Interaktionen og strukturen af IRNA, tRNA, RRNA - de tre vigtigste nukleinsyrer, betragtes af en videnskab som cytologi. Det vil hjælpe med at finde ud af, hvilken rolle transportribonukleinsyre (tRNA) spiller i celler. Dette meget lille, men samtidig unægteligt vigtige molekyle deltager i processen med at kombinere de proteiner, som kroppen udgør.
Hvad er strukturen af tRNA? Det er meget interessant at overveje dette stof "indefra", for at finde ud af dets biokemi og biologiske rolle. Og også, hvordan hænger strukturen af tRNA og dets rolle i proteinsyntese sammen?
Hvad er tRNA, hvordan virker det?
Transportribonukleinsyre er involveret i konstruktionen af nye proteiner. Næsten 10 % af alle ribonukleinsyrer er transport. For at gøre det klart, hvilke kemiske grundstoffer et molekyle er dannet af, vil vi beskrive strukturen af den sekundære struktur af tRNA. Sekundær struktur tager hensyn til alle større kemiske bindinger mellem grundstoffer.
Dette er et makromolekyle, der består af en polynukleotidkæde. Nitrogenholdige baser i det er forbundet med hydrogenbindinger. Som i DNA har RNA 4 nitrogenholdige baser: adenin,cytosin, guanin og uracil. I disse forbindelser er adenin altid forbundet med uracil, og guanin, som sædvanligt, med cytosin.
Hvorfor har et nukleotid præfikset ribo-? Simpelthen kaldes alle lineære polymerer, der har en ribose i stedet for en pentose i bunden af nukleotidet ribonuklein. Og transfer-RNA er en af 3 typer af netop sådan en ribonukleinpolymer.
Struktur af tRNA: biokemi
Lad os se på de dybeste lag af den molekylære struktur. Disse nukleotider har 3 komponenter:
- Saccharose, ribose er involveret i alle typer RNA.
- Phosphorsyre.
- Nitrogenholdige baser. Disse er puriner og pyrimidiner.
Nitrogenholdige baser er forbundet med stærke bindinger. Det er sædvanligt at opdele baser i purin og pyrimidin.
Puriner er adenin og guanin. Adenin svarer til et adenylnukleotid af 2 indbyrdes forbundne ringe. Og guanin svarer til det samme "enkeltringede" guaninnukleotid.
Pyramidiner er cytosin og uracil. Pyrimidiner har en enkelt ringstruktur. Der er ingen thymin i RNA, da det er erstattet af et grundstof som uracil. Dette er vigtigt at forstå, før man ser på andre strukturelle træk ved tRNA.
typer af RNA
Som du kan se, kan strukturen af TRNA ikke beskrives kort. Du skal dykke ned i biokemi for at forstå formålet med molekylet og dets sande struktur. Hvilke andre ribosomale nukleotider kendes? Der er også matrix- eller informations- og ribosomale nukleinsyrer. Forkortet til RNA og RNA. Alle 3molekyler arbejder tæt sammen med hinanden i cellen, så kroppen modtager korrekt strukturerede proteinkugler.
Det er umuligt at forestille sig arbejdet med én polymer uden hjælp fra 2 andre. Strukturelle træk ved tRNA'er bliver mere forståelige, når de ses i sammenhæng med funktioner, der er direkte relateret til ribosomernes arbejde.
Strukturen af IRNA, tRNA, RRNA ligner på mange måder. Alle har en ribose base. Deres struktur og funktioner er dog forskellige.
Opdagelse af nukleinsyrer
Schweizeren Johann Miescher fandt makromolekyler i cellekernen i 1868, senere kaldet nukleiner. Navnet "nukleiner" kommer fra ordet (kerne) - kernen. Selvom det lidt senere blev fundet, at i encellede skabninger, der ikke har en kerne, er disse stoffer også til stede. I midten af det 20. århundrede blev Nobelprisen modtaget for opdagelsen af syntesen af nukleinsyrer.
