IRNS, tRNS, RRNS – trīs galveno nukleīnskābju – mijiedarbību un struktūru uzskata tāda zinātne kā citoloģija. Tas palīdzēs noskaidrot, kāda ir transporta ribonukleīnskābes (tRNS) loma šūnās. Šī ļoti mazā, bet tajā pašā laikā nenoliedzami svarīgā molekula piedalās organismu veidojošo proteīnu savienošanas procesā.
Kāda ir tRNS struktūra? Ir ļoti interesanti aplūkot šo vielu "no iekšpuses", noskaidrot tās bioķīmiju un bioloģisko lomu. Un arī, kā tRNS struktūra un tās loma olb altumvielu sintēzē ir savstarpēji saistītas?
Kas ir tRNS, kā tā darbojas?
Transporta ribonukleīnskābe ir iesaistīta jaunu proteīnu veidošanā. Gandrīz 10% no visām ribonukleīnskābēm ir transports. Lai būtu skaidrs, no kādiem ķīmiskajiem elementiem veidojas molekula, aprakstīsim tRNS sekundārās struktūras struktūru. Sekundārā struktūra ņem vērā visas galvenās ķīmiskās saites starp elementiem.
Šī ir makromolekula, kas sastāv no polinukleotīdu ķēdes. Slāpekļa bāzes tajā ir savienotas ar ūdeņraža saitēm. Tāpat kā DNS, RNS ir 4 slāpekļa bāzes: adenīns,citozīns, guanīns un uracils. Šajos savienojumos adenīns vienmēr ir saistīts ar uracilu, bet guanīns, kā parasti, ar citozīnu.
Kāpēc nukleotīdam ir prefikss ribo-? Vienkārši visus lineāros polimērus, kuriem nukleotīda pamatā ir riboze, nevis pentoze, sauc par ribonukleīniem. Un pārneses RNS ir viens no 3 šāda ribonukleīna polimēra veidiem.
tRNS struktūra: bioķīmija
Apskatīsim molekulārās struktūras dziļākos slāņus. Šiem nukleotīdiem ir 3 komponenti:
- Saharoze, riboze ir iesaistīta visu veidu RNS.
- Fosforskābe.
- Slāpekļa bāzes. Tie ir purīni un pirimidīni.
Slāpekļa bāzes ir savstarpēji saistītas ar stiprām saitēm. Ir pieņemts bāzes sadalīt purīnā un pirimidīnā.
Purīni ir adenīns un guanīns. Adenīns atbilst 2 savstarpēji savienotu gredzenu adenilnukleotīdam. Un guanīns atbilst tam pašam "viena gredzena" guanīna nukleotīdam.
Piramidīni ir citozīns un uracils. Pirimidīniem ir viena gredzena struktūra. RNS nav timīna, jo tas ir aizstāts ar tādu elementu kā uracils. Tas ir svarīgi saprast, pirms aplūkot citas tRNS struktūras iezīmes.
RNS veidi
Kā redzat, TRNA struktūru nevar īsi aprakstīt. Jums ir jāiedziļinās bioķīmijā, lai saprastu molekulas mērķi un tās patieso struktūru. Kādi citi ribosomu nukleotīdi ir zināmi? Ir arī matricas jeb informatīvās un ribosomu nukleīnskābes. Saīsināti kā RNS un RNS. Visi 3molekulas šūnā cieši sadarbojas viena ar otru, lai organisms saņemtu pareizi strukturētas proteīna lodītes.
Nav iespējams iedomāties viena polimēra darbību bez 2 citu palīdzības. tRNS strukturālās iezīmes kļūst saprotamākas, ja tās aplūko kopā ar funkcijām, kas ir tieši saistītas ar ribosomu darbību.
IRNS, tRNS, RRNS struktūra daudzējādā ziņā ir līdzīga. Visiem ir ribozes bāze. Tomēr to struktūra un funkcijas atšķiras.
Nukleīnskābju atklāšana
Šveicietis Johans Mišers 1868. gadā šūnas kodolā atrada makromolekulas, kuras vēlāk sauca par nukleīniem. Nosaukums "nukleīni" cēlies no vārda (kodols) - kodols. Lai gan nedaudz vēlāk tika konstatēts, ka vienšūnu radījumos, kuriem nav kodola, šīs vielas ir arī. 20. gadsimta vidū Nobela prēmija tika saņemta par nukleīnskābju sintēzes atklāšanu.
