ما هي الخصائص المميزة للنقل RNA. الهيكل الثانوي للحمض النووي الريبي

هيكل ووظائف الحمض النووي الريبي

RNA- بوليمر تكون مونومراته ريبونوكليوتيدات. على عكس الحمض النووي ، لا يتكون الحمض النووي الريبي من سلسلتين ، ولكن من سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات (استثناء - بعض الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي تحتوي على الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة). نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي قادرة على تكوين روابط هيدروجينية مع بعضها البعض. سلاسل الحمض النووي الريبي أقصر بكثير من سلاسل الحمض النووي.

مونومر الحمض النووي الريبي - نيوكليوتيدات (ريبونوكليوتيد)- يتكون من بقايا ثلاث مواد: 1) قاعدة نيتروجينية ، 2) خماسي سكاريد أحادي الكربون (بنتوز) و 3) حمض فوسفوريك. تنتمي القواعد النيتروجينية للحمض النووي الريبي أيضًا إلى فئتي بيريميدينات وبيورينات.

قواعد بيريميدين من الحمض النووي الريبي - قواعد اليوراسيل والسيتوزين والبيورين - الأدينين والجوانين. يتم تمثيل السكاريد أحادي النوكليوتيدات RNA بواسطة الريبوز.

تخصيص ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي: 1) معلوماتية(مصفوفة) RNA - مرنا (مرنا) ، 2) المواصلاتالحمض النووي الريبي - الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) ، 3) الريبوسوم RNA - الرنا الريباسي.

جميع أنواع الحمض النووي الريبي عبارة عن عديدات نيوكليوتيدات غير متفرعة ، ولها شكل مكاني محدد وتشارك في عمليات تخليق البروتين. يتم تخزين المعلومات حول بنية جميع أنواع الحمض النووي الريبي في الحمض النووي. تسمى عملية تخليق الحمض النووي الريبي على قالب الحمض النووي النسخ.

نقل الحمض النووي الريبيتحتوي عادة على 76 (من 75 إلى 95) نيوكليوتيدات ؛ الوزن الجزيئي - 25000-30.000. يمثل الحمض الريبي النووي النقال حوالي 10٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. وظائف tRNA: 1) نقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين ، إلى الريبوسومات ، 2) وسيط متعدية. تم العثور على حوالي 40 نوعًا من الحمض الريبي النووي النقال في الخلية ، كل منها له خاصية تسلسل النوكليوتيدات المميزة له فقط. ومع ذلك ، فإن جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) لها العديد من المناطق التكميلية داخل الجزيئية ، والتي بسببها تكتسب الحمض النووي الريبي شكلًا يشبه ورقة البرسيم في الشكل. يحتوي أي الحمض الريبي النووي النقال على حلقة للتلامس مع الريبوسوم (1) ، وحلقة ضد الكودون (2) ، وحلقة للتلامس مع الإنزيم (3) ، وجذع متقبل (4) ، ومضاد كودون (5). يتم إرفاق الحمض الأميني بالطرف 3 'من جذع المستقبل. أنتيكودون- ثلاثة نيوكليوتيدات "تتعرف" على كودون الرنا المرسال. يجب التأكيد على أن الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) معين يمكنه نقل حمض أميني محدد بدقة يتوافق مع مضاد الكودون الخاص به. يتم تحقيق خصوصية اتصال الأحماض الأمينية و tRNA بسبب خصائص الإنزيم aminoacyl-tRNA synthetase.

RNA الريبوسومتحتوي على 3000-5000 نيوكليوتيد ؛ الوزن الجزيئي - 1000000-1500000. يمثل الرنا الريباسي 80-85٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. في المركب مع بروتينات الريبوسوم ، يشكل الرنا الريباسي ريبوسومات - عضيات تقوم بتخليق البروتين. في الخلايا حقيقية النواة ، يحدث تخليق الرنا الريباسي في النواة. وظائف الرنا الريباسي: 1) مكون هيكلي ضروري للريبوسومات ، وبالتالي ضمان عمل الريبوسومات ؛ 2) ضمان تفاعل الريبوسوم و tRNA ؛ 3) الارتباط الأولي للريبوسوم وكودون بادئ الرنا المرسال وتحديد إطار القراءة ، 4) تشكيل المركز النشط للريبوسوم.

