Khimichna Budova RNA. Prihodnja in podobna organizacija RNA

Vidi RNA

Molekule RNK na vrhu DNK imajo enoverižne strukture. Struktura RNK je podobna DNK: bazo tvori sladkorno-fosfatna spojina, ki ji je dodana dušikova baza.

majhna 5.16. Budova DNK in RNK

Lastnosti kemične snovi so enake: deoksiriboza, ki je prisotna v DNK, je nadomeščena z molekulo riboze, ki jo predstavlja drug pirimidin - uracil. (Sl. 5.16, 5.18).

Glede na njihove funkcije so molekule RNA razdeljene na tri glavne vrste: informacije, bodisi matrične (mRNA), transportne (tRNA) ali ribosomske (rRNA).

Jedro evkariontskih celic vsebuje RNA četrte vrste - heterogena jedrska RNA (hnRNA), ki je natančna kopija DNK.

Funkcije RNA

mRNA prenaša informacije o strukturi proteina od DNA do ribosomov (to je matrika za sintezo proteinov;

tRNA prenašajo aminokisline v ribosome, specifičnost prenosa pa zagotavlja dejstvo, da obstaja 20 vrst tRNA, podobno kot 20 aminokislin. (slika 5.17);

rRNA ustvari ribosom v kompleksu z beljakovinami, ki sproži sintezo beljakovin;

hnRNA je natančen zapis DNA, ki se s specifičnimi spremembami pretvori (zori) v zrelo mRNA.

Molekule RNA so veliko manjše od molekul DNA. Najkrajša je tRNA, ki je sestavljena iz 75 nukleotidov.

majhna 5.17. Budova prenosna RNA

majhna 5.18. Zaporedje DNA in RNA

Suchasni stavlyanya pred Budov gen. Struktura intron-ekson pri evkariontih

Osnovna enota recesije je gen. Izraz "gen" je bil skovan leta 1909. W. Johansen za identifikacijo materialne enote propadanja, ki jo je videl R. Mendel.

Po delu ameriških genetikov J. Beadle in E. Tatum se je genom začel imenovati del molekule DNA, ki kodira sintezo enega proteina.

Glede na novejše ugotovitve se na gen gleda kot na odsek molekule DNA, za katerega je značilno specifično zaporedje nukleotidov, ki nakazuje aminokislinsko zaporedje polipeptida določenega proteina ali zaporedje nukleotidov. Obstajajo funkcionalne molekule RNA (tRNA). , rRNA).

Izjemno kratko kodno zaporedje osnov (exoni) dolgo časa narišite nanje, da ne bi kodirali. elektroni, kako izgledajo ( spajanje) med procesom zorenja iRNA ( obravnavati) in ne sodelujejo v procesu oddajanja (slika 5.19).

Velikost človeških genov se lahko giblje od nekaj ducatov nukleotidnih parov (bp) do tisoč in celo milijonov bp. Tako najmanjši znani gen obsega le 21 bp, eden največjih genov pa več kot 2,6 milijona bp.

majhna 5.19. Budova DNK evkariontov

Po končani transkripciji vse vrste RNA prepoznajo zrelo RNA. obravnavati.Vin reprezentacije spajanje- To je proces odstranjevanja delov molekule RNK, podoben intronskim zaporedjem DNK. Zrela mRNA vstopi v citoplazmo in nato postane matrika za sintezo beljakovin. prenos informacij o strukturi beljakovin iz DNA v ribosome (Sl. 5.19, 5.20).

Zaporedje nukleotidov v rRNA je podobno pri vseh organizmih. Vsa rRNA se nahaja v citoplazmi, kjer sestavi zvit kompleks beljakovin, ki tvori ribosom.

Na ribosomih se prenašajo informacije, šifrirane v strukturi mRNA ( oddaja) v zaporedju aminokislin, torej. Pojavi se sinteza beljakovin.

majhna 5.20. Spajanje

5.6. Praktična zasnova

Vikonati samostojno posestvo. Izpolni tabelo 5.1. Izenačite Budova, moč in funkcije DNK in RNK

Tabela 5.1.

Zaporedje DNA in RNA

Prehrana za testo

1. Molekula RNA vsebuje dušikove baze:

2. Molekula ATP:

a) adenin, deoksiriboza in tri presežne fosforne kisline

b) adenin, riboza in tri presežne fosforne kisline

c) adenozin, riboza in tri presežne fosforne kisline

d) adenozin, deoksiriboza in tri presežne fosforne kisline.

