transporta RNS. Struktūra, funkcijas

rRNS un tRNS prekursoru sintēze ir līdzīga ire-mRNS sintēzei. Primārais ribosomu RNS transkripts nesatur intronus, un specifisku RNāžu ietekmē tas tiek sašķelts, veidojot 28S-, 18S- un 5,8S-pRNS; 5S-pRNS tiek sintezēts, piedaloties RNS polimerāzei III.

rRNS un tRNS.

Primārie tRNS transkripti arī tiek pārveidoti nobriedušās formās ar daļēju hidrolīzi.
Olbaltumvielu biosintēzē ir iesaistīti visi RNS veidi, taču to funkcijas šajā procesā ir atšķirīgas. Olbaltumvielu primāro struktūru noteicošās matricas lomu pilda messenger RNS (mRNS) Translācijas mehānismu pētīšanai liela nozīme ir bezšūnu proteīnu biosintēzes sistēmu izmantošanai. Ja audu homogenātus inkubē ar aminoskābju maisījumu, no kuriem vismaz viena ir marķēta, tad proteīnu biosintēzi var reģistrēt, marķējumu iekļaujot olbaltumvielās. Sintezētā proteīna primāro struktūru nosaka sistēmai pievienotās mRNS primārā struktūra. Ja bezšūnu sistēmu veido globīna mRNS (to var izolēt no retikulocītiem), tiek sintezēts globīns (globīna a- un (3-ķēdes), ja albumīns tiek sintezēts no albumīna mRNS, kas izolēts no hepatocītiem utt.).

14. Replikācijas vērtība:

a) process ir svarīgs molekulārs mehānisms, kas ir visu veidu proeukariotu šūnu dalīšanās pamatā, b) nodrošina visu veidu vienšūnu un daudzšūnu organismu reprodukciju,

c) saglabā šūnu nemainīgumu

orgānu, audu un organisma sastāvs fizioloģiskās reģenerācijas rezultātā

d) nodrošina atsevišķu indivīdu pastāvēšanu ilgtermiņā;

e) nodrošina organismu sugu pastāvēšanu ilgtermiņā;

e) process veicina precīzu informācijas dubultošanu;

g) replikācijas procesā ir iespējamas kļūdas (mutācijas), kas var izraisīt olbaltumvielu sintēzes traucējumus, attīstoties patoloģiskām izmaiņām.

Unikālo DNS molekulas īpašību dubultoties pirms šūnu dalīšanās sauc par replikāciju.

Native DNS kā iedzimtas informācijas nesēja īpašās īpašības:

1) replikācija - jaunu ķēžu veidošanās ir komplementāra;

2) paškorekcija - DNS polimerāze atdala kļūdaini replikētos reģionus (10-6);

3) remonts - restaurācija;

Šo procesu īstenošana notiek šūnā, piedaloties īpašiem fermentiem.

Kā darbojas labošanas sistēma Eksperimenti, kas atklāja remonta mehānismus un šīs spējas pastāvēšanu, tika veikti ar vienšūnu organismu palīdzību. Bet labošanas procesi ir raksturīgi dzīvām dzīvnieku un cilvēku šūnām. Daži cilvēki cieš no xeroderma pigmentosum. Šo slimību izraisa šūnu nespēja atkārtoti sintezēt bojāto DNS. Kseroderma ir iedzimta. No kā sastāv remonta sistēma? Četri enzīmi, kas atbalsta labošanas procesu, ir DNS helikāze, -eksonukleāze, -polimerāze un -ligāze. Pirmais no šiem savienojumiem spēj atpazīt bojājumus dezoksiribonukleīnskābes molekulas ķēdē. Tas ne tikai atpazīst, bet arī pārgriež ķēdi vajadzīgajā vietā, lai noņemtu izmainīto molekulas segmentu. Pati eliminācija tiek veikta ar DNS eksonukleāzes palīdzību. Pēc tam no aminoskābēm tiek sintezēts jauns dezoksiribonukleīnskābes molekulas segments, lai pilnībā aizstātu bojāto segmentu. Šīs sarežģītākās bioloģiskās procedūras pēdējais akords tiek veikts, izmantojot enzīmu DNS ligāzi. Tas ir atbildīgs par sintezētās vietas pievienošanu bojātajai molekulai. Pēc tam, kad visi četri fermenti ir paveikuši savu darbu, DNS molekula tiek pilnībā atjaunota un visi bojājumi ir pagātnē. Tādā veidā dzīvās šūnas iekšējie mehānismi darbojas harmoniski.