أنواع مختلفة من DNA و RNA - الأحماض النووية - هي أحد أهداف دراسة البيولوجيا الجزيئية. كانت دراسة الحمض النووي الريبي من أكثر المجالات الواعدة والتطور سريعًا في هذا العلم في السنوات الأخيرة.

باختصار حول بنية الحمض النووي الريبي

لذلك ، الحمض النووي الريبي ، حمض الريبونوكلييك ، عبارة عن بوليمر حيوي يتكون جزيءه من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات. يتكون كل نوكليوتيد ، بدوره ، من قاعدة نيتروجينية (أدينين أ ، جوانين ، أووراسيل يو أو سيتوزين سي) مع سكر ريبوز وبقايا حمض الفوسفوريك. بقايا الفوسفات ، التي تتصل بأضلاع النيوكليوتيدات المجاورة ، "تخيط" الكتل المكونة للحمض النووي الريبي في جزيء ضخم - متعدد النيوكليوتيدات. هذه هي الطريقة التي يتشكل بها الهيكل الأساسي للحمض النووي الريبي.

يتكون الهيكل الثانوي - تكوين سلسلة مزدوجة - في بعض أجزاء الجزيء وفقًا لمبدأ تكامل القواعد النيتروجينية: يشكل الأدينين زوجًا مع اليوراسيل من خلال مزدوج ، والجوانين مع السيتوزين - رابطة هيدروجينية ثلاثية.

في شكل العمل ، يشكل جزيء الحمض النووي الريبي أيضًا بنية ثلاثية - بنية مكانية خاصة ، شكل.

توليف الحمض النووي الريبي

يتم تصنيع جميع أنواع الحمض النووي الريبي باستخدام إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي. يمكن أن يعتمد على الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، أي أنه يمكن أن يحفز التوليف في كل من قوالب الحمض النووي والحمض النووي الريبي.

يعتمد التوليف على تكامل الأسس ومضاد التوازي لاتجاه قراءة الكود الجيني ويستمر في عدة مراحل.

أولاً ، يتم التعرف على بوليميراز RNA وربطه بتسلسل نوكليوتيد خاص على الحمض النووي - المحفز ، وبعد ذلك يتم فك اللولب المزدوج للحمض النووي في منطقة صغيرة ويبدأ تجميع جزيء الحمض النووي الريبي فوق إحدى السلاسل ، التي تسمى القالب (الآخر تسمى سلسلة الحمض النووي بالترميز - وهي نسختها التي يتم تصنيعها من الحمض النووي الريبي). يحدد عدم تناسق المحفز أيًا من خيوط الحمض النووي سيعمل كقالب ، وبالتالي يسمح لـ RNA polymerase ببدء التوليف في الاتجاه الصحيح.

الخطوة التالية تسمى استطالة. يبدأ مجمع النسخ ، الذي يشتمل على بوليميراز RNA ومنطقة غير مجدولة بهجين هجين DNA-RNA ، في التحرك. مع تقدم هذه الحركة ، ينفصل حبلا الحمض النووي الريبي المتنامي تدريجيًا ، ويفكك الحلزون المزدوج للحمض النووي أمام المجمع ويعيد التجمع خلفه.

تحدث المرحلة الأخيرة من التوليف عندما يصل RNA polymerase إلى منطقة معينة من المصفوفة تسمى المنهي. يمكن إنهاء (نهاية) العملية بطرق مختلفة.

الأنواع الرئيسية للـ RNA ووظائفها في الخلية

هم كالتالي:

• مصفوفة أو إعلامية (مرنا). من خلاله ، يتم النسخ - نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي.
• Ribosomal (rRNA) ، الذي يوفر عملية الترجمة - تخليق البروتين على قالب mRNA.
• النقل (tRNA). ينتج التعرف على الأحماض الأمينية ونقلها إلى الريبوسوم ، حيث يحدث تخليق البروتين ، ويشارك أيضًا في الترجمة.
• RNAs الصغيرة هي فئة واسعة من الجزيئات الصغيرة التي تؤدي وظائف مختلفة أثناء عمليات النسخ ، ونضج الحمض النووي الريبي ، والترجمة.
• جينومات الحمض النووي الريبي هي تسلسلات ترميز تحتوي على معلومات وراثية في بعض الفيروسات وأشباه الفيروسات.

