Interaktionen och strukturen hos IRNA, tRNA, RRNA - de tre huvudsakliga nukleinsyrorna, anses av en sådan vetenskap som cytologi. Det kommer att hjälpa till att ta reda på vilken roll transportribonukleinsyra (tRNA) har i celler. Denna mycket lilla, men samtidigt onekligen viktiga molekyl deltar i processen att kombinera proteinerna som utgör kroppen.
Vilken struktur har tRNA? Det är mycket intressant att överväga detta ämne "inifrån", för att ta reda på dess biokemi och biologiska roll. Och hur hänger strukturen av tRNA och dess roll i proteinsyntes ihop?
Vad är tRNA, hur fungerar det?
Transport ribonukleinsyra är involverad i konstruktionen av nya proteiner. Nästan 10 % av alla ribonukleinsyror är transport. För att göra det tydligt vilka kemiska grundämnen en molekyl är bildad av kommer vi att beskriva strukturen för tRNA:s sekundära struktur. Sekundär struktur tar hänsyn till alla större kemiska bindningar mellan grundämnen.
Detta är en makromolekyl som består av en polynukleotidkedja. Kväveh altiga baser i den är förbundna med vätebindningar. Precis som i DNA har RNA 4 kvävebaser: adenin,cytosin, guanin och uracil. I dessa föreningar är adenin alltid associerat med uracil och guanin, som vanligt, med cytosin.
Varför har en nukleotid prefixet ribo-? Helt enkelt, alla linjära polymerer som har en ribos istället för en pentos vid basen av nukleotiden kallas ribonuklein. Och transfer-RNA är en av tre typer av just en sådan ribonukleinpolymer.
Structure of tRNA: biochemistry
Låt oss titta på de djupaste lagren av molekylstrukturen. Dessa nukleotider har 3 komponenter:
- sackaros, ribos är involverat i alla typer av RNA.
- Fosforsyra.
- Kväveh altiga baser. Dessa är puriner och pyrimidiner.
Kväveh altiga baser är sammankopplade med starka bindningar. Det är vanligt att dela baser i purin och pyrimidin.
Puriner är adenin och guanin. Adenin motsvarar en adenylnukleotid av 2 sammankopplade ringar. Och guanin motsvarar samma "enringiga" guaninukleotid.
Pyramidiner är cytosin och uracil. Pyrimidiner har en enda ringstruktur. Det finns inget tymin i RNA, eftersom det är ersatt av ett element som uracil. Detta är viktigt att förstå innan man tittar på andra strukturella egenskaper hos tRNA.
Typer av RNA
Som du kan se kan TRNA:s struktur inte kort beskrivas. Du måste fördjupa dig i biokemi för att förstå syftet med molekylen och dess verkliga struktur. Vilka andra ribosomala nukleotider är kända? Det finns också matris- eller informations- och ribosomala nukleinsyror. Förkortas RNA och RNA. Alla 3molekyler arbetar nära varandra i cellen så att kroppen får korrekt strukturerade proteinkulor.
Det är omöjligt att föreställa sig arbetet med en polymer utan hjälp av två andra. Strukturella egenskaper hos tRNA blir mer begripliga när de ses i kombination med funktioner som är direkt relaterade till ribosomernas arbete.
Strukturen av IRNA, tRNA, RRNA är liknande på många sätt. Alla har en ribosebas. Deras struktur och funktioner är dock olika.
Upptäckt av nukleinsyror
Schweizaren Johann Miescher hittade makromolekyler i cellkärnan 1868, senare kallade nukleiner. Namnet "nukleiner" kommer från ordet (kärna) - kärnan. Även om det lite senare upptäcktes att i encelliga varelser som inte har en kärna, är dessa ämnen också närvarande. I mitten av 1900-talet mottogs Nobelpriset för upptäckten av syntesen av nukleinsyror.
