Jak se struktura tRNA vztahuje k její funkci?

Interakce a struktura IRNA, tRNA, RRNA - tří hlavních nukleových kyselin považuje takovou vědu za cytologii. Pomůže zjistit, jaká je role transportní ribonukleové kyseliny (tRNA) v buňkách. Tato velmi malá, ale zároveň neodmyslitelně důležitá molekula se účastní procesu kombinace bílkovin, které tvoří tělo.

Jaká je struktura tRNA? Je velmi zajímavé zkoumat tuto látku "zevnitř", poznat její biochémiu a biologickou roli. A také, jak je struktura tRNA a její úloha v syntéze proteinů vzájemně propojena?

Co je tRNA, jak je uspořádáno?

Transportní ribonukleová kyselina se podílí na konstrukci nových proteinů. Téměř 10% všech ribonukleových kyselin je transport. Abychom pochopili, jaké chemické prvky jsou tvořeny z molekuly, budeme popisovat strukturu sekundární struktury tRNA. Sekundární struktura zvažuje všechny základní chemické vazby mezi prvky.

Jedná se o makromolekula sestávající z polynukleotidového řetězce. Dusíkaté báze jsou spojeny vodíkovými vazbami. Stejně jako v DNA má RNA 4 dusíkaté báze: adenin, cytosin, guanin a uracil. V těchto sloučeninách je adenin vždy spojen s uracilem a guaninem jako obvykle s cytosinem.

Proč má nukleotid ribo předponu? Jednoduše všechny lineární polymery s ribózou namísto pentózy na bázi nukleotidu se nazývají ribonukleové polymery. Transportní RNA je jedním ze 3 typů právě takového ribonukleového polymeru.

Struktura tRNA: biochemie

Podívejme se do nejhlubších vrstev struktury molekuly. Tyto nukleotidy mají 3 složky:

1. Sacharóza, ribóza se podílí na všech typech RNA.
2. Kyselina fosforečná.
3. Dusíkové báze. Jedná se o puriny a pyrimidiny.

Dusíkaté báze jsou spojeny silnými vazbami. Je přijatelné rozdělit báze na purin a pyrimidin.

Puriny jsou adenin a guanin. Adenin odpovídá adenyl nukleotidu ze 2 vzájemně propojených kruhů. A guanin - odpovídá stejnému "jednomu kruhu" guaninovému nukleotidu.

Pyramidiny jsou cytosin a uracil. Pyrimidiny mají jednoduchou kruhovou strukturu. V RNA neexistuje žádný tymin, protože je nahrazen prvkem, jako je uracil. To je důležité pochopit před tím, než věnujeme pozornost dalším prvkům struktury tRNA.

Typy RNA

Jak vidíte, strukturu tRNA nelze stručně popsat. Musíte jít hlouběji do biochemie, abyste pochopili účel molekuly a její pravou strukturu. Jaké jiné ribozomální nukleotidy jsou známé? Existují také matricové nebo informační a ribozomální nukleové kyseliny. Zkratka MRI a RRNA. Všechny tři molekuly úzce spolupracují v buňce navzájem, takže tělo dostane řádně strukturované bílkoviny.

Je nemožné si představit práci jednoho polymeru bez pomoci ostatních dvou. Zvláštnosti struktury tRNA se stanou jasnějšími, když jsou zvažovány v souvislosti s funkcemi, které přímo souvisejí s působením ribozomů.

Struktura SRNA, tRNA a rRNA je v mnoha ohledech podobná. Každý má v základně ribózu. Nicméně jejich struktura a funkce jsou různé.

Objevování nukleových kyselin

Švýcarský Johann Micher byl nalezen v jádru buňky v roce 1868 makromolekuly, nazvanými nukleovými kyselinami. Jméno "nukleové kyseliny" pochází ze slova (jádro) - jádra. I když o něco později bylo zjištěno, že v jednobuněčných bytostech, které nemají jádro, jsou tyto látky také přítomny. V polovině 20. století byla získána Nobelova cena za objev syntézy nukleových kyselin.

