IRNR, tRNR, RRNR – trijų pagrindinių nukleino rūgščių – sąveiką ir struktūrą laiko toks mokslas kaip citologija. Tai padės išsiaiškinti, koks yra transportuojančios ribonukleino rūgšties (tRNR) vaidmuo ląstelėse. Ši labai maža, bet kartu neabejotinai svarbi molekulė dalyvauja organizmą sudarančių b altymų jungimosi procese.
Kokia yra tRNR struktūra? Labai įdomu panagrinėti šią medžiagą „iš vidaus“, išsiaiškinti jos biochemiją ir biologinį vaidmenį. Be to, kaip tRNR struktūra ir jos vaidmuo b altymų sintezėje yra tarpusavyje susiję?
Kas yra tRNR, kaip ji veikia?
Transporto ribonukleino rūgštis dalyvauja kuriant naujus b altymus. Beveik 10% visų ribonukleino rūgščių yra pernešamos. Kad būtų aišku, iš kokių cheminių elementų susidaro molekulė, apibūdinsime tRNR antrinės struktūros struktūrą. Antrinėje struktūroje atsižvelgiama į visus pagrindinius cheminius ryšius tarp elementų.
Tai makromolekulė, susidedanti iš polinukleotidų grandinės. Azoto bazės jame yra sujungtos vandeniliniais ryšiais. Kaip ir DNR, RNR turi 4 azotines bazes: adeniną,citozinas, guaninas ir uracilas. Šiuose junginiuose adeninas visada siejamas su uracilu, o guaninas, kaip įprasta, su citozinu.
Kodėl nukleotidas turi priešdėlį ribo-? Paprasčiausiai visi linijiniai polimerai, kurių nukleotido bazėje yra ribozės, o ne pentozės, vadinami ribonukleininiais. Ir pernešimo RNR yra vienas iš 3 tokio ribonukleino polimero tipų.
tRNR struktūra: biochemija
Pažvelkime į giliausius molekulinės struktūros sluoksnius. Šiuos nukleotidus sudaro 3 komponentai:
- Sacharozė, ribozė dalyvauja visų tipų RNR.
- Fosforo rūgštis.
- Azoto bazės. Tai purinai ir pirimidinai.
Azoto bazės yra tarpusavyje sujungtos stipriomis jungtimis. Įprasta bazes skirstyti į puriną ir pirimidiną.
Purinai yra adeninas ir guaninas. Adeninas atitinka 2 tarpusavyje sujungtų žiedų adenilo nukleotidą. O guaninas atitinka tą patį „vieno žiedo“guanino nukleotidą.
Piramidinai yra citozinas ir uracilas. Pirimidinai turi vieno žiedo struktūrą. RNR nėra timino, nes jis yra pakeistas tokiu elementu kaip uracilas. Tai svarbu suprasti prieš žiūrint į kitas tRNR struktūrines ypatybes.
RNR tipai
Kaip matote, TRNA struktūros negalima trumpai apibūdinti. Turite gilintis į biochemiją, kad suprastumėte molekulės paskirtį ir tikrąją jos struktūrą. Kokie kiti ribosomų nukleotidai yra žinomi? Taip pat yra matricinių arba informacinių ir ribosominių nukleino rūgščių. Sutrumpintas kaip RNR ir RNR. Visi 3molekulės ląstelėje glaudžiai bendradarbiauja viena su kita, kad organizmas gautų tinkamos struktūros b altymų rutuliukus.
Neįmanoma įsivaizduoti vieno polimero darbo be 2 kitų pagalbos. Struktūrinės tRNR ypatybės tampa labiau suprantamos, kai jas vertiname kartu su funkcijomis, kurios yra tiesiogiai susijusios su ribosomų darbu.
IRNR, tRNR, RRNR struktūra daugeliu atžvilgių yra panaši. Visi turi ribozės bazę. Tačiau jų struktūra ir funkcijos skiriasi.
Nukleino rūgščių atradimas
Šveicaras Johannas Miescheris 1868 m. ląstelės branduolyje rado makromolekulių, vėliau pavadintų nukleinais. Pavadinimas „nukleinai“kilęs iš žodžio (nucleus) – branduolys. Nors kiek vėliau buvo nustatyta, kad vienaląstėse būtybėse, kurios neturi branduolio, šios medžiagos taip pat yra. XX amžiaus viduryje už nukleorūgščių sintezės atradimą buvo gauta Nobelio premija.