3. Ohranjanje fluidnosti v tkivu so molekule DNA, saj so informacije o njih kodirane v njih.

a) skladišče polisaharidov

b) zgradba lipidnih molekul

c) primarna zgradba beljakovinskih molekul

d) Budova aminokisline

4. Izvajanje spazmodičnih informacij je del molekul nukleinske kisline, ki zagotavljajo

a) sinteza ogljikovih hidratov

b) oksidacija beljakovin

c) oksidacija ogljikovih hidratov

d) sinteza beljakovin

5. S pomočjo molekul mRNA pride do prenosa razpočnih informacij

a) od jedra do mitohondrijev

b) od ene stranke do druge

c) od jedra do ribosomov

d) od očetov do potomcev

6. Molekule DNK

a) prenos informacij o beljakovinah na ribosome

b) prenos informacij o proteinu v citoplazmo

c) dostavi aminokisline ribosomom

d) nadomesti manjkajoče podatke o primarni strukturi proteina

7. Ribonukleinske kisline v celicah sodelujejo pri

a) shranjevanje informacij o upadu

b) uravnavanje presnove maščob

c) vsebuje ogljikove hidrate

d) biosinteza beljakovin

8. Kakšna nukleinska kislina se lahko pojavi kot dvojna molekula

9. Ta protein nastane iz molekule DNA

a) mikrotubula

b) plazemska membrana

c) jedro

d) kromosom

10. Tvorba znaka organizma, ki se shrani v molekule

b) beljakovine

11. Molekule DNA se lahko ustvarijo poleg beljakovinskih molekul

a) zaprite spiralo

b) vzpostavitev terciarne strukture

c) bijte se sami s seboj

d) izboljša kvartarno strukturo

12. Vlasnu ima DNK

a) Golgijev kompleks

b) lizosom

c) endoplazmatsko membrano

d) mitohondrije

13. Informacije Spadkova o znakih telesa so koncentrirane v molekulah

c) beljakovine

d) polisaharidi

14. Molekule DNA so materialna osnova kompaktnosti, saj so v njih kodirane informacije o strukturi molekul

a) polisaharidi

b) beljakovine

c) lipidi

d) aminokisline

15. Polinukleotidne niti v molekuli DNA so povezane skupaj, da zagotovijo medsebojne vezi

a) komplementarne dušikove baze

b) presežek fosforne kisline

c) aminokisline

d) v ogljikovih hidratih

16. Nastane ena molekula nukleinske kisline v kombinaciji z beljakovinami

a) kloroplast

b) kromosom

d) mitohondrije

17. Kožna aminokislina v klinitinu je kodirana

a) en trojček

b) kup trojčkov

c) enega ali več dekalnih trojčkov

d) en nukleotid

18. Voditelji moči molekul DNK ustvarjajo svoje podobne

a) se oblikuje prilagoditev telesa na dovkill

b) pri posameznikih vrste obstajajo modifikacije

c) pojavijo se nove kombinacije genov

d) pride do prenosa razpočnih informacij z matere na hčerinske

19. Molekula kože je šifrirana z zaporedjem treh nukleotidov

a) aminokisline

b) glukoza

c) škrob

d) glicerin

20. Kje se v celici nahajajo molekule DNK

a) V jedru, mitohondrijih in plastidih

b) V ribosomih in Golgijevih kompleksih

c) Na citoplazmatski membrani

d) V lizosomih, ribosomih, vakuolah

21. Celice imajo tRNA

a) shrani informacije v sili

b) replicira se na mRNA

c) zagotavlja replikacijo DNK

d) prenos aminokislin na ribosome

22. Molekula RNA z dušikovimi bazami:

a) adenin, gvanin, uracil, citozin

b) citozin, gvanin, adenin, timin

c) timin, uracil, adenin, gvanin

d) adenin, uracil, timin, citozin.

23. Monomeri molekul nukleinskih kislin:

a) nukleozidi

b) nukleotidi

c) polinukleotidi

d) dušikove baze.

24. Shranjevanje monomerov molekul DNA in RNA je razdeljeno na eno vrsto:

a) tsukru

b) dušikove baze

c) sladkor in dušikove baze

d) sladkor, dušikove baze in odvečne fosforne kisline.

25. Klitina se maščuje na DNK od:

b) jedra in citoplazme

c) jedra, citoplazmo in mitohondrije

d) jedra, mitohondrije in kloroplaste.

prej nukleinska kislina Vsebujejo visoko polimerne spojine, ki razpadejo med hidrolizo na purinske in pirimidinske baze, pentozo in fosforno kislino. Nukleinske kisline združujejo ogljik, vodo, fosfor, kislost in dušik. Obstajata dva razreda nukleinskih kislin: ribonukleinske kisline (RNA)і Dezoksiribonukleinske kisline (DNK).

Kakšne so funkcije DNK?

DNK- Polimer, katerega monomeri so deoksiribonukleotidi. Model prostorne molekule DNK z navidezno podpovršinsko vijačnico je bil ustvarjen leta 1953. J. Watson in F. Crick (za ta model je bilo uporabljeno delo M. Wilkinsa, R. Franklina in E. Chargaffa).

molekula DNK izdelana je iz dveh polinukleotidnih sulic, spiralno zavitih hkrati vzdolž očitne osi, torej. je dvojna vijačnica (napaka je v tem, da DNK virusi ustvarijo monolantno DNK). Premer verige DNA je 2 nm, razdalja med nukleotidi je 0,34 nm, na zavoj spirale je 10 nukleotidnih parov. Dolžina molekule lahko doseže nekaj centimetrov. Molekularna para - na desetine in stotine milijonov. Celotna količina DNK v jedru človeške celice je približno 2 m V evkariontskih celicah tvori DNK komplekse s proteini in ima določeno prostorsko konformacijo.

DNA monomer - nukleotid (deoksiribonukleotid)— sestoji iz presežkov treh snovi: 1) dušikove baze, 2) pentakarbonskega monosaharida (pentoze) in 3) fosforjeve kisline. Vsebnost dušika v nukleinskih kislinah je razvrščena v razrede pirimidinov in purinov. DNA pirimidinske baze(en obroč visi okoli skladišča njegovih molekul) - timin, citozin. Purinske baze(dva obroča nihata) - adenin in gvanin.

Monosaharid nukleotida DNA, ki ga predstavlja deoksiriboza.

Ime nukleotida je podobno imenu podbaze. Nukleotide in dušikove baze označujejo veliki pisci.

Polinukleotidno sulico nastane kot posledica reakcije kondenzacije nukleotidov. Kadar obstaja presežek deoksiriboze za en nukleotid med 3"-ogljikom in presežek fosforne kisline za drugega, fosfoestrska povezava(spadajo v kategorijo mikrokovalentnih vezi). En konec polinukleotidne sulice se konča s 5"-parom (imenovan 5"-konec), drugi pa s 3"-parom (3"-konec).

