ARN -toiminnot, rakenne ja tyypit

Hän RNA tai RNA (Ribonukleiinihappo) on tyyppinen nukleiinihappo, joka on läsnä eukaryoottisissa, prokaryot- ja virus -organismeissa. Se on nukleotidipolymeeri, joka sisältää sen rakenteessaan neljä tyyppiä typpialusta: adeniini, guaniini, sytosiini ja urasiili.

RNA: ta löytyy yleensä yhtenä kaistana (paitsi joissakin viruksissa) lineaarisesti tai muodostaen sarjan monimutkaisia ​​rakenteita. Itse asiassa RNA: lla on rakenteellinen dynaamisuus, jota ei havaita kaksinkertaisessa DNA -potkurissa. Erityyppisillä RNA: lla on hyvin monipuoliset toiminnot.

Ribosomaaliset RNA: t ovat osa ribosomeja, rakenteita, jotka vastaavat proteiinisynteesistä soluissa. Messenger -RNA toimii välittäjinä ja kuljetus geneettiseksi tiedoille ribosomiin, joka kääntää viestin nukleotidisekvenssistä aminohappoksi.

Siirto -RNA: t ovat vastuussa erityyppisten aminohappojen -20: n aktivoinnista ja siirtämisestä. Jokaiselle aminohapolle on siirto -RNA -molekyyli, joka tunnistaa sekvenssin Messenger -RNA: ssa.  

Lisäksi on muun tyyppistä RNA: ta, jotka eivät ole suoraan mukana proteiinisynteesissä ja osallistuvat geenien säätelyyn.

Rakenne

RNA: n perusyksiköt ovat nukleotideja. Jokainen nukleotidi muodostuu typpipohjalla (adeniini, guaniini, sytosiini ja urasiili), pentoosi ja fosfaattiryhmä.

Nukleotidit

Typpipitoiset emäkset on johdettu kahdesta perustavanlaatuisesta yhdisteestä: pyrimidiinit ja puriinit.

Puriineista peräisin olevat emäkset ovat adeniini ja guaniini ja pyrimidiineistä johdetut emäkset ovat sytosiinia ja urasiilia. Vaikka nämä ovat yleisimpiä emäksiä, nukleiinihapot voivat myös esiintyä muun tyyppisiä emäksiä, jotka ovat harvemmin.

Pentoosin suhteen he ovat D-ribyan yksiköitä. Siksi RNA: n muodostavia nukleotideja kutsutaan "ribonukleotideiksi".

RNA -ketju

Nukleotideja yhdistyvät toisiinsa kemiallisilla yhteyksillä, joihin liittyy fosfaattiryhmä. Niiden muodostamiseksi nukleotidin 5 'fosfaattiryhmä on kytketty hydroksyyliryhmään (-OH) seuraavan nukleotidin 3' päässä, jolloin muodostuu fosfodiesterityyppinen linkki.

Koko nukleiinihappoketjussa fosfodiesterisidoksilla on sama suuntaus. Siksi säiettä on napaisuus, erottaen välillä 3 'ja pää 5'.

Yleissopimuksen mukaan nukleiinihappojen rakenne on edustettuna 5 'vasemmalla' ja 3 'oikealla.

DNA -transkriptin RNA -tuote on yksinkertainen kaistaketju, joka kääntyy oikealle, kierteisessä konformaatiossa, joka johtuu emäksen pinoamisesta. Puriinien välinen vuorovaikutus on paljon suurempi kuin kahden pyrimidiinin välinen vuorovaikutus, johtuen saman koosta.

RNA: ssa et voi puhua perinteisestä ja referenssirakenteesta, kuten DNA: n kaksoispotkurista. Kunkin RNA -molekyylin kolmen dimensioinen rakenne on ainutlaatuinen ja kompleksi, verrattavissa proteiinien rakenteeseen (loogisesti emme voi globalisoida proteiinien rakennetta).

Voimat, jotka vakauttavat RNA: ta

On heikkoja vuorovaikutuksia, jotka edistävät RNA: n stabilointia, etenkin emäksen pinoamista, missä renkaat sijaitsevat toisiltaan. Tämä ilmiö myötävaikuttaa myös DNA -potkurin stabiilisuuteen.

Jos RNA -molekyyli löytää komplementaarisen sekvenssin, ne voidaan kytkeä ja muodostaa kaksoisketjun rakenteen, joka kääntyy oikealle. Hallitseva muoto on tyyppi A; Z -muotojen suhteen ne ovat osoittaneet vain laboratoriossa, kun taas muotoa B ei ole havaittu.