TRNA fungerer i proteinsyntese
Selve navnet - transfer RNA taler om molekylets hovedfunktion. Denne nukleinsyre "bringer" med sig den essentielle aminosyre, der kræves af det ribosomale RNA for at lave et bestemt protein.
tRNA-molekylet har få funktioner. Den første er genkendelsen af IRNA-kodonen, den anden funktion er leveringen af byggesten - aminosyrer til proteinsyntese. Nogle flere eksperter kendetegner acceptorfunktionen. Det vil sige tilsætning af aminosyrer efter det kovalente princip. Et enzym såsom aminocil-tRNA-synthatase hjælper med at "hæfte" denne aminosyre.
Hvordan er strukturen af tRNA relateret til densfunktioner? Denne specielle ribonukleinsyre er arrangeret på en sådan måde, at der på den ene side af den er nitrogenholdige baser, som altid er forbundet i par. Det er de elementer, vi kender - A, U, C, G. Præcis 3 "bogstaver" eller nitrogenholdige baser udgør antikodonet - det omvendte sæt af elementer, der interagerer med kodonet i henhold til komplementaritetsprincippet.
Dette vigtige strukturelle træk ved tRNA sikrer, at der ikke vil være nogen fejl ved afkodning af skabelonnukleinsyren. Det afhænger jo af den nøjagtige rækkefølge af aminosyrer, om det protein, som kroppen har brug for på nuværende tidspunkt, er syntetiseret korrekt.
Bygningsfunktioner
Hvad er de strukturelle træk ved tRNA og dets biologiske rolle? Dette er en meget gammel struktur. Dens størrelse er et sted omkring 73 - 93 nukleotider. Molekylvægten af et stof er 25.000–30.000.
Strukturen af den sekundære struktur af tRNA kan skilles ad ved at studere de 5 hovedelementer i molekylet. Så denne nukleinsyre består af følgende elementer:
- enzymkontaktsløjfe;
- løkke til kontakt med ribosomet;
- anticodon loop;
- acceptorstamme;
- selve antikodonet.
Og alloker også en lille variabel loop i den sekundære struktur. En skulder i alle typer af tRNA er den samme - en stilk af to cytosin- og en adenosin-rester. Det er på dette sted, at forbindelsen med 1 af de 20 tilgængelige aminosyrer opstår. Hver aminosyre har et separat enzym - sit eget aminoacyl-tRNA.
Al information, der krypterer strukturen af allenukleinsyrer findes i selve DNA. Strukturen af tRNA i alle levende væsner på planeten er næsten identisk. Det vil ligne et blad, når det ses i 2D.
Men hvis du ser i volumen, ligner molekylet en L-formet geometrisk struktur. Dette betragtes som den tertiære struktur af tRNA. Men for nemheden ved at studere er det sædvanligt at visuelt "twist". Den tertiære struktur er dannet som et resultat af vekselvirkningen mellem elementer i den sekundære struktur, de dele, der er gensidigt komplementære.
tRNA-armene eller -ringene spiller en vigtig rolle. Én arm er f.eks. nødvendig for kemisk binding med et bestemt enzym.
Et karakteristisk træk ved et nukleotid er tilstedeværelsen af et stort antal nukleosider. Der er mere end 60 typer af disse mindre nukleosider.
Struktur af tRNA og kodning af aminosyrer
Vi ved, at tRNA-antikodonet er 3 molekyler langt. Hvert antikodon svarer til en specifik, "personlig" aminosyre. Denne aminosyre er forbundet med tRNA-molekylet ved hjælp af et specielt enzym. Så snart de 2 aminosyrer samles, brydes bindingerne til tRNA'et. Alle kemiske forbindelser og enzymer er nødvendige indtil det nødvendige tidspunkt. Sådan hænger strukturen og funktionerne af tRNA sammen.
Der er 61 typer af sådanne molekyler i cellen. Der kan være 64 matematiske variationer. Der mangler dog 3 typer af tRNA på grund af, at netop dette antal stopkodoner i IRNA'et ikke har antikodoner.
Interaktion mellem IRNA og TRNA
Lad os overveje interaktionen mellem et stof og MRNA og RRNA samt strukturelle træk ved TRNA. Struktur og formålmakromolekyler er indbyrdes forbundne.