Klasifikācija Šobrīd zinātnieki izšķir šādus reparācijas sistēmu veidus. Tie tiek aktivizēti atkarībā no dažādiem faktoriem. Tajos ietilpst: Atkārtota aktivizēšana. rekombinācijas atgūšana. Heterodupleksu remonts. izgriešanas remonts. DNS molekulu nehomoloģisko galu atkalapvienošanās. Visiem vienšūnu organismiem ir vismaz trīs enzīmu sistēmas. Katram no viņiem ir iespēja veikt atkopšanas procesu. Šīs sistēmas ietver: tiešās, ekscīzijas un pēcreplikācijas sistēmas. Prokariotiem piemīt šie trīs DNS remonta veidi. Kas attiecas uz eikariotiem, to rīcībā ir papildu mehānismi, ko sauc par Miss-mathe un Sos-repair. Bioloģija ir sīki pētījusi visus šos šūnu ģenētiskā materiāla pašizdziedināšanās veidus.

15. Ģenētiskais kods ir veids, kā kodēt proteīnu aminoskābju secību, izmantojot nukleotīdu secību, kas raksturīga visiem dzīviem organismiem. Aminoskābju secība proteīna molekulā tiek šifrēta kā nukleotīdu secība DNS molekulā un tiek saukta ģenētiskais kods. Tiek saukts DNS molekulas reģions, kas ir atbildīgs par viena proteīna sintēzi genoms.

DNS tiek izmantoti četri nukleotīdi - adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C), timīns (T), kurus krievu valodas literatūrā apzīmē ar burtiem A, G, C un T. Šie burti veido alfabēts ģenētiskais kods. RNS izmanto tos pašus nukleotīdus, izņemot timīnu, kas tiek aizstāts ar līdzīgu nukleotīdu - uracilu, ko apzīmē ar burtu U (krievu valodas literatūrā U). DNS un RNS molekulās nukleotīdi sarindojas ķēdēs un tādējādi tiek iegūtas ģenētisko burtu sekvences.

Dabā proteīnu veidošanai tiek izmantotas 20 dažādas aminoskābes. Katrs proteīns ir ķēde vai vairākas aminoskābju ķēdes stingri noteiktā secībā. Šī secība nosaka proteīna struktūru un līdz ar to visu bioloģiskās īpašības. Arī aminoskābju komplekts ir universāls gandrīz visiem dzīviem organismiem.

Ģenētiskās informācijas ieviešana dzīvās šūnās (t.i., gēna kodēta proteīna sintēze) tiek veikta, izmantojot divus matricas procesus: transkripciju (t.i., mRNS sintēzi uz DNS veidnes) un ģenētiskā koda pārvēršanu aminoskābē. secība (polipeptīdu ķēdes sintēze uz mRNS šablona). Pietiek ar trim secīgiem nukleotīdiem, lai kodētu 20 aminoskābes, kā arī apstāšanās signālu, kas nozīmē proteīna secības beigas. Trīs nukleotīdu kopu sauc par tripletu. Pieņemtie saīsinājumi, kas atbilst aminoskābēm un kodoniem, ir parādīti attēlā.

Ģenētiskā koda īpašības

Trīskāršība - nozīmīga koda vienība ir trīs nukleotīdu kombinācija (triplets vai kodons).

Nepārtrauktība - starp trijniekiem nav pieturzīmju, tas ir, informācija tiek lasīta nepārtraukti.

Nepārklājas – viens un tas pats nukleotīds nevar būt daļa no diviem vai vairākiem tripletiem vienlaicīgi. (Neattiecas uz dažiem pārklājošiem gēniem vīrusos, mitohondrijās un baktērijās, kas kodē vairākus kadru nobīdes proteīnus.)

Viennozīmība – noteikts kodons atbilst tikai vienai aminoskābei. (Īpašums nav universāls. UGA kodons Euplotes crassus kodē divas aminoskābes, cisteīnu un selenocisteīnu)

Deģenerācija (redundance) – vienai aminoskābei var atbilst vairāki kodoni.

Universitāte - ģenētiskais kods darbojas vienādi dažādu sarežģītības līmeņu organismos - no vīrusiem līdz cilvēkiem (uz to ir balstītas gēnu inženierijas metodes) (Šai īpašībai ir arī vairāki izņēmumi, skatiet tabulu sadaļā "Variācijas standarta ģenētiskais kods" sadaļā šajā rakstā).