RNA: n lopussa on yleensä lyhyitä sekvenssejä (kuten Uugg) ja joilla on muodostumisen erityispiirre Silmukot vakaa. Tämä sekvenssi osallistuu RNA: n kolmen dimensioisen rakenteen laskostumiseen.

Lisäksi vety sillat voidaan muodostaa muissa paikoissa, jotka eivät ole tyypillisiä pohjaparit (AU ja CG). Yksi näistä vuorovaikutuksista tapahtuu ribosan 2'-OH: n välillä muiden ryhmien kanssa.

RNA: sta löydetyt erilaiset rakenteet ovat osoittaneet tämän nukleiinihapon useita toimintoja.

RNA -tyypit ja toiminnot

RNA: ta on kahta tyyppiä: informaatio ja toiminnallinen. Proteiinin synteesiin osallistuvat RNA: t kuuluvat ensimmäiseen ryhmään ja toimivat prosessin välittäjinä; Informatiiviset RNA: t ovat Messenger RNA.

Sitä vastoin toiseen luokkaan kuuluvat RNA: t, funktionaaliset, eivät aiheuta uutta proteiinimolekyyliä ja RNA itse on lopputuote. Nämä ovat siirto -RNA: t ja ribosomaaliset RNA: t.

Voi palvella sinua: Endo Agar: Mikä on, perusta, valmistelu, käyttö

Nisäkkäiden soluissa 80 % RNA: sta on ribosomaalinen RNA, 15 % siirto -RNA ja vain pieni osa vastaa Messenger -RNA: ta. Nämä kolme tyyppiä toimivat yhteistyössä proteiinien biosynteesin saavuttamiseksi.

Siellä on myös pieniä ydin RNA: ita, pieniä sytoplasmisia ja mikrokiviä RNA: ita muun muassa. Jokainen tärkein tyyppi kuvataan yksityiskohtaisesti:

Messenger -RNA

Eukaryooteissa DNA rajoittuu ytimeen, kun taas proteiinisynteesi tapahtuu solusytoplasmassa, missä ribosomeja löytyy. Tätä alueellista erottelua varten on oltava välittäjä, joka kuljettaa viestin ytimestä sytoplasmaan ja että molekyyli on Messenger -RNA.

Messenger -RNA, lyhennetty RNM, on välituulimolekyyli, joka sisältää DNA: ssa koodattua tietoa ja määrittelee aminohappojen sekvenssin, joka aiheuttaa funktionaalisen proteiinin.

François Jacob ja Jacques Monod ehdottivat termiä Messenger -RNA vuonna 1961 kuvaamaan RNA: n osaa, joka välitti viestin DNA: sta ribosoomiin.

RNM: n synteesiprosessi DNA -juosteesta tunnetaan transkriptiona ja tapahtuu eri tavalla prokaryootien ja eukaryootien välillä. 

Geeniekspressiota säätelevät useita tekijöitä ja riippuu kunkin solun tarpeista. Transkriptio on jaettu kolmeen vaiheeseen: aloittaminen, pidentyminen ja lopettaminen.

Transkriptio

DNA: n replikaatioprosessi, joka tapahtuu kussakin solujen jakautumisessa, kopioi koko kromosomi. Transkriptioprosessi on kuitenkin paljon selektiivisempi, se käsittelee vain DNA -juosteen tiettyjen segmenttien käsittelyä eikä vaadi pohjamaalia.

Sisään Escherichia coli -Biologisten tieteiden parhaiten tutkitut bakteerit- transkriptio alkaa haluttaessa. Entsyymi -RNA -polymeraasi on vastuussa RNA: n syntetisoinnista ja transkription jatkuessa DNA -juoste palaa alkuperäiseen muotoonsa.

Aloittaminen, pidentyminen ja lopettaminen

Transkriptiota ei ole aloitettu satunnaisissa kohdissa DNA -molekyylissä; Tälle ilmiölle on erikoistuneita paikkoja, joita kutsutaan promoottoreiksi. Sisään JA. koli RNA -polymeraasi on kytketty pohjapareihin valkoisen alueen yläpuolella.

Sekvenssit, joissa transkriptiotekijät ovat kytkettyjä, säilyvät melko eri lajien välillä. Yksi tunnetuimmista edistävistä sekvensseistä on Tata -laatikko.

Pidentyessä RNA-polymeraasientsyymi lisää uusia nukleotideja 3'-OH-päähän, osoitteen 5 '-3' seurauksena. Hydroksyyliryhmä toimii nukleofiilinä, hyökkäämällä nukleotidin alfafosfaattiin. Tämä reaktio vapauttaa pyrofosfaatin.