Funkce tRNA při syntéze bílkovin

Vlastní transportní RNA mluví o hlavní funkci molekuly. Tato nukleová kyselina "přináší" nezbytnou aminokyselinu, kterou vyžaduje ribozomální RNA, aby vytvořila specifický protein.

Existuje jen málo funkcí molekuly tRNA. První je rozpoznání kodonu IRNK, druhou funkcí je dodávka budovy "cihly" - aminokyseliny pro syntézu bílkovin. Přesto někteří odborníci přidělují akceptorovou funkci. To znamená přistoupení kovalentního principu aminokyselin. Pomáhá "připojit" tuto aminokyselinu enzymu, jako je aminocil-tRNA-syntáza.

Jak se struktura tRNA vztahuje k její funkci? Tento konkrétní ribonukleová kyselina je navržen tak, že na jedné straně jsou dusíkaté báze, které jsou vždy spojeny do dvojic. Jedná se o známé prvky - A, U, C, G. Přesně 3 „písmena“ nebo dusíkaté báze představují antikodon - reverzní soubor prvků, které interagují s kodonem na principu komplementarity.

Tento důležitý rys struktury tRNA zajišťuje, že nedojde k chybám v dekódování matricové nukleové kyseliny. Koneckonců přesná sekvence aminokyselin závisí na tom, zda protein, který tělo potřebuje, je v současné době správně syntetizován.

Vlastnosti konstrukce

Jaké jsou zvláštnosti struktury tRNA a její biologická role? Jedná se o velmi starou strukturu. Jeho velikost je někde mezi 73 a 93 nukleotidy. Molekulová hmotnost látky je 25 000 - 30 000.

Struktura sekundární struktury tRNA může být rozebrána studiem pěti základních prvků molekuly. Takže tato nukleová kyselina se skládá z těchto prvků:

• smyčka pro kontakt s enzymem;
• smyčka pro kontakt s ribosomem;
• antikodonální smyčka;
• akceptorový kmen;
• samotného antikodonu.

V sekundární struktuře je také izolována malá proměnná smyčka. Jedno rameno u všech druhů TRNK je stejné - stonka dvou zbytků cytosinu a jednoho - adenosinu. Na tomto místě existuje spojení s 1 z 20 dostupných aminokyselin. Pro každou aminokyselinu je samostatný enzym - jeho aminoacyl-tRNA.

Všechny informace, které šifrují strukturu všech nukleových kyselin, jsou obsaženy v samotné DNA. Struktura tRNA pro všechny živé bytosti na planetě je téměř identická. Bude to vypadat jako list, pokud se na to podíváte ve formátu 2-D.

Když se podíváme na objem, molekula se podobá geometrické struktuře ve tvaru písmene L. To je považováno za terciární strukturu tRNA. Ale kvůli pohodlí studia je přijatelné vizuálně "odhalit". Terciární struktura je tvořena interakcemi prvků sekundární struktury, těch částí, které jsou interkomplexní.

Ramena TRNK nebo kroužky hrají důležitou roli. Jedno rameno je například nezbytné pro chemické spojení s určitým enzymem.

Charakteristickým znakem nukleotidu je přítomnost obrovského počtu nukleosidů. Tyto menší nukleosidy představují více než 60 druhů.

Struktura tRNA a kódování aminokyselin

Víme, že antikodon tRNA je 3 molekuly. Každý antikodon odpovídá specifické "osobní" aminokyselině. Tato aminokyselina je spojena s molekulou tRNA speciálním enzymem. Jakmile jsou 2 aminokyseliny kombinovány, spojují se s tRNA rozpadem. Všechny chemické sloučeniny a enzymy jsou potřebné až po nezbytnou dobu. Takto jsou vzájemně propojeny struktura a funkce tRNA.

Celkem je v buňce přítomno 61 typů takových molekul. Matematické varianty může být 64., chybí 3 typy tRNA vzhledem k tomu, že je počet stop kodonem v mRNA nemá antikodon.

Interakce MIRNA a tRNA

Zvažme interakci látky se SRNA a RRNA, stejně jako strukturální rysy tRNA. Struktura a funkce makromolekuly jsou vzájemně propojeny.