TRNA darbojas proteīnu sintēzē
Pats nosaukums – pārneses RNS runā par molekulas galveno funkciju. Šī nukleīnskābe "nes" sev līdzi neaizvietojamās aminoskābes, kas nepieciešamas ribosomu RNS, lai izveidotu noteiktu proteīnu.
tRNS molekulai ir maz funkciju. Pirmā ir IRNA kodona atpazīšana, otrā funkcija ir celtniecības bloku - aminoskābju piegāde proteīnu sintēzei. Vēl daži eksperti izšķir akceptora funkciju. Tas ir, aminoskābju pievienošana pēc kovalentā principa. Enzīms, piemēram, aminocil-tRNS sintatāze, palīdz “piesaistīt” šo aminoskābi.
Kā tRNS struktūra ir saistīta ar tofunkcijas? Šī īpašā ribonukleīnskābe ir sakārtota tā, ka vienā tās pusē atrodas slāpekļa bāzes, kas vienmēr ir savienotas pa pāriem. Tie ir mums zināmie elementi - A, U, C, G. Tieši 3 "burti" jeb slāpekļa bāzes veido antikodonu - apgriezto elementu kopu, kas mijiedarbojas ar kodonu saskaņā ar komplementaritātes principu.
Šī svarīgā tRNS strukturālā iezīme nodrošina, ka, dekodējot šablona nukleīnskābi, nebūs kļūdu. Galu galā no precīzas aminoskābju secības ir atkarīgs, vai ķermenim šobrīd nepieciešamais proteīns tiek sintezēts pareizi.
Ēkas funkcijas
Kādas ir tRNS strukturālās iezīmes un tās bioloģiskā loma? Šī ir ļoti sena struktūra. Tās izmērs ir aptuveni 73–93 nukleotīdi. Vielas molekulmasa ir 25 000–30 000.
tRNS sekundārās struktūras struktūru var izjaukt, pētot 5 galvenos molekulas elementus. Tātad šī nukleīnskābe sastāv no šādiem elementiem:
- enzīmu kontakta cilpa;
- cilpa kontaktam ar ribosomu;
- antikodona cilpa;
- pieņēmēja kāts;
- pats antikodons.
Un arī piešķiriet nelielu mainīgo cilpu sekundārajā struktūrā. Viens plecs visos tRNS veidos ir vienāds - divu citozīna un viena adenozīna atlieku stublājs. Tieši šajā vietā notiek savienojums ar 1 no 20 pieejamajām aminoskābēm. Katrai aminoskābei ir atsevišķs enzīms – savs aminoacil-tRNS.
Visa informācija, kas šifrē visu struktūrunukleīnskābes ir atrodamas pašā DNS. tRNS struktūra visās dzīvajās būtnēs uz planētas ir gandrīz identiska. Skatoties 2D formātā, tā izskatīsies kā lapa.
Tomēr, ja paskatās pēc tilpuma, molekula atgādina L-veida ģeometrisku struktūru. To uzskata par tRNS terciāro struktūru. Bet studiju ērtībai ir ierasts vizuāli “atgriezt”. Terciārā struktūra veidojas sekundārās struktūras elementu mijiedarbības rezultātā, tām daļām, kuras savstarpēji papildina.
tRNS rokām vai gredzeniem ir svarīga loma. Piemēram, viena roka ir nepieciešama ķīmiskai saitei ar noteiktu fermentu.
Raksturīga nukleotīda iezīme ir milzīga skaita nukleozīdu klātbūtne. Ir vairāk nekā 60 šo mazo nukleozīdu veidu.
tRNS struktūra un aminoskābju kodēšana
Mēs zinām, ka tRNS antikodons ir 3 molekulas garš. Katrs antikodons atbilst noteiktai, "personīgai" aminoskābei. Šī aminoskābe ir savienota ar tRNS molekulu, izmantojot īpašu fermentu. Tiklīdz 2 aminoskābes apvienojas, saites ar tRNS tiek pārtrauktas. Visi ķīmiskie savienojumi un fermenti ir nepieciešami līdz vajadzīgajam laikam. Šādi tRNS struktūra un funkcijas ir savstarpēji saistītas.
Šūnā ir 61 šādu molekulu veids. Matemātiskās variācijas var būt 64. Taču trūkst 3 veidu tRNS, jo tieši šim IRNA stopkodonu skaitam nav antikodonu.
IRNA un TRNA mijiedarbība
Apskatīsim vielas mijiedarbību ar MRNS un RRNS, kā arī TRNS strukturālās iezīmes. Struktūra un mērķismakromolekulas ir savstarpēji saistītas.