Vain yhtä DNA -juosteista käytetään Messenger -RNA: n syntetisointiin, joka on kopioitu 3 ' - 5' -osoitteeseen (uuden RNA -ketjun antiparallel -muoto). Lisätty nukleotidi on noudatettava pohjaparit: u odottaa ja g c: n kanssa.

RNA -polymeraasi pysäyttää prosessin, kun se löytää rikkaat sytosiinin ja guaninan alueet. Lopuksi uusi Messenger RNA -molekyyli erotetaan kompleksista.

Transkriptio prokaryooteissa

Prokaryooteissa lähettiläs RNA -molekyyli voi koodata useampaa kuin yhtä proteiinia.

Kun RNM koodaa yksinomaan proteiinia tai polypeptidiä, sitä kutsutaan monostroniseen mRNA: iin, mutta jos koodat useampaa kuin yhtä proteiinituotetta, ARNM on polystoninen (huomaa, että tässä yhteydessä termi Cistron viittaa geeniin).

Transkriptio eukaryooteissa

Eukaryoottisissa organismeissa suurin osa RNA: sta on monostroniikkaa ja transkriptionaaliset koneet ovat paljon monimutkaisempia on tämä organismien suvut. Heille on ominaista kolme polymeraasia, merkitty I, II ja III RNA: t, jokaisella on erityiset toiminnot.

I on vastuussa pre-ArNR: n syntetisoinnista, II syntetisoi Messenger-RNA: t ja joitain erityisiä RNA: ita. Lopuksi III on vastuussa siirto -RNA: sta, 5S -ribosomaalista ja muista pienistä RNA: sta.

Messenger -RNA eukaryooteissa

Messenger -RNA kärsii sarjan spesifisiä modifikaatioita eukaryooteissa. Ensimmäiseen sisältyy "Caperuzan" lisääminen äärimmäiseen 5 '. Kemiallisesti Caperuza on 7-metyyliguaniinitähde, joka on ankkuroitu loppuun tyypin 5 'linkillä, 5'-trifosfaatti.

Tämän alueen tehtävänä on suojata RNA: ta mahdolliselta hajoamiselta ribonukleaaseilla (entsyymit, jotka hajottavat RNA: ta pienemmissä komponenteissa).

Lisäksi 3' -pään poistaminen tapahtuu ja adeniinijätteet lisätään 80: sta 250: een. Tätä rakennetta kutsutaan "hännän" poliaksi ja se toimii ammattiyhdistysvyöhykkeenä useille proteiineille. Kun prokaryootit hankkivat polian hännän pyrkii stimuloimaan sen hajoamista.

Voi palvella sinua: tiheä sidekangas: Ominaisuudet ja toiminnot

Toisaalta tämä lähettiläs on kirjoitettu intronien kanssa. Intromit ovat DNA -sekvenssejä, jotka eivät ole osa geeniä, vaan että "keskeytys" sanoi sekvenssi. Intronit eivät käännä, ja siksi ne on poistettava lähettilästä.

Useimmissa selkärankaisten geeneissä on introneja, lukuun ottamatta geenejä, joita he koodetaan histonille. Samoin geenin intronien lukumäärä voi vaihdella muutamasta kymmenestä näistä.

Silmukointi RNA: n

SPihlaaminen RNA: n tai leikkausprosessin ja silmukoinnin prosessia koostuu intronien eliminoinnista Messenger -RNA: ssa.

Jotkut ydin- tai mitokondriaalisiin geeneissä löydetyt intronit voivat suorittaa prosessin Silmukointi Ilman entsyymiä tai ATP -apua. Sen sijaan prosessi suoritetaan transcessterfication -reaktioilla. Tämä mekanismi löydettiin silmukoittuneesta alkueläimestä Tetrahymya thermophila.

Sitä vastoin on toinen ryhmä lähettiläitä, jotka eivät pysty välittämään omaa Silmukointi, Joten he tarvitsevat lisäkoneita. Tämä ryhmä kuuluu melko suureen määrään ydingeenejä.

Prosessi Silmukointi Sitä välittää proteiinikompleksi, jota kutsutaan selitykseksi tai leikkauskompleksiksi ja niveliksi. Järjestelmä koostuu erikoistuneista RNA -komplekseista, joita kutsutaan ribonukleoproteiineiksi. Pieni ydin (RNP).

RNP: tä on viisi tyyppiä: U1, U2, U4, U5 ja U6, jotka ovat ytimessä ja välittävät prosessia Silmukointi.

Hän Silmukointi voi tuottaa useamman kuin yhden proteiinityypin -tämän tunnetaan nimellä Silmukointi Vaihtoehto-, koska eksonit ovat kiinteitä eri tavalla, luomalla lajikkeita ARN-lähettiläät.

