برهم کنش و ساختار IRNA، tRNA، RRNA - سه اسید نوکلئیک اصلی، توسط علمی مانند سیتولوژی در نظر گرفته می شود. این کمک خواهد کرد تا دریابیم که نقش اسید ریبونوکلئیک (tRNA) انتقال در سلول ها چیست. این مولکول بسیار کوچک، اما در عین حال غیرقابل انکار مهم در فرآیند ترکیب پروتئین های سازنده بدن شرکت می کند.
ساختار tRNA چیست؟ بسیار جالب است که این ماده را "از درون" در نظر بگیریم، تا به بیوشیمی و نقش بیولوژیکی آن پی ببریم. و همچنین، ساختار tRNA و نقش آن در سنتز پروتئین چگونه به هم مرتبط هستند؟
tRNA چیست، چگونه کار می کند؟
اسید ریبونوکلئیک حمل و نقل در ساخت پروتئین های جدید نقش دارد. تقریباً 10٪ از تمام اسیدهای ریبونوکلئیک حمل و نقل هستند. برای اینکه مشخص شود یک مولکول از چه عناصر شیمیایی تشکیل شده است، ساختار ساختار ثانویه tRNA را شرح خواهیم داد. ساختار ثانویه تمام پیوندهای شیمیایی اصلی بین عناصر را در نظر می گیرد.
این یک ماکرومولکول است که از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است. بازهای نیتروژنی موجود در آن توسط پیوندهای هیدروژنی به هم متصل می شوند. همانطور که در DNA، RNA دارای 4 باز نیتروژن است: آدنین،سیتوزین، گوانین و اوراسیل. در این ترکیبات، آدنین همیشه با اوراسیل و گوانین، طبق معمول، با سیتوزین همراه است.
چرا یک نوکلئوتید پیشوند ریبو- دارد؟ به سادگی، تمام پلیمرهای خطی که در قاعده نوکلئوتید به جای پنتوز دارای ریبوز هستند، ریبونوکلئیک نامیده می شوند. و RNA انتقالی یکی از 3 نوع پلیمر ریبونوکلئیک است.
ساختار tRNA: بیوشیمی
بیایید به عمیق ترین لایه های ساختار مولکولی نگاه کنیم. این نوکلئوتیدها دارای 3 جزء هستند:
- ساکارز، ریبوز در همه انواع RNA نقش دارد.
- اسید فسفریک.
- بازهای نیتروژنی. اینها پورین ها و پیریمیدین ها هستند.
پایه های نیتروژنی توسط پیوندهای قوی به هم متصل می شوند. مرسوم است که بازها را به پورین و پیریمیدین تقسیم می کنند.
پورین ها آدنین و گوانین هستند. آدنین مربوط به یک آدنیل نوکلئوتید از 2 حلقه به هم پیوسته است. و گوانین مربوط به همان نوکلئوتید گوانین "تک حلقه" است.
پیرامیدین ها سیتوزین و اوراسیل هستند. پیریمیدین ها دارای یک ساختار حلقه واحد هستند. تیمین در RNA وجود ندارد، زیرا با عنصری مانند اوراسیل جایگزین می شود. درک این موضوع قبل از بررسی سایر ویژگی های ساختاری tRNA مهم است.
انواع RNA
همانطور که می بینید، ساختار TRNA را نمی توان به طور خلاصه توضیح داد. برای درک هدف مولکول و ساختار واقعی آن باید در بیوشیمی کاوش کنید. چه نوکلئوتیدهای ریبوزومی دیگری شناخته شده اند؟ همچنین اسیدهای نوکلئیک ماتریکس یا اطلاعاتی و ریبوزومی وجود دارد. به اختصار RNA و RNA نامیده می شود. همه 3مولکول‌ها در سلول با یکدیگر کار می‌کنند تا بدن گلبول‌های پروتئینی با ساختار صحیح را دریافت کند.
تصور کار یک پلیمر بدون کمک 2 پلیمر غیرممکن است. ویژگی‌های ساختاری tRNAها زمانی قابل درک‌تر می‌شوند که همراه با توابعی که مستقیماً با کار ریبوزوم‌ها مرتبط هستند مشاهده شوند.
ساختار IRNA، tRNA، RRNA از بسیاری جهات مشابه است. همه پایه ریبوز دارند. با این حال، ساختار و عملکرد آنها متفاوت است.
کشف اسیدهای نوکلئیک
یوهان میشر سوئیسی در سال 1868 ماکرومولکول هایی را در هسته سلول پیدا کرد که بعدها نوکلئین نامیده شدند. نام "هسته" از کلمه (هسته) - هسته گرفته شده است. اگرچه کمی بعد مشخص شد که در موجودات تک سلولی که هسته ندارند، این مواد نیز وجود دارند. در اواسط قرن بیستم، جایزه نوبل برای کشف سنتز اسیدهای نوکلئیک دریافت شد.
عملکرد TRNA در سنتز پروتئین
خود نام - RNA انتقالی از عملکرد اصلی مولکول صحبت می کند. این نوکلئیک اسید آمینه ضروری مورد نیاز RNA ریبوزومی برای ساختن یک پروتئین خاص را با خود می آورد.