TRNR veikia b altymų sintezėje
Pats pavadinimas – perdavimo RNR kalba apie pagrindinę molekulės funkciją. Ši nukleorūgštis „atsineša“su savimi nepakeičiamą aminorūgštį, kurios reikia ribosomų RNR tam tikram b altymui gaminti.
tRNR molekulė atlieka keletą funkcijų. Pirmoji – IRNA kodono atpažinimas, antroji funkcija – statybinių blokų – aminorūgščių, skirtų b altymų sintezei, pristatymas. Kai kurie ekspertai išskiria akceptoriaus funkciją. Tai yra, aminorūgščių pridėjimas pagal kovalentinį principą. Fermentas, pvz., aminocilo-tRNR sintatazė, padeda „prijungti“šią aminorūgštį.
Kaip tRNR struktūra susijusi su josfunkcijos? Ši speciali ribonukleino rūgštis yra išdėstyta taip, kad vienoje jos pusėje yra azoto bazės, kurios visada yra sujungtos poromis. Tai mums žinomi elementai – A, U, C, G. Lygiai iš 3 „raidžių“arba azoto bazių sudaro antikodonas – atvirkštinis elementų rinkinys, kuris sąveikauja su kodonu pagal komplementarumo principą.
Ši svarbi tRNR struktūrinė savybė užtikrina, kad dekoduojant šabloninę nukleorūgštį nebus klaidų. Juk nuo tikslios aminorūgščių sekos priklauso, ar tinkamai susintetinamas šiuo metu organizmui reikalingas b altymas.
Pastato ypatybės
Kokios yra tRNR struktūrinės ypatybės ir jos biologinis vaidmuo? Tai labai sena struktūra. Jo dydis yra maždaug 73–93 nukleotidai. Medžiagos molekulinė masė yra 25 000–30 000.
TRNR antrinės struktūros struktūrą galima išardyti ištyrus 5 pagrindinius molekulės elementus. Taigi šią nukleorūgštį sudaro šie elementai:
- fermento kontaktinė kilpa;
- kilpa kontaktui su ribosoma;
- antikodono kilpa;
- akceptorinis kamienas;
- pats antikodonas.
Ir taip pat antrinėje struktūroje paskirkite nedidelę kintamąją kilpą. Vienas petys visų tipų tRNR yra vienodas – dviejų citozino ir vienos adenozino liekanų stiebas. Būtent šioje vietoje atsiranda ryšys su 1 iš 20 turimų aminorūgščių. Kiekviena aminorūgštis turi atskirą fermentą – savo aminoacil-tRNR.
Visa informacija, kuri užšifruoja visų struktūrąnukleino rūgščių yra pačioje DNR. Visų planetos būtybių tRNR struktūra yra beveik identiška. Žiūrint 2D formatu, jis atrodys kaip lapas.
Tačiau, jei pažvelgsite į tūrį, molekulė primena L formos geometrinę struktūrą. Tai laikoma tretine tRNR struktūra. Tačiau studijų patogumui įprasta vizualiai „atsukti“. Tretinė struktūra susidaro dėl antrinės struktūros elementų sąveikos, tų dalių, kurios viena kitą papildo.
tRNR rankos arba žiedai atlieka svarbų vaidmenį. Pavyzdžiui, viena ranka reikalinga cheminiam ryšiui su tam tikru fermentu prisijungti.
Būdingas nukleotido bruožas yra didžiulis nukleozidų skaičius. Yra daugiau nei 60 šių smulkių nukleozidų tipų.
tRNR struktūra ir aminorūgščių kodavimas
Žinome, kad tRNR antikodonas yra 3 molekulių ilgio. Kiekvienas antikodonas atitinka specifinę, „asmeninę“aminorūgštį. Ši aminorūgštis sujungiama su tRNR molekule naudojant specialų fermentą. Kai tik 2 aminorūgštys susijungia, ryšiai su tRNR nutrūksta. Visi cheminiai junginiai ir fermentai reikalingi iki reikiamo laiko. Taip tRNR struktūra ir funkcijos yra tarpusavyje susijusios.
Ląstelėje yra 61 tokių molekulių tipas. Gali būti 64 matematiniai variantai. Tačiau trūksta 3 tipų tRNR dėl to, kad būtent tiek stopkodonų IRNA neturi antikodonų.
IRNR ir TRNA sąveika
Panagrinėkime medžiagos sąveiką su MRNR ir RRNR, taip pat struktūrines TRNR ypatybes. Struktūra ir paskirtismakromolekulės yra tarpusavyje susijusios.