في الثمانينيات ، تم اكتشاف النشاط التحفيزي للحمض النووي الريبي. تسمى الجزيئات التي لها هذه الخاصية الريبوزيمات. لا يوجد الكثير من الريبوزيمات الطبيعية المعروفة حتى الآن ، وقدرتها التحفيزية أقل من قدرة البروتينات ، لكنها تؤدي وظائف بالغة الأهمية في الخلية. حاليًا ، يجري العمل الناجح على توليف الريبوزيمات ، والتي ، من بين أمور أخرى ، لها أهمية كبيرة.

دعونا نتناول المزيد من التفاصيل حول الأنواع المختلفة لجزيئات الرنا.

مصفوفة (معلومات) RNA

يتم تصنيع هذا الجزيء على الجزء غير الملتوي من الحمض النووي ، وبالتالي نسخ الجين الذي يشفر بروتينًا معينًا.

يجب أن ينضج الحمض النووي الريبي للخلايا حقيقية النواة ، قبل أن يصبح بدوره ، مصفوفة لتخليق البروتين ، أي يمر بمجموعة من التعديلات المختلفة - المعالجة.

بادئ ذي بدء ، حتى في مرحلة النسخ ، يخضع الجزيء للتغطية: يتم إرفاق بنية خاصة لواحد أو أكثر من النيوكليوتيدات المعدلة ، الغطاء ، بنهايته. إنه يلعب دورًا مهمًا في العديد من العمليات النهائية ويعزز استقرار الرنا المرسال. يرتبط ما يسمى بذيل بولي (A) ، وهو سلسلة من نيوكليوتيدات الأدينين ، بالطرف الآخر من النسخة الأولية.

ثم يتم تقطيع pre-mRNA. هذا هو إزالة المناطق غير المشفرة من الجزيء - الإنترونات ، والتي هي وفيرة في الحمض النووي حقيقية النواة. بعد ذلك ، يحدث إجراء تحرير mRNA ، حيث يتم تعديل تركيبته كيميائيًا ، وكذلك المثيلة ، وبعد ذلك يترك mRNA الناضج نواة الخلية.

RNA الريبوسوم

يتكون أساس الريبوسوم ، وهو مركب يوفر تخليق البروتين ، من رنا ريبوزيين طويلين يشكلان جزيئات فرعية من الريبوسوم. يتم تصنيعها معًا على هيئة رنا رينابي واحد مسبق ، والذي يتم فصله بعد ذلك أثناء المعالجة. تتضمن الوحدة الفرعية الكبيرة أيضًا الرنا الريباسي منخفض الوزن الجزيئي المركب من جين منفصل. تمتلك RNAs الريبوسوم بنية ثلاثية معبأة بكثافة تعمل بمثابة سقالة للبروتينات الموجودة في الريبوسوم وتؤدي وظائف مساعدة.

في مرحلة عدم العمل ، يتم فصل وحدات الريبوسوم الفرعية ؛ عند بدء عملية الترجمة ، يتحد الرنا الريباسي للوحدة الفرعية الصغيرة مع الرنا المرسال ، وبعد ذلك يتم دمج عناصر الريبوسوم تمامًا. عندما يتفاعل RNA للوحدة الفرعية الصغيرة مع mRNA ، فإن الأخير ، كما كان ، يمتد عبر الريبوسوم (وهو ما يعادل حركة الريبوسوم على طول mRNA). الحمض النووي الريبي الريبوزومي للوحدة الفرعية الكبيرة هو ريبوزيم ، أي له خصائص إنزيمية. إنه يحفز تكوين روابط الببتيد بين الأحماض الأمينية أثناء تخليق البروتين.

وتجدر الإشارة إلى أن الجزء الأكبر من كل الحمض النووي الريبي في الخلية هو الريبوسوم - 70-80٪. يحتوي الحمض النووي على عدد كبير من الجينات التي تشفر الرنا الريباسي ، مما يضمن نسخه المكثف للغاية.

نقل الحمض النووي الريبي

يتم التعرف على هذا الجزيء بواسطة حمض أميني معين بمساعدة إنزيم خاص ، والارتباط به ينقل الحمض الأميني إلى الريبوسوم ، حيث يعمل كوسيط في عملية الترجمة - تخليق البروتين. يتم النقل عن طريق الانتشار في سيتوبلازم الخلية.

