Fungsi, struktur dan jenis ARN

Dia RNA atau RNA (Asid Ribonucleic) adalah sejenis asid nukleik yang terdapat dalam organisma eukaryotic, prokaryot dan virus. Ia adalah polimer nukleotida yang mengandungi empat jenis asas nitrogen dalam strukturnya: adenine, guanine, sitosin dan uracil.

RNA biasanya dijumpai sebagai satu band (kecuali dalam beberapa virus), dalam linear atau membentuk satu siri struktur kompleks. Malah, RNA mempunyai dinamisme struktur yang tidak diperhatikan dalam kipas DNA berganda. Pelbagai jenis RNA mempunyai fungsi yang sangat berbeza.

RNA ribosom adalah sebahagian daripada ribosom, struktur yang bertanggungjawab untuk sintesis protein dalam sel. Fungsi RNA messenger sebagai perantara dan pengangkutan maklumat genetik ke ribosom, yang menerjemahkan mesej dari urutan nukleotida ke asid amino.

Pemindahan RNA bertanggungjawab untuk mengaktifkan dan memindahkan pelbagai jenis asid amino -20 dalam jumlahnya hingga ribosoma. Terdapat molekul RNA pemindahan bagi setiap asid amino yang mengiktiraf urutan dalam RNA messenger.  

Di samping itu, terdapat jenis RNA lain yang tidak terlibat secara langsung dalam sintesis protein dan mengambil bahagian dalam peraturan gen.

Struktur

Unit asas RNA adalah nukleotida. Setiap nukleotida dibentuk oleh asas nitrogen (adenine, guanine, sitosin dan uracil), pentos dan kumpulan fosfat.

Nukleotida

Pangkalan nitrogen berasal dari dua sebatian asas: pirimidin dan purin.

Pangkalan yang berasal dari purin adalah adenine dan guanine dan pangkalan yang berasal dari pirimidin adalah sitosin dan uracil. Walaupun ini adalah pangkalan yang paling biasa, asid nukleik juga boleh membentangkan jenis asas lain yang kurang kerap.

Bagi pentose, mereka adalah unit d-ribyan. Oleh itu, nukleotida yang membentuk RNA dipanggil "ribonukleotida".

Rantaian RNA

Nukleotida bersatu bersama dengan pautan kimia yang melibatkan kumpulan fosfat. Untuk membentuknya, kumpulan fosfat 5 'nukleotida dikaitkan dengan kumpulan hidroksil (-OH) pada akhir 3' nukleotida berikut, dengan itu mewujudkan pautan jenis fosfodiester.

Sepanjang rantai asid nukleik, ikatan fosfodiester mempunyai orientasi yang sama. Oleh itu, terdapat polaritas helai, membezakan antara 3 'dan akhir 5'.

Oleh konvensyen, struktur asid nukleik diwakili dengan akhir 5 'di sebelah kiri dan 3' kanan.

Produk RNA transkrip DNA adalah rantaian band yang mudah yang bertukar ke kanan, dalam penyesuaian heliks disebabkan oleh penumpukan pangkalan. Interaksi antara purin jauh lebih besar daripada interaksi antara dua pirimidin, kerana saiz yang sama.

Di RNA, anda tidak boleh bercakap mengenai struktur sekunder tradisional dan rujukan, seperti DNA Double Propeller. Struktur tiga dimensi setiap molekul RNA adalah unik dan kompleks, setanding dengan protein (secara logiknya, kita tidak dapat globalisasi struktur protein).

Pasukan yang menstabilkan RNA

Terdapat interaksi lemah yang menyumbang kepada penstabilan RNA, terutamanya penumpukan pangkalan, di mana cincin terletak di antara satu sama lain. Fenomena ini juga menyumbang kepada kestabilan kipas DNA.

Sekiranya molekul RNA mendapati urutan pelengkap, mereka boleh digabungkan dan membentuk struktur rantai berganda yang beralih ke kanan. Bentuk utama adalah jenis A; Bagi bentuk z, mereka hanya dibuktikan di makmal, sementara Borang B belum diperhatikan.

Terdapat urutan pendek (seperti uugg) yang terletak di hujung RNA dan mempunyai keanehan membentuk Gelung stabil. Urutan ini mengambil bahagian dalam lipatan struktur tiga dimensi RNA.

