زیست شناسی مولکولی به مطالعه ساختار و عملکرد مولکول های مواد آلی می پردازد که سلول های زنده گیاهان، حیوانات و انسان ها را تشکیل می دهند. جایگاه ویژه ای در میان آنها به گروهی از ترکیبات به نام اسیدهای نوکلئیک (هسته ای) داده شده است.
دو نوع وجود دارد: اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک. دومی چندین اصلاح دارد: i-RNA، t-RNA و r-RNA، که در عملکرد و مکان آنها در سلول متفاوت هستند. این مقاله به بررسی سؤالات زیر اختصاص دارد: rRNA در کجا در سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی سنتز می شود، ساختار و اهمیت آن چیست.
پیشینه تاریخی
اولین ذکر علمی از اسید ریبوزومی را می توان در مطالعات R. Weinberg و S. Penman در دهه 60 قرن بیستم یافت، که مولکول های پلی نوکلئوتیدی کوتاه مربوط به اسیدهای ریبونوکلئیک را توصیف کردند، اما در ساختار فضایی و فضایی متفاوت بودند. ضریب رسوب از RNA اطلاعات و انتقال. اغلب، مولکول های آنهادر هسته، و همچنین در اندامک های سلولی - ریبوزوم های مسئول سنتز پروتئین سلولی یافت می شود. آنها را ریبوزومی (ریبونوکلئیک اسیدهای ریبوزومی) می نامیدند.
ویژگی RNA
ریبونوکلئیک اسید مانند DNA پلیمری است که مونومرهای آن نوکلئوتیدهایی از 4 نوع آدنین، گوانین، اوراسیل و سیتیدین هستند که با پیوندهای فسفودی استر به مولکول های بلند تک رشته ای متصل شده و به شکل یک مارپیچی یا داشتن ترکیبات پیچیده تر. همچنین ریبونوکلئیک اسیدهای ریبوزومی دو رشته‌ای در ویروس‌های حاوی RNA یافت می‌شوند و عملکردهای DNA را تکثیر می‌کنند: حفظ و انتقال صفات ارثی.
سه نوع اسید در سلول رایج ترین هستند، اینها عبارتند از: ماتریکس یا اطلاعاتی، RNA، اسید ریبونوکلئیک ریبوزومی انتقال دهنده، که اسیدهای آمینه به آن متصل هستند، و همچنین اسید ریبوزومی، واقع در هسته و سلول. سیتوپلاسم.
RNA ریبوزومی حدود ۸۰ درصد از مقدار کل اسیدهای ریبونوکلئیک در سلول و ۶۰ درصد از جرم ریبوزوم را تشکیل می دهد، ارگانوئیدی که پروتئین سلولی را سنتز می کند. همه گونه های فوق در بخش های خاصی از DNA که ژن های RNA نامیده می شوند سنتز می شوند (رونویسی می شوند). در فرآیند سنتز، مولکول های یک آنزیم خاص، RNA پلیمراز، درگیر هستند. مکانی در سلول که در آن rRNA سنتز می شود، هسته است که در کاریوپلاسم قرار داردهسته ها.
هسته، نقش آن در سنتز
در زندگی یک سلول، به نام چرخه سلولی، یک دوره بین تقسیمات آن وجود دارد - اینترفاز. در این زمان، اجسام متراکم از یک ساختار دانه‌ای، به نام هسته، به وضوح در هسته سلول قابل مشاهده هستند، که جزء ضروری سلولهای گیاهی و حیوانی هستند.
در زیست شناسی مولکولی، ثابت شده است که هسته ها اندامک هایی هستند که rRNA در آنها سنتز می شود. تحقیقات بیشتر توسط سیتولوژیست ها منجر به کشف بخش هایی از DNA سلولی شد که در آن ژن های مسئول ساختار و سنتز اسیدهای ریبوزومی یافت شدند. آنها را سازمان دهنده هسته ای می نامیدند.
