Cấu trúc bậc hai của RNA. Cấu trúc và chức năng của axit ribonucleic

Phân tử ARN cũng là một polyme, các đơn phân là ribonucleotit, ARN là phân tử mạch đơn. Nó được xây dựng theo cách tương tự như một trong các sợi DNA. Các nucleotide RNA tương tự như các nucleotide DNA, mặc dù chúng không giống với chúng. Ngoài ra còn có bốn trong số chúng, và chúng bao gồm dư lượng của một bazơ nitơ, pentose và axit photphoric. Ba bazơ nitơ giống hệt như trong DNA: NHƯNG, G và C. Tuy nhiên, thay vì T DNA trong RNA chứa một gốc pyrimidine có cấu trúc tương tự, uracil ( Tại). Sự khác biệt chính giữa DNA và RNA là bản chất của carbohydrate: trong DNA nuclotides, monosaccharide là deoxyribose, và trong RNA, nó là ribose. Kết nối giữa các nucleotide được thực hiện, giống như trong DNA, thông qua đường và dư lượng axit photphoric. Không giống như DNA, hàm lượng không đổi trong tế bào của một số sinh vật nhất định, hàm lượng RNA trong chúng dao động. Nó cao hơn đáng kể khi tổng hợp chuyên sâu xảy ra.

Liên quan đến các chức năng được thực hiện, một số loại RNA được phân biệt.

Chuyển RNA (tRNA). Phân tử tRNA là phân tử ngắn nhất: chúng chỉ bao gồm 80-100 nucleotide. Trọng lượng phân tử của các hạt như vậy là 25-30 nghìn RNA vận chuyển chủ yếu được chứa trong tế bào chất của tế bào. Chức năng của chúng là chuyển các axit amin đến ribosome, đến nơi tổng hợp protein. Trong tổng số RNA của tế bào, tRNA chiếm khoảng 10%.

RNA ribosome (rARN). Đây là những phân tử lớn: chúng bao gồm 3-5 nghìn nucleotide tương ứng, trọng lượng phân tử của chúng đạt 1-1,5 triệu RNA ribosome tạo nên một phần thiết yếu của ribosome. Trong tổng số RNA trong tế bào, rRNA chiếm khoảng 90%.

Sứ giả RNA (mRNA), hoặc RNA thông tin (mRNA), được tìm thấy trong nhân và tế bào chất. Chức năng của nó là chuyển thông tin về cấu trúc protein từ DNA đến nơi tổng hợp protein trong ribosome. Phần mRNA chiếm khoảng 0,5-1% tổng lượng RNA của tế bào. Kích thước của mRNA rất khác nhau - từ 100 đến 10.000 nucleotide.

Tất cả các loại RNA đều được tổng hợp trên DNA, đóng vai trò như một loại khuôn mẫu.

DNA là vật mang thông tin di truyền.

Mỗi protein được đại diện bởi một hoặc nhiều chuỗi polypeptit. Đoạn ADN mang thông tin về một chuỗi polypeptit được gọi là bộ gen. Tổng số các phân tử DNA trong một tế bào hoạt động như một vật mang thông tin di truyền. Thông tin di truyền được truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con và từ cha mẹ sang con cái. Gen là đơn vị di truyền, hoặc thông tin di truyền.

DNA là chất mang thông tin di truyền trong tế bào - không tham gia trực tiếp vào quá trình tổng hợp protein. Trong tế bào nhân thực, các phân tử DNA được chứa trong các nhiễm sắc thể của nhân và được ngăn cách bởi màng nhân với tế bào chất, nơi tổng hợp protein. Tới ribosome - nơi lắp ráp protein - chất mang thông tin được gửi từ nhân, có khả năng đi qua các lỗ của vỏ nhân. Messenger RNA (mRNA) là một chất trung gian như vậy. Theo nguyên tắc bổ sung, nó được tổng hợp trên ADN với sự tham gia của một loại enzim là ARN- polymerase.

Messenger RNA là một phân tử sợi đơn và quá trình phiên mã bắt nguồn từ một sợi của phân tử DNA sợi đôi. Nó không phải là bản sao của toàn bộ phân tử DNA, mà chỉ là một phần của nó - một gen ở sinh vật nhân thực hoặc một nhóm gen liền kề mang thông tin về cấu trúc của protein cần thiết để thực hiện một chức năng ở sinh vật nhân sơ. Nhóm gen này được gọi là operon. Ở đầu mỗi operon là một loại vị trí hạ cánh cho RNA polymerase được gọi là người ủng hộ.đây là một trình tự cụ thể của các nucleotide DNA mà enzyme "nhận ra" do ái lực hóa học. Chỉ bằng cách gắn vào promoter, RNA polymerase mới có thể bắt đầu tổng hợp RNA. Khi đi đến phần cuối của operon, enzyme bắt gặp một tín hiệu (dưới dạng một trình tự nucleotide nhất định) cho biết kết thúc quá trình đọc. MRNA thành phẩm di chuyển khỏi DNA và đi đến vị trí tổng hợp protein.

Có bốn giai đoạn trong quá trình phiên mã: 1) Liên kết RNA- polymerase với một chất xúc tiến; 2) bắt đầu- sự khởi đầu của sự tổng hợp. Nó bao gồm sự hình thành liên kết phosphodiester đầu tiên giữa ATP hoặc GTP và nucleotide thứ hai của phân tử RNA được tổng hợp; 3) sự kéo dài- Tăng trưởng chuỗi RNA; những thứ kia. sự bổ sung tuần tự của các nucleotide với nhau theo thứ tự mà các nucleotide bổ sung của chúng trong sợi DNA đã phiên mã. Tốc độ kéo dài là 50 nucleotide mỗi giây; bốn) chấm dứt- hoàn thành quá trình tổng hợp RNA.

Sau khi đi qua các lỗ của màng nhân, mRNA được gửi đến các ribosome, nơi thông tin di truyền được giải mã - nó được dịch từ "ngôn ngữ" của các nucleotide sang "ngôn ngữ" của các axit amin. Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptit theo khuôn mẫu mRNA, xảy ra ở ribosome, được gọi là phát tin(lat. dịch - bản dịch).

Các axit amin, từ đó protein được tổng hợp, được đưa đến ribosome với sự trợ giúp của các RNA đặc biệt được gọi là RNA vận chuyển (tRNA). Có bao nhiêu tRNA khác nhau trong một tế bào vì có các codon mã hóa axit amin. Ở đầu "tấm" của mỗi tRNA có một trình tự ba nucleotide bổ sung cho các nucleotide của codon trong mRNA. Họ gọi cô ấy phản xạ. Một loại enzyme đặc biệt - codase - nhận ra tRNA và gắn vào "cuống lá" một axit amin - chỉ là axit amin được mã hóa bởi bộ ba bổ sung cho bộ ba đối mã. Năng lượng của một phân tử ATP được sử dụng vào việc hình thành liên kết cộng hóa trị giữa tRNA và axit amin “riêng” của nó.