Di samping itu, jambatan hidrogen boleh dibentuk di tempat lain yang tidak mengawan asas biasa (AU dan CG). Salah satu interaksi ini berlaku antara 2'-oh ribosa dengan kumpulan lain.

Menjelaskan pelbagai struktur yang terdapat dalam RNA telah menunjukkan untuk menunjukkan pelbagai fungsi asid nukleik ini.

Jenis dan fungsi RNA

Terdapat dua jenis RNA: maklumat dan berfungsi. RNA yang mengambil bahagian dalam sintesis protein tergolong dalam kumpulan pertama dan berfungsi sebagai perantara proses; RNA maklumat adalah RNA utusan.

Sebaliknya, RNA milik kelas kedua, yang berfungsi, tidak menimbulkan molekul protein baru dan RNA itu sendiri adalah produk akhir. Ini adalah RNA pemindahan dan RNA ribosom.

Boleh melayani anda: endo agar: apa, asas, penyediaan, kegunaan

Dalam sel mamalia, 80 % RNA adalah RNA ribosom, 15 % adalah RNA pemindahan dan hanya sebahagian kecil sepadan dengan RNA messenger. Ketiga jenis ini berfungsi secara kerjasama untuk mencapai biosintesis protein.

Terdapat juga RNA nuklear kecil, RNA sitoplasma kecil dan mikro, antara lain. Setiap jenis yang paling penting akan diterangkan secara terperinci:

RNA Messenger

Dalam eukariota, DNA terkurung di dalam nukleus, manakala sintesis protein berlaku dalam sitoplasma sel, di mana ribosom dijumpai. Untuk pemisahan spatial ini mesti ada pengantara yang membawa mesej dari nukleus ke sitoplasma dan molekul itu adalah RNA utusan.

RNA messenger, disingkat RNM, adalah molekul perantara yang mengandungi maklumat yang dikodkan dalam DNA dan menentukan urutan asid amino yang akan menimbulkan protein berfungsi.

Istilah RNA Messenger dicadangkan pada tahun 1961 oleh François Jacob dan Jacques Monod untuk menggambarkan bahagian RNA yang menghantar mesej dari DNA ke ribosoma.

Proses sintesis RNM dari helai DNA dikenali sebagai transkripsi dan berlaku secara berbeza antara prokariot dan eukariot. 

Ekspresi gen ditadbir oleh beberapa faktor dan bergantung kepada keperluan setiap sel. Transkripsi dibahagikan kepada tiga peringkat: permulaan, pemanjangan dan penamatan.

Transkripsi

Proses replikasi DNA, yang berlaku di setiap bahagian sel, menyalin keseluruhan kromosom. Walau bagaimanapun, proses transkripsi jauh lebih selektif, ia hanya berkaitan dengan memproses segmen spesifik helai DNA dan tidak memerlukan primer.

Dalam Escherichia coli -Bakteria yang dikaji terbaik dalam sains biologi- transkripsi bermula dengan keburukan. Polimerase RNA enzim bertanggungjawab untuk mensintesis RNA dan, ketika transkripsi berterusan, helai DNA kembali ke bentuk asalnya.

Permulaan, pemanjangan dan penamatan

Transkripsi tidak dimulakan di tapak rawak dalam molekul DNA; Terdapat laman web khusus untuk fenomena ini, yang dipanggil promoter. Dalam Dan. coli Polimerase RNA ditambah dengan pasangan asas di atas kawasan putih.

Urutan di mana faktor transkripsi digabungkan cukup dipelihara di antara spesies yang berbeza. Salah satu urutan yang paling terkenal ialah kotak Tata.

Dalam pemanjangan, enzim polimerase RNA menambah nukleotida baru ke hujung 3'-oh, berikutan alamat 5 'hingga 3'. Kumpulan hidroksil bertindak sebagai nukleofil, menyerang fosfat alfa nukleotida yang akan ditambah. Tindak balas ini mengeluarkan pirofosfat.

Hanya salah satu helai DNA yang digunakan untuk mensintesis RNA messenger, yang disalin dalam alamat 3 'hingga 5' (bentuk antiparallel rantai RNA baru). Nukleotida yang akan ditambah mesti mematuhi mengawan asas: anda berharap, dan g dengan c.