Proti eni sulici nukleotidov zraste druga sulica. Raztapljanje nukleotidov v teh dveh lancetah ni enakomerno, a zelo pomembno: proti adeninu ene lancete v drugi lanceti se timin vedno raztopi, proti gvaninu pa se med adeninom in timinom raztopi citozin, med adeninom in timinom nastaneta dve vodi. timinske nepovezave med gvaninom in citozinom - trije vodni povezovalni jeziki. Vzorec, v katerem so nukleotidi različnih verig DNA strogo urejeni (adenin – timin, gvanin – citozin) in se vibrirajoče povezujejo enega z drugim, imenujemo načelo komplementarnosti. Opozoriti je treba, da sta J. Watson in F. Crick razumela načelo komplementarnosti potem, ko sta se seznanila z roboti E. Chargaffa. E. Chargaff, ki je pregledal veliko število tkiv in organov različnih organizmov, je ugotovil, da je v katerem koli fragmentu DNK namesto presežka gvanina vedno natanko tako kot citozin, adenin pa timin ( "Chargafovo pravilo"), vendar tega dejstva nisem mogel razložiti.

Po načelu komplementarnosti izhaja, da zaporedje nukleotidov ene sulice pomeni zaporedje nukleotidov druge.

Sulice DNK so torej antiparalelne (različno poravnane). Nukleotidi različnih sulic se sekajo v proksimalnih ravnih črtah, zato se, nasprotno, 3" konec ene sulice nahaja na 5" koncu druge. Molekula DNK je poravnana z vijačnimi spoji. "Ograja" teh zbiranj je sladkorno-fosfatna krtača (presežki deoksiriboze in fosforne kisline, ki se mešata); "Skhidtsi" - komplementarne dušikove baze.

Funkcija DNK- Ohranite prenos informacij o recesiji.

replikacija DNK

- Proces samopodreditve, glavna moč molekule DNK. Replikacija je razvrščena kot reakcija matrične sinteze, ki vključuje encime. Pod delovanjem encimov se molekula DNK odvije in v koži, ki deluje kot matriks, nastane novo sulico po principih komplementarnosti in antiparalelnosti. Tako je v hčerinski DNK kože ena noga materina, druga pa na novo sintetizirana. Ta metoda sinteze se imenuje do konservativnega.

»Ultimativni material« in vir energije za razmnoževanje deoksiribonukleozid trifosfat(ATP, TTP, GTP, CTP) za odstranitev treh presežkov fosforne kisline. Ko so deoksiribonukleozid trifosfati vključeni v polinukleotidne sulice, se dva končna presežka fosforne kisline razdelita in sproščena energija se uporabi za ustvarjanje fosfodiesterske vezi med nukleotidi.

Pri replikaciji sodelujejo naslednji encimi:

helikaze ("cepitev" DNK);
destabilizirajoče beljakovine;
DNA topoizomeraze (rezana DNA);
DNA polimeraze (izberejo deoksiribonukleozid trifosfate in jih komplementarno dodajo v matriko DNA);
RNA primerji (okrepijo RNA primerji, primerji);
DNK ligaze (povezujejo fragmente DNK skupaj).

S pomočjo helikaze se fragmenti DNK razpletajo v posamezne segmente DNK, enopasovni segmenti DNK se vežejo na destabilizirajoče proteine in nastanejo replikacijske vilice. Ko je 10 parov nukleotidov narazen (en zavoj vijačnice), mora molekula DNK oblikovati drugi ovoj okoli osi. Da bi se izognili njenemu ovijanju, topoizomeraza DNK prereže eno verigo DNK, tako da se lahko ovije okoli druge verige.

DNA polimeraza lahko doda nukleotid telesa 3"-dezoksiriboznemu delu vodilnega nukleotida, kar omogoči ustvarjenemu encimu prenos vzorčne DNK telesa v eno smer: od 3"-konca do 5"-konca matrične DNA Iz drugih sulic se zložijo hčeri Polinukleotidne sulice najdemo na različne načine in v najdaljših smereh. vodilni. Na lanceti 5"-3" - zelo pogosto, v fragmentih ( Kozaki fragmenti), ki se po končani replikaciji z DNA ligazami zašijejo v eno lanceto; ta hčerinska sulica se imenuje posmrtno (naraščajoče).

Posebnost DNA polimeraze je, da lahko začne svoje delo šele s "semena" (temeljni premaz). Vloga "primerjev" je sestavljena iz kratkih zaporedij RNA, ki jih ustvari encim RNA primese in se poveže s šablono DNA. Primerji RNA se odstranijo po končanem sestavljanju polinukleotidnih sulic.

Replikacija poteka podobno kot pri prokariontih in evkariontih. Hitrost sinteze DNA pri prokariontih je za red velikosti večja (1000 nukleotidov na sekundo), manjša pri evkariontih (100 nukleotidov na sekundo). Replikacija se začne istočasno v več delih molekule DNK. Fragment DNK iz ene točke na replikacijskem ušesu v drugo ustvari replikacijsko enoto. replikon.

Replikacija se zgodi pred delitvijo celice. Ko je ta DNK prisotna, je prenos genetske informacije od matere do hčerinskih celic olajšan.

