RNS

általánosság

Az RNS vagy a ribonukleinsav a gének kódolásának, dekódolásának, szabályozásának és expressziójának folyamatában részt vevő nukleinsav. A gének többé-kevésbé hosszú DNS-szegmensek, amelyek a fehérjeszintézis alapvető információit tartalmazzák.

Ábra: Nitrogén bázisok egy RNS molekulában. A wikipedia.org-tól

Nagyon egyszerű értelemben az RNS DNS-ből származik, és azt jelenti, hogy a molekula áthalad a fehérjék között. Néhány kutató ezt a "DNS-nyelv fordítását a fehérjék nyelvévé" szótárnak nevezi.

Az RNS-molekulák a láncokból származó, változó számú ribonukleotidokból származnak. Minden egyes ribonukleotid képződésében részt vesz egy foszfátcsoport, egy nitrogénbázis és egy 5 szénatomos cukor.

Mi az RNS?

Az RNS vagy ribonukleinsav biológiai makromolekula, amely a nukleinsavak kategóriájába tartozik, amely központi szerepet játszik a DNS- ből származó fehérjék előállításában.

A fehérjék (amelyek szintén biológiai makromolekulák) keletkeznek egy sor sejtes folyamatot, amelyek együttesen fehérjeszintézisnek nevezhetők.

A DNS, az RNS és a fehérjék alapvető szerepet játszanak az élő szervezetek sejtjeinek túlélésében, fejlődésében és megfelelő működésében.

Mi a DNS?

A DNS vagy a dezoxiribonukleinsav a természetben létező másik nukleinsav, valamint az RNS.

Strukturálisan hasonló a ribonukleinsavhoz, a deoxiribonukleinsav a genetikai örökség, azaz az élő szervezetek sejtjeiben található "génraktár". Az RNS képződése és közvetetten a fehérjék képződése függ a DNS-től.

Az RNS TÖRTÉNETE

Ábra: ribóz és deoxiribóz

Az RNS kutatás 1868 után kezdődött, amikor Friedrich Miescher felfedezte a nukleinsavakat.

Az első fontos felfedezések ebben a tekintetben az 1950-es évek második felének és az 1960-as évek első felének között zajlanak. Az ilyen felfedezéseken résztvevő tudósok közül különös említést érdemel Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies és Robert Holley .

1977- ben Philip Sharp és Richard Roberts vezette kutatók egy csoportja megfejtette az intron splicing folyamatát.

1980- ban Thomas Cech és Sidney Altman azonosították a ribozimeket.

* Kérjük, vegye figyelembe: az intron splicing és ribozimek megismeréséhez olvassa el az RNS szintézisére és funkcióira vonatkozó fejezeteket.

struktúra

Kémiai-biológiai szempontból az RNS biopolimer . A biopolimerek nagy természetes molekulák, amelyek a kisebb molekuláris egységek, monomerek, láncokban vagy szálakban való egyesülésének eredménye.

Az RNS-t alkotó monomerek nukleotidok .

RNS IS, mint USUAL, EGY CSAK

Az RNS molekulák általában egyetlen nukleotid láncból ( polinukleotid szálból ) álló molekulák.

A celluláris RNS-ek hossza kevesebb, mint száztól akár több ezer nukleotidig terjed.

Az alkotó nukleotidok száma a kérdéses molekula szerepének függvénye.

Összehasonlítás DNS-sel

Az RNS-sel ellentétben a DNS egy biopolimer, amelyet általában két nukleotid szál alkot.

Ezek a két polinukleotid szál ellentétes irányúak, és egymásba csomagolva egy kettős spirálnak neveznek, amely " kettős spirál " néven ismert.

Az általános emberi DNS-molekula filamentumonként körülbelül 3, 3 milliárd nukleotidot tartalmazhat .

A NUCLEOTIDE ÁLTALÁNOS SZERKEZETE

Definíció szerint a nukleotidok azok a molekuláris egységek, amelyek az RNS-t és a DNS-nukleinsavat alkotják.

Strukturális szempontból egy általános nukleotid három elemből áll, amelyek:

• 1. Foszfátcsoport, amely foszforsav származéka;
• Pentóz, azaz 5 szénatomos cukor;
• Egy nitrogén bázis, amely aromás heterociklusos molekula.

