Die Wechselwirkung und Struktur von IRNA, tRNA, RRNA - den drei wichtigsten Nukleinsäuren - wird von einer Wissenschaft wie der Zytologie betrachtet. Es wird helfen herauszufinden, welche Rolle die Transport-Ribonukleinsäure (tRNA) in Zellen spielt. Dieses sehr kleine, aber gleichzeitig unbestreitbar wichtige Molekül ist am Prozess der Kombination der Proteine beteiligt, aus denen der Körper besteht.
Wie ist die Struktur von tRNA? Es ist sehr interessant, diese Substanz "von innen" zu betrachten, um ihre Biochemie und biologische Rolle herauszufinden. Und wie hängen die Struktur der tRNA und ihre Rolle bei der Proteinsynthese zusammen?
Was ist tRNA, wie funktioniert sie?
Transport-Ribonukleinsäure ist am Aufbau neuer Proteine beteiligt. Fast 10 % aller Ribonukleinsäuren werden transportiert. Um zu verdeutlichen, aus welchen chemischen Elementen ein Molekül aufgebaut ist, beschreiben wir den Aufbau der Sekundärstruktur der tRNA. Die Sekundärstruktur berücksichtigt alle wichtigen chemischen Bindungen zwischen Elementen.
Dies ist ein Makromolekül, das aus einer Polynukleotidkette besteht. Darin enth altene Stickstoffbasen sind durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden. Wie die DNA hat auch die RNA 4 stickstoffh altige Basen: Adenin,Cytosin, Guanin und Uracil. In diesen Verbindungen ist Adenin immer mit Uracil und Guanin wie üblich mit Cytosin assoziiert.
Warum hat ein Nukleotid das Präfix ribo-? Einfach alle linearen Polymere, die eine Ribose anstelle einer Pentose an der Basis des Nukleotids haben, werden Ribonukleinsäure genannt. Und Transfer-RNA ist eine von 3 Arten eines solchen Ribonukleinsäure-Polymers.
Struktur der tRNA: Biochemie
Lassen Sie uns in die tiefsten Schichten der Molekularstruktur blicken. Diese Nukleotide bestehen aus 3 Komponenten:
- Saccharose, Ribose ist an allen Arten von RNA beteiligt.
- Phosphorsäure.
- Stickstoffh altige Basen. Dies sind Purine und Pyrimidine.
Stickstoffh altige Basen sind durch starke Bindungen miteinander verbunden. Es ist üblich, Basen in Purin und Pyrimidin zu unterteilen.
Purine sind Adenin und Guanin. Adenin entspricht einem Adenylnukleotid aus 2 miteinander verbundenen Ringen. Und Guanin entspricht dem gleichen Guanin-Nukleotid mit einem einzigen Ring.
Pyramidine sind Cytosin und Uracil. Pyrimidine haben eine Einzelringstruktur. Es gibt kein Thymin in RNA, da es durch ein Element wie Uracil ersetzt wird. Dies ist wichtig zu verstehen, bevor man sich andere strukturelle Merkmale der tRNA ansieht.
Arten von RNA
Wie Sie sehen können, kann die Struktur von TRNA nicht kurz beschrieben werden. Sie müssen in die Biochemie eintauchen, um den Zweck des Moleküls und seine wahre Struktur zu verstehen. Welche anderen ribosomalen Nukleotide sind bekannt? Es gibt auch Matrix- oder Informations- und ribosomale Nukleinsäuren. Abgekürzt als RNA und RNA. Alle 3Moleküle arbeiten in der Zelle eng zusammen, damit der Körper richtig strukturierte Eiweißkügelchen erhält.
Es ist unmöglich, sich die Arbeit eines Polymers ohne die Hilfe von 2 anderen vorzustellen. Strukturelle Merkmale von tRNAs werden verständlicher, wenn sie in Verbindung mit Funktionen betrachtet werden, die in direktem Zusammenhang mit der Arbeit von Ribosomen stehen.
Die Struktur von IRNA, tRNA, RRNA ist in vielerlei Hinsicht ähnlich. Alle haben eine Ribosebasis. Ihre Struktur und Funktionen sind jedoch unterschiedlich.
Entdeckung von Nukleinsäuren
Der Schweizer Johann Miescher fand 1868 im Zellkern Makromoleküle, später Nucleine genannt. Der Name "Nucleine" kommt von dem Wort (Kern) - der Kern. Obwohl wenig später festgestellt wurde, dass diese Substanzen auch in Einzellern vorhanden sind, die keinen Zellkern haben. Mitte des 20. Jahrhunderts wurde der Nobelpreis für die Entdeckung der Synthese von Nukleinsäuren verliehen.