Popravilo ("popravilo")

Popravilo Postopek odpravljanja spremembe nukleotidnega zaporedja DNK se imenuje. Deluje s posebnimi encimskimi sistemi klinitina ( popravljalni encimi). V procesu posodabljanja strukture DNA lahko opazimo naslednje faze: 1) nukleaze, ki popravljajo DNA, prepoznajo in odstranijo poškodovano območje, zaradi česar nastane prelom v fuziji DNA; 2) DNA polimeraza zapolnjuje to vrzel in kopira informacije iz drugega ("dobrega") Lancerja; 3) DNA ligaza "zašije" nukleotide in tako dokonča popravilo.

Obstajajo trije najpogosteje uporabljeni mehanizmi reparacije: 1) fotoreparacija, 2) ekscizijska ali predreplikacijska reparacija, 3) postreplikacijska reparacija.

Spremembe strukture DNK se v celicah pojavljajo postopoma pod vplivom presnovkov, ki povzročajo reakcijo, izpostavljenosti ultravijoličnim žarkom, pomembnih kovin in njihovih soli itd. Zato napake v popravljalnih sistemih pospešujejo mutacijske procese in povzročajo ponavljajoče se bolezni (pigmentna kseroderma, progerija itd.).

Kakšne so funkcije RNA?

- polimer, ki vključuje monomere ribonukleotid. V nasprotju z DNK RNK ne tvorita dve, temveč ena polinukleotidna veriga (to je zato, ker virusi RNK ustvarjajo dvojno RNK). Nukleotidi RNA med seboj ustvarjajo vodne vezi. Dolžine RNK so bistveno krajše od dolžin DNK.

RNA monomer - nukleotid (ribonukleotid)— sestoji iz presežkov treh snovi: 1) dušikove baze, 2) pentakarbonskega monosaharida (pentoze) in 3) fosforjeve kisline. Dušikove baze RNA lahko razvrstimo tudi v razrede pirimidinov in purinov.

Pirimidinske baze RNK so uracil, citozin, purinske baze pa adenin in gvanin. Monosaharid nukleotida RNA, ki ga predstavlja riboza.

Glej tri vrste RNA: 1) informacije(Matrična) RNA - iRNA (mRNA), 2) transport RNA - tRNA, 3) ribosomski RNA - rRNA.

Vse vrste RNA vsebujejo nedotaknjene polinukleotide, imajo specifično prostorsko konformacijo in sodelujejo v procesih sinteze beljakovin. Informacije o izvoru vseh vrst RNK so shranjene v DNK. Proces sinteze RNK na predlogi DNK se imenuje transkripcija.

Prenosna RNA mesto 76 (od 75 do 95) nukleotidov; molekulska masa - 25 000-30 000. Del tRNA predstavlja približno 10% celotne vsebnosti RNA v celicah. Funkcije tRNA: 1) transport aminokislin do mesta sinteze beljakovin, do ribosomov, 2) prevodni posrednik. V celicah je približno 40 vrst tRNA, od katerih je za vsako značilno edinstveno zaporedje nukleotidov. Vendar imajo vse tRNA številne intramolekularne komplementarne odseke, skozi katere tRNA razvijejo konformacije, ki spominjajo na obliko stabilnega lista. Vsaka tRNA ima zanko za stik z ribosomom (1), zanko antikodona (2), zanko za stik z encimom (3), akceptorsko steblo (4), antikodon (5). Aminokislina je dodana na 3" konec akceptorskega stebla. Antikodon- Trije nukleotidi, ki "prepoznajo" kodon iRNA. Opaziti je mogoče, da lahko specifična tRNA prenaša aminokislino, podobno antikodonu. Specifičnost aminokisline in tRNA nadzira encim aminoacil-tRNA sintetaza.

Ribosomska RNA mesto 3000-5000 nukleotidov; molekulska masa - 1000000-1500000. Del rRNA predstavlja 80-85% celotne vsebnosti RNA v celicah. V kompleksu z ribosomskimi proteini rRNA stabilizira ribosome - organele, ki prispevajo k sintezi beljakovin. V evkariontskih celicah pride do sinteze rRNA v jedrih. Funkcije rRNA: 1) bistvena strukturna komponenta ribosomov in tako zagotavlja delovanje ribosomov; 2) zagotavljanje interakcije med ribosomi in tRNA; 3) vezava storža na ribosom in iniciatorski kodon iRNA ter označeni bralni okvir; 4) nastanek aktivnega središča ribosoma.

Messenger RNA Različne vrste namesto nukleotidov in molekulske mase (od 50.000 do 4.000.000). Pred iRNA pade do 5% celotne vsebnosti RNA v klinini. Funkcije iRNA: 1) prenos genetske informacije iz DNK na ribosome; 2) matrica za sintezo proteinskih molekul; 3) identifikacija aminokislinskega zaporedja primarne strukture proteinske molekule.

Kakšne so funkcije ATP?

Adenozin trifosforna kislina (ATP)- Univerzalno jedro in glavni hranilnik energije v živih celicah. ATP je prisoten v vseh celicah rastlin in živali. Povprečna vsebnost ATP je 0,04 % (v surovem celulitu), najvišja vsebnost ATP (0,2-0,5 %) je v kostnem mesu.

ATP je sestavljen iz presežka: 1) dušikove baze (adenina); 2) monosaharid (riboza); 3) triofosforne kisline. Fragmenti ATP se pomešajo ne z eno, ampak s tremi odvečnimi fosforjevimi kislinami, ki se prenesejo v ribonukleozidne trifosfate.

