שתף:
RNA פונקציות, מבנה וסוגים
ה רנ"א או רנ"א (חומצה ribonucleic) הוא סוג של חומצה גרעין נוכח אורגניזמים אורגניזמים, prokaryotes ווירוסים. זהו פולימר של נוקלאוטידים המכיל ארבעה סוגים של בסיסים ניטרוגניים במבנה שלה: אדנין, גואנין, ציטוזין ו uracil.
RNA נמצא בדרך כלל כמו להקה אחת (למעט כמה וירוסים), ליניארי או להרכיב סדרה של מבנים מורכבים. למעשה, ל- RNA יש דינמיות מבנית שאינה נצפית בסליל הדנ"א. סוגים שונים של RNA יש פונקציות מגוונות מאוד.
RNAs Ribosomal הם חלק הריבוזומים, המבנים האחראים על סינתזה של חלבונים בתאים. RNAs השליח לשמש מתווכים ולהעביר את המידע הגנטי ריבוזום, אשר מתרגמת את המסר מתוך רצף נוקליאוטידים רצף חומצות אמיניות.
העברת RNAs אחראים על הפעלת והעברת סוגים שונים של חומצות אמינו -20 בסך הכל - לריבוזומים. יש מולקולה RNA העברת עבור כל חומצת אמינו המזהה את רצף RNA שליח.
בנוסף, ישנם סוגים אחרים של RNA שאינם מעורבים ישירות סינתזת חלבון מעורבים רגולציה גנטית.
אינדקס
- 1 מבנה
- 1.1 נוקליאוטידים
- 1.2 רשת רנ"א
- 1.3 כוחות המייצבים רנ"א
- 2 סוגים של RNA ופונקציות
- 2.1 Messenger RNA
- 2.2 RNA ribosomal
- 2.3 העברת RNA
- מיקרונה
- 2.5 RNA אילם
- 3 הבדלים בין דנ"א לרנ"א
- 4 מקור ואבולוציה
- 5 הפניות
מבנה
היחידות הבסיסיות של רנ"א הן נוקליאוטידים. כל נוקלאוטיד נוצר על ידי בסיס חנקני (אדנין, גואנין, ציטוזין ו uracil), pentose וקבוצת פוספט.
נוקליאוטידים
הבסיס החנקני נגזר משני תרכובות בסיסיות: פירימידינים ופורינים.
הבסיסים שמקורם purines הם adenine ו guanine ו בסיסים הנגזרים pyrimidines הם cytosine ו uracil. למרות אלה הם הבסיסים הנפוצים ביותר, חומצות גרעין יכול גם להציג סוגים אחרים של בסיסים כי הם פחות תכופים.
באשר pentose, הם d-ribose יחידות. לכן, נוקליאוטידים המרכיבים את RNA נקראים "ribonucleotides".
רשת רנ"א
נוקליאוטידים מחוברים יחד על ידי קשרים כימיים המערבים את קבוצת פוספט. כדי ליצור אותם, קבוצת פוספט בקצה 5 'של נוקליאוטיד מחובר לקבוצה hydroxyl (-OH) בסוף 3' של נוקליאוטיד הבא, ובכך ליצור קשר סוג phosphodiester..
לאורך שרשרת חומצת הגרעין, את קשרי phosphodiester יש את אותו כיוון. לכן, יש קוטביות של גדיל, להבחין בין 3 'ו 5' סוף.
לפי האמנה, המבנה של חומצות גרעין מיוצג עם הקצה 5 'בצד שמאל ואת הקצה 3' בצד ימין.
תוצר ה- RNA של שעתוק הדנ"א הוא שרשרת פשוטה הפונה ימינה, בתוך קונפורמציה סלילית על ידי ערימת הבסיסים. האינטראקציה בין purines היא הרבה יותר מאשר אינטראקציה בין שני pyrimidines, על ידי גודל של אותם.