Để một axit amin được bao gồm trong chuỗi polypeptit, nó phải tách khỏi tRNA. Điều này trở nên khả thi khi tRNA đi vào ribosome và đối mã nhận ra codon của nó trong mRNA. Ribosome có hai vị trí để liên kết hai phân tử tRNA. Một trong những khu vực này, được gọi là người chấp nhận, tRNA đi vào với một axit amin và gắn vào codon (I) của nó. Axit amin này có gắn vào chính nó (chấp nhận) chuỗi protein (II) đang phát triển không? Một liên kết peptit được hình thành giữa chúng. tRNA, hiện được gắn cùng với codon mRNA trong nhà tài trợ phần của ribôxôm. Một tRNA mới đến vị trí tiếp nhận bị bỏ trống, liên kết với axit amin, được mã hóa bởi codon tiếp theo (III). Từ vị trí cho, chuỗi polypeptit đã tách ra lại được chuyển đến đây và kéo dài thêm một liên kết. Các axit amin trong chuỗi đang phát triển được kết nối theo trình tự mà các codon mã hóa chúng nằm trong mRNA.

Khi một trong ba bộ ba được tìm thấy trên ribosome ( UAA, UAG, UGA), là "dấu chấm câu" giữa các gen, không tRNA nào có thể chiếm vị trí trong vị trí của bộ nhận. Thực tế là không có đối mã bổ sung cho trình tự nucleotide của "dấu chấm câu". Chuỗi tách rời không có gì để gắn vào trong vị trí của bộ nhận và nó rời khỏi ribosome. Quá trình tổng hợp protein hoàn tất.

Ở sinh vật nhân sơ, quá trình tổng hợp protein bắt đầu bằng codon AUG, nằm ở vị trí đầu tiên trong bản sao từ mỗi gen, chiếm một vị trí trong ribosome sao cho phần đối mã của một tRNA đặc biệt tương tác với nó, được kết nối với formylmentionine. Dạng biến đổi này của axit amin methionine ngay lập tức xâm nhập vào vị trí cho và đóng vai trò viết hoa trong cụm từ - quá trình tổng hợp bất kỳ chuỗi polypeptit nào bắt đầu từ chuỗi polypeptit này trong tế bào vi khuẩn. Khi sinh ba AUG không phải ở vị trí đầu tiên, nhưng bên trong một bản sao từ gen, nó mã hóa axit amin methionine. Sau khi hoàn thành quá trình tổng hợp chuỗi polypeptit, formylmethionine bị tách khỏi nó và không có trong protein thành phẩm.

Để tăng sản xuất protein, mRNA thường đi qua đồng thời không phải một mà là một số ribosome. Cấu trúc nào được liên kết bởi một phân tử mRNA được gọi là polysome. Trên mỗi ribosome, các protein giống hệt nhau được tổng hợp trong dây chuyền lắp ráp giống như hạt này.

Axit amin liên tục được cung cấp cho ribosome bởi tRNA. Sau khi hiến tặng axit amin, tRNA rời khỏi ribosome và được kết nối với sự trợ giúp của codase. Tính liên kết cao của tất cả các "dịch vụ của nhà máy" để sản xuất protein cho phép tổng hợp chuỗi polypeptit bao gồm hàng trăm axit amin trong vòng vài giây.

Tính chất của mã di truyền. Thông qua quá trình phiên mã trong tế bào, thông tin được chuyển từ DNA sang protein.

DNA → mRNA → protein

Thông tin di truyền có trong DNA và mRNA được chứa trong trình tự các nucleotide trong phân tử.

Quá trình dịch mã thông tin từ “ngôn ngữ” của các nuclêôtit thành “ngôn ngữ” của axit amin diễn ra như thế nào? Quá trình dịch mã này được thực hiện bằng cách sử dụng mã di truyền. mã hoặc mật mã, là một hệ thống các ký hiệu để chuyển một dạng thông tin này sang dạng thông tin khác. Mã di truyền là một hệ thống để ghi lại thông tin về trình tự của các axit amin trong protein bằng cách sử dụng trình tự của các nucleotide trong mRNA.

Mã di truyền có những tính chất gì?

    mã bộ ba. RNA chứa bốn nucleotide: A, G, C, W. Nếu chúng ta cố gắng chỉ định một axit amin với một nucleotide, thì 16 trong số 20 axit amin sẽ vẫn chưa được mã hóa. Một mã gồm hai chữ cái sẽ mã hóa 16 axit amin. Thiên nhiên đã tạo ra một mật mã gồm ba chữ cái, hay bộ ba. Nó có nghĩa là mỗi axit amin trong số 20 axit amin được mã hóa bởi một trình tự ba nucleotit được gọi là bộ ba hoặc codon.

    Mã bị thoái hóa. Nó có nghĩa là mỗi axit amin được mã hóa bởi nhiều hơn một codon. Các trường hợp ngoại lệ: meteonine và tryptophan, mỗi loại được mã hóa bởi một bộ ba.

    Mã không rõ ràng. Mỗi codon chỉ mã cho một axit amin.

    Giữa các gen có "dấu chấm câu". Trong văn bản in, có một dấu chấm ở cuối mỗi cụm từ. Một số cụm từ liên quan tạo nên một đoạn văn. Theo ngôn ngữ của thông tin di truyền, một đoạn như vậy là một operon và mRNA bổ sung của nó. Mỗi gen trong operon sinh vật nhân sơ hoặc một gen riêng lẻ của sinh vật nhân thực mã hóa một chuỗi polypeptit - một cụm từ. Vì trong một số trường hợp, một số chuỗi polypeptit khác nhau được tạo tuần tự trên khuôn mẫu mRNA, chúng phải được tách ra khỏi nhau. Đối với điều này, có ba bộ ba đặc biệt trong năm di truyền - UAA, UAG, UGA, mỗi bộ ba chỉ ra sự ngừng tổng hợp một chuỗi polypeptit. Như vậy, các bộ ba này thực hiện chức năng của dấu câu. Chúng ở cuối mỗi gen.

    Không có "dấu chấm câu" trong gen.

    Mã là phổ quát. Mã di truyền giống nhau đối với tất cả các sinh vật sống trên Trái đất. Ở vi khuẩn và nấm, lúa mì và bông, cá và giun, ếch và người, các bộ ba giống nhau mã hóa các axit amin giống nhau.

Nguyên tắc nhân đôi ADN. Tính liên tục của vật chất di truyền trong các thế hệ tế bào và sinh vật được đảm bảo bởi quá trình nhân đôi - nhân đôi của phân tử ADN. Quá trình phức tạp này được thực hiện bởi một phức hợp của một số enzym và protein không có hoạt tính xúc tác, cần thiết để cung cấp cho các chuỗi polynucleotide có cấu trúc mong muốn. Kết quả của quá trình sao chép, hai chuỗi xoắn kép giống hệt nhau của DNA được hình thành. Những cái được gọi là phân tử con này không khác gì nhau và từ phân tử ADN mẹ ban đầu. Sự sao chép xảy ra trong tế bào trước khi phân chia, vì vậy mỗi tế bào con nhận được chính xác các phân tử ADN giống như tế bào mẹ đã có. Quá trình sao chép dựa trên một số nguyên tắc:


Chỉ trong trường hợp này, các polymerase DNA mới có thể di chuyển dọc theo các sợi mẹ và sử dụng chúng làm khuôn mẫu để tổng hợp các sợi con không bị lỗi. Nhưng việc tháo hoàn toàn các vòng xoắn, bao gồm hàng triệu cặp bazơ, có liên quan đến số lượng vòng quay đáng kể và chi phí năng lượng như vậy là không thể trong điều kiện tế bào. Do đó, quá trình nhân đôi ở sinh vật nhân thực bắt đầu đồng thời ở một số vị trí của phân tử ADN. Vùng giữa hai điểm nơi bắt đầu tổng hợp các chuỗi con được gọi là bản sao. Anh ấy là đơn vị nhân rộng.