Večina vrst dela, na primer v celicah, je odvisna od energije iz hidrolize ATP. V tem primeru, ko se končni presežek fosforne kisline razdeli, se ATP pretvori v ADP (adenozin difosforna kislina), ko se drugi presežek fosforne kisline razdeli v AMP (adenozin monofosforna kislina). Izhod proste energije, ko se končna in druga presežna fosforna kislina ločita, postane 30,6 kJ. Izločanje tretje fosfatne skupine spremljajo količine, večje od 13,8 kJ. Vezi med terminalnimi in drugimi, drugimi in prvimi presežki fosforne kisline imenujemo makroergične (visokoenergijske).

Rezerve ATP se bodo postopoma polnile. V celicah vseh organizmov se sinteza ATP ustvari s procesom fosforilacije. adicija fosforne kisline na ADP Fosforilacija poteka z različno intenzivnostjo med presnovo (mitohondriji), glikolizo (citoplazma), fotosintezo (kloroplastika).

ATP je glavna povezava med procesi, ki jih spremljajo znamenitosti in akumulirana energija, ter procesi, ki nastanejo zaradi izgube energije. Krimtsy, ATP je skupaj z drugimi ribonukleozid trifosfati (GTP, CTP, UTP) substrat za sintezo RNK.

Pojdi do predavanja št. 3»Kakšne so funkcije beljakovin. Fermenti"

Pojdi do predavanja št. 5"Klitinova teorija. Vrste celične organizacije"

Nanesite na nukleinske kisline. Polimerne molekule RNK so veliko manjše od molekul DNK. Vendar se glede na vrsto RNA razlikuje število nukleotidnih monomerov, ki so pred njimi.

Nukleotid RNA vsebuje ribozo, dušikova baza pa adenit, gvanin, uracil in citozin. Uracil, za vsakodnevnim življenjem in kemičnimi avtoritetami, je blizu timinu, ki je bistven za DNK. Zrele molekule RNK imajo veliko spremenjenih dušikovih podstruktur; v resnici imajo različne vrste več dušikovih substituentov v svojem skladišču RNK.

Riboza namesto deoksiriboze vsebuje dodatno -OH skupino (hidroksil). Ta ureditev omogoča, da RNA lažje vstopi v kemične reakcije.

Glavno funkcijo RNA v celicah živih organizmov lahko imenujemo izvajanje genetskih informacij. Pri vsaki vrsti ribonukleinske kisline se genetska koda prebere (prepiše) iz DNK, nato pa se na njeni osnovi sintetizirajo polipeptidi (translacija). Offe, Yakshcho DNA prehaja v zbergannya, da prenos Gorolinnya v generativno INformacijo (Osnove procesa - Replicat), nato Realformation RNA (proces je transkripcija). Pri transkripciji Tsom je DNK v procesu procesa hedes nukleinskih kislin, živalski vrtovi lahko rečejo živalski vrtovi, in DNA vidpovída za uresničitev genetske oblike.

Ob natančnejšem pregledu so funkcije RNA veliko bolj raznolike. Številne molekule RNA opravljajo strukturne, katalitične in druge funkcije.

Očitno se tako imenuje svetlobna hipoteza RNK, po kateri so v živi naravi le molekule RNK delovale kot genetska informacija, v kateri so druge molekule RNK katalizirale različne reakcije. To hipotezo potrjujejo majhne sledi možne evolucije RNA. To kaže, da številni virusi, tako kot nukleinske kisline, ki shranjujejo genetske informacije, uničijo molekulo RNA.

Po hipotezi RNA-light se je DNK pojavila kasneje v procesu naravne selekcije kot stabilnejša molekula, ki je pomembna za ohranjanje genetske informacije.

Obstajajo tri glavne vrste RNA (vključno z drugimi): predloga (to je informacija), ribosomska in transportna. Imena vključujejo iRNA (ali mRNA), rRNA in tRNA.

Informacijska RNA (iRNA)

Večina RNK se sintetizira iz DNK med procesom prepisovanja. Vendar se transkripcija pogosto razume kot sinteza messenger RNA (mRNA). To je posledica dejstva, da lahko zaporedje nukleotidov iRNA zlahka določi zaporedje aminokislin proteina, ki se sintetizira med procesom prevajanja.

Pred transkripcijo se verige DNA razpletajo, na eni od njih pa se po dodatnem proteinsko-encimskem kompleksu sintetizira RNA po principu komplementarnosti, tako kot pri replikaciji DNA. Ravno nasproti adenina DNA k molekuli RNA je dodan nukleotid, ki nadomesti uracil, ne timin.

Dejstvo je, da informacijska RNA, ki je prekurzor - pre-mRNA, ni pripravljena za sintezo na DNA. Predhodnik za umestitev zaporedij nukleotidov, ki ne kodirajo proteinov in ki po sintezi pre-irRNA posredujejo majhne jedrske in jedrske RNA (dodatne vrste RNA). Te ploskve, ki so odstranjene, se imenujejo elektroni. Deli iRNA, ki se izgubijo, se imenujejo eksoni. Po odstranitvi intronov se eksoni zašijejo skupaj. Postopek odstranjevanja intronov in šivanja eksonov se imenuje spajanje. Kar naredi življenje bolj zapleteno, je, da je mogoče elektrone spreminjati na različne načine, kar ima za posledico različne že pripravljene mRNA, ki bodo služile kot predloge za različne proteine. Na ta način lahko en gen DNK igra vlogo številnih genov.

Opozoriti je treba, da spajanja pri prokariontskih organizmih ni opaziti. Po sintezi na DNA je njegova mRNA pripravljena za prevajanje. Izkazalo se je, da medtem ko se konec molekule iRNA še vedno prepisuje, na njem že sedijo ribosomi, ki sintetizirajo beljakovine.