TRNA-Funktionen bei der Proteinsynthese
Der Name selbst - Transfer-RNA spricht von der Hauptfunktion des Moleküls. Diese Nukleinsäure "bringt" die essentielle Aminosäure mit sich, die von der ribosomalen RNA benötigt wird, um ein bestimmtes Protein herzustellen.
Das tRNA-Molekül hat wenige Funktionen. Die erste ist die Erkennung des IRNA-Codons, die zweite Funktion ist die Lieferung von Bausteinen - Aminosäuren für die Proteinsynthese. Einige weitere Experten unterscheiden die Akzeptorfunktion. Das heißt, die Addition von Aminosäuren nach dem kovalenten Prinzip. Ein Enzym wie die Aminocil-tRNA-Synthase hilft dabei, diese Aminosäure „anzuhängen“.
Wie hängt die Struktur der tRNA mit ihrer zusammen?Funktionen? Diese spezielle Ribonukleinsäure ist so angeordnet, dass sich auf einer Seite stickstoffh altige Basen befinden, die immer paarweise verbunden sind. Dies sind die uns bekannten Elemente - A, U, C, G. Genau 3 "Buchstaben" oder stickstoffh altige Basen bilden das Anticodon - den umgekehrten Satz von Elementen, der nach dem Prinzip der Komplementarität mit dem Codon interagiert.
Dieses wichtige Strukturmerkmal der tRNA stellt sicher, dass bei der Entschlüsselung der Template-Nukleinsäure keine Fehler auftreten. Schließlich hängt es von der genauen Abfolge der Aminosäuren ab, ob das Protein, das der Körper gerade braucht, richtig synthetisiert wird.
Gebäudemerkmale
Was sind die strukturellen Merkmale der tRNA und ihre biologische Rolle? Dies ist eine sehr alte Struktur. Seine Größe liegt irgendwo zwischen 73 und 93 Nukleotiden. Das Molekulargewicht einer Substanz beträgt 25.000–30.000.
Die Struktur der Sekundärstruktur von tRNA kann zerlegt werden, indem man die 5 Hauptelemente des Moleküls untersucht. Diese Nukleinsäure besteht also aus den folgenden Elementen:
- Enzymkontaktschleife;
- Schleife für den Kontakt mit dem Ribosom;
- anticodon loop;
- Akzeptorstamm;
- das Anticodon selbst.
Und ordnen Sie auch eine kleine variable Schleife in der Sekundärstruktur zu. Eine Schulter ist bei allen Arten von tRNA gleich – ein Stamm aus zwei Cytosin- und einem Adenosinrest. An dieser Stelle erfolgt die Verbindung mit 1 der 20 verfügbaren Aminosäuren. Jede Aminosäure hat ein separates Enzym – ihre eigene Aminoacyl-tRNA.
Alle Informationen, die die Struktur von allem verschlüsselnNukleinsäuren befinden sich in der DNA selbst. Die Struktur der tRNA in allen Lebewesen auf dem Planeten ist nahezu identisch. Es sieht aus wie ein Blatt, wenn es in 2-D betrachtet wird.
Wenn Sie jedoch das Volumen betrachten, ähnelt das Molekül einer L-förmigen geometrischen Struktur. Dies wird als Tertiärstruktur der tRNA angesehen. Aber für die Bequemlichkeit des Lernens ist es üblich, sich visuell „aufzudrehen“. Die Tertiärstruktur entsteht durch das Zusammenwirken von Elementen der Sekundärstruktur, den Teilen, die sich gegenseitig ergänzen.
Die tRNA-Arme oder -Ringe spielen eine wichtige Rolle. Ein Arm wird zum Beispiel für die chemische Bindung mit einem bestimmten Enzym benötigt.
Ein charakteristisches Merkmal eines Nukleotids ist das Vorhandensein einer großen Anzahl von Nukleosiden. Es gibt mehr als 60 Arten dieser Nebennukleoside.
Struktur der tRNA und Kodierung von Aminosäuren
Wir wissen, dass das tRNA-Anticodon 3 Moleküle lang ist. Jedes Anticodon entspricht einer bestimmten, „persönlichen“Aminosäure. Diese Aminosäure wird über ein spezielles Enzym mit dem tRNA-Molekül verbunden. Sobald die 2 Aminosäuren zusammenkommen, werden die Bindungen zur tRNA aufgebrochen. Alle chemischen Verbindungen und Enzyme werden bis zum erforderlichen Zeitpunkt benötigt. So sind Struktur und Funktion der tRNA miteinander verbunden.
Es gibt 61 Arten solcher Moleküle in der Zelle. Mathematisch kann es 64 Variationen geben, jedoch fehlen 3 Arten von tRNA, da genau diese Anzahl an Stoppcodons in der IRNA keine Anticodons hat.