ב RNA אנחנו לא יכולים לדבר על מבנה משנית מסורתית התייחסות, כמו הסליל הכפול של הדנ"א. המבנה התלת-מימדי של כל מולקולת רנ"א הוא ייחודי ומורכב, דומה לזו של חלבונים (מבחינה הגיונית, איננו יכולים לגלובליזציה של מבנה החלבונים).
כוחות לייצב RNA
יש אינטראקציות חלשות התורמות לייצוב של רנ"א, במיוחד הערמה של בסיסים, שם הטבעות ממוקמים אחד מעל השני. תופעה זו תורמת גם ליציבות של סליל ה- DNA.
אם המולקולה של רנ"א מוצאת רצף משלים, הם יכולים לזווג וליצור מבנה שרשרת כפולה שמסתובב ימינה. הצורה השלטת היא סוג א '; כמו בטפסים Z, הם רק הוכחו במעבדה, בעוד טופס B לא נצפתה.
בדרך כלל, יש רצפים קצרים (כמו UUGG) הממוקמים בסוף RNA ויש להם את הייחודיות של יצירת לולאות יציב. רצף זה משתתף בקיפול המבנה התלת-מימדי של רנ"א.
בנוסף, קשרים מימן עשוי להיווצר באתרים אחרים שאינם זוג בסיס טיפוסי (AU ו CG). אחד מהאינטראקציות הללו מתרחש בין 2 '-OH של ribose עם קבוצות אחרות.
דילול של מבנים שונים שנמצאו RNA שימש שימש כדי להדגים את הפונקציות מרובות של חומצה גרעין זו.
סוגי RNA ופונקציות
ישנם שני סוגים של RNA: אינפורמטיבי ופונקציונלי. הקבוצה הראשונה כוללת את RNAs המשתתפים בסינתזה של חלבונים לתפקד כמתווכים התהליך; את RNAs מידע הם RNAs השליח.
לעומת זאת, RNAs השייכים למעמד השני, אלה פונקציונלי, לא להוליד מולקולה חלבון חדש ו- RNA עצמו הוא המוצר הסופי. אלה הם RNAs העברת ואת RNAs ריבוזומלי.
בתאי יונקים, 80% של רנ"א הוא RNA ריבוזומלי, 15% הוא העברת RNA ורק חלק קטן מתאים RNA השליח. אלה שלושה סוגים לעבוד בשיתוף פעולה כדי להשיג biosynthesis חלבון.
יש גם RNAs גרעיני קטן, RNAs cytoplasmic קטן microRNAs, בין היתר. לאחר מכן, כל אחד מהסוגים החשובים ביותר יתואר בפירוט:
מסנג 'ר RNA
ב- eukaryotes DNA מוגבל לגרעין, בעוד סינתזת החלבון מתרחשת בציטופלזמה של התא, שם הריבוזומים ממוקמים. לשם הפרדה מרחבית זו חייב להיות מתווך הנושא את המסר מן הגרעין אל הציטופלסמה והמולקולה הזאת היא ה- RNA של השליח.
ה- RNA של השליח, mRNA מקוצר, הוא מולקולה בינונית המכילה את המידע המקודד בדנ"א, ומציינת רצף של חומצות אמינו שיגרום לחלבון פונקציונלי.
המונח "שליח רנ"א" הוצע ב -1961 על ידי פרנסואה ג'ייקוב וז'אק מונוד כדי לתאר את חלקו של ה- RNA שהעביר את המסר מדנ"א לריבוזומים..
תהליך של סינתזה של mRNA מן החוט של הדנ"א ידוע תמלול מתרחשת דיפרנציאלי בין prokaryotes ו eukaryotes.
ביטוי גנים נשלט על ידי מספר גורמים תלוי בצרכים של כל תא. התעתיק מחולק לשלושה שלבים: ייזום, הארכה וסיום.
תעתיק
תהליך שכפול הדנ"א, המתרחש בכל חלוקה תאית, מעתיק את הכרומוזום כולו. עם זאת, תהליך תמלול הוא הרבה יותר סלקטיבי, רק עוסק עיבוד חלקים ספציפיים של גדיל ה- DNA ואינו דורש פריימר.