TRNA fungerar i proteinsyntes
Namnet i sig - transfer-RNA talar om molekylens huvudfunktion. Denna nukleinsyra "tar" med sig den essentiella aminosyran som krävs av det ribosomala RNA:t för att göra ett visst protein.
tRNA-molekylen har få funktioner. Den första är igenkännandet av IRNA-kodonet, den andra funktionen är leveransen av byggstenar - aminosyror för proteinsyntes. Några fler experter särskiljer acceptorfunktionen. Det vill säga tillsats av aminosyror enligt den kovalenta principen. Ett enzym som aminocil-tRNA-syntatas hjälper till att "fästa" denna aminosyra.
Hur är strukturen av tRNA relaterad till dessfunktioner? Denna speciella ribonukleinsyra är anordnad på ett sådant sätt att det på ena sidan av den finns kväveh altiga baser, som alltid är kopplade i par. Dessa är de element som är kända för oss - A, U, C, G. Exakt 3 "bokstäver" eller kväveh altiga baser utgör antikodonet - den omvända uppsättningen av element som interagerar med kodonet enligt komplementaritetsprincipen.
Denna viktiga strukturella egenskap hos tRNA säkerställer att det inte blir några fel vid avkodning av mallnukleinsyran. När allt kommer omkring beror det på den exakta sekvensen av aminosyror om proteinet som kroppen behöver för närvarande syntetiseras korrekt.
Byggnadsfunktioner
Vilka är de strukturella egenskaperna hos tRNA och dess biologiska roll? Detta är en mycket gammal struktur. Dess storlek är någonstans runt 73 - 93 nukleotider. Molekylvikten för ett ämne är 25 000–30 000.
Strukturen av den sekundära strukturen av tRNA kan demonteras genom att studera de 5 huvudelementen i molekylen. Så denna nukleinsyra består av följande element:
- enzymkontaktslinga;
- ögla för kontakt med ribosomen;
- antikodonslinga;
- acceptorstam;
- antikodonet i sig.
Och allokera även en liten variabel loop i den sekundära strukturen. En axel i alla typer av tRNA är densamma - en stam av två cytosin- och en adenosinrester. Det är på denna plats som sambandet med 1 av de 20 tillgängliga aminosyrorna uppstår. Varje aminosyra har ett separat enzym - sitt eget aminoacyl-tRNA.
All information som krypterar strukturen för allanukleinsyror finns i själva DNA. Strukturen av tRNA i alla levande varelser på planeten är nästan identisk. Det kommer att se ut som ett löv när det visas i 2D.
Men om du tittar i volym så liknar molekylen en L-formad geometrisk struktur. Detta anses vara den tertiära strukturen av tRNA. Men för bekvämligheten med att studera är det vanligt att visuellt "tvinna". Den tertiära strukturen bildas som ett resultat av växelverkan mellan element i den sekundära strukturen, de delar som är ömsesidigt komplementära.
tRNA-armarna eller -ringarna spelar en viktig roll. En arm, till exempel, krävs för kemisk bindning med ett speciellt enzym.
Ett karakteristiskt drag hos en nukleotid är närvaron av ett stort antal nukleosider. Det finns mer än 60 typer av dessa mindre nukleosider.
Struktur av tRNA och kodning av aminosyror
Vi vet att tRNA-antikodonet är 3 molekyler långt. Varje antikodon motsvarar en specifik, "personlig" aminosyra. Denna aminosyra är kopplad till tRNA-molekylen med hjälp av ett speciellt enzym. Så fort de två aminosyrorna samlas bryts bindningarna till tRNA. Alla kemiska föreningar och enzymer behövs fram till den tid som krävs. Det är så strukturen och funktionerna hos tRNA är sammankopplade.
Det finns 61 typer av sådana molekyler i cellen. Det kan finnas 64 matematiska variationer. Däremot saknas 3 typer av tRNA på grund av att exakt detta antal stoppkodon i IRNA:t inte har antikodoner.
Interaktion mellan IRNA och TRNA
Låt oss överväga interaktionen av en substans med MRNA och RRNA, såväl som strukturella egenskaper hos TRNA. Struktur och syftemakromolekyler är sammankopplade.