Ko pre-mRNA dozori v informacijsko RNA in postane jedro, postane matrika za sintezo polipeptidov. V tem primeru so ribosomi "pritrjeni" nanj (ne samo tako ali drugače). Koža sintetizira svojo lastno kopijo beljakovine, to pomeni, da se ena molekula RNA lahko sintetizira hkrati s številnimi novimi beljakovinskimi molekulami (očitno bo koža podvržena lastni stopnji sinteze).

Ribosom, ki prehaja od jedra mRNA do njenega konca, prebere tri nukleotide (čeprav vsebuje šest, to je dva kodona) in doda podobno prenosno RNA (ki nosi antikodon, ki ustreza kodonu), dokler ne pride do bistvenega aminokislina. Po tem se je za aktivnim središčem ribosoma predhodno sintetiziral del polipeptida, povezan s prednjo tRNA, kot da se "prenese" (tvori se peptidna vez) na aminokislino, vezano na tRNA, ki je pravkar prispel. Na ta način se beljakovinska molekula postopoma povečuje.

Ko postane molekula messenger RNA nepotrebna, je celica uničena.

Prenosna RNA (tRNA)

Prenosna RNK je majhna (za svetom polimerov) molekula (število nukleotidov variira, v povprečju okoli 80), v drugi strukturi ima obliko konjskega lista, v tretji je podobna črki G.

Funkcija tRNA je, da sebi doda aminokislino, ki ustreza njenemu antikodonu. Nato se poveže z ribosomom, ki se nahaja na antikodonu kodona mRNA, in »prenaša« isto aminokislino. Na splošno lahko rečemo, da transportna RNA nosi (ali prenaša) aminokisline do mesta sinteze beljakovin.

Živa narava Zemlje vsebuje le okoli 20 aminokislin za sintezo različnih beljakovinskih molekul (v resnici je aminokislin veliko več). Če imajo fragmenti, podobno kot genetski kod, več kot 60 kodonov, potem lahko kožna aminokislina vsebuje nekaj kodonov (nekateri več, drugi manj). Tako obstaja več kot 20 različnih vrst tRNA, pri katerih različne transportne RNA prenašajo različne aminokisline. (Tukaj ni tako preprosto.)

Ribosomska RNA (rRNA)

Ribosomska RNA se pogosto imenuje tudi ribosomska RNA. Vse enako.

Ribosomska RNA predstavlja približno 80 % vse celične RNA, fragmenti so del skladišča ribosomov, od katerih imajo celice majhno število.

V ribosomih rRNA fiksira komplekse z beljakovinami in opravlja strukturne in katalitične funkcije.

Ribosom vsebuje več različnih molekul rRNK, ki so med seboj razdeljene zaradi Lanzuga, sekundarne in terciarne strukture, ki jih določa funkcija. Ta splošna funkcija je izvajanje procesa prevajanja. V tem primeru molekule rRNA preberejo informacije iz iRNA in katalizirajo tvorbo peptidnih vezi med aminokislinami.

RNA sestavljen iz nukleotidov, ki vključujejo tsukor - ribozo, fosfat in eno od dušikovih baz (adenin, uracil, gvanin, citozin). Ustvarja primarne, sekundarne in terciarne strukture, podobne strukturam DNK. Informacije o zaporedju beljakovinskih aminokislin se nahajajo v messenger RNA (irna, mRNA). Trije zaporedni nukleotidi (kodon) predstavljajo isto aminokislino. V evkariontskih celicah se pre-mRNA ali pre-mRNA procesira skozi zrelo mRNA. Obdelava vključuje odstranitev nekodirajočih proteinskih sekvenc (intronov). Po tem se mRNA izvozi iz jedra v citoplazmo, kjer jo prevzamejo ribosomi, ki prevajajo mRNA poleg aminokislin tRNA. Transport (tRNA)- majhne, sestavljene iz približno 80 nukleotidov, molekule s konzervativno terciarno strukturo. Prenašajo specifične aminokisline na mesto sinteze peptidov v ribosomu. Kožna tRNA se uporablja za dodajanje aminokislin in antikodonov za prepoznavanje in dodajanje kodonom mRNA. Antikodon se veže na kodon, ki tRNA postavi na mesto, ki veže peptidno vezivo med preostalo aminokislino peptida in aminokislino, vezano na tRNA. Ribosomska RNA (rRNA) - katalitično shranjevanje ribosomov. Evkariontski ribosomi vsebujejo štiri vrste molekul rRNA: 18S, 5.8S, 28S in 5S. V jedru se sintetizirajo tri štiri vrste rRNA. V citoplazmi se ribosomska RNA združi z ribosomskimi proteini in tvori nukleoprotein, imenovan ribosom. Ribosom se veže na mRNA in sintetizira beljakovine. rRNA postane do 80 % RNA, ki se nahaja v citoplazmi evkariontskih celic.

Funkcije: gradnjo do samoustvarjanja, gradnjo za ohranjanje stabilnosti vaše organizacije, gradnjo za ustvarjanje sprememb in njihovo ustvarjanje.

10. Struktura in moč genetske kode

Genetska koda - Pojoči sklop in vrstni red porazdelitve aminokislin v peptidnih sulicah. V različnih beljakovinah, ki jih najdemo v naravi, je bilo identificiranih približno 20 različnih aminokislin. Za njihovo šifriranje je mogoče zagotoviti zadostno število nukleotidov trojna koda, V kateri je aminokislina šifrirana s tremi nukleotidi, je 4 3 = 64 trojčkov, ustvarjenih s samo 4 nukleotidi. Od 64 možnih trojčkov DNK jih 61 kodira različne aminokisline; Reshta 3 je zavrnil ime neumnih ali "neumnih trojčkov". Ne šifrirajo aminokislin in uporabljajo funkcijo particijskih oznak pri branju informacij o presledkih. Pred njimi ležijo ATT, ACT, ATC.