Polimerase RNA menghentikan proses apabila mendapati kawasan kaya di sitosin dan guanina. Akhirnya, molekul RNA messenger baru dipisahkan dari kompleks.

Transkripsi dalam prokariot

Dalam prokariot, molekul RNA messenger boleh mengekodkan lebih daripada satu protein.

Apabila RNM menyandarkan secara eksklusif untuk protein atau polipeptida, ia dipanggil mRNA monokstronic, tetapi jika anda mengekodkan lebih daripada satu produk protein, ARNM adalah polistonik (perhatikan bahawa dalam konteks ini, istilah cistron merujuk kepada gen).

Transkripsi dalam eukariot

Dalam organisma eukariotik, sebahagian besar RNA adalah monocystronics dan jentera transkrip lebih kompleks adalah keturunan organisma ini. Mereka dicirikan dengan mempunyai tiga polimerase, ditandakan I, II dan III RNA, masing -masing dengan fungsi tertentu.

Saya bertanggungjawab untuk mensintesis pra-ARNR, II mensintesis RNA messenger dan beberapa RNA khas. Akhirnya, III bertanggungjawab terhadap RNA pemindahan, 5S ribosom dan lain -lain RNA kecil.

RNA utusan dalam eukariota

RNA Messenger menderita satu siri pengubahsuaian khusus dalam eukariot. Yang pertama melibatkan penambahan "caperuza" kepada 5 'yang melampau. Secara kimia, caperuza adalah sisa 7-methylguanine yang berlabuh hingga akhir dengan pautan jenis 5 ', 5'-trifosphate.

Fungsi kawasan ini adalah untuk melindungi RNA dari kemungkinan kemerosotan oleh ribonukleases (enzim yang merendahkan RNA dalam komponen yang lebih kecil).

Di samping itu, penyingkiran akhir 3 'berlaku dan sisa adenine ditambah dari 80 hingga 250. Struktur ini dikenali sebagai "ekor" polia dan berfungsi sebagai zon kesatuan untuk beberapa protein. Apabila prokariota memperoleh ekor polia cenderung untuk merangsang kemerosotannya.

Boleh melayani anda: kain penghubung padat: ciri dan fungsi

Sebaliknya, utusan ini disalin dengan intron. Intrones adalah urutan DNA yang bukan sebahagian daripada gen tetapi urutan "gangguan". Intrones tidak diterjemahkan dan oleh itu mesti dihapuskan dari utusan.

Sebilangan besar gen vertebrata mempunyai intron, kecuali gen yang mereka sandarkan untuk histones. Begitu juga, bilangan intron dalam gen boleh berbeza dari beberapa hingga berpuluh -puluh ini.

Splicing RNA

SPlicing RNA atau proses pemotongan dan splicing terdiri daripada penghapusan intron dalam RNA utusan.

Beberapa intron yang terdapat dalam gen nuklear atau mitokondria dapat melaksanakan proses Splicing Tanpa enzim atau bantuan ATP. Sebaliknya, proses itu dijalankan oleh tindak balas transcesterification. Mekanisme ini ditemui di protozoa yang cilat Tetrahymena Thermophila.

Sebaliknya, terdapat satu lagi kumpulan utusan yang tidak dapat menengahi mereka sendiri Splicing, Jadi mereka memerlukan jentera tambahan. Kumpulan ini milik jumlah gen nuklear yang cukup tinggi.

Proses Splicing Ia dimediasi oleh kompleks protein yang disebut jelas atau memotong kompleks dan sendi. Sistem ini terdiri daripada kompleks RNA khusus yang disebut ribonukleoprotein nuklear kecil (RNP).

Terdapat lima jenis RNP: U1, U2, U4, U5 dan U6, yang berada di dalam nukleus dan menengahi proses Splicing.

Dia Splicing boleh menghasilkan lebih daripada satu jenis protein -ini dikenali sebagai Splicing Alternatif-, kerana exon ditetapkan secara berbeza, mewujudkan pelbagai utusan Arn.

RNA ribosom

RNA ribosom, disingkat RNR, terdapat dalam ribosom dan mengambil bahagian dalam biosintesis protein. Oleh itu, ia adalah komponen penting dalam semua sel.