سازمان دهنده هسته ای
تا دهه 60 قرن بیستم، در زیست شناسی این عقیده وجود داشت که سازمان دهنده هسته ای که در محل انقباض ثانویه در جفت های 13، 14، 15، 21 و 22 کروموزوم قرار دارد، دارای شکل است. از یک سایت واحد دانشمندانی که در مطالعه آسیب های کروموزومی به نام انحرافات نامیده می شوند، دریافته اند که در لحظه شکست کروموزوم در محل انقباض ثانویه، تشکیل هسته در هر یک از قسمت های آن رخ می دهد.
بنابراین، می‌توانیم موارد زیر را بیان کنیم: سازمان‌دهنده هسته‌ای نه از یک، بلکه از چندین مکان (ژن) تشکیل شده است که مسئول تشکیل هسته هستند. در آن است که اسیدهای ریبونوکلئیک ریبوزومی rRNA سنتز می شوند، که زیر واحدهای اندامک های سلولی سنتز کننده پروتئین - ریبوزوم ها را تشکیل می دهند.
ریبوزوم ها چیست؟
همانطور که قبلا ذکر شد، هر سه نوع اصلیRNA در سلول وجود دارد، جایی که آنها در مکان های خاصی - ژن های DNA - سنتز می شوند. RNA ریبوزومی که در نتیجه رونویسی تشکیل شده است، با پروتئین ها - ریبونوکلئوپروتئین ها، مجتمع هایی را تشکیل می دهد، که از آن قسمت های تشکیل دهنده اندامک آینده، به اصطلاح زیر واحدها، تشکیل می شود. از طریق منافذ در غشای هسته ای، آنها به سیتوپلاسم می روند و ساختارهای ترکیبی را در آن تشکیل می دهند که شامل مولکول های i-RNA و t-RNA نیز می شود که پلی زوم نامیده می شوند.
خود ریبوزوم ها می توانند تحت تأثیر یون های کلسیم از هم جدا شوند و به طور جداگانه به عنوان زیر واحد وجود داشته باشند. فرآیند معکوس در بخش های سیتوپلاسم سلولی اتفاق می افتد، جایی که فرآیندهای ترجمه انجام می شود - مونتاژ مولکول های پروتئین سلولی. هرچه سلول فعال تر باشد، فرآیندهای متابولیکی در آن شدیدتر باشد، ریبوزوم های بیشتری در آن وجود دارد. برای مثال، سلولهای مغز استخوان قرمز، سلولهای کبدی مهره‌داران و انسان با تعداد زیادی از این اندامک‌ها در سیتوپلاسم مشخص می‌شوند.
ژن های rRNA چگونه رمزگذاری می شوند؟
بر اساس موارد فوق، ساختار، انواع و عملکرد ژن های rRNA به سازمان دهنده های هسته ای بستگی دارد. آنها حاوی جایگاه های حاوی ژن های کد کننده RNA ریبوزومی هستند. O. Miller با انجام تحقیقاتی در مورد اووژنز در سلول های نیوت، مکانیسم عملکرد این ژن ها را ایجاد کرد. کپی‌هایی از rRNA (به‌اصطلاح رونوشت‌های اولیه) که حاوی حدود 13×103 نوکلئوتید و دارای ضریب رسوب 45 S بودند، از آنها سنتز شدند. سپس این زنجیره تحت یک فرآیند بلوغ قرار گرفت و با تشکیل سه مورد به پایان رسید.مولکول های rRNA با ضرایب رسوب 5، 8 S، 28 S و 18 S.
مکانیسم تشکیل rRNA
بیایید به آزمایش‌های میلر برگردیم، که سنتز RNA ریبوزومی را بررسی کرد و ثابت کرد که DNA هسته‌ای به عنوان یک الگو (ماتریکس) برای تشکیل rRNA - یک رونویسی عمل می‌کند. او همچنین نشان داد که تعداد اسیدهای ریبوزومی نابالغ (pre-r-RNA) که تشکیل می‌شوند به تعداد مولکولهای آنزیم RNA پلیمراز بستگی دارد. سپس بلوغ (پردازش) آنها اتفاق می افتد و مولکول های rRNA بلافاصله شروع به اتصال به پپتیدها می کنند و در نتیجه یک ریبونوکلئوپروتئین، ماده سازنده ریبوزوم تشکیل می شود.