Struktura MIRC kopíruje informace z jedné části DNA. Samotná DNA je příliš velká sloučenina molekul a nikdy nevychází z jádra. Proto je potřebná zprostředkující RNA - informace.

Na základě sekvence molekul, které MIRC kopírovala, vytváří ribozom bílkovinu. Ribozom je samostatná polynukleotidová struktura, jejíž struktura musí být vyjasněna.

Ribosomální tRNA: interakce

Ribosomální RNA je obrovská organela. Jeho molekulová hmotnost je 1 000 000 až 1 500 000. Téměř 80% celkového množství RNA je ribozomální nukleotidy.

Je to tak, že se chystá řetězec IRNA a čeká na antikodony, které přinesou s sebou molekuly tRNA. Ribosomální RNA se skládá ze dvou podjednotek: malých a velkých.

Ribosom se nazývá "továrna", protože v této organelle dochází ke syntéze látek nezbytných pro každodenní život. Je to také velmi stará struktura buňky.

Jak protein syntéza v ribozómu?

Struktura tRNA a jeho roli při syntéze proteinů spojeny. Nachází antikodon na jedné straně roztoku ribonukleové kyseliny ve formě její základní funkce je - dodávka aminokyselin na ribozómu, kde postupné dosažení proteinu. Ve skutečnosti tRNA působí jako zprostředkovatel. Jejím úkolem je pouze přinést nezbytnou aminokyselinu.

Když se čte informace z jedné části RNA, ribozom se dále pohybuje po řetězci. Matrice je potřebná pouze pro přenos kódovaných informací o konfiguraci a funkci jediného proteinu. Dále se do ribosomu přibližuje další tRNA s dusíkatými bázemi. Také dekóduje další část MIRC.

Dekódování probíhá následovně. Dusíkaté báze jsou kombinovány podle principu komplementarity stejným způsobem jako v samotné DNA. V souladu s tím TRNC vidí, kde to potřebuje "moor" a který "hangár" poslat aminokyselinu.

Poté, vybrané aminokyseliny tímto způsobem jsou chemicky vázány na ribozomu, krok za krokem, nové lineární makromolekuly, které se po ukončení syntézy je stočena do globule (balónek). Použité tRNA a mRNA, plnění své funkce, se odstraní ze „továrny“ proteinu.

Když je první část kodonu připojena k antikodonu, je určen čtecí rámec. Následně, pokud z nějakého důvodu nastane posun v rámci, pak nějaký druh proteinu bude vadný. Ribosom nemůže interferovat s tímto procesem a vyřešit problém. Teprve po dokončení procesu se 2 podjednotky rRNA opět kombinují. V průměru za každých deset⁴ aminokyseliny představují 1 chybu. Pro 25 již shromážděných proteinů musí být alespoň jedna replikační chyba.

TRNA jako reliktní molekuly

Vzhledem k tomu, že tRNA existovala v době nástupu života na Zemi, nazývá se to reliktní molekulou. Předpokládá se, že RNA je první struktura, která existovala před DNA, a poté se vyvinula. Hypotéza světa RNA - formulovaná v roce 1986 vítězem Waltera Gilberta. Je však stále obtížné to dokázat. V obhajobě teorie existují zřejmé skutečnosti - molekuly TRNC jsou schopny ukládat bloky informací a nějakým způsobem si uvědomují tyto informace, to znamená dělat práci.

Avšak oponenti teorie tvrdí, že krátká doba života látky nemůže zaručit, že tRNA je dobrým nosičem jakékoliv biologické informace. Tyto nukleotidy se rychle rozpadají. Životnost tRNA v lidských buňkách se pohybuje v rozmezí několika minut až několika hodin. Některé druhy mohou trvat až 24 hodin. A pokud mluvíme o stejných nukleotidech v bakteriích, pak je načasování mnohem méně - až několik hodin. Navíc struktura a funkce tRNA jsou příliš složité, aby se molekula stala primárním prvkem biosféry Země.