Mỗi phân tử ADN trong tế bào nhân thực chứa nhiều bản sao. Trong mỗi bản sao, người ta có thể thấy một ngã ba sao chép - một phần của phân tử DNA đã được giải phóng dưới tác động của các enzym đặc biệt. Mỗi sợi trong ngã ba đóng vai trò như một khuôn mẫu để tổng hợp một sợi con bổ sung. Trong quá trình sao chép, ngã ba di chuyển dọc theo phân tử mẹ, trong khi các đoạn DNA mới không bị xoắn. Vì các polymerase DNA chỉ có thể di chuyển theo một hướng dọc theo sợi nền, và các sợi này có định hướng phản song song, hai phức hợp enzym khác nhau tổng hợp đồng thời trong mỗi ngã ba. Hơn nữa, trong mỗi ngã ba, một chuỗi con (dẫn đầu) phát triển liên tục, và chuỗi còn lại (tụt hậu) được tổng hợp bằng các đoạn rời nhau dài một số nucleotide. Enzyme như vậy, được đặt theo tên của nhà khoa học Nhật Bản, người đã phát hiện ra chúng mảnh vỡ của Okazakiđược liên kết bởi DNA ligase để tạo thành một chuỗi liên tục. Cơ chế hình thành chuỗi con của đoạn DNA được gọi là không liên tục.

    Nhu cầu cho mồi DNA polymerase không có khả năng bắt đầu tổng hợp sợi dẫn đầu, cũng như tổng hợp các đoạn Okazaki của sợi trễ. Nó chỉ có thể xây dựng một sợi polynucleotide đã tồn tại bằng cách liên tiếp gắn các deoxyribonucleotide vào đầu 3'-OH của nó. Đầu 5 'ban đầu của sợi DNA đang phát triển bắt nguồn từ đâu? Nó được tổng hợp trên khuôn mẫu DNA bởi một RNA polymerase đặc biệt được gọi là priase(Tiếng Anh Primer - hạt giống). Kích thước của mồi ribonucleotide nhỏ (ít hơn 20 nucleotide) so với kích thước của chuỗi DNA do DNA poimerase hình thành. Hoàn thành của mình Chức năng Đoạn mồi RNA bị loại bỏ bởi một loại enzyme đặc biệt, và khoảng trống hình thành trong quá trình này được đóng lại bởi DNA polymerase, sử dụng đầu 3'-OH của đoạn Okazaki lân cận làm mồi.

Vấn đề về sự sao chép không đầy đủ của các phần cuối của phân tử DNA mạch thẳng. Loại bỏ các đoạn mồi RNA cực đoan, bổ sung cho các đầu 3'của cả hai sợi của phân tử ADN mẹ mạch thẳng, dẫn đến thực tế là các sợi con ngắn hơn 10-20 nucleotide. Đây là vấn đề về sự sao chép thiếu các đầu của các phân tử mạch thẳng.

Vấn đề sao chép kém ở đầu 3 'của phân tử DNA mạch thẳng được giải quyết bởi các tế bào nhân thực bằng cách sử dụng một loại enzyme đặc biệt - telomerase.

Telomerase là một DNA polymerase hoàn thành các phân tử DNA ở đầu 3'của nhiễm sắc thể với các trình tự lặp lại ngắn. Chúng, nằm nối tiếp nhau, tạo thành một cấu trúc đầu cuối đều đặn dài tới 10 nghìn nucleotide. Ngoài phần protein, telomerase chứa RNA, hoạt động như một khuôn mẫu để kéo dài DNA với các lần lặp lại.

Sơ đồ kéo dài các đầu của phân tử DNA. Đầu tiên, sự liên kết bổ sung của đầu DNA nhô ra với vị trí khuôn mẫu của RNA telomerase xảy ra, sau đó telomerase hình thành DNA bằng cách sử dụng đầu 3'-OH của nó làm hạt giống và RNA, là một phần của enzyme, làm khuôn mẫu. Giai đoạn này được gọi là kéo dài. Sau đó, chuyển vị xảy ra, tức là sự di chuyển của DNA, được kéo dài bởi một lần lặp lại, liên quan đến enzyme. Tiếp theo là kéo dài và chuyển vị khác.

Kết quả là, cấu trúc cuối chuyên biệt của nhiễm sắc thể được hình thành. Chúng bao gồm các chuỗi DNA ngắn lặp đi lặp lại nhiều lần và các protein cụ thể.

Quá trình tổng hợp tiền chất rRNA và tRNA tương tự như quá trình tổng hợp ire-mRNA. Phiên mã chính của RNA ribosome không chứa các intron, và dưới tác dụng của các RNase cụ thể, nó bị phân cắt để tạo thành 28S-, 18S- và 5.8S-pRNA; 5S-pRNA được tổng hợp với sự tham gia của RNA polymerase III.

rARN và tRNA.

Các bản phiên mã tRNA sơ cấp cũng được chuyển thành dạng trưởng thành bằng cách thủy phân một phần.
Tất cả các loại RNA đều tham gia vào quá trình sinh tổng hợp protein, nhưng chức năng của chúng trong quá trình này là khác nhau. Vai trò của chất nền quyết định cấu trúc cơ bản của protein được thực hiện bởi các RNA thông tin (mRNA). Nếu các chất đồng nhất của mô được ủ với hỗn hợp các axit amin, trong đó có ít nhất một axit amin được dán nhãn, thì quá trình sinh tổng hợp protein có thể được ghi lại bằng cách kết hợp nhãn vào các protein. Cấu trúc cơ bản của protein được tổng hợp được xác định bởi cấu trúc cơ bản của mRNA được thêm vào hệ thống. Nếu hệ thống không tế bào bao gồm mRNA globin (nó có thể được phân lập từ các tế bào lưới), thì globin được tổng hợp (a- và (chuỗi 3 của globin); nếu albumin được tổng hợp từ mRNA albumin được phân lập từ tế bào gan, v.v.

14. Giá trị sao chép:

a) quá trình này là một cơ chế phân tử quan trọng làm cơ sở cho tất cả các kiểu phân chia tế bào tiền nhân, b) cung cấp tất cả các kiểu sinh sản của cả sinh vật đơn bào và đa bào,

c) duy trì sự ổn định của tế bào

thành phần của các cơ quan, mô và sinh vật là kết quả của quá trình tái tạo sinh lý

d) đảm bảo sự tồn tại lâu dài của các cá nhân riêng lẻ;

e) đảm bảo sự tồn tại lâu dài của các loài sinh vật;

e) quá trình góp phần tăng gấp đôi thông tin chính xác;

g) các lỗi (đột biến) có thể xảy ra trong quá trình sao chép, có thể dẫn đến suy giảm tổng hợp protein với sự phát triển của các thay đổi bệnh lý.