16.Biosintēzes nosacījumi

Olbaltumvielu biosintēzei ir nepieciešama DNS molekulas ģenētiskā informācija; informatīvā RNS - šīs informācijas nesējs no kodola līdz sintēzes vietai; ribosomas - organellas, kurās notiek faktiskā olbaltumvielu sintēze; aminoskābju kopums citoplazmā; transportēt RNS, kas kodē aminoskābes, un nogādāt tās uz sintēzes vietu uz ribosomām; ATP ir viela, kas nodrošina enerģiju kodēšanas un biosintēzes procesam.

Posmi

Transkripcija- visu veidu RNS biosintēzes process uz DNS matricas, kas notiek kodolā.

Noteikta DNS molekulas sadaļa tiek despiralizēta, ūdeņraža saites starp abām ķēdēm tiek iznīcinātas fermentu ietekmē. Uz vienas DNS virknes, tāpat kā uz matricas, RNS kopija tiek sintezēta no nukleotīdiem saskaņā ar komplementāro principu. Atkarībā no DNS reģiona šādā veidā tiek sintezētas ribosomu, transporta un informatīvās RNS.

Pēc mRNS sintēzes tas atstāj kodolu un nonāk citoplazmā uz proteīnu sintēzes vietu ribosomās.

Raidījums- polipeptīdu ķēžu sintēzes process, kas tiek veikts uz ribosomām, kur mRNS ir starpnieks informācijas nodošanā par proteīna primāro struktūru.

Olbaltumvielu biosintēze sastāv no virknes reakciju.

1. Aminoskābju aktivizēšana un kodēšana. tRNS ir āboliņa lapas forma, kuras centrālajā cilpā atrodas tripleta antikodons, kas atbilst noteiktas aminoskābes kodam un kodonam uz mRNS. Katra aminoskābe ir savienota ar atbilstošo tRNS, izmantojot ATP enerģiju. Izveidojas tRNS-aminoskābju komplekss, kas nonāk ribosomās.

2. MRNS-ribosomu kompleksa veidošanās. mRNS citoplazmā ir savienotas ar ribosomām uz granulētā ER.

3. Polipeptīdu ķēdes montāža. tRNS ar aminoskābēm, saskaņā ar antikodona komplementaritātes principu ar kodonu, apvienojas ar mRNS un iekļūst ribosomā. Ribosomas peptīdu centrā starp divām aminoskābēm veidojas peptīdu saite, un atbrīvotā tRNS atstāj ribosomu. Tajā pašā laikā mRNS katru reizi virza vienu tripletu, ievadot jaunu tRNS - aminoskābi un noņemot atbrīvoto tRNS no ribosomas. Visu procesu nodrošina ATP. Viena mRNS var apvienoties ar vairākām ribosomām, veidojot polisomu, kurā vienlaikus tiek sintezētas daudzas viena proteīna molekulas. Sintēze beidzas, kad mRNS sākas bezjēdzīgi kodoni (stop kodi). Ribosomas tiek atdalītas no mRNS, no tām tiek noņemtas polipeptīdu ķēdes. Tā kā viss sintēzes process notiek uz granulētā endoplazmatiskā tīkla, iegūtās polipeptīdu ķēdes nonāk EPS kanāliņos, kur iegūst galīgo struktūru un pārvēršas proteīna molekulās.

Visas sintēzes reakcijas katalizē īpaši fermenti, izmantojot ATP enerģiju. Sintēzes ātrums ir ļoti augsts un atkarīgs no polipeptīda garuma. Piemēram, Escherichia coli ribosomā 300 aminoskābju proteīns tiek sintezēts aptuveni 15-20 sekundēs.

Vai proteīna molekulas sintēze ir balstīta uz ziņojuma RNS (tulkošana). Tomēr atšķirībā no transkripcijas nukleotīdu secību nevar tieši pārvērst aminoskābē, jo šiem savienojumiem ir dažādas ķīmiskā daba. Tāpēc tulkošanai ir nepieciešams starpnieks pārneses RNS (tRNS) veidā, kura funkcija ir tulkot ģenētisko kodu aminoskābju "valodā".

Pārneses RNS vispārīgās īpašības

Pārneses RNS vai tRNS ir mazas molekulas, kas piegādā aminoskābes uz olbaltumvielu sintēzes vietu (ribosomās). Šāda veida ribonukleīnskābes daudzums šūnā ir aptuveni 10% no kopējā RNS kopuma.