تتم معالجة جزيئات الحمض النووي الريبي المُصنَّعة حديثًا ، مثل الأنواع الأخرى من الحمض النووي الريبي. الحمض النووي الريبي الناضج في شكله النشط له شكل يشبه ورقة البرسيم. على "سويقة" الورقة - موقع المستقبل - يوجد تسلسل CCA مع مجموعة الهيدروكسيل التي ترتبط بالحمض الأميني. في الطرف المقابل من "الورقة" توجد حلقة anticodon التي تتصل بكودون تكميلي على mRNA. تُستخدم الحلقة D لربط RNA الناقل بالإنزيم عند التفاعل مع الأحماض الأمينية ، وتُستخدم الحلقة T لربط الوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسوم.

RNA صغير

تلعب هذه الأنواع من الحمض النووي الريبي دورًا مهمًا في العمليات الخلوية ويتم الآن دراستها بنشاط.

على سبيل المثال ، الحمض النووي الريبي النووي الصغير في الخلايا حقيقية النواة متورط في تضفير الرنا المرسال وربما يكون لها خصائص تحفيزية مع بروتينات التضفير. تشارك الحمض النووي الريبي النووي الصغير في معالجة الريبوسوم ونقل الحمض النووي الريبي.

يعد التداخل الصغير و microRNAs من أهم عناصر نظام تنظيم التعبير الجيني ، وهو أمر ضروري للخلية للتحكم في هيكلها ونشاطها الحيوي. هذا النظام هو جزء مهم من استجابة الخلية المناعية المضادة للفيروسات.

هناك أيضًا فئة من RNAs الصغيرة التي تعمل بشكل معقد مع بروتينات Piwi. تلعب هذه المجمعات دورًا كبيرًا في تطوير خلايا السلالة الجرثومية ، وفي تكوين الحيوانات المنوية ، وفي قمع العناصر الوراثية القابلة للنقل.

جينوم الحمض النووي الريبي

يمكن استخدام جزيء الحمض النووي الريبي كجينوم من قبل معظم الفيروسات. تختلف الجينومات الفيروسية - مفردة ومزدوجة تقطعت بهم السبل ، دائرية أو خطية. أيضًا ، غالبًا ما تكون جينومات الحمض النووي الريبي للفيروسات مجزأة وأقصر عمومًا من الجينومات المحتوية على الحمض النووي.

هناك عائلة من الفيروسات يتم إعادة كتابة معلوماتها الجينية ، المشفرة في الحمض النووي الريبي ، بعد إصابة الخلية عن طريق النسخ العكسي ، إلى الحمض النووي ، والذي يتم إدخاله بعد ذلك في جينوم الخلية الضحية. هذه هي ما يسمى الفيروسات القهقرية. وتشمل هذه ، على وجه الخصوص ، فيروس نقص المناعة البشرية.

أهمية أبحاث الحمض النووي الريبي في العلوم الحديثة

إذا كان الرأي السابق حول الدور الثانوي للحمض النووي الريبي هو السائد ، فمن الواضح الآن أنه عنصر ضروري وأهم في الحياة داخل الخلايا. لا يمكن للعديد من العمليات ذات الأهمية القصوى الاستغناء عن المشاركة النشطة للحمض النووي الريبي. ظلت آليات مثل هذه العمليات غير معروفة لفترة طويلة ، ولكن بفضل دراسة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي ووظائفها ، أصبحت العديد من التفاصيل تتضح تدريجياً.

من الممكن أن يكون RNA قد لعب دورًا حاسمًا في ظهور الحياة وتطورها في فجر تاريخ الأرض. تتحدث نتائج الدراسات الحديثة لصالح هذه الفرضية ، مما يدل على العصور القديمة غير العادية للعديد من آليات عمل الخلية بمشاركة أنواع معينة من الحمض النووي الريبي. على سبيل المثال ، فإن المحولات الريبية التي تم اكتشافها مؤخرًا كجزء من mRNA (نظام تنظيم خالي من البروتين لنشاط الجينات في مرحلة النسخ) ، وفقًا للعديد من الباحثين ، هي أصداء لعصر تم فيه بناء الحياة البدائية على أساس الحمض النووي الريبي ، بدون مشاركة الحمض النووي والبروتينات. تعتبر MicroRNAs أيضًا مكونًا قديمًا جدًا في النظام التنظيمي. تشير السمات الهيكلية للرنا الريباسي النشط تحفيزيًا إلى تطوره التدريجي عن طريق إضافة شظايا جديدة إلى الجسيم البدائي القديم.

