Interacțiunea și structura IRNA, ARNt, RARN - cei trei acizi nucleici principali, este considerată de o știință precum citologia. Va ajuta să aflați care este rolul transportului acidului ribonucleic (ARNt) în celule. Această moleculă foarte mică, dar în același timp incontestabil importantă, participă la procesul de combinare a proteinelor care formează organismul.
Care este structura ARNt? Este foarte interesant să luăm în considerare această substanță „din interior”, pentru a-i afla biochimia și rolul biologic. Și, de asemenea, cum sunt interconectate structura ARNt și rolul său în sinteza proteinelor?
Ce este ARNt, cum funcționează?
Acidul ribonucleic de transport este implicat în construcția de noi proteine. Aproape 10% din toți acizii ribonucleici sunt de transport. Pentru a clarifica din ce elemente chimice este formată o moleculă, vom descrie structura structurii secundare a ARNt. Structura secundară ia în considerare toate legăturile chimice majore dintre elemente.
Aceasta este o macromoleculă constând dintr-un lanț polinucleotidic. Bazele azotate din el sunt legate prin legături de hidrogen. Ca și în ADN, ARN-ul are 4 baze azotate: adenina,citozină, guanină și uracil. În acești compuși, adenina este întotdeauna asociată cu uracil, iar guanina, ca de obicei, cu citozina.
De ce o nucleotidă are prefixul ribo-? Pur și simplu, toți polimerii liniari care au o riboză în loc de pentoză la baza nucleotidei sunt numiți ribonucleici. Și ARN-ul de transfer este unul dintre cele 3 tipuri de un astfel de polimer ribonucleic.
Structura ARNt: biochimie
Să cercetăm cele mai profunde straturi ale structurii moleculare. Aceste nucleotide au 3 componente:
- Sucroza, riboza este implicată în toate tipurile de ARN.
- Acid fosforic.
- Baze azotate. Acestea sunt purine și pirimidine.
Bazele azotate sunt interconectate prin legături puternice. Se obișnuiește să se împartă bazele în purină și pirimidină.
Purinele sunt adenina și guanina. Adenina corespunde unei nucleotide adenil din 2 inele interconectate. Și guanina corespunde aceleiași nucleotide de guanină cu „un singur inel”.
Piramidinele sunt citozină și uracil. Pirimidinele au o singură structură de inel. Nu există timină în ARN, deoarece este înlocuită cu un element precum uracil. Acest lucru este important de înțeles înainte de a analiza alte caracteristici structurale ale ARNt.
Tipuri de ARN
După cum puteți vedea, structura TRNA nu poate fi descrisă pe scurt. Trebuie să te aprofundezi în biochimie pentru a înțelege scopul moleculei și adevărata ei structură. Ce alte nucleotide ribozomale sunt cunoscute? Există, de asemenea, acizi nucleici matrici sau informaționali și ribozomali. Abreviat ca ARN și ARN. Toate 3moleculele lucrează îndeaproape unele cu altele în celulă, astfel încât organismul să primească globule de proteine structurate corect.
Este imposibil de imaginat lucrul unui polimer fără ajutorul altor 2. Caracteristicile structurale ale ARNt devin mai ușor de înțeles atunci când sunt privite împreună cu funcții care sunt direct legate de activitatea ribozomilor.
Structura IRNA, ARNt, RARN este similară în multe privințe. Toate au o bază de riboză. Cu toate acestea, structura și funcțiile lor sunt diferite.
Descoperirea acizilor nucleici
Elvețianul Johann Miescher a găsit macromolecule în nucleul celulei în 1868, numite mai târziu nucleine. Numele „nucleine” provine de la cuvântul (nucleu) - nucleu. Deși puțin mai târziu s-a constatat că la creaturile unicelulare care nu au nucleu sunt prezente și aceste substanțe. La mijlocul secolului al XX-lea, Premiul Nobel a fost primit pentru descoperirea sintezei acizilor nucleici.
TRNA funcționează în sinteza proteinelor
Numele în sine - transfer ARN vorbește despre funcția principală a moleculei. Acest acid nucleic „aduce” cu el aminoacidul esențial necesar ARN-ului ribozomal pentru a produce o anumită proteină.