Tāpat kā citi tRNS veidi, tā sastāv no ribonukleozīdu trifosfātu ķēdes. Nukleotīdu secības garums ir 70-90 vienības, un apmēram 10% no molekulas sastāva ietilpst mazākās daļās.

Sakarā ar to, ka katrai aminoskābei ir savs nesējs tRNS formā, šūna sintezējas liels skaitsšīs molekulas šķirnes. Atkarībā no dzīvā organisma veida šis rādītājs svārstās no 80 līdz 100.

tRNS funkcijas

Transfer RNS ir substrāta piegādātājs proteīnu sintēzei, kas notiek ribosomās. Pateicoties unikālajai spējai saistīties gan ar aminoskābēm, gan ar šablona secību, tRNS darbojas kā semantisks adapteris ģenētiskās informācijas pārnešanai no RNS formas uz proteīna formu. Šāda mediatora mijiedarbība ar kodēšanas matricu, tāpat kā transkripcijā, balstās uz slāpekļa bāzu komplementaritātes principu.

tRNS galvenā funkcija ir pieņemt aminoskābju vienības un transportēt tās uz proteīnu sintēzes aparātu. Aiz šī tehniskā procesa slēpjas milzīga bioloģiskā nozīme – ģenētiskā koda ieviešana. Šī procesa īstenošana balstās uz šādām funkcijām:

• visas aminoskābes kodē nukleotīdu tripleti;
• katram tripletam (vai kodonam) ir antikodons, kas ir daļa no tRNS;
• katra tRNS var saistīties tikai ar noteiktu aminoskābi.

Tādējādi proteīna aminoskābju secību nosaka tas, kuras tRNS un kādā secībā translācijas laikā komplementāri mijiedarbosies ar ziņojuma RNS. Tas ir iespējams, pateicoties funkcionālo centru klātbūtnei pārneses RNS, no kuriem viens ir atbildīgs par selektīvu aminoskābes piesaisti, bet otrs par saistīšanos ar kodonu. Tāpēc funkcijas un ir cieši saistītas.

Pārneses RNS struktūra

tRNS unikalitāte slēpjas faktā, ka tās molekulārā struktūra nav lineāra. Tas ietver spirālveida divpavedienu sekcijas, ko sauc par kātiem, un 3 vienpavediena cilpas. Pēc formas šī uzbūve atgādina āboliņa lapu.

tRNS struktūrā izšķir šādus stublājus:

• akceptētājs;
• antikodons;
• dihidrouridils;
• pseidouridils;
• papildu.

Dubultspirālveida kāti satur 5 līdz 7 Vatsona-Kriksona pārus. Akceptora kāta galā ir neliela nepāra nukleotīdu ķēde, kuras 3-hidroksilgrupa ir atbilstošās aminoskābes molekulas piesaistes vieta.

Strukturālais reģions savienojumam ar mRNS ir viena no tRNS cilpām. Tas satur semantisko tripletu komplementāru antikodonu, kas ir antikodons un akceptējošais gals, kas nodrošina tRNS adaptera funkciju.

Molekulas terciārā struktūra

"Āboliņa lapa" ir tRNS sekundārā struktūra, tomēr locījuma dēļ molekula iegūst L-veida konformāciju, ko satur kopā papildu ūdeņraža saites.

L-forma ir tRNS terciārā struktūra, un tā sastāv no divām gandrīz perpendikulārām A-RNS spirālēm, kuru garums ir 7 nm un biezums 2 nm. Šai molekulas formai ir tikai 2 gali, no kuriem vienam ir antikodons, bet otram ir akceptora centrs.

tRNS saistīšanās ar aminoskābi iezīmes

Aminoskābju aktivāciju (to piesaisti pārneses RNS) veic aminoacil-tRNS sintetāze. Šis ferments vienlaikus veic 2 svarīgas funkcijas:

• katalizē kovalentās saites veidošanos starp akceptora stumbra 3'-hidroksilgrupu un aminoskābi;
• nodrošina selektīvās atbilstības principu.

Katrai no tām ir sava aminoacil-tRNS sintetāze. Tas var mijiedarboties tikai ar atbilstoša veida transporta molekulu. Tas nozīmē, ka pēdējās antikodonam jābūt komplementāram ar tripletu, kas kodē šo konkrēto aminoskābi. Piemēram, leicīna sintetāze saistās tikai ar tRNS, kas paredzēta leicīnam.