تعتبر الدراسة الشاملة لأنواع الحمض النووي الريبي وكيفية مشاركتها في عمليات معينة مهمة للغاية أيضًا في مجالات الطب النظرية والتطبيقية.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية للحمض النووي

العوامل المختلفة التي تكسر روابط الهيدروجين (زيادة درجة الحرارة فوق 80 درجة مئوية ، والتغيرات في درجة الحموضة والقوة الأيونية ، وعمل اليوريا ، وما إلى ذلك) تسبب تمسخ الحمض النووي ، أي تغيير في الترتيب المكاني لسلاسل الحمض النووي دون كسر الروابط التساهمية. ينقسم اللولب المزدوج للحمض النووي أثناء التمسخ كليًا أو جزئيًا إلى سلاسل مكوناته. يترافق تمسخ الحمض النووي مع زيادة الامتصاص البصري في منطقة الأشعة فوق البنفسجية لقواعد البيورين والبيريميدين. هذه الظاهرة تسمى تأثير مفرط اللون . يقلل التمسخ أيضًا من اللزوجة العالية المتأصلة في محاليل الحمض النووي الأصلية. عندما يتم استعادة بنية الحمض النووي الأصلية مزدوجة الشريطة ، نتيجة لإعادة التشبع ، ينخفض ​​الامتصاص عند 260 نانومتر بواسطة القواعد النيتروجينية بسبب "التدريع". هذه الظاهرة تسمى تأثير hypochromic .

يتم "فك" كل حمض نووي في سلاسل مكوناته ضمن نطاق درجة حرارة معينة. وتسمى نقطة المنتصف في هذه الفترة بنقطة الانصهار. تعتمد درجة حرارة انصهار الحمض النووي في ظل الظروف القياسية (درجة حموضة معينة وقوة أيونية) على نسبة القواعد النيتروجينية. تكون أزواج G-C التي تحتوي على ثلاثة روابط هيدروجينية أقوى ، لذلك ، كلما زاد محتوى أزواج G-C في الحمض النووي ، زادت نقطة الانصهار.

وظائف الحمض النووي. في تسلسل النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي ، يتم تشفير المعلومات الجينية. تتمثل الوظائف الرئيسية للحمض النووي ، أولاً ، في ضمان تكاثر نفسه في سلسلة من أجيال الخلايا وأجيال الكائنات الحية ، وثانيًا ، ضمان تخليق البروتينات. ترجع هذه الوظائف إلى حقيقة أن جزيئات الحمض النووي تعمل كمصفوفة في الحالة الأولى للتكرار ، أي نسخ المعلومات في جزيئات DNA الابنة ، في الثانية - للنسخ ، أي لإعادة ترميز المعلومات في بنية الحمض النووي الريبي.

أرز. 5 منحنى الانصهار (تمسخ الحمض النووي)

يمكن للخيوط التكميلية للحمض النووي المنفصلة أثناء التمسخ ، في ظل ظروف معينة ، إعادة الاتصال في حلزون مزدوج. هذه العملية تسمى التجديد. إذا لم يحدث التمسخ تمامًا ولم تفقد بعض القواعد على الأقل التفاعل بواسطة الروابط الهيدروجينية ، فإن إعادة التشبع تتم بسرعة كبيرة.

يحتوي سيتوبلازم الخلايا على ثلاثة أنواع وظيفية رئيسية من الحمض النووي الريبي. هذه هي الرنا المرسال - الرنا المرسال التي تعمل كقوالب لتخليق البروتين ، الرنا الريبوزومي ، الرنا الريباسي التي تعمل كمكونات هيكلية للريبوسومات ، وتحويل الرناوات - الرنا المرسال المشاركة في ترجمة (ترجمة) معلومات الرنا المرسال إلى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين.

يوضح الجدول 2 الاختلافات بين DNA و RNA من حيث التركيب والتوطين في الخلية والوظائف.