Ribosomaalinen RNA

Ribosomaalinen RNA, lyhennetty RNR, löytyy ribosomeista ja se osallistuu proteiinien biosynteesiin. Siksi se on kaikkien solujen olennainen komponentti.

Ribosomaalinen RNA liittyy proteiinimolekyyleihin (noin 100,. Ne luokitellaan sedimentaatiokertoimesta riippuen, merkitty Svedberg -yksiköiden kirjaimilla.

Ribosomi koostuu kahdesta osasta: tärkein alayksikkö ja alayksikkö. Molemmat alayksiköt eroavat prokaryootien ja eukaryootien välillä sedimentaatiokertoimen suhteen.

Prokaryooteilla on suuri 50 -luvun alayksikkö ja 30 -luvun pieni.

Ribosomaalisia RNA: ita koodaavat geenit ovat ytimessä, tietyllä ytimen alueella, joka ei ole kalvo. RNA -polymeraasi I transkriboivat ribosomaaliset RNA: t tällä alueella.

Soluissa, jotka syntetisoivat suuria määriä proteiineja; Nukleoli on näkyvä rakenne. Kun kyseinen solu ei kuitenkaan vaadi suurta määrää proteiinituotteita, nukleoli on melkein huomaamaton rakenne.

Ribosomaalinen RNA -prosessointi

Suuri ribosomaalinen alayksikkö 60S liittyy fragmentteihin 28 ja 5.8s. Pienen alayksikön (40S) suhteen se liittyy 18 -vuotiaisiin.

Ylä-eukaryooteissa esivalmistus on koodattu 45S: n transkriptionaaliseen yksikköön, johon sisältyy RNA-polymeraasi I. Tämä transkriptio on käsitelty kypsissä ribosomaalisissa kylkiluissa 28S, 18S ja 5.8s.

Jatkamalla synteesiä, preAnR liittyy erilaisiin proteiineihin ja muodostaa hiukkasia ribonukleoproteiineja. Tämä kärsii sarjasta seuraavia modifikaatioita, jotka sisältävät metylaation Riboosin 2'-OH-ryhmästä ja uridiinijätteen muuntaminen pseudouridiiniksi.

Alue, jolla nämä muutokset tapahtuvat.

Vastoin muuta pre-arnria, RNA-polymeraasi III transkriboi 5S nukleoplasmassa eikä ytimen sisällä. Syntetisoidun jälkeen se viedään ytimeen kootakseen 28S: n ja 5: n kanssa.8s, muodostaen siten ribosomaaliset yksiköt.

Kokoonpanoprosessin lopussa alayksiköt siirretään sytoplasmaan ydinhuokosilla.

Polyribosomit

Voi tapahtua, että lähettiläs RNA -molekyyli aiheuttaa useita proteiineja samanaikaisesti, yhdistämällä useamman kuin yhden ribosomin. Käännösprosessin edetessä lähettilään loppu on vapaa ja se voidaan vangita toisella ribosomilla, aloittaen uuden synteesin.

Siksi on yleistä löytää ryhmiteltyjä ribosomeja (välillä 3–10) yhdestä lähettiläs RNA -molekyylistä, ja tätä ryhmää kutsutaan polyribosomiksi.

Siirto -RNA

Siirto -RNA vastaa aminohappojen siirtämisestä proteiinisynteesiprosessin edetessä. Ne koostuvat noin 80 nukleotidista (verrattuna Messenger -RNA: ta, se on "pieni") molekyyli.

Voi palvella sinua: fysiologinen sopeutuminen

Rakenteessa on taitoksia ja risteitä, jotka muistuttavat apilaa kolmella varrella. Toisessa päässä sijaitsee adenyylirengas, jossa ribosa -väliaineiden hydroksyyliryhmä on kuljetettava aminohapon kanssa.

Erilaiset siirto -RNA: t yhdistetään yksinomaan yhdestä kaksikymmentä aminohappoa, jotka muodostavat proteiinit; Toisin sanoen ajoneuvo kuljettaa proteiinien peruslohkoja. Siirto-RNA-kompleksia yhdessä aminohapon kanssa kutsutaan aminoacil-arnt.

Lisäksi translaatioprosessissa - joka tapahtuu ribosomien ansiosta - kukin siirto -RNA tunnistaa tietyn kodonin Messenger RNA: ssa. Kun hän tunnistaa sen, vastaava aminohappo vapautuu ja siitä tulee osa syntetisoitua peptidiä.