ویژگی های اسیدهای ریبوزومی در سلول های یوکاریوتی
با داشتن اصول ساختاری یکسان و مکانیسم‌های عملکردی مشترک، ریبوزوم‌های موجودات پروکاریوتی و هسته‌ای هنوز دارای تفاوت‌های سیتومولکولی هستند. برای کشف این موضوع، دانشمندان از یک روش تحقیقاتی به نام آنالیز پراش اشعه ایکس استفاده کردند. مشخص شد که اندازه ریبوزوم یوکاریوتی، و بنابراین rRNA موجود در آن، بزرگتر است و ضریب رسوب 80 S است. اندامک که یون های منیزیم را از دست می دهد، می تواند به دو زیر واحد با شاخص های 60 S و 40 S تقسیم شود. یک ذره کوچک حاوی یک مولکول اسید است و یک ذره بزرگ یک تا سه، یعنی سلول های هسته ای حاوی ریبوزوم های متشکل از 4 مارپیچ پلی نوکلئوتیدی اسید با ویژگی های زیر است: 28 S RNA - 5 هزار نوکلئوتید، 18 S - 2 هزار و 5 S - 120 نوکلئوتید، 5، 8 S - 160. محلی که rRNA در سلولهای یوکاریوتی سنتز می شود، هسته است که در کاریوپلاسم هسته قرار دارد.
RNA ریبوزومی پروکاریوتها
برخلاف r-RNA،با ورود به سلولهای هسته‌ای، ریبونوکلئیک اسیدهای ریبوزومی باکتری‌ها در ناحیه فشرده سیتوپلاسم حاوی DNA رونویسی می‌شوند و نوکلوئید نامیده می‌شوند. حاوی ژن های rRNA است. رونویسی، ویژگی کلی آن را می توان به عنوان فرآیند بازنویسی اطلاعات از rRNA ژن های DNA به دنباله نوکلئوتیدی ریبونوکلئیک اسید ریبوزومی، با در نظر گرفتن قانون مکمل بودن کد ژنتیکی نشان داد: نوکلئوئیت آدنین مربوط به اوراسیل و گوانین است. به سیتوزین.
باکتری R-RNA وزن مولکولی کمتر و اندازه کوچکتر از سلول های هسته ای دارد. ضریب رسوب آنها 70 S است و دو زیرواحد دارای مقادیر 50 S و 30 S هستند. ذره کوچکتر حاوی یک مولکول rRNA و ذره بزرگتر حاوی دو مولکول است.
نقش ریبونوکلئیک اسید در فرآیند ترجمه
عملکرد اصلی r-RNA تضمین فرآیند بیوسنتز پروتئین سلولی - ترجمه است. این فقط در حضور ریبوزوم های حاوی r-RNA انجام می شود. با ترکیب شدن در گروه ها، آنها به مولکول DNA اطلاعاتی متصل می شوند و یک پلی زومی تشکیل می دهند. مولکولهای اسید ریبونوکلئیک ریبوزومی حمل و نقل، حامل اسیدهای آمینه، که پس از ورود به پلی زومی، توسط پیوندهای پپتیدی به یکدیگر متصل می شوند، یک پلیمر - پروتئین را تشکیل می دهند. این مهم ترین ترکیب آلی سلول است که بسیاری از وظایف مهم را انجام می دهد: ساختمان، انتقال، انرژی، آنزیمی، حفاظتی و سیگنال دهی.
این مقاله به بررسی ویژگی ها، ساختار و توصیف اسیدهای نوکلئیک ریبوزومی می پردازد.بیوپلیمرهای آلی سلول های گیاهی، حیوانی و انسانی.