الجدول 2 الاختلافات بين DNA و RNA

هو تخليق جزيء بروتين على أساس مرسال RNA (ترجمة). ومع ذلك ، على عكس النسخ ، لا يمكن ترجمة تسلسل النوكليوتيدات إلى حمض أميني مباشرة ، لأن هذه المركبات لها طبيعة كيميائية مختلفة. لذلك ، تتطلب الترجمة وسيطًا في شكل نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، وتتمثل وظيفته في ترجمة الشفرة الوراثية إلى "لغة" الأحماض الأمينية.

الخصائص العامة لنقل الحمض النووي الريبي

RNAs أو tRNAs هي جزيئات صغيرة تنقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين (في الريبوسومات). تبلغ كمية هذا النوع من الحمض النووي الريبي في الخلية حوالي 10٪ من إجمالي تجمع الحمض النووي الريبي.

مثل الأنواع الأخرى من الحمض الريبي النووي النقال ، فإنه يتكون من سلسلة من ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد. يبلغ طول تسلسل النوكليوتيدات 70-90 وحدة ، وحوالي 10٪ من تركيبة الجزيء تقع على مكونات ثانوية.

نظرًا لحقيقة أن لكل حمض أميني حامله الخاص في شكل الحمض الريبي النووي النقال ، فإن الخلية تصنع عددًا كبيرًا من أنواع هذا الجزيء. اعتمادًا على نوع الكائن الحي ، يختلف هذا المؤشر من 80 إلى 100.

وظائف الحمض الريبي النووي النقال

نقل الحمض النووي الريبي هو مورد الركيزة لتخليق البروتين ، والذي يحدث في الريبوسومات. نظرًا للقدرة الفريدة على الارتباط بكل من الأحماض الأمينية وتسلسل القالب ، يعمل الحمض الريبي النووي النقال كمحول دلالي في نقل المعلومات الجينية من شكل الحمض النووي الريبي إلى شكل البروتين. يعتمد تفاعل هذا الوسيط مع مصفوفة تشفير ، كما هو الحال في النسخ ، على مبدأ تكامل القواعد النيتروجينية.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لـ tRNA في قبول وحدات الأحماض الأمينية ونقلها إلى جهاز تخليق البروتين. وراء هذه العملية التقنية معنى بيولوجي ضخم - تنفيذ الشفرة الجينية. يعتمد تنفيذ هذه العملية على الميزات التالية:

• يتم ترميز جميع الأحماض الأمينية بواسطة النوكليوتيدات الثلاثية ؛
• لكل ثلاثة توائم (أو كودون) يوجد مضاد كودون يمثل جزءًا من الحمض الريبي النووي النقال ؛
• يمكن لكل حمض tRNA أن يرتبط فقط بحمض أميني معين.

وهكذا ، يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين من خلال الحمض الريبي النووي النقال وبأي ترتيب تتفاعل بشكل مكمل مع الرنا المرسال أثناء الترجمة. هذا ممكن بسبب وجود مراكز وظيفية في نقل الحمض النووي الريبي ، أحدها مسؤول عن الارتباط الانتقائي للحمض الأميني ، والآخر عن الارتباط بكودون. لذلك ، ترتبط ارتباطا وثيقا الوظائف.

هيكل نقل الحمض النووي الريبي

يكمن تفرد الحمض النووي الريبي في حقيقة أن هيكله الجزيئي ليس خطيًا. يتضمن أقسامًا حلزونية مزدوجة الشريطة ، والتي تسمى السيقان ، و 3 حلقات مفردة تقطعت بهم السبل. في الشكل ، يشبه هذا التشكل ورقة البرسيم.

في هيكل الحمض النووي الريبي ، يتم تمييز السيقان التالية:

• متقبل
• أنتيكودون.
• ديهيدروريديل.
• سودوريديل.
• إضافي.

السيقان الحلزونية المزدوجة تحتوي على 5 إلى 7 أزواج من Watson-Crickson. في نهاية الجذع المستقبلي توجد سلسلة صغيرة من النيوكليوتيدات غير الزوجية ، والتي يكون 3-هيدروكسيل منها موقع ارتباط جزيء الحمض الأميني المقابل.

المنطقة الهيكلية للاتصال مع mRNA هي واحدة من حلقات الحمض النووي الريبي. يحتوي على مضاد للأكودون مكمل للثلاثي الدلالي ، وهو مضاد الكودون والنهاية المقبولة التي توفر وظيفة المهايئ لـ tRNA.