A pentóz a nukleotidok központi eleme, mivel a foszfátcsoport és a nitrogénbázis kötődik hozzá.

Ábra: Olyan elemek, amelyek egy nukleinsav általános nukleotidját alkotják. Mint látható, a foszfátcsoport és a nitrogénbázis cukorhoz kötődik.

A pentóz- és foszfátcsoportot tartalmazó kémiai kötés egy foszfodiészter kötés, míg a pentózt és a nitrogénbázist egyesítő kémiai kötés egy N-glikozid kötés .

MI A RNS PENTOSO?

Előfeltétel: a kémikusok úgy gondolták, hogy számba veszik a szerves molekulákat alkotó szenet, oly módon, hogy egyszerűsítsék tanulmányaikat és leírásukat. Itt tehát, hogy egy 5 pentóz szén: 1 szén, 2 szén, 3 szén, 4 szén és 5. A számok hozzárendelésének kritériuma meglehetősen összetett, ezért helyénvalónak tartjuk a magyarázat elhagyását.

Az 5 szénatomos cukor, amely megkülönbözteti az RNS nukleotidok szerkezetét, ribóz .

A ribóz 5 szénatomjából külön említést érdemelnek:

• Az 1 szénatom, mivel az N-glikozid kötésen keresztül kapcsolódik a nitrogénbázishoz .
• Szén-2, mert az megkülönbözteti az RNS-nukleotidok pentózt a DNS-nukleotidok pentózjából. Az RNS 2-es szénatomjához kapcsolódik egy oxigénatom és egy hidrogénatom, amely együtt hidroxilcsoportot képez .
• Carbon 3, mert ez az, ami részt vesz a két egymást követő nukleotid közötti kapcsolatban .
• 5-ös szénatom, mert ez a foszfát-csoporthoz kapcsolódik, foszfodiészter kötéssel.

A ribózcukor jelenléte miatt az RNS nukleotidokat ribonukleotidoknak nevezzük.

Összehasonlítás DNS-sel

A DNS nukleotidokat képező pentóz deoxiribóz .

A szén-dioxid atomok hiánya miatt a dezoxiribóz különbözik a ribóztól.

Tehát hiányzik az OH-hidroxilcsoport, amely az 5-szénatomos RNS-cukrot jellemzi.

A dezoxiribóz-cukor jelenléte miatt a DNS-nukleotidok deoxiribonukleotidokként is ismertek.

NUCLEOTIDS ÉS NITROGEN ALAPOK TÍPUSAI

Az RNS négy különböző nukleotid típusú .

Csak a nitrogénbázis különbözteti meg ezeket a 4 különböző nukleotidfajtát.

Nyilvánvaló okokból tehát az RNS 4 nitrogénbázisa van, nevezetesen: adenin (rövidítve az A), guanin (G), citozin (C) és uracil (U).

Az adenin és a guanin a purinok, kettős gyűrűs aromás heterociklusos vegyületek csoportjába tartoznak.

A citozin és az uracil ugyanakkor a pirimidinek, egygyűrűs aromás heterociklusos vegyületek közé tartozik.

Összehasonlítás DNS-sel

A nitrogén bázisok, amelyek megkülönböztetik a DNS-nukleotidokat, megegyeznek az RNS-sel, kivéve az uracilt. Az utóbbi helyett egy nitrogén bázis, a timim (T), amely a pirimidinek kategóriájába tartozik.

A NUCLEOTIDES-TÓL

Mindegyik RNS-szálat alkotó nukleotid a következő nukleotidhoz kötődik: foszfodiészterkötés a pentóz szénatomja és közvetlenül a következő nukleotid-foszfátcsoport között.

A RNS MOLECULE LÉPÉSE

Bármely RNS-polinukleotid-szálnak két vége van, az úgynevezett 5'-vég (a "végződik öt") és a 3 ' vége ("háromszor csúcs").

Egyezmény szerint a biológusok és a genetikusok megállapították, hogy az 5'-vég egy RNS-szál fejét jelenti, míg a 3'-vége a farok .

Kémiai szempontból az 5'-vég egybeesik a polinukleotidlánc első nukleotidjának foszfátcsoportjával, míg a 3'-vég egybeesik az ugyanazon lánc utolsó nukleotidjának 3 szénatomján elhelyezett hidroxilcsoporttal.