RNA ribosom dikaitkan dengan molekul protein (kira -kira 100,. Mereka diklasifikasikan bergantung pada pekali pemendapan mereka, dilambangkan oleh huruf s dari unit Svedberg.

Ribosom terdiri daripada dua bahagian: subunit utama dan subunit kecil. Kedua -dua subunit berbeza antara prokariot dan eukariota dari segi pekali pemendapan.

Prokariot mempunyai subunit 50 -an yang besar dan 30 -an kecil.

Pengekodan gen untuk RNA ribosom berada di dalam nukleolus, kawasan tertentu nukleus yang bukan membran. RNA ribosom ditranskripsikan di rantau ini oleh polimerase RNA I.

Dalam sel -sel yang mensintesis sejumlah besar protein; Nukleolus adalah struktur yang menonjol. Walau bagaimanapun, apabila sel yang dipersoalkan tidak memerlukan bilangan produk protein yang tinggi, nukleolus adalah struktur yang hampir tidak dapat dilihat.

Pemprosesan RNA ribosom

Subunit ribosom besar 60s dikaitkan dengan serpihan 28s dan 5.8s. Berkenaan dengan subunit kecil (40 -an), ia dikaitkan dengan 18s.

Di bahagian atas eukariota, pra-ARNR dikodkan dalam unit transkrip 45S, yang melibatkan polimerase RNA I. Transkrip ini diproses dalam rusuk ribosom yang matang 28s, 18 dan 5.8s.

Dengan meneruskan sintesis, pra-ARNR dikaitkan dengan protein yang berbeza dan membentuk zarah ribonukleoprotein. Ini mengalami satu siri pengubahsuaian berikutnya yang termasuk metilasi dari kumpulan 2'-oh ribosa dan penukaran sisa uridin ke pseudouridine.

Rantau di mana perubahan ini akan berlaku dikawal oleh lebih daripada 150 molekul RNA nukleolar kecil, yang mempunyai keupayaan untuk menyertai pra-ARNR.

Bertentangan dengan selebihnya pra-ARNR, 5S ditranskripsikan oleh polimerase RNA III dalam nukleoplasma dan bukan di dalam nukleolus. Setelah disintesis, ia dibawa ke nukleolus untuk berkumpul dengan 28 dan 5.8s, dengan itu membentuk unit ribosom.

Pada akhir proses pemasangan, subunit dipindahkan ke sitoplasma oleh liang nuklear.

Polyribosomes

Ia boleh berlaku bahawa molekul RNA utusan menimbulkan beberapa protein pada masa yang sama, menyertai lebih daripada satu ribosom. Apabila proses terjemahan berlangsung, akhir utusan adalah percuma dan boleh ditangkap oleh ribosom lain, memulakan sintesis baru.

Oleh itu, adalah perkara biasa untuk mencari ribosom dikumpulkan (antara 3 dan 10) dalam satu molekul RNA utusan, dan kumpulan ini dipanggil polyribosome.

Pindahkan RNA

Pemindahan RNA bertanggungjawab untuk memindahkan asid amino sebagai proses sintesis protein berlangsung. Mereka terdiri daripada kira -kira 80 nukleotida (berbanding RNA messenger, ia adalah molekul "kecil").

Boleh melayani anda: penyesuaian fisiologi

Strukturnya mempunyai lipatan dan salib yang mengingatkan semanggi dengan tiga lengan. Pada satu hujung, cincin adenyl terletak, di mana kumpulan hidroksil media ribosa kesatuan dengan asid amino diangkut.

RNA pemindahan yang berbeza digabungkan secara eksklusif dengan salah satu daripada dua puluh asid amino yang membentuk protein; Dalam erti kata lain, ia adalah kenderaan yang mengangkut blok asas protein. Kompleks RNA pemindahan bersama-sama dengan asid amino dipanggil amininoacil-arnt.

Di samping. Apabila dia mengiktirafnya, asid amino yang sepadan dilepaskan dan menjadi sebahagian daripada peptida yang disintesis.