مولکول tRNA عملکردهای کمی دارد. اولین مورد شناسایی کدون IRNA است، عملکرد دوم تحویل بلوک های ساختمانی - اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین است. برخی از کارشناسان بیشتر تابع پذیرنده را تشخیص می دهند. یعنی افزودن اسیدهای آمینه بر اساس اصل کووالانسی. آنزیمی مانند aminocil-tRNA synthatase به "چسبیدن" این اسید آمینه کمک می کند.
ساختار tRNA چگونه با آن مرتبط استکارکرد؟ این اسید ریبونوکلئیک مخصوص به گونه ای چیده شده است که در یک طرف آن پایه های نیتروژنی وجود دارد که همیشه به صورت جفت به هم متصل هستند. اینها عناصری هستند که برای ما شناخته شده اند - A، U، C، G. دقیقاً 3 "حرف" یا پایه نیتروژنی آنتی کدون را تشکیل می دهند - مجموعه معکوس عناصری که بر اساس اصل مکمل بودن با کدون تعامل دارند..
این ویژگی مهم ساختاری tRNA تضمین می کند که هنگام رمزگشایی اسید نوکلئیک الگو هیچ خطایی وجود نخواهد داشت. به هر حال، این بستگی به توالی دقیق اسیدهای آمینه دارد که آیا پروتئین مورد نیاز بدن در حال حاضر به درستی سنتز شده باشد.
ویژگی های ساختمان
ویژگی های ساختاری tRNA و نقش بیولوژیکی آن چیست؟ این یک سازه بسیار باستانی است. اندازه آن حدود 73 تا 93 نوکلئوتید است. وزن مولکولی یک ماده 25000 تا 30000 است.
ساختار ساختار ثانویه tRNA را می توان با مطالعه 5 عنصر اصلی مولکول از هم جدا کرد. بنابراین، این اسید نوکلئیک از عناصر زیر تشکیل شده است:
- حلقه تماس آنزیمی؛
- حلقه برای تماس با ریبوزوم؛
- حلقه آنتی‌کدون؛
- ساقه پذیرنده;
- خود آنتی کدون.
و همچنین یک حلقه متغیر کوچک در ساختار ثانویه اختصاص دهید. یک شانه در همه انواع tRNA یکسان است - ساقه ای از دو سیتوزین و یک باقی مانده آدنوزین. در این مکان است که ارتباط با 1 اسید آمینه از 20 اسید آمینه موجود رخ می دهد. هر اسید آمینه یک آنزیم جداگانه دارد - آمینواسیل-tRNA مخصوص به خود.
همه اطلاعاتی که ساختار همه را رمزگذاری می کنداسیدهای نوکلئیک در خود DNA یافت می شوند. ساختار tRNA در تمام موجودات زنده روی این سیاره تقریباً یکسان است. هنگامی که به صورت دو بعدی مشاهده می شود مانند یک برگ به نظر می رسد.
با این حال، اگر به حجم نگاه کنید، مولکول شبیه یک ساختار هندسی L شکل است. این ساختار سوم tRNA در نظر گرفته می شود. اما برای راحتی مطالعه مرسوم است که از نظر بصری "پیچاندن" انجام شود. ساختار ثالث در نتیجه تعامل عناصر ساختار ثانویه شکل می گیرد، آن بخش هایی که مکمل یکدیگر هستند.
بازوها یا حلقه‌های tRNA نقش مهمی دارند. به عنوان مثال، یک بازو برای پیوند شیمیایی با یک آنزیم خاص مورد نیاز است.
یک ویژگی بارز نوکلئوتید وجود تعداد زیادی نوکلئوزید است. بیش از 60 نوع از این نوکلئوزیدهای کوچک وجود دارد.
ساختار tRNA و کدگذاری اسیدهای آمینه
می دانیم که آنتی کدون tRNA 3 مولکول طول دارد. هر آنتی کدون مربوط به یک اسید آمینه "شخصی" خاص است. این اسید آمینه با استفاده از یک آنزیم خاص به مولکول tRNA متصل می شود. به محض اینکه 2 اسید آمینه با هم جمع شوند، پیوندهای tRNA شکسته می شود. تمام ترکیبات شیمیایی و آنزیم ها تا زمان لازم مورد نیاز است. اینگونه است که ساختار و عملکرد tRNA به هم مرتبط هستند.
61 نوع از این مولکول ها در سلول وجود دارد. ممکن است 64 تغییر ریاضی وجود داشته باشد، اما به دلیل اینکه دقیقاً این تعداد کدون توقف در IRNA آنتی کدون ندارند، 3 نوع tRNA وجود ندارد.
تقابل IRNA و TRNA
بیایید تعامل یک ماده با MRNA و RRNA و همچنین ویژگی های ساختاری TRNA را در نظر بگیریم. ساختار و هدفماکرومولکول ها به هم مرتبط هستند.