التركيب الثلاثي للجزيء

"ورقة البرسيم" هي بنية ثانوية من الحمض الريبي النووي النقال ، ولكن بسبب الطي ، يكتسب الجزيء شكلاً على شكل حرف L ، والذي يتم تثبيته معًا بواسطة روابط هيدروجينية إضافية.

شكل L هو الهيكل الثالثي للـ tRNA ويتكون من حلزوني A-RNA عموديين تقريبًا ، بطول 7 نانومتر وسمك 2 نانومتر. يحتوي هذا الشكل من الجزيء على نهايتين فقط ، أحدهما يحتوي على anticodon والآخر له مركز متقبل.

ميزات ارتباط الحمض الريبي النووي النقال بالأحماض الأمينية

يتم تفعيل الأحماض الأمينية (ارتباطها بنقل الحمض النووي الريبي) بواسطة aminoacyl-tRNA synthetase. يؤدي هذا الإنزيم وظيفتين مهمتين في وقت واحد:

• يحفز تكوين رابطة تساهمية بين مجموعة 3'-hydroxyl من الجذع المستقبِل والحمض الأميني ؛
• يوفر مبدأ المطابقة الانتقائية.

كل واحد منهم لديه مركب aminoacyl-tRNA الخاص به. يمكن أن يتفاعل فقط مع النوع المناسب من جزيء النقل. هذا يعني أن المضاد للأخير يجب أن يكون مكملاً للثلاثي الذي يشفر هذا الحمض الأميني المعين. على سبيل المثال ، سوف يرتبط leucine synthetase فقط بالحمض النووي الريبي (tRNA) المخصص لليوسين.

يحتوي جزيء تخليق aminoacyl-tRNA على ثلاثة جيوب مرتبطة بالنيوكليوتيدات ، ويكون تشكيلها وشحنها مكملين لنيوكليوتيدات مضاد الكودون المقابل في الحمض الريبي النووي النقال. وهكذا ، يحدد الإنزيم جزيء النقل المطلوب. في كثير من الأحيان ، يعمل تسلسل النيوكليوتيدات الخاص بجذع المستقبل كقطعة التعرف.

RNA الريبوسوم

الأحماض الريبوسومية الريبية (rRNA) هي عدة جزيئات من الحمض النووي الريبي (RNA) تشكل أساس الريبوسوم. تتمثل الوظيفة الرئيسية للرنا الريباسي في تنفيذ عملية الترجمة - قراءة المعلومات من الرنا المرسال باستخدام جزيئات الرنا الريباسي المحول وتحفيز تكوين روابط الببتيد بين الأحماض الأمينية المرتبطة بـ الحمض الريبي النووي النقال. يشكل RNA الريبوزومي حوالي 80٪ من جميع الخلايا RNA. يتم ترميزه بواسطة الجينات الموجودة في الحمض النووي للعديد من الكروموسومات الموجودة في منطقة النواة المعروفة بالمنظم النووي.

يتشابه التسلسل الأساسي في الرنا الريباسي في جميع الكائنات الحية ، من البكتيريا إلى الحيوانات. تم العثور على الرنا الريباسي في السيتوبلازم ، حيث يرتبط بجزيئات البروتين ، ويشكل معها عضيات خلوية تسمى الريبوسومات. يحدث تخليق البروتين على الريبوسومات. هنا ، يتم ترجمة "الكود" الموجود في الرنا المرسال إلى تسلسل الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد.

نقل الحمض النووي الريبي

نقل الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي - الحمض النووي الريبي ، وظيفته نقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين. تشارك الحمض النووي الريبي أيضًا بشكل مباشر في نمو سلسلة البولي ببتيد ، حيث تنضم - في مجمع مع حمض أميني - إلى كودون الرنا المرسال وتوفر التشكل للمركب الضروري لتشكيل رابطة ببتيد جديدة.

كل حمض أميني له الحمض الريبي النووي النقال الخاص به.

