring tumagal ng hanggang isang araw. At kung pinag-uusapan natin ang parehong mga nucleotide sa bakterya, kung gayon ang mga termino ay mas maikli - hanggang sa ilang oras. Bilang karagdagan, ang istraktura at mga function ng tRNA ay masyadong kumplikado para sa isang molekula upang maging pangunahing elemento ng biosphere ng Earth.

Ang lahat ng mga tRNA ay may mga karaniwang tampok pareho sa kanilang pangunahing istraktura at sa paraan ng polynucleotide chain ay nakatiklop sa isang pangalawang istraktura dahil sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga base ng nucleotide residues.

Pangunahing istraktura ng tRNA

Ang mga tRNA ay medyo maliit na molekula, ang haba ng kanilang kadena ay nag-iiba mula 74 hanggang 95 na nalalabi sa nucleotide. Ang lahat ng tRNA ay may parehong 3'-end, na binuo mula sa dalawang cytosine residues at isang adenosine (CCA-terminus). Ito ang 3'-terminal adenosine na nagbubuklod sa amino acid residue sa panahon ng pagbuo ng aminoacyl-tRNA. Ang dulo ng CCA ay nakakabit sa maraming tRNA ng isang espesyal na enzyme. Ang nucleotide triplet na pantulong sa amino acid codon (anticodon) ay matatagpuan humigit-kumulang sa gitna ng tRNA chain. Ang parehong (konserbatibo) nucleotide residues ay matatagpuan sa ilang mga posisyon ng pagkakasunud-sunod sa halos lahat ng mga uri ng tRNA. Ang ilang mga posisyon ay maaaring maglaman lamang ng purine o mga baseng pyrimidine lamang (tinatawag itong mga semi-conservative na residues).

Ang lahat ng mga molekula ng tRNA ay nailalarawan sa pagkakaroon ng isang malaking bilang (hanggang sa 25% ng lahat ng nalalabi) ng iba't ibang binagong mga nucleoside, na kadalasang tinatawag na mga menor de edad. Ang mga ito ay nabuo sa iba't ibang mga site sa mga molekula, sa maraming mga kaso na mahusay na tinukoy, bilang isang resulta ng pagbabago ng mga ordinaryong nucleoside residues sa tulong ng mga espesyal na enzymes.

Pangalawang istraktura ng tRNA

ang pagtitiklop ng kadena sa isang pangalawang istraktura ay nangyayari dahil sa magkaparehong complementarity ng mga seksyon ng kadena. Tatlong fragment ng kadena ay pantulong kapag sila ay nakatiklop sa kanilang mga sarili, na bumubuo ng mga istruktura ng hairpin. Bilang karagdagan, ang 5" na dulo ay pantulong sa site na malapit sa 3" na dulo ng chain, kasama ang kanilang antiparallel arrangement; bumubuo sila ng tinatawag na acceptor stem. Ang resulta ay isang istraktura na nailalarawan sa pagkakaroon ng apat na stems at tatlong mga loop, na tinatawag na "cloverleaf". Ang isang tangkay na may isang loop ay bumubuo ng isang sanga. Sa ibaba ay isang anticodon branch na naglalaman ng anticodon triplet bilang bahagi ng loop nito. Sa kaliwa at kanan nito ay ang mga sanga ng D at T, ayon sa pagkakabanggit ay pinangalanan para sa pagkakaroon ng hindi pangkaraniwang conserved nucleosides dihydrouridine (D) at thymidine (T) sa kanilang mga loop. Ang mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide ng lahat ng pinag-aralan na tRNA ay maaaring matiklop sa magkatulad na mga istruktura. Bilang karagdagan sa tatlong cloverleaf na mga loop, isang karagdagang, o variable, loop (V-loop) ay nakahiwalay din sa istraktura ng tRNA. Malaki ang pagkakaiba ng laki nito sa iba't ibang tRNA, na nag-iiba mula 4 hanggang 21 nucleotides, at ayon sa kamakailang data, hanggang 24 na nucleotides.

Spatial (tertiary) na istraktura ng tRNA

Dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga elemento ng pangalawang istraktura, nabuo ang isang tertiary na istraktura, na tinatawag na L-form dahil sa pagkakapareho sa Latin na titik L (Larawan 2 at 3). Sa pamamagitan ng base stacking, ang acceptor stem at cloverleaf T stem ay bumubuo ng isang tuluy-tuloy na double helix, at ang iba pang dalawang stem ay bumubuo ng anticodon at D stems ng isa pang tuluy-tuloy na double helix. Sa kasong ito, ang D- at T-loop ay naging malapit at pinagsama-sama sa pamamagitan ng pagbuo ng karagdagang, madalas na hindi pangkaraniwang mga pares ng base. Bilang isang patakaran, ang mga konserbatibo o semi-konserbatibong residues ay nakikibahagi sa pagbuo ng mga pares na ito. Ang mga katulad na tertiary na pakikipag-ugnayan ay nagtataglay din ng ilang iba pang bahagi ng L-structure

Ribosomal RNA

Ang ribosomal ribonucleic acids (rRNA) ay ilang molekula ng RNA na bumubuo sa batayan ng ribosome. Ang pangunahing pag-andar ng rRNA ay ang pagpapatupad ng proseso ng pagsasalin - pagbabasa ng impormasyon mula sa mRNA gamit ang adapter tRNA molecules at catalyzing ang pagbuo ng mga peptide bond sa pagitan ng mga amino acid na nakakabit sa tRNA. Ang Ribosomal RNA ay bumubuo ng humigit-kumulang 80% ng lahat ng cell RNA. Ito ay naka-encode ng mga gene na matatagpuan sa DNA ng ilang chromosome na matatagpuan sa isang rehiyon ng nucleolus na kilala bilang nucleolar organizer.

