Molekylærbiologi omhandler studiet av strukturen og funksjonene til molekyler av organiske stoffer som utgjør de levende cellene til planter, dyr og mennesker. En spesiell plass blant dem er gitt til en gruppe forbindelser k alt nukleinsyre (kjerne)syrer.
Det er to typer: deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre. Sistnevnte har flere modifikasjoner: i-RNA, t-RNA og r-RNA, som er forskjellige i funksjon og plassering i cellen. Denne artikkelen er viet studiet av følgende spørsmål: hvor syntetiseres rRNA i prokaryote og eukaryote celler, hva er dets struktur og betydning.
Historisk bakgrunn
Den første vitenskapelige omtale av ribosomal syre kan bli funnet i studiene til R. Weinberg og S. Penman på 60-tallet av det XX århundre, som beskrev korte polynukleotidmolekyler relatert til ribonukleinsyrer, men forskjellige i romlig struktur og sedimentasjonskoeffisient fra informasjons- og transport-RNA. Oftest deres molekylerfinnes i nukleolus, så vel som i celleorganeller - ribosomer som er ansvarlige for syntesen av cellulært protein. De ble k alt ribosomale (ribosomale ribonukleinsyrer).
RNA-karakteristikk
Ribonukleinsyre, i likhet med DNA, er en polymer, hvis monomerer er nukleotider av 4 typer: adenin, guanin, uracil og cytidin, forbundet med fosfodiesterbindinger til lange enkelttrådete molekyler, vridd i form av en spiral eller har mer komplekse konformasjoner. Det er også dobbelttrådete ribosomale ribonukleinsyrer som finnes i RNA-holdige virus og dupliserer funksjonene til DNA: bevaring og overføring av arvelige egenskaper.
Tre typer syrer er mest vanlige i cellen, disse er: matrise, eller informasjons-RNA, transportribosomal ribonukleinsyre, som aminosyrer er knyttet til, samt ribosomsyre, lokalisert i nukleolus og celle cytoplasma.
Ribosom alt RNA utgjør omtrent 80 % av den totale mengden ribonukleinsyrer i cellen og 60 % av massen til ribosomet, en organoid som syntetiserer cellulært protein. Alle de ovennevnte artene syntetiseres (transkriberes) ved visse deler av DNA, k alt RNA-gener. I synteseprosessen er molekyler av et spesielt enzym, RNA-polymerase, involvert. Stedet i cellen hvor rRNA syntetiseres er nukleolus, som ligger i karyoplasmakjerner.
Nucleolus, dens rolle i syntese
I livet til en celle, k alt cellesyklusen, er det en periode mellom delingene - interfase. På dette tidspunktet er tette kropper med en granulær struktur, k alt nukleoler, tydelig synlige i cellekjernen, som er en uunnværlig komponent av både plante- og dyreceller.
I molekylærbiologi er det fastslått at nukleolene er organellene der rRNA syntetiseres. Ytterligere forskning av cytologer førte til oppdagelsen av deler av cellulært DNA, der gener som er ansvarlige for strukturen og syntesen av ribosomale syrer ble funnet. De ble k alt kjernefysisk organisator.
Atomarrangør
Fram til 60-tallet av det XX århundre var det en oppfatning i biologien om at den nukleolære organisatoren, lokalisert på stedet for den sekundære innsnevringen i 13., 14., 15., 21. og 22. kromosompar, har formen av et enkelt nettsted. Forskere som er involvert i studiet av kromosomskader, k alt aberrasjoner, har funnet ut at i øyeblikket av kromosombrudd på stedet for den sekundære innsnevringen, skjer dannelsen av nukleoler på hver av delene.
Dermed kan vi slå fast følgende: den nukleolære organisatoren består ikke av én, men av flere loci (gener) som er ansvarlige for dannelsen av kjernen. Det er i den at ribosomale ribonukleinsyrer rRNA syntetiseres, som danner underenheter av proteinsyntetiserende celleorganeller - ribosomer.
Hva er ribosomer?
Som nevnt tidligere, alle tre hovedtypeneRNA finnes i cellen, hvor de syntetiseres på visse steder - DNA-gener. Ribosom alt RNA dannet som et resultat av transkripsjon danner komplekser med proteiner - ribonukleoproteiner, hvorfra de bestanddeler av den fremtidige organellen, de såk alte underenhetene, dannes. Gjennom porene i kjernemembranen går de inn i cytoplasmaet og danner i det de kombinerte strukturene, som også inkluderer molekyler av i-RNA og t-RNA, k alt polysomer.
