De interactie en structuur van IRNA, tRNA, RRNA - de drie belangrijkste nucleïnezuren, wordt door zo'n wetenschap als cytologie beschouwd. Het zal helpen om erachter te komen wat de rol is van transportribonucleïnezuur (tRNA) in cellen. Dit zeer kleine, maar tegelijkertijd onmiskenbaar belangrijke molecuul neemt deel aan het proces van het combineren van de eiwitten waaruit het lichaam bestaat.
Wat is de structuur van tRNA? Het is heel interessant om deze stof "van binnenuit" te bekijken, om zijn biochemische en biologische rol te ontdekken. En ook, hoe zijn de structuur van tRNA en zijn rol in de eiwitsynthese met elkaar verbonden?
Wat is tRNA, hoe werkt het?
Transport ribonucleïnezuur is betrokken bij de aanmaak van nieuwe eiwitten. Bijna 10% van alle ribonucleïnezuren zijn transport. Om duidelijk te maken uit welke chemische elementen een molecuul bestaat, beschrijven we de structuur van de secundaire structuur van tRNA. Secundaire structuur houdt rekening met alle belangrijke chemische bindingen tussen elementen.
Dit is een macromolecuul dat bestaat uit een polynucleotideketen. Stikstofbasen erin zijn verbonden door waterstofbruggen. Net als in DNA heeft RNA 4 stikstofbasen: adenine,cytosine, guanine en uracil. In deze verbindingen wordt adenine altijd geassocieerd met uracil en guanine, zoals gebruikelijk, met cytosine.
Waarom heeft een nucleotide het voorvoegsel ribo-? Simpel gezegd, alle lineaire polymeren die een ribose hebben in plaats van een pentose aan de basis van het nucleotide, worden ribonucleïne genoemd. En transfer-RNA is een van de 3 soorten van zo'n ribonucleisch polymeer.
Structuur van tRNA: biochemie
Laten we eens kijken naar de diepste lagen van de moleculaire structuur. Deze nucleotiden hebben 3 componenten:
- Sucrose, ribose is betrokken bij alle soorten RNA.
- Fosforzuur.
- Stikstofhoudende basen. Dit zijn purines en pyrimidines.
Stikstofbasen zijn onderling verbonden door sterke bindingen. Het is gebruikelijk om basen te verdelen in purine en pyrimidine.
Purines zijn adenine en guanine. Adenine komt overeen met een adenylnucleotide van 2 onderling verbonden ringen. En guanine komt overeen met hetzelfde "single-ring" guanine-nucleotide.
Pyramidines zijn cytosine en uracil. Pyrimidinen hebben een enkele ringstructuur. Er is geen thymine in RNA, omdat het is vervangen door een element zoals uracil. Dit is belangrijk om te begrijpen voordat we kijken naar andere structurele kenmerken van tRNA.
Soorten RNA
Zoals je kunt zien, kan de structuur van TRNA niet kort worden beschreven. Je moet je verdiepen in de biochemie om het doel van het molecuul en zijn ware structuur te begrijpen. Welke andere ribosomale nucleotiden zijn bekend? Er zijn ook matrix- of informatieve en ribosomale nucleïnezuren. Afgekort als RNA en RNA. Alle 3moleculen werken nauw met elkaar samen in de cel, zodat het lichaam correct gestructureerde eiwitbolletjes krijgt.
Het is onmogelijk om het werk van één polymeer voor te stellen zonder de hulp van twee anderen. Structurele kenmerken van tRNA's worden begrijpelijker wanneer ze worden bekeken in combinatie met functies die direct verband houden met het werk van ribosomen.
De structuur van IRNA, tRNA, RRNA is in veel opzichten vergelijkbaar. Alle hebben een ribose basis. Hun structuur en functies zijn echter anders.
Ontdekking van nucleïnezuren
De Zwitser Johann Miescher vond in 1868 macromoleculen in de celkern, later nucleïnes genoemd. De naam "nucleïnes" komt van het woord (nucleus) - de kern. Hoewel even later bleek dat in eencellige wezens die geen kern hebben, deze stoffen ook aanwezig zijn. In het midden van de 20e eeuw werd de Nobelprijs ontvangen voor de ontdekking van de synthese van nucleïnezuren.
TRNA functioneert bij eiwitsynthese
De naam zelf - overdracht RNA spreekt van de hoofdfunctie van het molecuul. Dit nucleïnezuur "brengt" het essentiële aminozuur met zich mee dat het ribosomale RNA nodig heeft om een bepaald eiwit te maken.