Aminoacil-tRNS sintetāzes molekulā ir trīs nukleotīdus saistošas ​​kabatas, kuru konformācija un lādiņš ir komplementāri ar atbilstošā antikodona nukleotīdiem tRNS. Tādējādi ferments nosaka vēlamo transporta molekulu. Daudz retāk kā atpazīšanas fragments kalpo akceptora stumbra nukleotīdu secība.

RNS struktūra un funkcijas

RNS- polimērs, kura monomēri ir ribonukleotīdi. Atšķirībā no DNS, RNS veido nevis divas, bet viena polinukleotīdu ķēde (izņēmums - dažiem RNS saturošiem vīrusiem ir divpavedienu RNS). RNS nukleotīdi spēj viens ar otru veidot ūdeņraža saites. RNS ķēdes ir daudz īsākas nekā DNS ķēdes.

RNS monomērs - nukleotīds (ribonukleotīds)- sastāv no trīs vielu atliekām: 1) slāpekļa bāzes, 2) piecu oglekļa monosaharīda (pentozes) un 3) fosforskābes. RNS slāpekļa bāzes pieder arī pirimidīnu un purīnu klasēm.

RNS pirimidīna bāzes - uracils, citozīns, purīna bāzes - adenīns un guanīns. RNS nukleotīdu monosaharīdu attēlo riboze.

Piešķirt trīs veidu RNS: 1) informatīvs(matrica) RNS — mRNS (mRNS), 2) transports RNS — tRNS, 3) ribosomāls RNS – rRNS.

Visi RNS veidi ir nesazaroti polinukleotīdi, tiem ir specifiska telpiskā konformācija un tie piedalās proteīnu sintēzes procesos. Informācija par visu veidu RNS struktūru tiek glabāta DNS. RNS sintēzes procesu uz DNS veidnes sauc par transkripciju.

Pārnest RNS parasti satur 76 (no 75 līdz 95) nukleotīdus; molekulmasa - 25 000–30 000. tRNS veido aptuveni 10% no kopējā RNS satura šūnā. tRNS funkcijas: 1) aminoskābju transportēšana uz proteīnu sintēzes vietu, uz ribosomām, 2) translācijas mediators. Šūnā atrodami aptuveni 40 tRNS veidi, katram no tiem ir tikai tai raksturīga nukleotīdu secība. Tomēr visām tRNS ir vairāki intramolekulāri komplementāri reģioni, kuru dēļ tRNS iegūst konformāciju, kas pēc formas atgādina āboliņa lapu. Jebkurai tRNS ir cilpa kontaktam ar ribosomu (1), antikodona cilpa (2), cilpa kontaktam ar enzīmu (3), akceptora kāts (4) un antikodons (5). Aminoskābe ir pievienota akceptora kāta 3' galam. Antikodons- trīs nukleotīdi, kas "atpazīst" mRNS kodonu. Jāuzsver, ka konkrēta tRNS var transportēt stingri noteiktu aminoskābi, kas atbilst tās antikodonam. Aminoskābju un tRNS savienojuma specifika tiek panākta, pateicoties enzīma aminoacil-tRNS sintetāzes īpašībām.

Ribosomu RNS satur 3000–5000 nukleotīdu; molekulmasa - 1 000 000–1 500 000. rRNS veido 80–85% no kopējā RNS satura šūnā. Kompleksā ar ribosomu proteīniem rRNS veido ribosomas - organellus, kas veic olbaltumvielu sintēzi. Eikariotu šūnās rRNS sintēze notiek kodolā. rRNS funkcijas: 1) nepieciešamā ribosomu strukturālā sastāvdaļa un līdz ar to ribosomu funkcionēšanas nodrošināšana; 2) ribosomas un tRNS mijiedarbības nodrošināšana; 3) ribosomas un mRNS iniciatora kodona sākotnējā saistīšanās un nolasīšanas rāmja noteikšana, 4) ribosomas aktīvā centra veidošanās.

IRNA, tRNS, RRNS mijiedarbība un struktūra - trīs galvenie nukleīnskābes, uzskata tādu zinātni kā citoloģiju. Tas palīdzēs noskaidrot, kāda ir transporta ribonukleīnskābes (tRNS) loma šūnās. Šī ļoti mazā, bet tajā pašā laikā nenoliedzami svarīgā molekula piedalās organismu veidojošo olbaltumvielu savienošanas procesā.