ב Escherichia coli -החיידק הנלמד הכי טוב במדעים הביולוגיים - תעתיק מתחיל עם הסרת של הסליל הכפול של ה- DNA ואת לולאה שעתוק נוצר. האנזים RNA פולימראז הוא אחראי על סינתזה של רנ"א, כמו תעתיק ממשיך, החוט דנ"א חוזר לצורתו המקורית.
ייזום, הארכה וסיום
תמלול לא יזם באתרים אקראיים במולקולת הדנ"א; ישנם אתרים מיוחדים עבור תופעה זו, המכונה היזמים. ב E. coli פולימרז RNA הוא מצמידים כמה זוגות הבסיס מעל האזור הלבן.
רצפים שבהם גורמים שעתוק מצמידים די שמר בין מינים שונים. אחד היומנים הידועים ביותר הוא רצף TATA התיבה.
בהארכת, האנזים RNA פולימראז מוסיף נוקליאוטידים חדשים בסוף 3'-OH, בעקבות 5 'ל -3' לכיוון. קבוצת hydroxyl פועלת כמו נוקלאופיל, לתקוף את הפוספט אלפא של נוקליאוטידים כי יתווספו. תגובה זו משחררת pyrophosphate.
רק גדיל אחד של דנ"א משמש לסינתזה של ה- RNA של השליח, אשר מועתקים בכיוון 3 'עד 5' (הצורה האנטי-מקבילה של החוט ה- RNA החדש). על הנוקליאוטידים שיתווספו לצימוד הבסיס: התאמה של U עם A ו- G עם C.
RNA פולימראז מפסיק את התהליך כאשר הוא מוצא אזורים עשירים ציטוזין ו גואנין. לבסוף, המולקולה החדשה RNA השליח מופרד מן המתחם.
תעתיק בפרוקריוטים
ב prokaryotes, מולקולה RNA השליח יכול קוד עבור יותר מחלבון אחד.
כאשר mRNA מקודד באופן בלעדי לחלבון או פוליפפטיד זה נקרא mRNA מונוציסטרוני, אבל אם הוא מקודד עבור יותר ממוצר חלבון אחד, ה- mRNA הוא polycistronic (שים לב שבמובן זה המונח cistron מתייחס לגן).
תעתיק באוקריוטים
באורגניזמים האיקריוטים, הרוב המכריע של ה- mRNAs הם מונוציסטרוניים והמכונות התעתיקיות מורכבות הרבה יותר בשושלת זו של אורגניזמים. הם מאופיינים על ידי שלושה פולימרים RNA, מסומן אני, II ו- III, כל אחד עם פונקציות ספציפיות.
אני אחראי על סינתזה מראש rRNA, השני מסנתז RNAs השליח וכמה RNAs מיוחד. לבסוף, השלישי הוא אחראי על העברת RNA, 5S ריבוזומלית קטנים אחרים RNA.
מסנג 'ר של RNA ב eukaryotes
מסנג 'ר RNA עובר סדרה של שינויים ספציפיים eukaryotes. הראשון כרוך תוספת של "כובע" עד סוף 5. מבחינה כימית, הכובע הוא שאריות של 7-methylguanosine מעוגן עד הסוף על ידי קשר של סוג 5 ', 5'-triphosphate.
הפונקציה של אזור זה היא להגן על RNA מפני השפלה אפשרית על ידי ribonucleases (אנזימים כי לבזות RNA לרכיבים קטנים יותר).
בנוסף, הסרת הקצה 3 'מתרחשת 80 עד 250 שאריות אדנין מתווספים. מבנה זה ידוע בשם זנב "polyA" ומשמש אזור מחייב עבור מספר חלבונים. כאשר prokaryote רוכש זנב polyA נוטה לעורר השפלה שלה.