Tunnistaakseen aminohappotyyppi, joka on toimitettava, RNA: lla on "antikodon", joka sijaitsee molekyylin keskialueella. Tämä antikodoni pystyy muodostamaan vety sidoksia messenger -DNA: ssa läsnä olevien komplementaaristen emäksen kanssa.

Mikroa

Microarn tai rnami ovat yksi ketjutyyppi, välillä 21 - 23 nukleotidia, joiden tehtävänä on säätää geenien ilmentymistä. Koska proteiinia ei käännetty, sitä kutsutaan yleensä ei -koodaamattomaksi RNA: ksi.

Kuten muutkin RNA: n tyypit, mikrokivin käsittely on monimutkainen ja sisältää sarjan proteiinia.

Microarn syntyy pidemmistä edeltäjistä, joita kutsutaan RNEMI-PRI: lle, joka on johdettu geenin ensimmäisestä transkriptista. Solun ytimessä näitä esiasteita modifioidaan mikroprosessorikompleksissa ja tulos on pre-arnmi.

Pre-Arnmi ovat 70 nukleotidihaarukat, jotka jatkavat prosessointia sytoplasmassa Dicer-nimisen entsyymin avulla, joka koota RNA: n (RISC) indusoiman äänenvaimennuskompleksin ja lopulta RNAMI syntetisoidaan.

Nämä RNA: t kykenevät säätelemään geeniekspressiota, koska ne täydentävät tiettyjä lähettiläitä RNA: ta. Kun he kiinnittyvät tavoitteeseensa, RNEM pystyy tukahduttamaan lähettilään tai jopa hajottamaan sen. Näin ollen ribosomi ei voi kääntää mainittua transkriptoitua.

RNA: n hiljentäminen

Tietyn tyyppinen mikroki. Ne ovat lyhyitä RNA: ta, välillä 20 - 25 nukleotidia, jotka estävät tiettyjen geenien ilmentymistä.

Ne ovat erittäin lupaavia tutkimusvälineitä, koska ne sallivat hiljentää kiinnostavan geenin ja tutkia siten niiden mahdollista toimintaa.

Erot DNA: n ja RNA: n välillä

Vaikka DNA ja RNA ovat nukleiinihappoja ja voivat näyttää hyvin samankaltaisilta kuin ensi näkemältä, ne eroavat useista niiden kemiallisista ja rakenteellisista ominaisuuksista. DNA on kaksinautainen molekyyli, kun taas RNA on yksinkertainen nauha.

Siksi RNA on monipuolisempi molekyyli ja voi omaksua monenlaisia ​​kolmiulotteisia muotoja. Tietyillä viruksilla on kuitenkin kaksinauha geneettisessä materiaalissaan.

RNA: n nukleotideissa sokerimolekyyli on riboosi, kun taas DNA: ssa se on deoksihioboosi, joka eroaa vain happiatomin läsnä ollessa.

Fosfodiesterisidos DNA -luurankoon ja RNA: ssa on alttiita hitaaseen hydrolyysiprosessiin ja ilman entsyymejä. Alkalisuusolosuhteissa RNA hydrolysoidaan nopeasti -ylimääräiseen hydroksyyliryhmään -kun taas DNA ei.

Samoin typpialustat, jotka muodostavat nukleotideja DNA: ssa, ovat guaniini, adeniini, timiini ja sytosiini; Toisaalta RNA: ssa Timina korvataan urasiililla. Urasiili voi pariutua adeniinin kanssa, aivan kuten Timina DNA: ssa.

Alkuperä ja kehitys

RNA on ainoa tunnettu molekyyli, joka pystyy tallentamaan tietoa ja katalysoimaan kemiallisia reaktioita samanaikaisesti; Siksi useat kirjoittajat ehdottavat, että RNA -molekyyli oli ratkaisevan tärkeä elämän alkuperässä. Yllättäen ribosomit substraatit ovat muita RNA -molekyylejä.

Ribzyymien löytäminen johti "entsyymin" -ennen termiä käytettiin "entsyymin" biokemialliseen uudelleenmäärittelyyn yksinomaan katalyyttisen aktiivisuuden proteiineihin -ja auttoi tukemaan skenaariota, jossa ensimmäiset elämänmateriaalina käytetyt elämäntavat vain ARN RNA.

Viitteet

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et ai. (2002). Solumolekyylin biologia. 4. painos. New York: Garland Science. DNA: sta RNA: han. Saatavana osoitteessa: NCBI.Nlm.NIH.Hallitus
2. Berg, J. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. Lens. (2007). Biokemia. Käännyin.
3. Campbell, n. -Lla., & Reece, J. B -. (2007). biologia. Ed. Pan -American Medical.