Đặc tính duy nhất của phân tử DNA để nhân đôi trước khi phân chia tế bào được gọi là sao chép.

Các tính chất đặc biệt của DNA bản địa như một vật mang thông tin di truyền:

1) sao chép - sự hình thành các chuỗi mới là bổ sung cho nhau;

2) tự sửa chữa - DNA polymerase phân cắt các vùng sao chép sai lầm (10-6);

3) sửa chữa - phục hồi;

Việc thực hiện các quá trình này xảy ra trong tế bào với sự tham gia của các enzym đặc biệt.

Cách thức hoạt động của hệ thống sửa chữa Các thí nghiệm tiết lộ cơ chế sửa chữa và sự tồn tại của khả năng này đã được thực hiện với sự trợ giúp của các sinh vật đơn bào. Nhưng quá trình sửa chữa vốn có trong tế bào sống của động vật và con người. Một số người bị bệnh xeroderma sắc tố. Căn bệnh này là do tế bào không có khả năng tái tổng hợp DNA bị hư hỏng. Xeroderma được di truyền. Hệ thống thay thế được làm bằng gì? Bốn enzym hỗ trợ quá trình sửa chữa là DNA helicase, -exonuclease, -polymerase và -ligase. Hợp chất đầu tiên trong số những hợp chất này có thể nhận ra tổn thương trong chuỗi phân tử axit deoxyribonucleic. Nó không chỉ nhận ra, mà còn cắt chuỗi ở đúng vị trí để loại bỏ đoạn phân tử đã thay đổi. Quá trình loại bỏ tự nó được thực hiện với sự trợ giúp của DNA exonuclease. Tiếp theo, một đoạn mới của phân tử axit deoxyribonucleic được tổng hợp từ các axit amin để thay thế hoàn toàn đoạn bị hỏng. Chà, hợp âm cuối cùng của quy trình sinh học phức tạp nhất này được thực hiện bằng cách sử dụng enzyme DNA ligase. Nó có nhiệm vụ gắn vị trí tổng hợp vào phân tử bị hư hỏng. Sau khi cả 4 loại enzim đã hoàn thành nhiệm vụ của mình, phân tử ADN được đổi mới hoàn toàn và mọi hư hỏng chỉ còn là dĩ vãng. Đây là cách các cơ chế bên trong một tế bào sống hoạt động hài hòa.

Phân loại Hiện nay, các nhà khoa học phân biệt các loại hệ thống thay thế sau đây. Chúng được kích hoạt tùy thuộc vào các yếu tố khác nhau. Chúng bao gồm: Kích hoạt lại. phục hồi tái tổ hợp. Sửa chữa heteroduplexes. Sửa chữa cắt bỏ. Sự tái hợp của các đầu không tương đồng của phân tử ADN. Tất cả các sinh vật đơn bào đều có ít nhất ba hệ thống enzym. Mỗi người trong số họ có khả năng thực hiện quá trình phục hồi. Các hệ thống này bao gồm: trực tiếp, đặc biệt và hậu kỳ. Sinh vật nhân sơ sở hữu ba kiểu sửa chữa DNA này. Đối với sinh vật nhân chuẩn, chúng có các cơ chế bổ sung theo ý của chúng, được gọi là Miss-math và Sos-repair. Sinh học đã nghiên cứu chi tiết tất cả các loại tự phục hồi này của vật chất di truyền của tế bào.

15. Mã di truyền là cách mã hóa trình tự axit amin của prôtêin bằng cách sử dụng trình tự các nuclêôtit, đặc trưng cho mọi cơ thể sống. Trình tự axit amin trong phân tử protein được mã hóa thành trình tự nucleotit trong phân tử ADN và được gọi là mã di truyền. Vùng của phân tử DNA chịu trách nhiệm tổng hợp một protein đơn được gọi là bộ gen.

Bốn nucleotide được sử dụng trong DNA - adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T), trong tài liệu tiếng Nga được ký hiệu bằng các chữ cái A, G, C và T. Những chữ cái này tạo nên bảng chữ cái của mã di truyền. Trong RNA, các nucleotide giống nhau được sử dụng, ngoại trừ thymine, được thay thế bằng nucleotide tương tự - uracil, được ký hiệu bằng chữ U (U trong văn học tiếng Nga). Trong phân tử DNA và RNA, các nucleotide xếp thành chuỗi và do đó, trình tự các chữ cái di truyền được tạo ra.

Có 20 loại axit amin khác nhau được sử dụng trong tự nhiên để xây dựng protein. Mỗi protein là một chuỗi hoặc một số chuỗi axit amin theo một trình tự xác định chặt chẽ. Trình tự này quyết định cấu trúc của protein, và do đó là tất cả các đặc tính sinh học của nó. Bộ axit amin cũng phổ biến cho hầu hết tất cả các sinh vật sống.

Việc thực hiện thông tin di truyền trong tế bào sống (nghĩa là tổng hợp một protein được mã hóa bởi một gen) được thực hiện bằng cách sử dụng hai quá trình nền: phiên mã (nghĩa là tổng hợp mRNA trên nền DNA) và dịch mã di truyền thành một trình tự axit amin (tổng hợp chuỗi polypeptit trên nền mRNA). Ba nucleotide liên tiếp đủ để mã hóa 20 axit amin, đồng thời là tín hiệu dừng, nghĩa là kết thúc chuỗi protein. Một bộ ba nucleotit được gọi là bộ ba. Các chữ viết tắt được chấp nhận tương ứng với các axit amin và codon được thể hiện trong hình.

Thuộc tính của mã di truyền

Bộ ba - một đơn vị mã quan trọng là sự kết hợp của ba nucleotide (bộ ba, hoặc codon).

Tính liên tục - không có dấu chấm câu giữa các dấu ba, tức là thông tin được đọc liên tục.

Không trùng lặp - nucleotide giống nhau không thể là một phần của hai hoặc nhiều bộ ba cùng một lúc. (Không đúng với một số gen chồng chéo trong vi rút, ti thể và vi khuẩn mã hóa nhiều protein dịch chuyển khung.)

Không rõ ràng - một codon nhất định chỉ tương ứng với một axit amin. (Thuộc tính này không phổ biến. Codon UGA ở Euplotes crassus mã cho hai axit amin, cysteine ​​và selenocysteine)

Tính thoái hóa (dư thừa) - một số codon có thể tương ứng với cùng một axit amin.

Tính phổ quát - mã di truyền hoạt động theo cùng một cách ở các sinh vật có mức độ phức tạp khác nhau - từ vi rút đến con người (các phương pháp kỹ thuật di truyền dựa trên điều này) (Cũng có một số ngoại lệ đối với thuộc tính này, xem bảng trong phần "Các biến thể của phần mã di truyền chuẩn "trong bài viết này).