Molecula de ARNt are puține funcții. Prima este recunoașterea codonului IRNA, a doua funcție este livrarea blocurilor de construcție - aminoacizi pentru sinteza proteinelor. Unii mai mulți experți disting funcția acceptor. Adică adăugarea de aminoacizi conform principiului covalent. O enzimă precum aminocil-ARNt sintataza ajută la „atașarea” acestui aminoacid.
Cum este legată structura ARNt de a acestuiafunctii? Acest acid ribonucleic special este aranjat în așa fel încât pe o parte a acestuia să existe baze azotate, care sunt întotdeauna conectate în perechi. Acestea sunt elementele cunoscute de noi - A, U, C, G. Exact 3 „litere” sau baze azotate alcătuiesc anticodonul – setul invers de elemente care interacționează cu codonul după principiul complementarității.
Această caracteristică structurală importantă a ARNt asigură că nu vor exista erori la decodificarea acidului nucleic șablon. La urma urmei, depinde de secvența exactă a aminoacizilor dacă proteina de care are nevoie organismul în prezent este sintetizată corect.
Caracteristici de construcție
Care sunt caracteristicile structurale ale ARNt și rolul său biologic? Aceasta este o structură foarte veche. Dimensiunea sa este undeva în jur de 73 - 93 de nucleotide. Greutatea moleculară a unei substanțe este de 25.000–30.000.
Structura structurii secundare a ARNt poate fi dezasamblată prin studierea celor 5 elemente principale ale moleculei. Deci, acest acid nucleic este format din următoarele elemente:
- bucla de contact cu enzime;
- buclă pentru contactul cu ribozomul;
- buclă anticodon;
- tulpina acceptoare;
- anticodonul în sine.
Și, de asemenea, alocați o buclă variabilă mică în structura secundară. Un umăr în toate tipurile de ARNt este același - o tulpină de două resturi de citozină și unul de adenozină. În acest loc are loc legătura cu 1 din cei 20 de aminoacizi disponibili. Fiecare aminoacid are o enzimă separată - propriul aminoacil-ARNt.
Toate informațiile care criptează structura tuturoracizii nucleici se găsesc în ADN-ul însuși. Structura ARNt la toate creaturile vii de pe planetă este aproape identică. Va arăta ca o frunză când este vizualizat în 2-D.
Cu toate acestea, dacă te uiți în volum, molecula seamănă cu o structură geometrică în formă de L. Aceasta este considerată structura terțiară a ARNt. Dar, pentru comoditatea studiului, este obișnuit să „dezvoltați” vizual. Structura terțiară se formează ca urmare a interacțiunii elementelor structurii secundare, acele părți care se completează reciproc.
Brețele sau inelele ARNt joacă un rol important. Un braț, de exemplu, este necesar pentru legarea chimică cu o anumită enzimă.
O trăsătură caracteristică a unei nucleotide este prezența unui număr mare de nucleozide. Există mai mult de 60 de tipuri de aceste nucleozide minore.
Structura ARNt și codificarea aminoacizilor
Știm că anticodonul ARNt are 3 molecule lungime. Fiecare anticodon corespunde unui aminoacid specific, „personal”. Acest aminoacid este conectat la molecula de ARNt folosind o enzimă specială. De îndată ce cei 2 aminoacizi se unesc, legăturile cu ARNt sunt rupte. Toți compușii chimici și enzimele sunt necesari până la timpul necesar. Acesta este modul în care structura și funcțiile ARNt sunt interconectate.
Există 61 de tipuri de astfel de molecule în celulă. Pot exista 64 de variații matematice. Cu toate acestea, 3 tipuri de ARNt lipsesc din cauza faptului că exact acest număr de codoni stop din IRNA nu are anticodoni.
Interacțiunea dintre IRNA și TRNA
Să luăm în considerare interacțiunea unei substanțe cu MRNA și RARN, precum și caracteristicile structurale ale TRNA. Structură și scopmacromoleculele sunt interconectate.