Ennek a szervezetnek az alapja, hogy a genetikában és a molekuláris biológiai könyvekben bármely nukleinsav polinukleotid szálát a következőképpen írják le: P-5 '→ 3'-OH (* NB: a P betű az atom atomját jelöli). foszfátcsoport).

Az 5'-végek és a 3'-végek egyetlen nukleotidra történő alkalmazásával az utóbbi 5'-vége az 5-ös szénhidrogénhez kötött foszfátcsoport, míg a 3'-vége a 3-as szénatomot tartalmazó hidroxilcsoport.

Mindkét esetben az olvasót arra kérjük, hogy fordítson figyelmet az 5-ös végső foszfátcsoportra az 5-ös szénatomon és a 3'-vég - hidroxilcsoporton a szénatomon.

lokalizáció

Egy élő lény nukleáris sejtjeiben (azaz magban) RNS molekulák találhatók mind a magban, mind a citoplazmában .

Ez a széles körű lokalizáció attól függ, hogy a sejtes folyamatok közül néhány RNS-t, mint főszereplőt a magban helyeznek el, míg mások a citoplazmában.

Összehasonlítás DNS-sel

Az eukarióta szervezetek (tehát az emberi DNS) DNS-je kizárólag a sejtmagon belül helyezkedik el.

összefoglalás

Az RNS-szintézis folyamata intracelluláris enzimen alapul (azaz a sejt belsejében található), az RNS-polimeráznak (NB: egy enzim egy fehérje).

Egy sejt RNS-polimerázja DNS-t használ, amely ugyanazon sejt magjában van, mintha penész lenne, hogy RNS-t hozzon létre.

Más szóval, ez egyfajta fénymásoló, amely átírja azt, ami visszaadja a DNS-t egy másik nyelvre, ami az RNS-nek.

Ezenkívül az RNS-polimeráz által végzett RNS-szintézis ezt a transzkripció tudományos nevét veszi figyelembe.

Az eukarióta szervezetek, mint az emberek, 3 különböző RNS-polimeráz-osztályt tartalmaznak : RNS-polimeráz I, RNS-polimeráz II és RNS-polimeráz III.

Az RNS-polimeráz minden egyes csoportja bizonyos típusú RNS-eket hoz létre, amelyek, mivel az olvasó képes lesz a következő fejezetekben megállapítani, különböző biológiai szerepkörökkel rendelkeznek a sejtek életében.

HOGYAN MŰKÖDIK POLIMERASE RNS?

Az RNS-polimeráz képes:

• Felismerjük a DNS-en azt a helyet, ahonnan a transzkripció megkezdése
• Kapcsolódjon a DNS-hez,
• A DNS két polinukleotid szálát különítsük el (amelyeket a nitrogénbázisok között hidrogénkötésekkel tartanak együtt) úgy, hogy csak egy szálon működjenek, és
• Kezdje az RNS transzkriptum szintézisét.

Mindegyik fázis akkor történik, amikor egy RNS-polimeráz hamarosan végrehajtja a transzkripciós folyamatot. Ezért minden kötelező lépés.

Az RNS polimeráz az RNS molekulákat szintetizálja az 5 ' - 3' irányban . Amint a ribonukleotidokat hozzáadja a szaporodó RNS molekulához, a 3 ' → 5' irányban mozog a penész DNS szálra.

Az RNS TRANSCRIPT MÓDOSÍTÁSAI

A transzkripció után az RNS néhány módosítást hajt végre, többek között: egyes nukleotidszekvenciák mindkét végén történő hozzáadásával, az ún. Intronok elvesztésével ( splicing néven ismert eljárással) stb.

Ezért az eredeti DNS-szegmenshez képest a kapott RNS-nek van néhány különbsége a polinukleotidlánc hosszához képest (általában rövidebb).

típusai

Az RNS-nek több típusa van .

A legismertebb és legismertebbek a következők: transzport RNS (vagy transzfer RNS vagy tRNS ), messenger RNS (vagy RNS messenger vagy mRNS ), riboszómális RNS (vagy riboszomális RNS vagy rRNS ) és kis nukleáris RNS (vagy kis nukleáris RNS vagy snRNS ).