16.Điều kiện sinh tổng hợp

Quá trình sinh tổng hợp protein đòi hỏi thông tin di truyền của phân tử DNA; RNA thông tin - chất mang thông tin này từ hạt nhân đến vị trí tổng hợp; ribosome - bào quan nơi diễn ra quá trình tổng hợp protein thực sự; một tập hợp các axit amin trong tế bào chất; vận chuyển các ARN mã hóa axit amin và mang chúng đến vị trí tổng hợp trên ribôxôm; ATP là chất cung cấp năng lượng cho quá trình mã hóa và sinh tổng hợp.

Các giai đoạn

Phiên mã- Quá trình sinh tổng hợp tất cả các loại ARN trên nền ADN, diễn ra trong nhân.

Một đoạn nhất định của phân tử DNA bị khử hơi nước, các liên kết hydro giữa hai chuỗi bị phá hủy do tác động của các enzym. Trên một sợi DNA, cũng như trên chất nền, một bản sao RNA được tổng hợp từ các nucleotide theo nguyên tắc bổ sung. Tùy thuộc vào vùng DNA, ribosome, vận chuyển và RNA thông tin được tổng hợp theo cách này.

Sau khi tổng hợp mRNA, nó rời khỏi nhân và đi ra tế bào chất đến nơi tổng hợp protein trên ribosome.

Phát tin- Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide, được thực hiện trên ribosome, nơi mRNA là trung gian chuyển thông tin về cấu trúc cơ bản của protein.

Quá trình sinh tổng hợp protein bao gồm một loạt các phản ứng.

1. Hoạt hóa và mã hóa axit amin. tRNA có dạng một lá cỏ ba lá, trong vòng trung tâm của nó có một bộ ba đối mã tương ứng với mã của một axit amin nhất định và codon trên mRNA. Mỗi axit amin được kết nối với tRNA tương ứng bằng cách sử dụng năng lượng của ATP. Phức hợp tRNA-axit amin được hình thành, đi vào ribosome.

2. Sự hình thành phức hợp mARN-ribosome. mRNA trong tế bào chất được nối với nhau bởi các ribosome trên ER dạng hạt.

3. Sự lắp ráp của chuỗi polypeptit. tRNA với các axit amin, theo nguyên tắc bổ sung của đối mã với codon, kết hợp với mRNA và đi vào ribosome. Ở trung tâm peptit của ribosome, một liên kết peptit được hình thành giữa hai axit amin và tRNA được giải phóng rời khỏi ribosome. Đồng thời, mRNA tiến một bộ ba mỗi lần, giới thiệu một tRNA mới - một axit amin và loại bỏ tRNA đã giải phóng khỏi ribosome. Toàn bộ quá trình này được cung cấp bởi ATP. Một mRNA có thể kết hợp với một số ribosome, tạo thành một polysome, nơi nhiều phân tử của một loại protein được tổng hợp đồng thời. Quá trình tổng hợp kết thúc khi các codon vô nghĩa (mã dừng) bắt đầu trên mRNA. Ribosome được tách khỏi mRNA, chuỗi polypeptide bị loại bỏ khỏi chúng. Vì toàn bộ quá trình tổng hợp diễn ra trên lưới nội chất hạt, các chuỗi polypeptit tạo thành sẽ đi vào các ống EPS, nơi chúng có được cấu trúc cuối cùng và biến thành các phân tử protein.

Tất cả các phản ứng tổng hợp đều được xúc tác bởi các enzym đặc biệt sử dụng năng lượng ATP. Tốc độ tổng hợp rất cao và phụ thuộc vào độ dài của polypeptide. Ví dụ, trong ribosome của Escherichia coli, một protein gồm 300 axit amin được tổng hợp trong khoảng 15-20 giây.

Sự tương tác và cấu trúc của IRNA, tRNA, RRNA - ba axit nucleic chính, được một ngành khoa học coi là tế bào học. Nó sẽ giúp tìm ra vai trò của axit ribonucleic vận chuyển (tRNA) trong tế bào là gì. Đây là phân tử rất nhỏ, nhưng đồng thời không thể phủ nhận quan trọng tham gia vào quá trình kết hợp các protein tạo nên cơ thể.

Cấu trúc của tRNA là gì? Rất thú vị khi xem xét chất này “từ bên trong”, để tìm ra hóa sinh và vai trò sinh học của nó. Ngoài ra, cấu trúc của tRNA và vai trò của nó trong quá trình tổng hợp protein có mối quan hệ với nhau như thế nào?

TRNA là gì, nó được sắp xếp như thế nào?

Axit ribonucleic vận chuyển tham gia vào việc xây dựng các protein mới. Gần 10% của tất cả các axit ribonucleic là vận chuyển. Để làm rõ một phân tử được hình thành từ những nguyên tố hóa học nào, chúng tôi sẽ mô tả cấu trúc của cấu trúc bậc hai của tRNA. Cấu trúc thứ cấp xem xét tất cả các liên kết hóa học chính giữa các nguyên tố.

Nó là một đại phân tử bao gồm một chuỗi polynucleotide. Các bazơ nitơ trong nó được kết nối với nhau bằng các liên kết hydro. Giống như DNA, RNA có 4 bazơ nitơ: adenin, cytosine, guanin và uracil. Trong các hợp chất này, adenin luôn liên kết với uracil, và guanin, như thường lệ, với cytosine.

Tại sao một nucleotide có tiền tố ribo-? Đơn giản, tất cả các polyme mạch thẳng có ribose thay vì pentose ở gốc nucleotide được gọi là ribonucleic. Và RNA chuyển là một trong 3 loại polyme ribonucleic như vậy.

Cấu trúc của tRNA: hóa sinh

Chúng ta hãy xem xét các lớp sâu nhất của cấu trúc của phân tử. Các nucleotide này có 3 thành phần:

  1. Sucrose, ribose tham gia vào tất cả các loại RNA.
  2. Axit photphoric.
  3. Bazơ nitơ. Đây là những nhân purin và pyrimidin.

Các bazơ nitơ liên kết với nhau bằng các liên kết bền chặt. Thông thường người ta chia bazơ thành purine và pyrimidine.

Purines là adenin và guanin. Adenine tương ứng với một adenyl nucleotide của 2 vòng nối liền nhau. Và guanin tương ứng với cùng một nucleotit guanin “vòng đơn”.

Pyramidine là cytosine và uracil. Các pyrimidine có cấu trúc vòng đơn. Không có thymine trong RNA, vì nó được thay thế bằng một phần tử như uracil. Điều quan trọng là phải hiểu trước khi xem xét các đặc điểm cấu trúc khác của tRNA.

Các loại RNA

Như bạn có thể thấy, cấu trúc của tRNA không thể được mô tả ngắn gọn. Bạn cần đi sâu vào hóa sinh để hiểu mục đích của phân tử và cấu trúc thực sự của nó. Những nucleotide nào khác của ribosome đã được biết đến? Ngoài ra còn có chất nền hoặc axit nucleic thông tin và ribosome. Viết tắt là RNA và RNA. Cả 3 phân tử làm việc chặt chẽ với nhau trong tế bào để cơ thể nhận được các hạt protein có cấu trúc chính xác.