Structura IRNA copiază informații dintr-o secțiune separată a ADN-ului. ADN-ul în sine este o conexiune prea mare de molecule și nu părăsește niciodată nucleul. Prin urmare, este necesar un ARN intermediar - informativ.
Pe baza secvenței de molecule copiate de ARN, ribozomul formează o proteină. Ribozomul este o structură polinucleotidă separată, a cărei structură trebuie explicată.
Interacțiune ARNt ribozomal
ARN-ul ribozomal este un organel uriaș. Greutatea sa moleculară este de 1.000.000 - 1.500.000. Aproape 80% din cantitatea totală de ARN este nucleotide ribozomale.
Captează într-un fel lanțul IRNA și așteaptă anticodoni care vor aduce cu ei molecule de ARNt. ARN-ul ribozomal este format din 2 subunități: mici și mari.
Ribozomul se numește „fabrica”, deoarece în acest organel are loc toată sinteza de substanțe necesare vieții de zi cu zi. Este, de asemenea, o structură celulară foarte veche.
Cum are loc sinteza proteinelor în ribozom?
Structura ARNt și rolul său în sinteza proteinelor sunt interdependente. Antidonul situat pe una dintre laturile acidului ribonucleic este potrivit în forma sa pentru funcția principală - livrarea de aminoacizi la ribozom, unde are loc alinierea treptată a proteinei. În esență, TARN-ul acționează ca un intermediar. Sarcina sa este doar de a aduce aminoacidul necesar.
Când informațiile sunt citite dintr-o parte a IRNA, ribozomul se deplasează mai departe de-a lungul lanțului. Matricea este necesară doar pentru transmitereinformații codificate despre configurația și funcția unei singure proteine. Apoi, un alt ARNt se apropie de ribozom cu bazele sale azotate. Decodifică, de asemenea, următoarea parte a RNC.
Decodarea are loc după cum urmează. Bazele azotate se combină după principiul complementarității în același mod ca și în ADN-ul însuși. În consecință, TRNA vede unde trebuie să „acosteze” și în ce „hangar” să trimită aminoacidul.
Apoi în ribozom se leagă chimic aminoacizii selectați în acest fel, pas cu pas se formează o nouă macromoleculă liniară, care, după terminarea sintezei, se răsucește într-o globulă (bilă). ARNt-urile și IRNA-urile folosite, după ce și-au îndeplinit funcția, sunt îndepărtate din „fabrică” de proteine.
Când prima parte a codonului se conectează la anticodon, se determină cadrul de citire. Ulterior, dacă dintr-un anumit motiv are loc o schimbare a cadrului, atunci un semn al proteinei va fi respins. Ribozomul nu poate interveni în acest proces și nu poate rezolva problema. Abia după finalizarea procesului, cele 2 subunități de ARNr sunt combinate din nou. În medie, pentru fiecare 104 aminoacizi, există 1 eroare. Pentru fiecare 25 de proteine deja asamblate, va apărea cu siguranță cel puțin o eroare de replicare.
TRNA ca molecule relicve
Deoarece ARNt-ul poate fi existat la momentul originii vieții pe pământ, se numește moleculă relicvă. Se crede că ARN-ul este prima structură care a existat înainte de ADN și apoi a evoluat. Ipoteza lumii ARN - formulată în 1986 de laureatul W alter Gilbert. Totuși, pentru a doveditot e greu. Teoria este susținută de fapte evidente - moleculele de ARNt sunt capabile să stocheze blocuri de informații și să implementeze cumva aceste informații, adică să funcționeze.
Dar adversarii teoriei susțin că o durată scurtă de viață a unei substanțe nu poate garanta că ARNt este un bun purtător al oricărei informații biologice. Aceste nucleotide sunt degradate rapid. Durata de viață a ARNt în celulele umane variază de la câteva minute la câteva ore. Unele specii pot dura până la o zi. Și dacă vorbim despre aceleași nucleotide în bacterii, atunci termenii sunt mult mai scurti - până la câteva ore. În plus, structura și funcțiile ARNt sunt prea complexe pentru ca o moleculă să devină elementul principal al biosferei Pământului.