Ang base sequence sa rRNA ay katulad sa lahat ng organismo, mula sa bacteria hanggang sa mga hayop. Ang rRNA ay matatagpuan sa cytoplasm, kung saan ito ay nauugnay sa mga molekula ng protina, na bumubuo sa kanila ng mga organel ng cell na tinatawag na ribosome. Ang synthesis ng protina ay nagaganap sa mga ribosom. Dito, ang "code" na nakapaloob sa mRNA ay isinalin sa pagkakasunud-sunod ng amino acid ng polypeptide chain.

Ilipat ang RNA

Ilipat ang RNA, tRNA - ribonucleic acid, ang pag-andar nito ay ang transportasyon ng mga amino acid sa site ng synthesis ng protina. Ang mga tRNA ay direktang kasangkot din sa paglaki ng polypeptide chain, pagsali - pagiging nasa isang complex na may amino acid - sa mRNA codon at nagbibigay ng conformation ng complex na kinakailangan para sa pagbuo ng isang bagong peptide bond.

Ang bawat amino acid ay may sariling tRNA.

Ang tRNA ay isang single-stranded na RNA, ngunit sa functional form nito ay mayroon itong conform na "cloverleaf". Mayroon itong apat na pangunahing bahagi na gumaganap ng iba't ibang mga function. Ang acceptor "stalk" ay nabuo sa pamamagitan ng dalawang komplementaryong konektadong terminal na bahagi ng tRNA. Binubuo ito ng pitong base pairs. Ang 3" na dulo ng stem na ito ay medyo mas mahaba at bumubuo ng isang single-stranded na rehiyon na nagtatapos sa isang CCA sequence na may libreng OH group. Ang isang transportable amino acid ay nakakabit sa dulong ito. Ang natitirang tatlong sangay ay complementary-paired nucleotide sequence na magwawakas sa hindi magkapares na mga rehiyong bumubuo ng loop. Ang gitna ng mga sanga na ito - anticodon - ay binubuo ng limang pares ng mga nucleotide at naglalaman ng isang anticodon sa gitna ng loop nito. Ang anticodon ay tatlong nucleotide na komplementaryo sa mRNA codon, na nagko-encode sa amino acid dinadala ng tRNA na ito sa site ng peptide synthesis.

Sa pagitan ng mga sangay ng acceptor at anticodon ay dalawang sanga sa gilid. Sa kanilang mga loop, naglalaman sila ng mga binagong base - dihydrouridine (D-loop) at isang T?C triplet, saan? - pseudouriain (T? C-loop). Mayroong karagdagang loop sa pagitan ng mga sanga ng aiticodon at T?C, na kinabibilangan ng mula 3-5 hanggang 13-21 nucleotides.

Ang amino acid ay covalently na nakakabit sa 3' dulo ng molekula ng enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, na partikular para sa bawat uri ng tRNA.

Ang tRNA ay nagsisilbing intermediate molecule sa pagitan ng triplet codon sa mRNA at ang amino acid sequence ng polypeptide chain. Ang tRNA ay bumubuo ng humigit-kumulang 15% ng lahat ng cellular RNA; ang mga RNA na ito ay may pinakamaikling polynucleotide chain - naglalaman ito ng average na 80 nucleotides. Ang bawat indibidwal na cell ay naglalaman ng higit sa 20 iba't ibang mga molekula ng tRNA. Ang lahat ng mga molekula ng tRNA ay may katulad na pangunahing istraktura. Sa 5'-end ng tRNA molecule ay palaging may guanine, at sa 3'-end - ang CCA base sequence.

Ang pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa natitirang bahagi ng molekula ay nag-iiba at maaaring naglalaman ng "hindi pangkaraniwang" mga base tulad ng inosine at pseudouracil.

Ang base sequence sa anticodon triplet ay mahigpit na tumutugma sa amino acid na dinadala ng ibinigay na tRNA molecule.

kanin. 3.

Ang bawat amino acid ay nakakabit sa isa sa mga tiyak na tRNA nito sa tulong ng enzyme aminoacyl-tRNA synthase. Ang resulta ay isang animacid-tRNA complex, na kilala bilang animoacyl-tRNA, kung saan ang enerhiya ng mga bono sa pagitan ng terminal nucleotide A sa CCA triplet at ang amino acid ay sapat upang payagan ang karagdagang pagbubuklod sa katabing amino acid. Kaya, ang isang polypeptide chain ay na-synthesize.

Ang isa sa mga tampok ng tRNA ay ang pagkakaroon nito ng hindi pangkaraniwang mga base na lumitaw bilang isang resulta ng pagbabago ng kemikal pagkatapos ng pagsasama ng isang normal na base sa polynucleotide chain. Tinutukoy ng mga binagong base na ito ang mahusay na pagkakaiba-iba ng istruktura ng mga tRNA sa pangkalahatang plano ng kanilang istraktura. Ang pinakamalaking interes ay ang mga pagbabago sa mga base na bumubuo sa anticodon, na nakakaapekto sa pagtitiyak ng pakikipag-ugnayan nito sa codon. Halimbawa, ang atypical base inosine, kung minsan ay nasa 1st position ng tRNA anticodon, ay nakakapagsama sa tatlong magkakaibang ikatlong base ng mRNA codon - U, C at A. Dahil ang isa sa mga tampok ng genetic code ay ang pagkabulok, maraming mga amino acid ang naka-encrypt ng ilang mga codon, na, bilang panuntunan, ay naiiba sa kanilang ikatlong base. Dahil sa hindi tiyak na pagbubuklod ng binagong base ng anticodon, kinikilala ng isang tRNA ang ilang magkasingkahulugan na mga codon.