Không thể tưởng tượng được công việc của một polyme mà không có sự giúp đỡ của 2 polyme khác. Các đặc điểm cấu trúc của tRNA trở nên dễ hiểu hơn khi được xem xét kết hợp với các chức năng liên quan trực tiếp đến công việc của ribosome.

Cấu trúc của RNA, tRNA, rRNA giống nhau về nhiều mặt. Tất cả đều có đế ribose. Tuy nhiên, cấu tạo và chức năng của chúng khác nhau.

Khám phá axit nucleic

Johann Miescher người Thụy Sĩ đã tìm thấy các đại phân tử trong nhân tế bào vào năm 1868, sau này được gọi là nuclein. Tên gọi "nucleins" bắt nguồn từ từ (hạt nhân) - hạt nhân. Mặc dù một thời gian sau người ta thấy rằng ở các sinh vật đơn bào không có nhân, các chất này cũng có mặt. Vào giữa thế kỷ 20, người ta đã nhận được giải Nobel cho việc khám phá ra quá trình tổng hợp axit nucleic.

tRNA có chức năng tổng hợp protein

Bản thân tên gọi - RNA chuyển giao - chỉ ra chức năng chính của phân tử. Axit nucleic này "mang theo" axit amin thiết yếu được RNA ribosome yêu cầu để tạo ra một loại protein cụ thể.

Phân tử tRNA có ít chức năng. Chức năng đầu tiên là nhận dạng codon IRNA, chức năng thứ hai là cung cấp các khối xây dựng - axit amin để tổng hợp protein. Một số chuyên gia hơn phân biệt chức năng chấp nhận. Tức là sự bổ sung các axit amin theo nguyên tắc cộng hoá trị. Nó giúp "gắn" axit amin này vào một enzym như aminocil-tRNA synthatase.

Cấu trúc của tRNA có liên quan như thế nào đến các chức năng của nó? Axit ribonucleic đặc biệt này được thiết kế theo cách mà ở một mặt của nó có các bazơ nitơ, chúng luôn được kết nối thành từng cặp. Đây là những nguyên tố mà chúng ta đã biết - A, U, C, G. Chính xác 3 "chữ cái" hoặc bazơ nitơ tạo nên bộ phản mã - một tập hợp ngược lại của các phần tử tương tác với codon theo nguyên tắc bổ sung.

Đặc điểm cấu trúc quan trọng này của tRNA đảm bảo rằng sẽ không có sai sót trong quá trình giải mã axit nucleic của khuôn mẫu. Rốt cuộc, nó phụ thuộc vào trình tự chính xác của các axit amin liệu protein mà cơ thể cần ở thời điểm hiện tại có được tổng hợp chính xác hay không.

Đặc điểm cấu trúc

Nêu đặc điểm cấu trúc của tARN và vai trò sinh học của nó? Đây là một cấu trúc rất cổ xưa. Kích thước của nó vào khoảng 73 - 93 nucleotide. Khối lượng phân tử của chất là 25.000-30.000.

Cấu trúc của cấu trúc bậc hai của tRNA có thể được tháo rời bằng cách kiểm tra 5 yếu tố chính của phân tử. Vì vậy, axit nucleic này bao gồm các yếu tố sau:

  • vòng lặp để tiếp xúc với enzym;
  • vòng lặp để tiếp xúc với ribosome;
  • vòng đối cực;
  • thân cây nhận;
  • chính antodon.

Và cũng cấp phát một vòng lặp biến nhỏ trong cấu trúc thứ cấp. Một nhánh trong tất cả các loại tRNA đều giống nhau - một nhánh của hai gốc cytosine và một adenosine. Đó là ở nơi này xảy ra kết nối với 1 trong 20 axit amin có sẵn. Đối với mỗi axit amin, một loại enzyme riêng biệt được sử dụng - aminoacyl-tRNA của chính nó.

Tất cả thông tin mã hóa cấu trúc của tất cả các axit nucleic được chứa trong chính DNA. Cấu trúc của tRNA ở tất cả các sinh vật sống trên hành tinh gần như giống hệt nhau. Nó sẽ trông giống như một chiếc lá khi nhìn ở chế độ 2-D.

Tuy nhiên, nếu bạn nhìn vào khối lượng, phân tử giống như một cấu trúc hình học hình chữ L. Đây được coi là cấu trúc bậc ba của tRNA. Nhưng để thuận tiện cho việc nghiên cứu, thông lệ là "không đọc" trực quan. Kết cấu bậc ba được hình thành là kết quả của sự tác động qua lại của các yếu tố của kết cấu bậc hai, những bộ phận đó bổ sung cho nhau.

Các cánh tay hoặc vòng tRNA đóng một vai trò quan trọng. Ví dụ, cần một cánh tay để liên kết hóa học với một loại enzyme cụ thể.

Một tính năng đặc trưng của một nucleotide là sự hiện diện của một số lượng lớn các nucleoside. Có hơn 60 loại nucleoside nhỏ này.

cấu trúc tRNA và mã hóa axit amin

Chúng ta biết rằng đối mã tRNA dài 3 phân tử. Mỗi anticodon tương ứng với một axit amin "cá nhân" cụ thể. Axit amin này được kết nối với phân tử tRNA bằng cách sử dụng một loại enzyme đặc biệt. Ngay sau khi 2 axit amin kết hợp với nhau, các liên kết với tRNA bị phá vỡ. Tất cả các hợp chất hóa học và enzym đều cần thiết cho đến thời gian cần thiết. Đây là cách cấu trúc và chức năng của tRNA được kết nối với nhau.

Tổng cộng, có 61 loại phân tử như vậy trong tế bào. Có thể có 64 biến thể toán học.Tuy nhiên, 3 loại tRNA vắng mặt do thực tế là chính xác số lượng các codon dừng này trong IRNA không có các antomon.

Tương tác giữa RNA và tRNA

Chúng ta hãy xem xét sự tương tác của một chất với RNA và RRNA, cũng như các đặc điểm cấu trúc của tRNA. Cấu trúc và mục đích của đại phân tử có mối quan hệ với nhau.

Cấu trúc của IRNA sao chép thông tin từ một phần DNA riêng biệt. Bản thân DNA là một kết nối quá lớn của các phân tử và nó không bao giờ rời khỏi nhân. Do đó, một RNA trung gian là cần thiết - thông tin.

Dựa trên trình tự của các phân tử được sao chép bởi RNA, ribosome tạo ra một protein. Ribosome là một cấu trúc polynucleotide riêng biệt, cấu trúc của nó cần được giải thích.

TRNA của ribosome: tương tác

RNA ribosome là một bào quan rất lớn. Trọng lượng phân tử của nó là 1.000.000 - 1.500.000, gần 80% tổng lượng RNA là các nucleotide của ribosome.

Nó dường như nắm bắt chuỗi IRNA và chờ đợi đối mã mang các phân tử tRNA với chúng. RNA ribosome bao gồm 2 tiểu đơn vị: nhỏ và lớn.