Kāda ir tRNS struktūra? Ir ļoti interesanti aplūkot šo vielu "no iekšpuses", noskaidrot tās bioķīmiju un bioloģisko lomu. Un arī, kā tRNS struktūra un tās loma olbaltumvielu sintēzē ir savstarpēji saistītas?

Kas ir TRNA, kā tā ir sakārtota?

Transporta ribonukleīnskābe ir iesaistīta jaunu proteīnu veidošanā. Gandrīz 10% no visām ribonukleīnskābēm ir transports. Lai būtu skaidrs, kuras ķīmiskie elementi veidojas molekula, aprakstīsim tRNS sekundārās struktūras uzbūvi. Sekundārā struktūra ņem vērā visas galvenās ķīmiskās saites starp elementiem.

Tā ir makromolekula, kas sastāv no polinukleotīdu ķēdes. Slāpekļa bāzes tajā ir savienotas ar ūdeņraža saitēm. Tāpat kā DNS, RNS ir 4 slāpekļa bāzes: adenīns, citozīns, guanīns un uracils. Šajos savienojumos adenīns vienmēr ir saistīts ar uracilu, bet guanīns, kā parasti, ar citozīnu.

Kāpēc nukleotīdam ir prefikss ribo-? Vienkārši visi lineārie polimēri, kuriem nukleotīda pamatā ir riboze, nevis pentoze, tiek saukti par ribonukleīniem. Un pārneses RNS ir viens no 3 šāda ribonukleīna polimēra veidiem.

tRNS struktūra: bioķīmija

Apskatīsim molekulas struktūras dziļākos slāņus. Šiem nukleotīdiem ir 3 sastāvdaļas:

1. Saharoze, riboze ir iesaistīta visu veidu RNS.
2. Fosforskābe.
3. Slāpekļa bāzes. Tie ir purīni un pirimidīni.

Slāpekļa bāzes ir savienotas ar spēcīgām saitēm. Ir ierasts bāzes sadalīt purīnā un pirimidīnā.

Purīni ir adenīns un guanīns. Adenīns atbilst 2 savstarpēji savienotu gredzenu adenilnukleotīdam. Un guanīns atbilst tam pašam “viena gredzena” guanīna nukleotīdam.

Piramidīni ir citozīns un uracils. Pirimidīniem ir viena gredzena struktūra. RNS nav timīna, jo tas ir aizstāts ar tādu elementu kā uracils. Tas ir svarīgi saprast, pirms aplūkot citas tRNS struktūras iezīmes.

RNS veidi

Kā redzat, tRNS struktūru nevar īsi aprakstīt. Jums ir jāiedziļinās bioķīmijā, lai saprastu molekulas mērķi un tās patieso struktūru. Kādi citi ribosomu nukleotīdi ir zināmi? Ir arī matricas jeb informatīvās un ribosomu nukleīnskābes. Saīsināti kā RNS un RNS. Visas 3 molekulas šūnā cieši sadarbojas viena ar otru, lai organisms saņemtu pareizi strukturētas proteīna globulas.

Nav iespējams iedomāties viena polimēra darbu bez 2 citu palīdzības. tRNS strukturālās iezīmes kļūst saprotamākas, ja tās aplūko kopā ar funkcijām, kas ir tieši saistītas ar ribosomu darbu.

RNS, tRNS, rRNS struktūra daudzējādā ziņā ir līdzīga. Visiem ir ribozes bāze. Tomēr to struktūra un funkcijas ir atšķirīgas.

Nukleīnskābju atklāšana

Šveicietis Johans Mišers 1868. gadā šūnas kodolā atrada makromolekulas, kuras vēlāk sauca par nukleīniem. Nosaukums "nukleīni" cēlies no vārda (kodols) - kodols. Lai gan nedaudz vēlāk tika konstatēts, ka vienšūnu radījumos, kuriem nav kodola, šīs vielas ir arī. 20. gadsimta vidū Nobela prēmija tika saņemta par nukleīnskābju sintēzes atklāšanu.

tRNS darbojas proteīnu sintēzē

Pats nosaukums - pārneses RNS - norāda uz molekulas galveno funkciju. Šī nukleīnskābe "nes" sev līdzi neaizvietojamo aminoskābi, kas nepieciešama ribosomu RNS, lai izveidotu noteiktu proteīnu.

tRNS molekulai ir maz funkciju. Pirmā ir IRNA kodona atpazīšana, otrā funkcija ir celtniecības bloku - aminoskābju piegāde proteīnu sintēzei. Vēl daži eksperti izšķir akceptora funkciju. Tas ir, aminoskābju pievienošana pēc kovalentā principa. Tas palīdz “piesaistīt” šo aminoskābi fermentam, piemēram, aminocil-tRNS sintatāzei.