ساختار IRNA اطلاعات را از بخش جداگانه ای از DNA کپی می کند. DNA به خودی خود یک اتصال بسیار بزرگ از مولکول ها است و هرگز از هسته خارج نمی شود. بنابراین، یک RNA واسطه مورد نیاز است - اطلاعاتی.
بر اساس توالی مولکول های کپی شده توسط RNA، ریبوزوم یک پروتئین می سازد. ریبوزوم یک ساختار پلی نوکلئوتیدی جداگانه است که ساختار آن نیاز به توضیح دارد.
برهمکنش tRNA ریبوزومی
RNA ریبوزومی یک اندامک بزرگ است. وزن مولکولی آن 1,000,000 - 1,500,000 است.تقریبا 80% از مقدار کل RNA نوکلئوتیدهای ریبوزومی است.
به نوعی زنجیره IRNA را می گیرد و منتظر آنتی کدون هایی است که مولکول های tRNA را با خود می آورند. RNA ریبوزومی از 2 زیر واحد تشکیل شده است: کوچک و بزرگ.
ریبوزوم "کارخانه" نامیده می شود، زیرا در این اندامک تمام سنتز مواد لازم برای زندگی روزمره انجام می شود. همچنین یک ساختار سلولی بسیار قدیمی است.
چگونه سنتز پروتئین در ریبوزوم رخ می دهد؟
ساختار tRNA و نقش آن در سنتز پروتئین به هم مرتبط هستند. آنتی کدون واقع در یکی از طرفین اسید ریبونوکلئیک در شکل خود برای عملکرد اصلی مناسب است - تحویل آمینو اسیدها به ریبوزوم، جایی که تراز تدریجی پروتئین اتفاق می افتد. در اصل، TRNA به عنوان یک واسطه عمل می کند. وظیفه آن فقط آوردن آمینو اسید لازم است.
وقتی اطلاعات از بخشی از ایرنا خوانده می شود، ریبوزوم در طول زنجیره بیشتر حرکت می کند. ماتریس فقط برای انتقال مورد نیاز استاطلاعات رمزگذاری شده در مورد پیکربندی و عملکرد یک پروتئین واحد. سپس، tRNA دیگری با بازهای نیتروژنی خود به ریبوزوم نزدیک می شود. همچنین قسمت بعدی RNC را رمزگشایی می کند.
رمزگشایی به شرح زیر انجام می شود. بازهای نیتروژنی بر اساس اصل مکمل بودن به همان روشی که در خود DNA وجود دارد ترکیب می شوند. بر این اساس، TRNA می‌بیند که باید به کجا ببندد و به کدام سوله آمینو اسید ارسال کند.
سپس در ریبوزوم، اسیدهای آمینه انتخاب شده به این روش، به صورت شیمیایی پیوند می خورند، مرحله به مرحله یک ماکرومولکول خطی جدید تشکیل می شود که پس از پایان سنتز، به شکل یک گلوله (توپ) می پیچد. tRNA ها و IRNA های استفاده شده، با انجام عملکرد خود، از کارخانه پروتئین حذف می شوند.
وقتی اولین قسمت کدون به آنتی کدون متصل می شود، چارچوب خواندن مشخص می شود. پس از آن، اگر به دلایلی تغییر قاب رخ دهد، برخی از علائم پروتئین رد می شود. ریبوزوم نمی تواند در این فرآیند مداخله کند و مشکل را حل کند. تنها پس از تکمیل فرآیند، 2 زیر واحد rRNA دوباره با هم ترکیب می شوند. به طور متوسط، برای هر 104 اسید آمینه، 1 خطا وجود دارد. به ازای هر 25 پروتئینی که قبلاً جمع‌آوری شده‌اند، حداقل 1 خطای تکرار مطمئناً رخ می‌دهد.
TRNA به عنوان مولکول های باقی مانده
از آنجایی که tRNA ممکن است در زمان پیدایش حیات روی زمین وجود داشته باشد، به آن یک مولکول باقی مانده می گویند. اعتقاد بر این است که RNA اولین ساختاری است که قبل از DNA وجود داشته و سپس تکامل یافته است. فرضیه جهانی RNA - در سال 1986 توسط برنده جایزه والتر گیلبرت فرموله شد. با این حال، برای اثباتهنوز هم سخت است این نظریه با حقایق آشکار دفاع می شود - مولکول های tRNA قادر به ذخیره بلوک های اطلاعات و به نوعی پیاده سازی این اطلاعات، یعنی انجام کار هستند.
اما مخالفان این نظریه استدلال می کنند که طول عمر کوتاه یک ماده نمی تواند تضمین کند که tRNA حامل خوبی برای هر گونه اطلاعات بیولوژیکی است. این نوکلئوتیدها به سرعت تجزیه می شوند. طول عمر tRNA در سلول های انسانی از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر است. برخی از گونه ها می توانند تا یک روز دوام بیاورند. و اگر در مورد همان نوکلئوتیدها در باکتری ها صحبت کنیم، شرایط بسیار کوتاه تر است - تا چند ساعت. علاوه بر این، ساختار و عملکرد tRNA برای یک مولکول پیچیده تر از آن است که به عنصر اولیه بیوسفر زمین تبدیل شود.