Het tRNA-molecuul heeft weinig functies. De eerste is de herkenning van het IRNA-codon, de tweede functie is de levering van bouwstenen - aminozuren voor eiwitsynthese. Nog enkele experts onderscheiden de acceptorfunctie. Dat wil zeggen, de toevoeging van aminozuren volgens het covalente principe. Een enzym zoals aminocil-tRNA-synthatase helpt dit aminozuur te 'hechten'.
Hoe is de structuur van tRNA gerelateerd aan zijnfuncties? Dit speciale ribonucleïnezuur is zo gerangschikt dat er aan één kant stikstofbasen zijn, die altijd in paren zijn verbonden. Dit zijn de elementen die ons bekend zijn - A, U, C, G. Precies 3 "letters" of stikstofbasen vormen het anticodon - de omgekeerde reeks elementen die interageert met het codon volgens het principe van complementariteit.
Dit belangrijke structurele kenmerk van tRNA zorgt ervoor dat er geen fouten zullen zijn bij het decoderen van het template-nucleïnezuur. Het hangt immers af van de exacte volgorde van aminozuren of het eiwit dat het lichaam op dit moment nodig heeft, correct wordt gesynthetiseerd.
Gebouwkenmerken
Wat zijn de structurele kenmerken van tRNA en zijn biologische rol? Dit is een zeer oude structuur. De grootte is ergens rond de 73 - 93 nucleotiden. Het molecuulgewicht van een stof is 25.000-30.000.
De structuur van de secundaire structuur van tRNA kan worden gedemonteerd door de 5 hoofdelementen van het molecuul te bestuderen. Dit nucleïnezuur bestaat dus uit de volgende elementen:
- enzymcontactlus;
- loop voor contact met het ribosoom;
- anticodon-lus;
- acceptorsteel;
- het anticodon zelf.
En wijs ook een kleine variabele lus toe in de secundaire structuur. Eén schouder in alle soorten tRNA is hetzelfde - een stam van twee cytosine- en één adenosine-residuen. Op deze plek ontstaat de verbinding met 1 van de 20 beschikbare aminozuren. Elk aminozuur heeft een apart enzym - zijn eigen aminoacyl-tRNA.
Alle informatie die de structuur van alles versleuteltnucleïnezuren worden gevonden in het DNA zelf. De structuur van tRNA in alle levende wezens op de planeet is bijna identiek. Het ziet eruit als een blad in 2-D.
Als je echter in volume kijkt, lijkt het molecuul op een L-vormige geometrische structuur. Dit wordt beschouwd als de tertiaire structuur van tRNA. Maar voor het gemak van studeren is het gebruikelijk om visueel "los te draaien". De tertiaire structuur wordt gevormd als resultaat van de interactie van elementen van de secundaire structuur, die delen die elkaar aanvullen.
De tRNA-armen of -ringen spelen een belangrijke rol. Eén arm is bijvoorbeeld nodig voor chemische binding met een bepaald enzym.
Kenmerkend voor een nucleotide is de aanwezigheid van een enorm aantal nucleosiden. Er zijn meer dan 60 soorten van deze kleine nucleosiden.
Structuur van tRNA en codering van aminozuren
We weten dat het tRNA-anticodon 3 moleculen lang is. Elk anticodon komt overeen met een specifiek, "persoonlijk" aminozuur. Dit aminozuur is met een speciaal enzym verbonden met het tRNA-molecuul. Zodra de 2 aminozuren bij elkaar komen, worden de bindingen met het tRNA verbroken. Alle chemische verbindingen en enzymen zijn nodig tot de vereiste tijd. Dit is hoe de structuur en functies van tRNA met elkaar verbonden zijn.
Er zijn 61 soorten van dergelijke moleculen in de cel. Er kunnen 64 wiskundige variaties zijn, maar er ontbreken 3 soorten tRNA omdat precies dit aantal stopcodons in het IRNA geen anticodons heeft.
Interactie van IRNA en TRNA
Laten we eens kijken naar de interactie van een stof met MRNA en RRNA, evenals de structurele kenmerken van TRNA. Structuur en doelmacromoleculen zijn met elkaar verbonden.
De structuur van IRNA kopieert informatie uit een apart stukje DNA. DNA zelf is een te grote verbinding van moleculen en verlaat de kern nooit. Daarom is een intermediair RNA nodig - informatief.