Moč genetske kode: moškost - Aroganca kode je očitna, veliko aminokislin je šifriranih v številnih trojčkih. Ta moč je še pomembnejša, saj spremembe v strukturi molekule DNK, kot je zamenjava enega nukleotida v polinukleotidnem lankusu, morda ne spremenijo smiselnega trojčka. Nova kombinacija treh nukleotidov, ki je edinstvena, kodira isto aminokislino. Posebnosti - kozhen trojček kodira samo eno aminokislino. Vsestranskost - Navidezna podobnost kode v različnih vrstah živih organizmov potrjuje enotnost vse raznolikosti živih oblik Zemlje v procesu biološke evolucije. Brez prekinitve і neprekrivanje kodonov pri branju – Zaporedje nukleotidov štejemo trojček za trojčkom brez prekrivanj, pri svojih sosedih se torej trojčki med seboj ne prekrivajo. Vsak nukleotid mora biti vključen v več kot en triplet, ko je določen bralni okvir. Dokaz neprekinitve genetske kode je zamenjava samo ene aminokisline v peptidu ob zamenjavi enega nukleotida v DNK.

Različne vrste DNA in RNA - nukleinske kisline - so eden od predmetov proučevanja molekularne biologije. Eno najbolj obetavnih področij, ki se hitro razvija neposredno v tej znanosti, ostaja raziskovanje RNK.

Na kratko o Budovi RNA

Tudi RNA, ribonukleinska kislina, je biopolimer, katerega molekulo tvorijo različne vrste nukleotidov. Kožni nukleotid je v celoti sestavljen iz dušikovih spojin (adenin A, gvanin P, uracil U in citozin C) skupaj z ribozo in presežkom fosforne kisline. Fosfatni ostanki, povezani z ribozami nukleotidov, "sešijo" bloke za shranjevanje RNA v makromolekuli - polinukleotidu. Tako se vzpostavi prvotna struktura RNA.

Sekundarna struktura - tvorba goveje vezi - se vzpostavi na več delih molekule po principu komplementarnosti dušikovih baz: adenin ustvari par z uracilom za podporo goveje vezi, gvanin pa s citozinom - trojno. vodna povezava.

V svoji delovni obliki ima molekula RNK tudi terciarno strukturo – poseben prostor, konformacijo.

sinteza RNA

Vse vrste RNA sintetizira encim RNA polimeraza. Lahko je osiromašena z DNA in RNA, tako da katalizira sintezo predloge DNA in RNA.

Sinteza osnov komplementarnosti in antiparalelizma z neposrednim branjem genetske kode poteka v več fazah.

RNA polimeraza je takoj prepoznana in vezana na specifično zaporedje nukleotidov na promotorju DNA, nakar se vijačnica DNA odvije pod majhnim kotom in se začne zvijanje molekule RNA čez eno stran verig, imenovanih matriks (druga veriga DNA). se imenuje koda - sama se sintetizira kopija ê RNA). Asimetričnost promotorja določa, katera DNK bo služila kot matrica, s čimer bo RNK polimerazi omogočila, da začne sintezo v pravilni smeri.

Ofenzivna faza se imenuje elongacija. Transkripcijski kompleks, ki vključuje RNA polimerazo in prepleteno ploskev s hibridom DNA-RNA, začne propadati. V svetu tega gibanja se verige RNA, ki rastejo, postopno krepijo, vijačnica DNA pa se odvija pred kompleksom in sledi za njim.

Končna stopnja sinteze se pojavi, ko RNA polimeraza doseže poseben del matriksa, ki se imenuje terminator. Prekinitev (dokončanje) procesa je mogoče doseči na različne načine.

Glavne vrste RNA in njihove funkcije v celicah

Smrdi takole:

Matrične informacije (mRNA). Preko njega poteka transkripcija - prenos genetske informacije iz DNK.
Ribosom (rRNA), ki zagotavlja proces prevajanja - sintezo beljakovin na matriki mRNA.
Transport (tRNA). Obstaja prepoznavanje in transport aminokisline do ribosoma, kjer pride do sinteze beljakovin in sodeluje tudi pri prevajanju.
Mala RNA je velik razred majhnih molekul, ki opravljajo različne funkcije med procesi prepisovanja, zorenja RNA in prevajanja.
Genomi RNA so zaporedja, ki kodirajo, ki vsebujejo genetske informacije v različnih virusih in vironoidih.

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja so odkrili katalitično aktivnost RNA. Molekule, ki izvajajo to moč, so imenovali ribozimi. Naravnih ribozimov menda še vedno ni tako veliko, njihova katalitična aktivnost je manjša, manjša je v beljakovinah, beljakovinah v beljakovinah in tudi pomembne funkcije. Trenutno poteka uspešno delo na sintezi ribozimov, ki ima lahko tudi praktičen pomen.

Malo je dokazov o različnih vrstah molekul RNA.

Messenger (informacijska) RNA

Ta molekula se sintetizira preko nepletenega kosa DNK, pri čemer kopira gen na tak način, da kodira drugo beljakovino.

RNA evkariontskih celic, predvsem lastna matrika za sintezo beljakovin, mora dozoreti, da gre skozi kompleks različnih modifikacij - predelav.

Prvič, že na stopnji transkripcije je molekula podvržena zapiranju: pred koncem se doda posebna struktura z enim ali več modificiranimi nukleotidi - pokrovček. Ima vlogo pri številnih kasnejših procesih in spodbuja stabilnost mRNA. Do konca primarnega zapisa je dodano imensko polje (A) rep - zaporedje adenin nukleotidov.