Untuk mengenali jenis asid amino yang mesti dihantar, RNA mempunyai "antikodon" yang terletak di rantau pertengahan molekul. Antikodon ini mampu membentuk ikatan hidrogen dengan pangkalan pelengkap yang terdapat dalam DNA utusan.

Microarn

Microarn atau rnami adalah jenis rantai tunggal, antara 21 dan 23 nukleotida, yang fungsinya adalah untuk mengawal ekspresi gen. Oleh kerana protein tidak diterjemahkan, biasanya dipanggil RNA pengekodan.

Seperti jenis RNA yang lain, pemprosesan mikroarn adalah kompleks dan melibatkan satu siri protein.

Microarn timbul dari prekursor yang lebih lama yang dipanggil RNEMI-PRI, berasal dari transkrip pertama gen. Dalam teras sel, prekursor ini diubahsuai dalam kompleks mikropemproses dan hasilnya adalah pra-arnmi.

Pra-arnmi adalah 70 garpu nukleotida yang meneruskan pemprosesan mereka dalam sitoplasma oleh enzim yang dipanggil Dicer, yang mengumpulkan kompleks penyamaran yang disebabkan oleh RNA (RISC) dan akhirnya rnami disintesis.

RNA ini dapat mengawal ekspresi gen, kerana mereka melengkapi RNA utusan tertentu. Apabila mereka melekat pada sasaran mereka, RNEM dapat menindas utusan itu, atau merendahkannya. Oleh itu, ribosom tidak dapat diterjemahkan.

Silencing RNA

Jenis microarn tertentu adalah RNA gangguan kecil (ARNSI), juga dipanggil Silencing RNA. Mereka adalah RNA pendek, antara 20 hingga 25 nukleotida, yang menghalang ekspresi gen tertentu.

Mereka adalah instrumen yang sangat menjanjikan untuk penyelidikan, kerana mereka membenarkan untuk membungkam gen yang menarik dan dengan itu mengkaji kemungkinan fungsi mereka.

Perbezaan antara DNA dan RNA

Walaupun DNA dan RNA adalah asid nukleik dan boleh kelihatan sangat mirip dengan penglihatan pertama, mereka berbeza dalam beberapa sifat kimia dan struktur mereka. DNA adalah molekul band double, sementara RNA adalah band sederhana.

Oleh itu, RNA adalah molekul yang lebih serba boleh dan boleh menggunakan pelbagai bentuk tiga dimensi. Walau bagaimanapun, virus tertentu mempunyai band berganda dalam bahan genetik mereka.

Dalam nukleotida RNA molekul gula adalah ribosa, manakala dalam DNA ia adalah deoxyribose, hanya berbeza dengan kehadiran atom oksigen.

Ikatan fosfodiester dalam rangka DNA dan RNA terdedah kepada proses hidrolisis yang perlahan dan tanpa kehadiran enzim. Dalam keadaan kealkalian, RNA dengan cepat dihidrolisiskan -Terima kasih kepada kumpulan hidroksil tambahan -sementara DNA tidak.

Begitu juga, asas nitrogen yang membentuk nukleotida dalam DNA adalah guanine, adenine, timin dan sitosin; Sebaliknya, di RNA, Timina digantikan oleh uracil. Uracil boleh pasangan dengan adenine, sama seperti Timina dalam DNA.

Asal dan evolusi

RNA adalah satu -satunya molekul yang diketahui yang mampu menyimpan maklumat dan memangkinkan tindak balas kimia pada masa yang sama; Oleh itu, beberapa penulis mencadangkan bahawa molekul RNA adalah penting dalam asal usul kehidupan. Anehnya, substrat ribosom adalah molekul RNA lain.

Penemuan Ribzim membawa kepada definisi semula biokimia "enzim" -di sebelum istilah itu digunakan secara eksklusif untuk protein dengan aktiviti pemangkin -, dan membantu menyokong senario di mana cara hidup pertama digunakan sebagai bahan genetik hanya arn RNA hanya arn rna.

Rujukan

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Biologi molekul sel. Edisi ke -4. New York: Sains Garland. Dari DNA ke RNA. Terdapat di: NCBI.NLM.NIH.Gov
2. Berg, j. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokimia. Saya terbalik.
3. Campbell, n. Ke., & Reece, J. B. (2007). Biologi. Ed. Pan -American Medical.