Strukturen av IRNA kopierar information från en separat del av DNA. DNA i sig är en för stor koppling av molekyler, och den lämnar aldrig kärnan. Därför behövs ett mellanliggande RNA - informativt.
Baserat på sekvensen av molekyler som kopieras av RNA:t bygger ribosomen ett protein. Ribosomen är en separat polynukleotidstruktur, vars struktur behöver förklaras.
Ribosomal tRNA-interaktion
Ribosom alt RNA är en enorm organell. Dess molekylvikt är 1 000 000 - 1 500 000. Nästan 80 % av den totala mängden RNA är ribosomala nukleotider.
Den fångar typ IRNA-kedjan och väntar på antikodoner som tar med sig tRNA-molekyler. Ribosom alt RNA består av 2 underenheter: liten och stor.
Ribosomen kallas "fabriken", för i denna organell sker all syntes av ämnen som är nödvändiga för vardagen. Det är också en mycket gammal cellstruktur.
Hur sker proteinsyntesen i ribosomen?
Strukturen av tRNA och dess roll i proteinsyntes hänger ihop. Antikodonet som ligger på en av sidorna av ribonukleinsyran är lämpligt i sin form för huvudfunktionen - leverans av aminosyror till ribosomen, där den gradvisa anpassningen av proteinet sker. TRNA:t fungerar i huvudsak som en mellanhand. Dess uppgift är bara att ta med den nödvändiga aminosyran.
När information läses från en del av IRNA:t rör sig ribosomen längre längs kedjan. Matrisen behövs bara för överföringkodad information om konfigurationen och funktionen av ett enda protein. Därefter närmar sig ett annat tRNA ribosomen med dess kvävebaser. Den avkodar också nästa del av RNC:n.
Avkodning sker enligt följande. Kväveh altiga baser kombineras enligt komplementaritetsprincipen på samma sätt som i själva DNA. Följaktligen ser TRNA var den behöver "förtöja" och till vilken "hangar" som ska skicka aminosyran.
Sedan i ribosomen binds de på detta sätt utvalda aminosyrorna kemiskt, steg för steg bildas en ny linjär makromolekyl, som efter syntesens slut vrider sig till en kula (kula). Använda tRNA och IRNA, som har fyllt sin funktion, tas bort från proteinet "fabrik".
När den första delen av kodonet ansluter till antikodonet bestäms läsramen. Därefter, om av någon anledning ett ramskifte inträffar, kommer något tecken på proteinet att avvisas. Ribosomen kan inte ingripa i denna process och lösa problemet. Först efter att processen är avslutad kombineras de 2 rRNA-subenheterna igen. I genomsnitt, för varje 104 aminosyror, finns det ett fel. För varje 25:e protein som redan har satts ihop är det säkert att minst ett replikeringsfel inträffar.
TRNA som relikmolekyler
Eftersom tRNA kan ha existerat vid tiden för livets uppkomst på jorden kallas det en relikmolekyl. Man tror att RNA är den första strukturen som fanns före DNA och sedan utvecklades. RNA World Hypothesis - formulerad 1986 av pristagaren W alter Gilbert. Dock för att bevisadet är fortfarande svårt. Teorin försvaras av uppenbara fakta - tRNA-molekyler kan lagra informationsblock och på något sätt implementera denna information, det vill säga fungerar.
Men motståndare till teorin hävdar att en kort livslängd för ett ämne inte kan garantera att tRNA är en bra bärare av all biologisk information. Dessa nukleotider bryts snabbt ned. Livslängden för tRNA i mänskliga celler sträcker sig från flera minuter till flera timmar. Vissa arter kan hålla i upp till ett dygn. Och om vi talar om samma nukleotider i bakterier, så är termerna mycket kortare - upp till flera timmar. Dessutom är strukturen och funktionerna hos tRNA för komplexa för att en molekyl ska bli det primära elementet i jordens biosfär.