Ribosome được gọi là "nhà máy", vì trong bào quan này diễn ra tất cả quá trình tổng hợp các chất cần thiết cho cuộc sống hàng ngày. Nó cũng là một cấu trúc tế bào rất cổ xưa.

Quá trình tổng hợp prôtêin trong ribôxôm diễn ra như thế nào?

Cấu trúc của tRNA và vai trò của nó trong quá trình tổng hợp protein có mối quan hệ với nhau. Đối mã nằm ở một trong các cạnh của axit ribonucleic ở dạng thích hợp cho chức năng chính - phân phối các axit amin đến ribosome, nơi diễn ra sự sắp xếp theo từng giai đoạn của protein. Về cơ bản, TRNA hoạt động như một trung gian. Nhiệm vụ của nó chỉ là mang lại axit amin cần thiết.

Khi thông tin được đọc từ một phần của RNA, ribosome di chuyển xa hơn dọc theo chuỗi. Khuôn mẫu chỉ cần thiết để truyền tải thông tin đã mã hóa về cấu hình và chức năng của một protein đơn lẻ. Tiếp theo, một tRNA khác tiếp cận ribosome bằng các base nitơ của nó. Nó cũng giải mã phần tiếp theo của MRNA.

Quá trình giải mã diễn ra như sau. Các bazơ nitơ kết hợp theo nguyên tắc bổ sung giống như trong chính ADN. Theo đó, TRNA nhìn thấy nơi nó cần "neo đậu" và "nhà chứa" nào để gửi axit amin.

Sau đó, trong ribosome, các axit amin được chọn theo cách này được liên kết hóa học, từng bước một đại phân tử mạch thẳng mới được hình thành, sau khi kết thúc tổng hợp, xoắn lại thành một hình cầu (quả bóng). TRNA và RNA đã sử dụng, đã hoàn thành chức năng của chúng, sẽ bị loại bỏ khỏi "nhà máy" protein.

Khi phần đầu tiên của codon kết hợp với bộ phản mã, khung đọc được xác định. Sau đó, nếu vì lý do nào đó xảy ra sự thay đổi khung, thì một số dấu hiệu của protein sẽ bị loại bỏ. Ribosome không thể can thiệp vào quá trình này và giải quyết vấn đề. Chỉ sau khi quá trình hoàn thành, 2 tiểu đơn vị rRNA mới được kết hợp trở lại. Trung bình cứ 10 4 axit amin thì có 1 lần bị lỗi. Đối với mỗi 25 protein đã được lắp ráp, ít nhất 1 lỗi sao chép chắc chắn sẽ xảy ra.

tRNA như các phân tử di tích

Vì tRNA có thể đã tồn tại vào thời điểm sinh ra sự sống trên trái đất, nên nó được gọi là phân tử di tích. Người ta tin rằng RNA là cấu trúc đầu tiên tồn tại trước DNA và sau đó được tiến hóa. Giả thuyết về thế giới RNA - được xây dựng vào năm 1986 bởi người đoạt giải Walter Gilbert. Tuy nhiên, vẫn rất khó để chứng minh điều này. Lý thuyết được bảo vệ bởi sự thật hiển nhiên - các phân tử tRNA có thể lưu trữ các khối thông tin và bằng cách nào đó thực hiện thông tin này, nghĩa là thực hiện công việc.

Nhưng những người phản đối lý thuyết cho rằng một khoảng thời gian ngắn trong vòng đời của một chất không thể đảm bảo rằng tRNA là chất mang thông tin sinh học tốt. Các nucleotide này bị phân huỷ nhanh chóng. Thời gian tồn tại của tRNA trong tế bào người từ vài phút đến vài giờ. Một số loài có thể tồn tại đến một ngày. Và nếu chúng ta nói về các nucleotide giống nhau ở vi khuẩn, thì các thuật ngữ này ngắn hơn nhiều - lên đến vài giờ. Ngoài ra, cấu trúc và chức năng của tRNA quá phức tạp để một phân tử có thể trở thành yếu tố chính của sinh quyển Trái đất.

Tất cả các tRNA đều có những đặc điểm chung cả về cấu trúc sơ cấp và cách chuỗi polynucleotide được gấp lại thành cấu trúc thứ cấp do tương tác giữa các base của các gốc nucleotide.

Cấu trúc cơ bản của tRNA

tRNA là các phân tử tương đối nhỏ, chiều dài chuỗi của chúng thay đổi từ 74 đến 95 gốc nucleotide. Tất cả các tRNA đều có đầu 3'giống nhau, được xây dựng từ hai gốc cytosine và một adenosine (CCA-endinus). Đó là adenosine đầu cuối 3'liên kết với phần dư axit amin trong quá trình hình thành aminoacyl-tRNA. Phần cuối CCA được gắn vào nhiều tRNA bởi một loại enzyme đặc biệt. Bộ ba nucleotide bổ sung cho codon axit amin (anticodon) nằm gần giữa chuỗi tRNA. Các gốc nucleotide giống nhau (bảo tồn) được tìm thấy ở các vị trí nhất định của trình tự trong hầu hết các loại tRNA. Một số vị trí có thể chỉ chứa các gốc purin hoặc chỉ chứa pyrimidine (chúng được gọi là các gốc bán bảo toàn).

Tất cả các phân tử tRNA được đặc trưng bởi sự hiện diện của một số lượng lớn (lên đến 25% của tất cả các gốc) các nucleoside biến đổi khác nhau, thường được gọi là các nucleoside nhỏ. Chúng được hình thành ở các vị trí khác nhau trong phân tử, trong nhiều trường hợp được xác định rõ ràng, là kết quả của việc sửa đổi các gốc nucleoside thông thường với sự trợ giúp của các enzym đặc biệt.

Cấu trúc thứ cấp của tRNA

sự gấp khúc của chuỗi thành một cấu trúc thứ cấp xảy ra do sự bổ sung lẫn nhau của các phần của chuỗi. Ba đoạn của chuỗi bổ sung cho nhau khi chúng tự gấp lại, tạo thành cấu trúc kẹp tóc. Ngoài ra, đầu 5 "bổ sung cho vị trí gần với đầu 3" của chuỗi, với sự sắp xếp đối đầu của chúng; chúng tạo thành cái gọi là gốc của bộ nhận. Kết quả là một cấu trúc được đặc trưng bởi sự hiện diện của bốn thân và ba vòng, được gọi là "lá cỏ ba lá". Thân có vòng tạo thành nhánh. Ở dưới cùng là một nhánh đối mã chứa bộ ba đối mã như một phần của vòng lặp của nó. Ở bên trái và bên phải của nó là các nhánh D và T, được đặt tên tương ứng cho sự hiện diện của các nucleoside dihydrouridine (D) và thymidine (T) được bảo tồn bất thường trong các vòng của chúng. Trình tự nucleotide của tất cả các tRNA được nghiên cứu có thể được gấp lại thành các cấu trúc tương tự. Ngoài ba vòng lặp cỏ ba lá, một vòng lặp bổ sung, hoặc biến đổi (V-loop) cũng được phân lập trong cấu trúc tRNA. Kích thước của nó khác nhau rõ rệt ở các tRNA khác nhau, dao động từ 4 đến 21 nucleotide, và theo dữ liệu gần đây, lên đến 24 nucleotide.