מצד שני, זה שליח הוא transcribed עם introns. אינטרונים הם רצפי דנ"א שאינם חלק מן הגן, אלא "קוטעים" את הרצף. אינטרונים אינם מתורגמים ולכן יש להסירם מן השליח.
לרוב הגנים החולייתיים יש אינטרונים, למעט גנים המקודדים עבור היסטונים. באופן דומה, מספר האינטרונים בגן יכול לנוע בין כמה לעשרות אלה.
שחבור של רנ"א
Sפליסינג רנ"א או תהליך שחבור כרוך הסרת אינטרונים של RNA השליח.
חלק מהאינטרונים הנמצאים בגנים גרעיניים או במיטוכונדריה יכולים לבצע את התהליך שחבור ללא עזרה של אנזימים או ATP. במקום זאת, התהליך מתבצע על ידי תגובות transesterification. מנגנון זה התגלה בפרוטוזון Tetrahymena thermophila.
לעומת זאת, יש קבוצה נוספת של שליחים שאינם מסוגלים לתווך את עצמם שחבור, אז הם צריכים מכונות נוספות. קבוצה זו שייכת למספר גבוה למדי של גנים גרעיניים.
התהליך של שחבור זה מתווך על ידי קומפלקס חלבון הנקרא ספייסום או מורכבות שחבור. המערכת מורכבת מתחמי RNA מיוחדים הנקראים ribonucleoproteins גרעיני קטן (RNP).
ישנם חמישה סוגים של RNP: U1, U2, U4, U5 ו- U6, הנמצאים בגרעין ומתווכים בתהליך של שחבור.
ה שחבור יכול לייצר יותר מסוג אחד של חלבון - זה ידוע בשם שחבור חלופה, מאז אקסונים מסודרים באופן דיפרנציאלי, יצירת זנים של RNA שליח.
RNA ריבוזומלית
RNA Ribosomal, RRNA מקוצר, נמצא ריבוזומים ומשתתף ביוסינתזה של חלבונים. לכן, הוא מרכיב חיוני של כל התאים.
RNA Ribosomal קשורה מולקולות חלבון (כ 100, כ) כדי לעורר presubunades ribosomal. הם מסווגים בהתאם מקדם שקיעה שלהם, מסומן על ידי האות S של יחידות Svedberg.
ריבוזום מורכב משני חלקים: יחידת המשנה העיקרית והקטנה הקטנה. שתי יחידות המשנה נבדלות בין פרוקריוטים ואוקריוטים במונחים של מקדם השיקוע.
Prokaryotes להחזיק יחידה גדולה 50S ומקטע קטן 30S, בעוד ב eukaryotes יחידת משנה גדולה היא 60S ואת יחידת משנה קטנה 40S.
הגנים המקודדים עבור RNAs ריבוזומליים נמצאים בגרעין, אזור מסוים של הגרעין שאינו מוקף בקרום. RNAs Ribosomal הם transcribed באזור זה על ידי פולימרז RNA אני.
בתאים מסנתזים כמויות גדולות של חלבונים; הנוקלאולוס הוא מבנה בולט. עם זאת, כאשר התא המדובר אינו דורש מספר גבוה של מוצרי חלבון, נוקלאולוס הוא מבנה כמעט בלתי מורגש..
עיבוד של רנ"א ריבוזומלי
60S יחידה גדולה ריבוזומלית קשורה עם שברי 28S ו 5.8 S. ביחס למקטע הקטן (40S), הוא מזוהה עם 18S.
ב eukaryotes גבוה, מראש rRNA מקודד ביחידת תעתיק של 45S, אשר כוללת RNA פולימראז I. תמליל זה מעובד ב RNAs ribosomal בוגרת 28S, 18S ו 5.8S.
ככל שהסינתזה נמשכת, טרום ה- rRNA קשורה לחלבונים שונים וצורת חלקיקי ribonucleoprotein. זה עובר סדרה של שינויים הבאים הכוללים מתילציה של 2'-OH קבוצה של ribose ואת ההמרה של שאריות של uridine כדי pseudouridine..