IRNA struktūra nukopijuoja informaciją iš atskiros DNR dalies. Pati DNR yra per didelė molekulių jungtis ir ji niekada nepalieka branduolio. Todėl reikalinga tarpinė RNR – informacinė.
Remiantis RNR nukopijuotų molekulių seka, ribosoma sukuria b altymą. Ribosoma yra atskira polinukleotidų struktūra, kurios struktūrą reikia paaiškinti.
Ribosomų tRNR sąveika
Ribosominė RNR yra didžiulė organelė. Jo molekulinė masė yra 1 000 000 - 1 500 000. Beveik 80 % viso RNR kiekio sudaro ribosomų nukleotidai.
Jis tarsi užfiksuoja IRNA grandinę ir laukia antikodonų, kurie su savimi atsineš tRNR molekules. Ribosominė RNR susideda iš 2 subvienetų: mažo ir didelio.
Ribosoma vadinama „gamykla“, nes šioje organelėje vyksta visa kasdieniam gyvenimui reikalingų medžiagų sintezė. Tai taip pat labai sena ląstelių struktūra.
Kaip b altymų sintezė vyksta ribosomoje?
tRNR struktūra ir jos vaidmuo b altymų sintezėje yra tarpusavyje susiję. Antikodonas, esantis vienoje iš ribonukleino rūgšties pusių, savo forma tinka pagrindinei funkcijai – aminorūgščių pristatymui į ribosomą, kur vyksta laipsniškas b altymo išsirikiavimas. Iš esmės TRNA veikia kaip tarpininkas. Jo užduotis yra tik tiekti reikiamą aminorūgštį.
Kai informacija nuskaitoma iš vienos IRNR dalies, ribosoma juda toliau grandinėje. Matrica reikalinga tik perdavimuiužkoduota informacija apie vieno b altymo konfigūraciją ir funkciją. Tada kita tRNR priartėja prie ribosomos su savo azotinėmis bazėmis. Jis taip pat dekoduoja kitą RNC dalį.
Dekodavimas vyksta taip. Azoto bazės jungiasi pagal komplementarumo principą taip pat, kaip ir pačioje DNR. Atitinkamai, TRNA mato, kur jai reikia „švartuotis“ir į kurį „angarą“siųsti aminorūgštį.
Tada ribosomoje taip parinktos aminorūgštys chemiškai surišamos, žingsnis po žingsnio susidaro nauja linijinė makromolekulė, kuri, pasibaigus sintezei, susisuka į rutuliuką (rutuliuką). Panaudotos tRNR ir IRNR, atlikusios savo funkciją, pašalinamos iš b altymų „fabriko“.
Kai pirmoji kodono dalis prisijungia prie antikodono, nustatomas skaitymo rėmelis. Vėliau, jei dėl kokių nors priežasčių įvyksta kadro poslinkis, kai kurie b altymo požymiai bus atmesti. Ribosoma negali įsikišti į šį procesą ir išspręsti problemos. Tik pasibaigus procesui 2 rRNR subvienetai vėl sujungiami. Vidutiniškai kiekvienai 104 aminorūgščių yra 1 klaida. Kiekvienam 25 jau surinktiems b altymams būtinai įvyks bent 1 replikacijos klaida.
TRNA kaip reliktinės molekulės
Kadangi tRNR galėjo egzistuoti gyvybės atsiradimo Žemėje metu, ji vadinama reliktine molekule. Manoma, kad RNR yra pirmoji struktūra, kuri egzistavo prieš DNR ir vėliau išsivystė. RNR pasaulio hipotezė – 1986 m. suformulavo laureatas W alteris Gilbertas. Tačiau norint įrodytivis tiek sunku. Teorija ginama akivaizdžiais faktais – tRNR molekulės geba kaupti informacijos blokus ir kažkaip šią informaciją realizuoti, tai yra dirbti.
Tačiau teorijos priešininkai teigia, kad trumpa medžiagos gyvavimo trukmė negali garantuoti, kad tRNR yra geras bet kokios biologinės informacijos nešėjas. Šie nukleotidai greitai suyra. tRNR gyvenimo trukmė žmogaus ląstelėse svyruoja nuo kelių minučių iki kelių valandų. Kai kurios rūšys gali išlikti iki dienos. O jei kalbėtume apie tuos pačius nukleotidus bakterijose, tai terminai daug trumpesni – iki kelių valandų. Be to, tRNR struktūra ir funkcijos yra per sudėtingos, kad molekulė taptų pagrindiniu Žemės biosferos elementu.