الحمض النووي الريبي هو الحمض النووي الريبي وحيد الشريطة ، ولكن في شكله الوظيفي يكون له شكل "ورقة البرسيم". يتكون من أربعة أجزاء رئيسية تؤدي وظائف مختلفة. يتكون "الساق" المتلقي من جزأين طرفيين متصلين من الحمض الريبي النووي النقال (tRNA). يتكون من سبعة أزواج أساسية. الطرف 3 بوصات من هذا الجذع أطول نوعًا ما ويشكل منطقة أحادية الجديلة تنتهي بتسلسل CCA مع مجموعة OH حرة. ويرتبط حمض أميني قابل للنقل بهذه النهاية. والفروع الثلاثة المتبقية هي متواليات نيوكليوتيدات متقاربة تكميلية تنتهي في مناطق تشكيل حلقة غير زوجية. يتكون منتصف هذه الفروع - anticodon - من خمسة أزواج من النيوكليوتيدات وتحتوي على anticodon في وسط حلقةها. بواسطة هذا الحمض الريبي النووي النقال إلى موقع تخليق الببتيد.

بين الفروع المستقبلة و anticodon فرعين جانبيين. في حلقاتها ، تحتوي على قواعد معدلة - dihydrouridine (D-loop) وثلاثي T؟ C ، أين؟ - pseudouriain (T؟ C- حلقة). هناك حلقة إضافية بين فرعي aiticodon و T؟ C ، والتي تشمل 3-5 إلى 13-21 نيوكليوتيدات.

يرتبط الحمض الأميني تساهميًا بطرف 3 'من الجزيء بواسطة إنزيم aminoacyl-tRNA synthetase ، والذي يكون محددًا لكل نوع من أنواع الحمض النووي الريبي.

يعمل الحمض الريبي النووي النقال كجزيء وسيط بين الكودون الثلاثي في ​​الرنا المرسال وتسلسل الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد. تمثل الحمض النووي الريبي حوالي 15٪ من جميع الحمض النووي الريبي الخلوي ؛ هذه الحمض النووي الريبي لديها أقصر سلسلة من عديد النوكليوتيدات - فهي تحتوي في المتوسط ​​على 80 نيوكليوتيد. تحتوي كل خلية فردية على أكثر من 20 جزيءًا مختلفًا من جزيئات الحمض الريبي النووي النقال. جميع جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) لها بنية أساسية مماثلة. في الطرف 5'-نهاية جزيء الحمض الريبي النووي النقال يوجد دائمًا الجوانين ، وفي النهاية 3'- تسلسل قاعدة CCA.

يختلف تسلسل النوكليوتيدات في باقي الجزيء وقد يحتوي على قواعد "غير عادية" مثل إينوزين وسيودويوراسيل.

يتوافق التسلسل الأساسي في ثلاثي الأضداد المضاد بدقة مع الحمض الأميني الذي يحمله جزيء الحمض النووي الريبي المعطى.

أرز. 3.

يرتبط كل حمض أميني بواحد من الحمض النووي الريبي (tRNAs) الخاص به بمساعدة الإنزيم aminoacyl-tRNA synthase. والنتيجة هي مركب animacid-tRNA ، والمعروف باسم animoacyl-tRNA ، حيث تكون طاقة الروابط بين النوكليوتيد الطرفي A في ثلاثي CCA والحمض الأميني كافية للسماح بمزيد من الترابط مع الحمض الأميني المجاور. وهكذا ، يتم تصنيع سلسلة بولي ببتيد.

تتمثل إحدى ميزات الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) في وجود قواعد غير عادية فيه والتي تنشأ نتيجة التعديل الكيميائي بعد إدراج قاعدة عادية في سلسلة عديد النوكليوتيدات. تحدد هذه القواعد المتغيرة التنوع الهيكلي الكبير للـ tRNAs في الخطة العامة لهيكلها. من الأهمية بمكان إجراء تعديلات على القواعد التي تشكل الكودون ، والتي تؤثر على خصوصية تفاعلها مع الكودون. على سبيل المثال ، الإينوزين الأساسي غير النمطي ، في بعض الأحيان في الموضع الأول من الحمض الريبي النووي النقال anticodon ، قادر على الاندماج بشكل متكامل مع ثلاث قواعد ثالثة مختلفة لكودون mRNA - U و C و A. نظرًا لأن إحدى ميزات الكود الجيني هي الانحلال ، يتم تشفير العديد من الأحماض الأمينية بعدة أكواد ، والتي ، كقاعدة عامة ، تختلف في قاعدتها الثالثة. نظرًا للارتباط غير المحدد لقاعدة anticodon المعدلة ، يتعرف الحمض الريبي النووي النقال واحد على العديد من الكودونات المترادفة.