האזור שבו השינויים הללו יתרחשו נשלט על ידי יותר מ 150 מולקולות RNA גרעיני קטן, אשר יש את היכולת לצרף מראש rRNA.
בניגוד לשאר טרום rRNA, 5S הוא מעתיק על ידי RNA פולימראז III ב נוקלאופלזמה ולא בתוך הגרעין. לאחר מסונתז, הוא נלקח אל הגרעין להרכיב עם 28S ו 5.8 S, ויצרו את יחידות ריבוזומליות.
בתום תהליך ההרכבה, יחידות המשנה מועברות לציטופלסמה על ידי הנקבוביות הגרעיניות.
פוליבריזומים
זה יכול לקרות כי מולקולה של RNA שליח נותן מקור למספר חלבונים באותו זמן, שהצטרף יותר ריבוזום אחד. עם התקדמות תהליך התרגום, סוף השליח הוא חופשי וניתן לאסוף אותו על ידי ריבוזום אחר, החל סינתזה חדשה.
לכן, מקובל למצוא ריבוזומים מקובצים (בין 3 ל 10) במולקולה אחת של רנ"א שליח, וקבוצה זו נקראת polyribosome.
העברת RNA
העברת RNA אחראי על העברת חומצות אמינו כמו תהליך של סינתזת החלבון מתקדמת. הם מורכבים כ 80 נוקליאוטידים (לעומת RNA שליח, היא מולקולה "קטנה").
במבנה יש קפלים וצלבים הדומים לשלש עם שלוש זרועות. בקצה אחד הוא טבעת adenylic, שבו קבוצת hydroxyl של ribose מתווך את הכריכה לחומצה האמינו להיות מועבר.
העברת RNA שונים הם משולבים באופן בלעדי עם אחד מתוך עשרים חומצות אמינו היוצרים את החלבונים; במילים אחרות, זהו הרכב המוביל את אבני הבניין הבסיסיות של חלבונים. העברת RNA מורכבים יחד עם חומצת האמינו נקרא aminoacyl-tRNA.
בנוסף, בתהליך התרגום - אשר מתרחשת הודות הריבוזומים - כל RNA העברת מזהה קודון ספציפי של RNA השליח. כאשר הוא מוכר, חומצת האמינו המקביל הוא משוחרר הופך לחלק פפטיד מסונתז.
כדי לזהות את סוג חומצת האמינו כי חייב להיות מועבר, RNA יש "antodon" הממוקם באזור האמצעי של המולקולה. אנטיקודון זה מסוגל ליצור קשרים מימן עם בסיסים משלימים נוכח DNA Messenger.
מיקרו
MicroRNAs או mRNAs הם סוג קצר של RNA יחיד תקועים, בין 21 ו 23 נוקלאוטידים, שתפקידה הוא לווסת את הביטוי של גנים. כפי שהוא אינו מתרגם חלבון, זה נקרא בדרך כלל ללא קידוד RNA.
כמו סוגים אחרים של רנ"א, עיבוד של microRNAs הוא מורכב וכולל סדרה של חלבונים.
MicroRNAs נובעים מבשרי יותר קרא mRNA-Pri, נגזר התמליל הראשון של הגן. בגרעין התא, מבשרי אלה הם שונה במיקרו מעבד ואת התוצאה היא מראש מירנה..
Pre-mRNAs הם מזלגות של 70 נוקליאוטידים הממשיכים עיבוד שלהם בציטופלסמה על ידי אנזים הנקרא Dicer, אשר מרכיב את RNA- המושרה השתקה מורכבים (RISC) ולבסוף mRNA מסונתז..
אלה RNAs מסוגלים לווסת את הביטוי של גנים, כפי שהם משלימים RNAs שליח ספציפי. כאשר יחד עם המטרה שלהם, miRNAs מסוגלים להדחיק את השליח, או אפילו לבזות אותו. כתוצאה מכך, הריבוזום לא יכול לתרגם את התמליל האמור.