Op basis van de volgorde van moleculen die door het RNA worden gekopieerd, bouwt het ribosoom een eiwit op. Het ribosoom is een afzonderlijke polynucleotidestructuur, waarvan de structuur moet worden uitgelegd.
Ribosomale tRNA-interactie
Ribosomaal RNA is een enorm organel. Het molecuulgewicht is 1.000.000 - 1.500.000. Bijna 80% van de totale hoeveelheid RNA bestaat uit ribosomale nucleotiden.
Het vangt de IRNA-keten en wacht op anticodons die tRNA-moleculen met zich meebrengen. Ribosomaal RNA bestaat uit 2 subeenheden: klein en groot.
Het ribosoom wordt de "fabriek" genoemd, omdat in dit organel alle synthese van stoffen die nodig zijn voor het dagelijks leven plaatsvindt. Het is ook een zeer oude celstructuur.
Hoe vindt eiwitsynthese plaats in het ribosoom?
De structuur van tRNA en zijn rol in de eiwitsynthese zijn met elkaar verbonden. Het anticodon dat zich aan een van de zijkanten van het ribonucleïnezuur bevindt, is in zijn vorm geschikt voor de hoofdfunctie - de afgifte van aminozuren aan het ribosoom, waar de geleidelijke uitlijning van het eiwit plaatsvindt. In wezen fungeert het TRNA als een tussenpersoon. Zijn taak is alleen om het noodzakelijke aminozuur te brengen.
Wanneer informatie uit een deel van het IRNA wordt gelezen, beweegt het ribosoom verder langs de keten. De matrix is alleen nodig voor verzendinggecodeerde informatie over de configuratie en functie van een enkel eiwit. Vervolgens nadert een ander tRNA het ribosoom met zijn stikstofbasen. Het decodeert ook het volgende deel van de RNC.
Decodering gebeurt als volgt. Stikstofbasen combineren volgens het principe van complementariteit op dezelfde manier als in het DNA zelf. Dienovereenkomstig ziet TRNA waar het moet "aanmeren" en naar welke "hangar" het aminozuur moet worden gestuurd.
Vervolgens worden in het ribosoom de op deze manier geselecteerde aminozuren chemisch gebonden, stap voor stap wordt een nieuw lineair macromolecuul gevormd, dat, na het einde van de synthese, in een bolletje (bol) draait. Gebruikte tRNA's en IRNA's, die hun functie hebben vervuld, worden uit de "fabriek" van het eiwit verwijderd.
Wanneer het eerste deel van het codon verbinding maakt met het anticodon, wordt het leeskader bepaald. Als er vervolgens om de een of andere reden een frameverschuiving optreedt, wordt een teken van het eiwit afgewezen. Het ribosoom kan in dit proces niet ingrijpen en het probleem oplossen. Pas nadat het proces is voltooid, worden de 2 rRNA-subeenheden weer gecombineerd. Gemiddeld is er voor elke 104 aminozuren 1 fout. Voor elke 25 reeds geassembleerde eiwitten zal er zeker 1 replicatiefout optreden.
TRNA als relikwie moleculen
Aangezien tRNA mogelijk bestond ten tijde van het ontstaan van leven op aarde, wordt het een relikwiemolecuul genoemd. Er wordt aangenomen dat RNA de eerste structuur is die vóór het DNA bestond en vervolgens is geëvolueerd. De RNA-wereldhypothese - geformuleerd in 1986 door laureaat W alter Gilbert. Echter, om te bewijzenhet is nog steeds moeilijk. De theorie wordt verdedigd door voor de hand liggende feiten - tRNA-moleculen kunnen informatieblokken opslaan en deze informatie op de een of andere manier implementeren, dat wil zeggen, werk doen.
Maar tegenstanders van de theorie beweren dat een korte levensduur van een stof niet kan garanderen dat tRNA een goede drager is van biologische informatie. Deze nucleotiden worden snel afgebroken. De levensduur van tRNA in menselijke cellen varieert van enkele minuten tot enkele uren. Sommige soorten kunnen tot een dag duren. En als we het hebben over dezelfde nucleotiden in bacteriën, dan zijn de termen veel korter - tot enkele uren. Bovendien zijn de structuur en functies van tRNA te complex voor een molecuul om het primaire element van de biosfeer van de aarde te worden.