Cấu trúc không gian (bậc ba) của tRNA

Do sự tương tác của các yếu tố của cấu trúc thứ cấp, cấu trúc bậc ba được hình thành, được gọi là dạng chữ L vì sự tương đồng với chữ cái Latinh L (Hình 2 và 3). Thông qua việc xếp chồng lên nhau, thân cây chấp nhận và thân lá cỏ T có hình thành một chuỗi xoắn kép liên tục, và hai thân cây còn lại tạo thành chuỗi xoắn kép và D hình thành một chuỗi xoắn kép liên tục khác. Trong trường hợp này, các vòng D- và T hóa ra gần nhau và được gắn chặt với nhau bằng cách tạo thành các cặp bazơ bổ sung, thường bất thường. Theo quy luật, các chất dư bảo toàn hoặc bán bảo toàn tham gia vào quá trình hình thành các cặp này. Tương tác bậc ba tương tự cũng tổ chức một số phần khác của cấu trúc chữ L cùng nhau

RNA ribosome

Axit ribonucleic của ribosome (rRNA) là một số phân tử RNA tạo nên cơ sở của ribosome. Chức năng chính của rRNA là thực hiện quá trình dịch mã - đọc thông tin từ mRNA bằng cách sử dụng các phân tử tRNA tiếp hợp và xúc tác hình thành liên kết peptide giữa các axit amin gắn vào tRNA. RNA ribosome chiếm khoảng 80% tổng số RNA của tế bào. Nó được mã hóa bởi các gen được tìm thấy trên DNA của một số nhiễm sắc thể nằm trong một vùng của nucleolus được gọi là cơ quan tổ chức nucleolar.

Trình tự cơ sở trong rRNA là tương tự ở tất cả các sinh vật, từ vi khuẩn đến động vật. rRNA được tìm thấy trong tế bào chất, nơi nó liên kết với các phân tử protein, hình thành với chúng các bào quan của tế bào được gọi là ribosome. Quá trình tổng hợp prôtêin diễn ra trên ribôxôm. Tại đây, "mã" chứa trong mRNA được dịch mã thành trình tự axit amin của chuỗi polypeptit.

Chuyển RNA

RNA vận chuyển, tRNA - axit ribonucleic, chức năng của nó là vận chuyển các axit amin đến nơi tổng hợp protein. tRNA cũng tham gia trực tiếp vào sự phát triển của chuỗi polypeptide, tham gia - nằm trong một phức hợp với axit amin - vào codon mRNA và cung cấp cấu trúc của phức hợp cần thiết cho sự hình thành liên kết peptide mới.

Mỗi axit amin có tRNA riêng.

tRNA là một RNA sợi đơn, nhưng ở dạng chức năng của nó, nó có cấu trúc "lá cỏ ba lá". Nó có bốn phần chính thực hiện các chức năng khác nhau. "Cuống" của bộ nhận được hình thành bởi hai phần đầu cuối kết nối bổ sung của tRNA. Nó bao gồm bảy cặp cơ sở. Đầu 3 "của thân này dài hơn một chút và tạo thành vùng sợi đơn kết thúc trong trình tự CCA với nhóm OH tự do. Một axit amin có thể vận chuyển được gắn vào đầu này. Ba nhánh còn lại là trình tự nucleotide bắt cặp bổ sung. kết thúc ở các vùng hình thành vòng không được ghép đôi. Phần giữa của các nhánh này - đối mã - bao gồm năm cặp nucleotit và chứa một đối mã ở trung tâm vòng lặp của nó. Bộ đối mã là ba nucleotit bổ sung cho codon mRNA mã hóa axit amin được vận chuyển bởi tRNA này đến vị trí tổng hợp peptide.

Giữa các nhánh của bộ tiếp nhận và bộ đối kháng là hai nhánh bên. Trong các vòng lặp của chúng, chúng chứa các bazơ biến đổi - dihydrouridine (D-loop) và một bộ ba T? C, ở đâu? - pseudouriain (vòng lặp T? c). Có một vòng bổ sung giữa các nhánh aiticodon và T? C, bao gồm từ 3-5 đến 13-21 nucleotide.

Axit amin được gắn cộng hóa trị vào đầu 3 'của phân tử bởi enzyme aminoacyl-tRNA synthetase, enzyme này đặc trưng cho từng loại tRNA.

tRNA đóng vai trò là phân tử trung gian giữa codon bộ ba trong mRNA và trình tự axit amin của chuỗi polypeptit. tRNA chiếm khoảng 15% tổng số RNA của tế bào; những RNA này có chuỗi polynucleotide ngắn nhất - nó chứa trung bình 80 nucleotide. Mỗi tế bào riêng lẻ chứa hơn 20 phân tử tRNA khác nhau. Tất cả các phân tử tRNA đều có cấu trúc cơ bản giống nhau. Ở đầu 5'của phân tử tRNA luôn có guanin và ở đầu 3'- trình tự cơ sở CCA.

Trình tự nucleotide trong phần còn lại của phân tử khác nhau và có thể chứa các bazơ "bất thường" như inosine và pseudouracil.

Trình tự bazơ trong bộ ba đối mã tương ứng chặt chẽ với axit amin mà phân tử tRNA đã cho mang theo.

Cơm. 3.

Mỗi axit amin gắn vào một trong các tRNA cụ thể của nó với sự trợ giúp của enzyme aminoacyl-tRNA synthase. Kết quả là tạo ra một phức hợp animacid-tRNA, được gọi là animoacyl-tRNA, trong đó năng lượng của các liên kết giữa nucleotide đầu cuối A trong bộ ba CCA và axit amin là đủ để cho phép tiếp tục liên kết với axit amin liền kề. Như vậy, một chuỗi polypeptit được tổng hợp.

Một trong những đặc điểm của tRNA là sự hiện diện của bazơ bất thường phát sinh trong đó do biến đổi hóa học sau khi đưa bazơ bình thường vào chuỗi polynucleotit. Những cơ sở bị thay đổi này quyết định sự đa dạng cấu trúc tuyệt vời của tRNA trong sơ đồ chung về cấu trúc của chúng. Mối quan tâm lớn nhất là các sửa đổi của các bazơ hình thành bộ mã đối mã, ảnh hưởng đến tính đặc hiệu của sự tương tác của nó với codon. Ví dụ, inosine cơ sở không điển hình, đôi khi ở vị trí thứ nhất của đối mã tRNA, có thể kết hợp bổ sung với ba base thứ ba khác nhau của codon mRNA - U, C và A. Vì một trong những đặc điểm của mã di truyền là thoái hóa, nhiều axit amin được mã hóa bởi một số codon, theo quy luật, khác nhau ở bazơ thứ ba của chúng. Do sự liên kết không đặc hiệu của base đối mã đã sửa đổi, một tRNA nhận ra một số codon đồng nghĩa.