Po tem se lahko pre-mRNA spoji. Obstajajo številne molekule, ki jih ni mogoče kodirati - introni, ki jih je v DNK evkariontov veliko. Nato se izvede postopek urejanja mRNA, ko se njeno shranjevanje kemično modificira in metilira, nakar se zrela mRNA odstrani iz celičnega jedra.

Ribosomska RNA

Osnova ribosoma je kompleks, ki zagotavlja sintezo beljakovin, ki ga tvorita dve dolgi rRNA, ki tvorita podenote ribosoma. Zdi se, da je pre-rRNA sintetizirana in nato obdelana. Velika podenota vključuje tudi nizkomolekularno rRNA, ki se sintetizira iz sosednjega gena. Ribosomska RNA ima tesno zapakirano terciarno strukturo, ki služi kot ogrodje za beljakovine, prisotne v ribosomu, in opravlja druge funkcije.

V nedelovni fazi se podenote ribosomov ločijo; Ko se sproži proces prevajanja, se majhna podenota rRNA združi s šablonsko RNA, po kateri pride do zunanjega dodajanja ribosomskih elementov. Ko RNA majhne podenote interagira z mRNA, preostanek fragmenta hitro prehaja skozi ribosom (kar je enakovredno gibanju ribosoma vzdolž mRNA). Velika podenota ribosomske RNA je ribozim, ki ima encimsko moč. Katalizira tvorbo peptidnih vezi med aminokislinami med sintezo beljakovin.

Treba je opozoriti, da se največji del vse RNA v celicah nahaja v ribosomskem delu - 70-80%. DNK vsebuje veliko število genov, ki kodirajo rRNA, kar zagotavlja zelo intenzivno prepisovanje.

Prenosna RNA

To molekulo prepozna posebna aminokislina in v kombinaciji z njo transportira aminokislino do ribosoma, kjer služi kot posrednik v procesu prevajanja – sintezi beljakovin. Prenos poteka z difuzijo v celični citoplazmi.

Na novo sintetizirane molekule tRNA so tako kot druge vrste RNA predmet obdelave. Zrela tRNA v svoji aktivni obliki ima konformacijo, ki spominja na stabilen list. Na »pecelj« lista – akceptorski del – je dodana sekvenca CCA s hidroksilno skupino, ki se veže na aminokislino. Na protilegalnem koncu "loka" je antikodonska zanka, ki se povezuje s komplementarnim kodonom na mRNA. D-zanka služi za vezavo prenosne RNK na encim ob interakciji z aminokislino, T-zanka pa za vezavo na veliko podenoto ribosoma.

Mali RNA

Te vrste RNA igrajo vlogo v celičnih procesih in so aktivno vključene.

Tako na primer majhne jedrske RNA v evkariontskih celicah sodelujejo pri spajanju mRNA in imajo morda katalitične moči v povezavi s spliceos proteini. Majhne jedrske RNA sodelujejo pri procesiranju ribosomske in prenosne RNA.

Majhne interferenčne mikroRNK so najpomembnejši elementi sistema za uravnavanje izražanja genov, bistvenega pomena za nadzor krvne strukture in vitalnosti. Ta sistem je pomemben del imunske protivirusne celične linije.

Obstaja tudi razred majhnih RNA, ki delujejo v kompleksih s proteini Piwi. Ti kompleksi igrajo pomembno vlogo pri razvoju celic zarodne linije, pri spermatogenezi v asfiksiranih mobilnih genetskih elementih.

RNA genom

Molekulo RNA je mogoče kombinirati z genomom večine virusov. Virusni genomi so različnih tipov – nekateri so pritlikavi, obročasti ali linearni. Poleg tega so genomi RNK virusov pogosto segmentirani in na splošno krajši od genomov DNK.

To je družina virusov, katerih genetska informacija je po okužbi celice z virusom kodirana v RNK in prepisana v DNK, ki se nato prenese v genom celice žrtve. Temu pravijo retrovirusi. Pred njimi je za zdaj virus človeške imunske pomanjkljivosti.

Pomen raziskav RNK v sodobni znanosti

Ker je bila prej misel o sekundarni vlogi RNK pomembna, je zdaj jasno, da je nujen in najpomembnejši element notranjega celičnega življenja. Številnih pomembnih procesov ni mogoče izvesti brez aktivnega sodelovanja RNA. Mehanizmi takšnih procesov so v zadnjem času postali neznani, vendar se uporaba različnih vrst RNA in njene funkcije postopoma podrobneje pojasnjujejo.

Ni izključeno, da je imela RNK pomembno vlogo v zgodnjem in zgodnjem življenju Zemlje. Rezultati nedavnih študij potrjujejo veljavnost te hipoteze, kar kaže na dolgotrajne bogate mehanizme delovanja celic s sodelovanjem teh in drugih vrst RNA. Na primer, nedavno odkriti ribopermikserji v skladišču mRNA (sistem regulacije genske aktivnosti brez beljakovin na stopnji transkripcije), po mnenju mnogih predhodnikov, v zadnjih dneh ere, ko je bilo življenje bolj primitivno na podlagi RNA , brez sodelovanja DNK in beljakovin. MikroRNA so tudi dolgotrajna komponenta regulativnega sistema. Strukturne značilnosti katalitično aktivne rRNA kažejo na njen postopni razvoj z dodajanjem novih fragmentov starim protoribosomom.

Podrobno razumevanje, katere vrste RNA in kako so vključene v te in druge procese, je pomembno tudi za teoretična in uporabna področja medicine.