Ribosomene i seg selv kan separeres under påvirkning av kalsiumioner og eksisterer separat som underenheter. Den omvendte prosessen skjer i cellenes cytoplasma, hvor translasjonsprosessene finner sted - sammenstillingen av cellulære proteinmolekyler. Jo mer aktiv cellen er, jo mer intense er metabolske prosessene i den, jo flere ribosomer inneholder den. For eksempel er celler i den røde benmargen, hepatocytter fra virveldyr og mennesker preget av et stort antall av disse organellene i cytoplasmaet.
Hvordan kodes rRNA-gener?
Basert på ovenstående er strukturen, typene og funksjonen til rRNA-gener avhengig av nukleolære arrangører. De inneholder loci som inneholder gener som koder for ribosom alt RNA. O. Miller, som forsket på oogenese i salamanderceller, etablerte mekanismen for funksjonen til disse genene. Kopier av rRNA (de såk alte primære transkriptanter) ble syntetisert fra dem, inneholdende ca. 13x103 nukleotider og med en sedimenteringskoeffisient på 45 S. Deretter gjennomgikk denne kjeden en modningsprosess, som endte med dannelsen av trerRNA-molekyler med sedimentasjonskoeffisienter på 5, 8 S, 28 S og 18 S.
Mekanisme for rRNA-dannelse
La oss gå tilbake til eksperimentene til Miller, som undersøkte syntesen av ribosom alt RNA og beviste at nukleolært DNA fungerer som en mal (matrise) for dannelsen av rRNA - en transkripsjonsmiddel. Han slo også fast at antallet umodne ribosomale syrer (pre-r-RNA) som dannes avhenger av antall molekyler til RNA-polymerase-enzymet. Deretter skjer deres modning (prosessering), og rRNA-molekyler begynner umiddelbart å binde seg til peptider, noe som resulterer i dannelsen av et ribonukleoprotein, byggematerialet til ribosomet.
Funksjoner av ribosomale syrer i eukaryote celler
Ribosomene til prokaryote og kjernefysiske organismer har de samme prinsippene for struktur og felles funksjonelle mekanismer fortsatt cytomolekylære forskjeller. For å finne det ut brukte forskerne en forskningsmetode k alt røntgendiffraksjonsanalyse. Det ble funnet at størrelsen på det eukaryote ribosomet, og dermed rRNA som er inkludert i det, er større og sedimentasjonskoeffisienten er 80 S. Organellen, som mister magnesiumioner, kan deles inn i to underenheter med indikatorer på 60 S og 40 S En liten partikkel inneholder ett molekyl syre, og en stor en-tre, det vil si at kjerneceller inneholder ribosomer som består av 4 polynukleotidhelikser av syre med følgende egenskaper: 28 S RNA - 5 tusen nukleotider, 18 S - 2 tusen 5 S - 120 nukleotider, 5, 8 S - 160. Stedet der rRNA syntetiseres i eukaryote celler er kjernen, lokalisert i karyoplasmaen til kjernen.
Ribosom alt RNA av prokaryoter
I motsetning til r-RNA,Når de kommer inn i kjernecellene, blir de ribosomale ribonukleinsyrene til bakterier transkribert i et komprimert område av cytoplasmaet som inneholder DNA og kalles nukleoiden. Den inneholder rRNA-gener. Transkripsjon, hvis generelle karakteristika kan representeres som en prosess for å omskrive informasjon fra rRNA av DNA-gener til en nukleotidsekvens av ribosomal ribonukleinsyre, under hensyntagen til regelen om komplementaritet til den genetiske koden: adenin-nukleoitid tilsvarer uracil og guanin til cytosin.
R-RNA-bakterier har lavere molekylvekt og mindre størrelse enn kjerneceller. Deres sedimentasjonskoeffisient er 70 S, og de to underenhetene har verdier på 50 S og 30 S. Den mindre partikkelen inneholder ett rRNA-molekyl, og den største inneholder to.
Ribonukleinsyrens rolle i oversettelsesprosessen
Hovedfunksjonen til r-RNA er å sikre prosessen med cellulær proteinbiosyntese - oversettelse. Det utføres bare i nærvær av ribosomer som inneholder r-RNA. Ved å kombineres i grupper binder de seg til informasjons-DNA-molekylet, og danner et polysom. Molekyler av transportribosomal ribonukleinsyre, som bærer aminosyrer, som, når de er i polysomet, binder seg til hverandre ved peptidbindinger, danner en polymer - protein. Det er den viktigste organiske forbindelsen i cellen, som utfører mange viktige funksjoner: bygning, transport, energi, enzymatisk, beskyttende og signalgivende.
Denne artikkelen undersøkte egenskapene, strukturen og beskrivelsen av ribosomale nukleinsyrer, som erorganiske biopolymerer av plante-, dyre- og menneskeceller.