Kā tRNS struktūra ir saistīta ar tās funkcijām? Šī īpašā ribonukleīnskābe ir veidota tā, ka vienā tās pusē ir slāpekļa bāzes, kas vienmēr ir savienotas pa pāriem. Tie ir mums zināmie elementi - A, U, C, G. Tieši 3 "burti" jeb slāpekļa bāzes veido antikodonu - apgrieztu elementu kopu, kas mijiedarbojas ar kodonu pēc komplementaritātes principa.

Šis svarīga iezīme tRNS struktūra nodrošina, ka veidnes nukleīnskābes dekodēšanā nebūs kļūdu. Galu galā no precīzas aminoskābju secības ir atkarīgs, vai ķermenim šobrīd nepieciešamais proteīns tiek sintezēts pareizi.

Strukturālās iezīmes

Kādas ir tRNS strukturālās iezīmes un tās bioloģiskā loma? Šī ir ļoti sena struktūra. Tās izmērs ir aptuveni 73–93 nukleotīdi. Molekulārā masa vielas - 25 000-30 000.

tRNS sekundārās struktūras struktūru var izjaukt, pārbaudot 5 galvenos molekulas elementus. Tātad šī nukleīnskābe sastāv no šādiem elementiem:

• cilpa kontaktam ar fermentu;
• cilpa kontaktam ar ribosomu;
• antikodona cilpa;
• akceptora kāts;
• pats antikodons.

Un arī piešķiriet nelielu mainīgo cilpu sekundārajā struktūrā. Viena roka visos tRNS veidos ir vienāda - divu citozīna un viena adenozīna atlieku kāts. Tieši šajā vietā notiek savienojums ar 1 no 20 pieejamajām aminoskābēm. Katrai aminoskābei ir paredzēts atsevišķs enzīms - savs aminoacil-tRNS.

Visa informācija, kas šifrē visu nukleīnskābju struktūru, ir ietverta pašā DNS. tRNS struktūra visās dzīvajās radībās uz planētas ir gandrīz identiska. Skatoties 2D formātā, tā izskatīsies kā lapa.

Tomēr, ja paskatās pēc tilpuma, molekula atgādina L-veida ģeometrisku struktūru. To uzskata par tRNS terciāro struktūru. Bet studiju ērtībai ir ierasts vizuāli “atgriezt”. Terciārā struktūra veidojas sekundārās struktūras elementu, to daļu mijiedarbības rezultātā, kas ir savstarpēji papildinošas.

tRNS rokām vai gredzeniem ir svarīga loma. Piemēram, viena roka ir nepieciešama ķīmiskai saitei ar noteiktu fermentu.

Nukleotīda raksturīga iezīme ir milzīga skaita nukleozīdu klātbūtne. Ir vairāk nekā 60 šo mazo nukleozīdu veidu.

tRNS struktūra un aminoskābju kodēšana

Mēs zinām, ka tRNS antikodons ir 3 molekulas garš. Katrs antikodons atbilst noteiktai, "personīgai" aminoskābei. Šī aminoskābe ir savienota ar tRNS molekulu, izmantojot īpašu fermentu. Tiklīdz 2 aminoskābes apvienojas, saites ar tRNS tiek pārtrauktas. Visi ķīmiskie savienojumi un fermenti ir nepieciešami līdz vajadzīgajam laikam. Tādā veidā tRNS struktūra un funkcijas ir savstarpēji saistītas.

Kopumā šūnā ir 61 šādu molekulu veids. Matemātiskās variācijas var būt 64. Taču 3 veidu tRNS nav, jo tieši šim stopkodonu skaitam IRNS nav antikodonu.

Mijiedarbība starp RNS un tRNS

Apskatīsim vielas mijiedarbību ar RNS un RRNS, kā arī tRNS strukturālās iezīmes. Makromolekulas struktūra un mērķis ir savstarpēji saistīti.

IRNA struktūra kopē informāciju no atsevišķas DNS sadaļas. Pati DNS ir pārāk liels molekulu savienojums, un tā nekad neatstāj kodolu. Tāpēc ir nepieciešama starpposma RNS - informatīva.