Bár a specifikus szerepeket lefedik, a tRNS, az mRNS, az rRNS és a snRNS mindegyike hozzájárul a közös cél megvalósításához: a DNS-ben lévő nukleotidszekvenciáktól kezdve a fehérjeszintézis .

EGYÉB RNS-TÍPUSOK

Az eukarióta szervezetek sejtjeiben a kutatók a fent említett 4 mellett más típusú RNS-t találtak. Például:

• A mikro-RNS-ek (vagy miRNS-ek ), amelyek szálak valamivel nagyobb, mint 20 nukleotid, és
• A ribozimeket tartalmazó RNS. A ribozimok katalitikus aktivitású RNS molekulák, mint például enzimek.

MiRNS-ek és ribozimok szintén részt vesznek a fehérjeszintézis folyamatában, mint a tRNS, mRNS stb.

függvény

Az RNS a DNS és a fehérjék közötti áthaladás biológiai makromolekuláját jelenti, azaz olyan hosszú biopolimerek, amelyek molekuláris egységei aminosavak .

Az RNS a genetikai információ szótárához hasonlítható, mivel lehetővé teszi a DNS (azaz az úgynevezett gének) nukleotid szegmenseinek fehérjék aminosavakba történő lefordítását.

Az RNS által lefedett funkcionális szerep egyik leggyakoribb leírása: "Az RNS a gének kódolásában, dekódolásában, szabályozásában és expressziójában részt vevő nukleinsav".

Az RNS a molekuláris biológia úgynevezett központi dogmájának három kulcseleme, amely kimondja: "Az RNS DNS-ből származik, amelyből fehérjék származnak" ( DNS → RNS → fehérjék ).

ÁTJÁRÁS ÉS TULAJDONSÁGOK

Röviden, a transzkripció a sejtreakciók sorozata, amelyek a DNS-ből kezdve RNS-molekulák képződéséhez vezetnek.

Ezzel szemben a transzláció a fehérjék előállításával végződő celluláris folyamatok halmaza, a transzkripciós folyamat során előállított RNS-molekuláktól kezdve.

A biológusok és genetikusok a "fordítás" kifejezést alkották, mert a nukleotidok nyelvétől az aminosavak nyelvéhez jutunk.

TÍPUSOK ÉS FUNKCIÓK

A transzkripciós és transzlációs folyamatok a fent említett összes típusú ANN-t (tRNS, mRNS, stb.) Főszereplőkként látják:

• Az mRNS egy fehérjét kódoló RNS molekula . Más szavakkal, az mRNS-ek a fehérjék aminosavvá történő transzláció előtti fehérjék.

  Az mRNS-ek transzkripciójuk után több módosítást végeznek.

• A TRNA-k nem kódoló RNS-molekulák, de még mindig nélkülözhetetlenek a fehérjék képződéséhez. Valójában kulcsszerepet játszanak az mRNS-molekulák jelentésének megfejtésében.

  A "szállítási RNS" név abból a tényből származik, hogy ezek az aminosavak aminosavakat hordoznak. Pontosabban, minden aminosav egy adott tRNS-nek felel meg.

  A TRNA-k kölcsönhatásba lépnek az mRNS-sel a szekvencia három specifikus nukleotidján keresztül.

• Az rRNS-ek azok a RNS-molekulák, amelyek a riboszómákat alkotják . A riboszómák komplex sejtes struktúrák, amelyek az mRNS mentén mozgatják a fehérje aminosavakat.

  Egy általános riboszóma tartalmaz benne néhány helyet, amelyekben képes a tRNS-eket elhelyezni, és megismerni őket az mRNS-sel. Itt a fent említett három konkrét nukleotid kölcsönhatásba lép a hírvivő RNS-sel.

• Az SnRNS-ek olyan RNS-molekulák, amelyek részt vesznek az intronok splicing folyamatában az mRNS-en. Az intronok a nem kódoló mRNS-ek rövid szegmensei, amelyek fehérjeszintézis céljára használhatók.
• A ribozimok olyan RNS molekulák, amelyek szükség esetén katalizálják a ribonukleotid szálak vágását .

Ábra: mRNS transzláció.