השתקת רנ"א
סוג מסוים של microRNA הוא קטן מפריע RNA (siRNA), המכונה גם השתקת RNA. הם RNA קצר, בין 20 ל 25 נוקליאוטידים, כי לעכב את הביטוי של גנים מסוימים.
הם מכשירים מבטיחים מאוד למחקר, שכן הם מאפשרים השתקת גן של עניין ובכך ללמוד את תפקידה האפשרי.
הבדלים בין דנ"א ל- RNA
למרות DNA ו- RNA הם חומצות גרעין עשוי להיראות דומה מאוד במבט ראשון, הם שונים בכמה מאפיינים כימיים מבניים שלהם. DNA הוא מולקולה כפולה, בעוד RNA היא להקה פשוטה.
לכן, RNA הוא מולקולה רב תכליתי יותר והוא יכול לאמץ מגוון רחב של צורות תלת מימדיות. עם זאת, וירוסים מסוימים יש RNA פעמיים תקועים בחומר הגנטי שלהם.
ב RNA נוקליאוטידים מולקולת הסוכר הוא ribose, ואילו בדנ"א הוא deoxyribose, שונה רק בנוכחות אטום חמצן.
הקשר phosphodiester בדנ"א ו- RNA השלד הוא נוטה לעבור תהליך הידרוליזה איטית ללא נוכחות של אנזימים. בתנאים של אלקליניות, ה- RNA הוא הידרוליזה במהירות - הודות לקבוצה hydroxyl נוספת -, בעוד ה- DNA אינו.
באופן דומה, הבסיסים החנקניים המרכיבים את הנוקליאוטידים בדנ"א הם גואנין, אדנין, תימין וציטוזין; מצד שני, ב Rym טימין מוחלף על ידי uracil. Uracil ניתן לזווג עם אדנין, בדיוק כמו thymine ב- DNA.
מקור ואבולוציה
רנ"א הוא המולקולה הידועה היחידה המסוגלת לאחסן מידע ולזרז תגובות כימיות בו-זמנית; לפיכך, מספר מחברים מציעים כי מולקולת ה- RNA הייתה מכריעה במקור החיים. באופן מפתיע, המצעים של הריבוזומים הם מולקולות רנ"א אחרות.
גילוי הריבוזימים הוביל להגדרה מחדש ביוכימית של "אנזים" - מכיוון שהמונח שימש אך ורק לחלבונים עם פעילות קטליטית, ועזר לשמור על תרחיש שבו צורות החיים הראשונות השתמשו רק ב- RNA כחומר גנטי.
הפניות
- אלברטס ב ', ג' ונסון, לואיס ג ', ואח'. (2002). ביולוגיה מולקולרית של התא. מהדורה 4. ניו יורק: מדע גרלנד. מ DNA ל RNA. זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
- ברג, ג 'יי מ', Stryer, L., & טימושקו, ג 'יי L. (2007). ביוכימיה. היפוךתי.
- Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). ביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
- Griffiths, A.J.F., Gelbart, W.M., Miller, J.H., et al. (1999). ניתוח גנטי מודרני. ניו יורק: ו 'פרימן. גנים ורנ"א. זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
- גאיטון, א.ק., הול, ג 'יי, גאיטון, A.C. (2006). אמנת הפיזיולוגיה הרפואית. אלסבייר.
- Hall, J. E. (2015). גויטון הול הספר של פיזיולוגיה רפואית הספר האלקטרוני. Elsevier מדעי הבריאות.
- לודש, ח ', ברק, א', ציפורסקי, ש. (2000) ביולוגיה תא מולקולרית. מהדורה 4. ניו יורק: ו 'פרימן. סעיף 11.6, עיבוד של rRNA ו tRNA. זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
- Nelson, D.L., Lehninger, A.L., & Cox, M. (2008). Lehninger עקרונות ביוכימיה. מקמילן.