Pamatojoties uz RNS kopēto molekulu secību, ribosoma veido proteīnu. Ribosoma ir atsevišķa polinukleotīda struktūra, kuras uzbūve ir jāpaskaidro.

Ribosomu tRNS: mijiedarbība

Ribosomu RNS ir milzīga organelle. Tā molekulmasa ir 1 000 000 - 1 500 000. Gandrīz 80% no kopējā RNS daudzuma ir ribosomu nukleotīdi.

Šķiet, ka tas uztver IRNA ķēdi un gaida antikodonus, kas atnesīs tRNS molekulas. Ribosomu RNS sastāv no 2 apakšvienībām: mazas un lielas.

Ribosomu sauc par "rūpnīcu", jo šajā organellā notiek visa nepieciešamā sintēze. Ikdiena vielas. Tā ir arī ļoti sena šūnu struktūra.

Kā proteīnu sintēze notiek ribosomā?

tRNS struktūra un tās loma olbaltumvielu sintēzē ir savstarpēji saistītas. Antikodons, kas atrodas vienā no ribonukleīnskābes pusēm, savā formā ir piemērots galvenajai funkcijai - aminoskābju nogādāšanai ribosomā, kur notiek proteīna fāzu izlīdzināšana. Būtībā TRNA darbojas kā starpnieks. Tās uzdevums ir tikai atnest nepieciešamo aminoskābi.

Kad informācija tiek nolasīta no vienas RNS daļas, ribosoma virzās tālāk pa ķēdi. Veidne ir nepieciešama tikai, lai nodotu kodētu informāciju par viena proteīna konfigurāciju un darbību. Tālāk ribosomai tuvojas cita tRNS ar slāpekļa bāzēm. Tas arī atkodē nākamo MRNS daļu.

Dekodēšana notiek šādi. Slāpekļa bāzes apvienojas saskaņā ar komplementaritātes principu tāpat kā pašā DNS. Attiecīgi TRNA redz, kur tai vajag "pietauvoties" un uz kuru "angāru" nosūtīt aminoskābi.

Tad ribosomā šādi atlasītās aminoskābes tiek ķīmiski saistītas, soli pa solim veidojas jauna lineāra makromolekula, kas pēc sintēzes beigām savijas lodiņā (bumbiņā). Izlietotā tRNS un RNS, izpildot savu funkciju, tiek izņemtas no proteīna "rūpnīcas".

Kad kodona pirmā daļa savienojas ar antikodonu, tiek noteikts nolasīšanas rāmis. Pēc tam, ja kāda iemesla dēļ notiek kadra nobīde, dažas proteīna pazīmes tiks noraidītas. Ribosoma nevar iejaukties šajā procesā un atrisināt problēmu. Tikai pēc procesa pabeigšanas 2 rRNS apakšvienības atkal tiek apvienotas. Vidēji uz katrām 10 4 aminoskābēm ir 1 kļūda. Uz katriem 25 jau samontētiem proteīniem noteikti rodas vismaz 1 replikācijas kļūda.

tRNS kā relikvijas molekulas

Tā kā tRNS varēja pastāvēt dzīvības dzimšanas brīdī uz Zemes, to sauc par relikvijas molekulu. Tiek uzskatīts, ka RNS ir pirmā struktūra, kas pastāvēja pirms DNS un pēc tam attīstījās. RNS pasaules hipotēze — 1986. gadā formulēja laureāts Valters Gilberts. Tomēr joprojām ir grūti to pierādīt. Teoriju aizstāv acīmredzami fakti – tRNS molekulas spēj uzglabāt informācijas blokus un kaut kā šo informāciju realizēt, tas ir, veikt darbu.

Bet teorijas pretinieki apgalvo, ka īss vielas dzīves periods nevar garantēt, ka tRNS labs pārvadātājs jebkāda bioloģiskā informācija. Šie nukleotīdi ātri noārdās. tRNS dzīves ilgums cilvēka šūnās svārstās no vairākām minūtēm līdz vairākām stundām. Dažas sugas var ilgt līdz dienai. Un, ja mēs runājam par tiem pašiem nukleotīdiem baktērijās, tad termiņi ir daudz īsāki - līdz pat vairākām stundām. Turklāt tRNS struktūra un funkcijas ir pārāk sarežģītas, lai molekula kļūtu par Zemes biosfēras primāro elementu.