Strukturen af IRNA kopierer information fra en separat del af DNA. DNA i sig selv er en for stor forbindelse af molekyler, og det forlader aldrig kernen. Derfor er der behov for et mellemliggende RNA - informativt.
Baseret på sekvensen af molekyler kopieret af RNA'et, bygger ribosomet et protein. Ribosomet er en separat polynukleotidstruktur, hvis struktur skal forklares.
Ribosomal tRNA-interaktion
Ribosom alt RNA er en enorm organel. Dens molekylvægt er 1.000.000 - 1.500.000. Næsten 80 % af den samlede mængde RNA er ribosomale nukleotider.
Det fanger på en måde IRNA-kæden og venter på antikodoner, der vil bringe tRNA-molekyler med sig. Ribosom alt RNA består af 2 underenheder: lille og stor.
Ribosomet kaldes "fabrikken", fordi i denne organel finder al syntese af stoffer, der er nødvendige for hverdagen, sted. Det er også en meget gammel cellestruktur.
Hvordan foregår proteinsyntesen i ribosomet?
Strukturen af tRNA og dets rolle i proteinsyntese er indbyrdes forbundne. Antikodonet placeret på en af siderne af ribonukleinsyren er egnet i sin form til hovedfunktionen - levering af aminosyrer til ribosomet, hvor den gradvise justering af proteinet sker. I det væsentlige fungerer TRNA'et som et mellemled. Dens opgave er kun at medbringe den nødvendige aminosyre.
Når information læses fra en del af IRNA'et, bevæger ribosomet sig længere langs kæden. Matrixen er kun nødvendig til transmissionkodet information om konfigurationen og funktionen af et enkelt protein. Dernæst nærmer et andet tRNA sig til ribosomet med dets nitrogenholdige baser. Den afkoder også den næste del af RNC.
Afkodning sker som følger. Nitrogenholdige baser kombineres efter komplementaritetsprincippet på samme måde som i DNA selv. TRNA ser derfor, hvor det skal "fortøje", og til hvilken "hangar" der skal sende aminosyren.
Så i ribosomet bindes de på denne måde udvalgte aminosyrer kemisk, trin for trin dannes et nyt lineært makromolekyle, som efter endt syntese vrider sig til en kugle (kugle). Brugte tRNA'er og IRNA'er, der har opfyldt deres funktion, fjernes fra protein-"fabrikken".
Når den første del af kodonet forbindes til antikodonet, bestemmes læserammen. Efterfølgende, hvis der af en eller anden grund opstår et rammeskift, vil et eller andet tegn på proteinet blive afvist. Ribosomet kan ikke gribe ind i denne proces og løse problemet. Først efter at processen er afsluttet, kombineres de 2 rRNA-underenheder igen. I gennemsnit er der 1 fejl for hver 104 aminosyrer. For hver 25 proteiner, der allerede er samlet, er der sikkert mindst 1 replikationsfejl.
TRNA som relikviemolekyler
Da tRNA kan have eksisteret på tidspunktet for livets oprindelse på jorden, kaldes det et relikviemolekyle. Det menes, at RNA er den første struktur, der eksisterede før DNA og derefter udviklede sig. RNA World Hypothesis - formuleret i 1986 af prisvinderen W alter Gilbert. Dog for at bevisedet er stadig svært. Teorien forsvares af indlysende fakta - tRNA-molekyler er i stand til at lagre informationsblokke og på en eller anden måde implementere denne information, det vil sige, fungerer.
Men modstandere af teorien hævder, at en kort levetid for et stof ikke kan garantere, at tRNA er en god bærer af biologisk information. Disse nukleotider nedbrydes hurtigt. Levetiden for tRNA i humane celler varierer fra flere minutter til flere timer. Nogle arter kan holde op til en dag. Og hvis vi taler om de samme nukleotider i bakterier, så er termerne meget kortere - op til flere timer. Derudover er strukturen og funktionerne af tRNA for komplekse til, at et molekyle kan blive det primære element i Jordens biosfære.