IRNA struktūra kopē informāciju no atsevišķas DNS sadaļas. Pati DNS ir pārāk liels molekulu savienojums, un tā nekad neatstāj kodolu. Tāpēc ir nepieciešama starpposma RNS - informatīva.
Pamatojoties uz RNS kopēto molekulu secību, ribosoma veido proteīnu. Ribosoma ir atsevišķa polinukleotīda struktūra, kuras uzbūve ir jāpaskaidro.
Ribosomu tRNS mijiedarbība
Ribosomu RNS ir milzīga organelle. Tā molekulmasa ir 1 000 000 - 1 500 000. Gandrīz 80% no kopējā RNS daudzuma ir ribosomu nukleotīdi.
Tas it kā uztver IRNA ķēdi un gaida antikodonus, kas nesīs sev līdzi tRNS molekulas. Ribosomu RNS sastāv no 2 apakšvienībām: mazas un lielas.
Ribosomu sauc par “rūpnīcu”, jo šajā organellā notiek visa ikdienai nepieciešamo vielu sintēze. Tā ir arī ļoti sena šūnu struktūra.
Kā notiek proteīnu sintēze ribosomā?
tRNS struktūra un tās loma proteīnu sintēzē ir savstarpēji saistītas. Antikodons, kas atrodas vienā no ribonukleīnskābes pusēm, savā formā ir piemērots galvenajai funkcijai - aminoskābju piegādei ribosomā, kur notiek pakāpeniska proteīna izlīdzināšana. Būtībā TRNA darbojas kā starpnieks. Tās uzdevums ir tikai atnest nepieciešamo aminoskābi.
Kad informācija tiek nolasīta no vienas IRNA daļas, ribosoma virzās tālāk pa ķēdi. Matrica ir nepieciešama tikai pārraideikodēta informācija par viena proteīna konfigurāciju un darbību. Tālāk ribosomai tuvojas cita tRNS ar slāpekļa bāzēm. Tas arī atkodē nākamo RNC daļu.
Dekodēšana notiek šādi. Slāpekļa bāzes apvienojas saskaņā ar komplementaritātes principu tāpat kā pašā DNS. Attiecīgi TRNA redz, kur tai vajag "tauvoties" un uz kuru "angāru" nosūtīt aminoskābi.
Tad ribosomā šādi atlasītās aminoskābes tiek ķīmiski saistītas, soli pa solim veidojas jauna lineāra makromolekula, kura pēc sintēzes beigām savijas lodiņā (bumbiņā). Izlietotās tRNS un IRNS, izpildot savu funkciju, tiek izņemtas no proteīna "rūpnīcas".
Kad pirmā kodona daļa savienojas ar antikodonu, tiek noteikts nolasīšanas rāmis. Pēc tam, ja kāda iemesla dēļ notiek kadra nobīde, kāda proteīna pazīme tiks noraidīta. Ribosoma nevar iejaukties šajā procesā un atrisināt problēmu. Tikai pēc procesa pabeigšanas 2 rRNS apakšvienības atkal tiek apvienotas. Vidēji uz katrām 104 aminoskābēm ir 1 kļūda. Uz katriem 25 jau samontētiem proteīniem noteikti rodas vismaz 1 replikācijas kļūda.
TRNA kā relikvijas molekulas
Tā kā tRNS varēja pastāvēt dzīvības rašanās laikā uz Zemes, to sauc par relikvijas molekulu. Tiek uzskatīts, ka RNS ir pirmā struktūra, kas pastāvēja pirms DNS un pēc tam attīstījās. RNS pasaules hipotēze - 1986. gadā formulēja laureāts V alters Gilberts. Tomēr, lai pierādītutas joprojām ir grūti. Teoriju aizstāv acīmredzami fakti - tRNS molekulas spēj uzglabāt informācijas blokus un kaut kā šo informāciju realizēt, tas ir, strādāt.
Bet teorijas pretinieki apgalvo, ka īss vielas dzīves ilgums nevar garantēt, ka tRNS ir labs jebkuras bioloģiskās informācijas nesējs. Šie nukleotīdi ātri noārdās. tRNS dzīves ilgums cilvēka šūnās svārstās no vairākām minūtēm līdz vairākām stundām. Dažas sugas var ilgt līdz dienai. Un, ja mēs runājam par tiem pašiem nukleotīdiem baktērijās, tad termiņi ir daudz īsāki - līdz pat vairākām stundām. Turklāt tRNS struktūra un funkcijas ir pārāk sarežģītas, lai molekula kļūtu par Zemes biosfēras primāro elementu.