Interaktion von IRNA und TRNA
Betrachten wir die Wechselwirkung einer Substanz mit mRNA und RRNA sowie strukturelle Merkmale von TRNA. Struktur und ZweckMakromoleküle sind miteinander verbunden.
Die Struktur der IRNA kopiert Informationen von einem separaten Abschnitt der DNA. DNA selbst ist eine zu große Verbindung von Molekülen, und sie verlässt den Zellkern nie. Daher wird eine intermediäre RNA benötigt - informativ.
Basierend auf der Sequenz von Molekülen, die von der RNA kopiert werden, baut das Ribosom ein Protein auf. Das Ribosom ist eine separate Polynukleotidstruktur, deren Struktur erklärt werden muss.
Ribosomale tRNA-Interaktion
Ribosomale RNA ist ein riesiges Organell. Sein Molekulargewicht beträgt 1.000.000 - 1.500.000 Fast 80 % der Gesamtmenge an RNA sind ribosomale Nukleotide.
Es fängt gewissermaßen die IRNA-Kette ein und wartet auf Anticodons, die tRNA-Moleküle mit sich bringen. Ribosomale RNA besteht aus 2 Untereinheiten: klein und groß.
Das Ribosom wird „Fabrik“genannt, weil in diesem Organell die gesamte Synthese von Stoffen stattfindet, die für das tägliche Leben notwendig sind. Es ist auch eine sehr alte Zellstruktur.
Wie erfolgt die Proteinsynthese im Ribosom?
Die Struktur der tRNA und ihre Rolle bei der Proteinsynthese sind miteinander verbunden. Das an einer Seite der Ribonukleinsäure befindliche Anticodon ist in seiner Form für die Hauptfunktion geeignet - die Abgabe von Aminosäuren an das Ribosom, wo die allmähliche Ausrichtung des Proteins erfolgt. Im Wesentlichen fungiert die TRNA als Vermittler. Seine Aufgabe ist es nur, die notwendige Aminosäure zu bringen.
Wenn Informationen von einem Teil der IRNA gelesen werden, bewegt sich das Ribosom weiter entlang der Kette. Die Matrix wird nur zur Übertragung benötigtverschlüsselte Information über die Konfiguration und Funktion eines einzelnen Proteins. Als nächstes nähert sich eine weitere tRNA mit ihren stickstoffh altigen Basen dem Ribosom. Es entschlüsselt auch den nächsten Teil des RNC.
Die Dekodierung erfolgt wie folgt. Stickstoffbasen verbinden sich nach dem Prinzip der Komplementarität auf die gleiche Weise wie in der DNA selbst. Dementsprechend sieht TRNA, wo es "festmachen" muss und zu welchem "Hangar" es die Aminosäure schicken soll.
Im Ribosom werden dann die so selektierten Aminosäuren chemisch gebunden, Schritt für Schritt entsteht ein neues lineares Makromolekül, das sich nach Abschluss der Synthese zu einem Kügelchen (Kugel) verdreht. Gebrauchte tRNAs und IRNAs werden, nachdem sie ihre Funktion erfüllt haben, aus der Proteinfabrik entfernt.
Wenn sich der erste Teil des Codons mit dem Anticodon verbindet, wird der Leserahmen bestimmt. Wenn anschließend aus irgendeinem Grund eine Rasterverschiebung auftritt, wird ein Zeichen des Proteins zurückgewiesen. Das Ribosom kann in diesen Prozess nicht eingreifen und das Problem lösen. Erst nachdem der Vorgang abgeschlossen ist, werden die 2 rRNA-Untereinheiten wieder zusammengefügt. Im Durchschnitt kommt auf 104Aminosäuren 1 Fehler. Für jeweils 25 bereits zusammengesetzte Proteine tritt mit Sicherheit mindestens 1 Replikationsfehler auf.
TRNA als Reliktmoleküle
Da tRNA zur Zeit der Entstehung des Lebens auf der Erde existiert haben könnte, wird sie als Reliktmolekül bezeichnet. Es wird angenommen, dass RNA die erste Struktur ist, die vor der DNA existierte und sich dann entwickelte. The RNA World Hypothesis - formuliert 1986 von Preisträger W alter Gilbert. Allerdings zu beweisenes ist immer noch schwierig. Die Theorie wird durch offensichtliche Tatsachen verteidigt - tRNA-Moleküle sind in der Lage, Informationsblöcke zu speichern und diese Informationen irgendwie umzusetzen, das heißt zu arbeiten.
Aber Gegner der Theorie argumentieren, dass eine kurze Lebensdauer einer Substanz nicht garantieren kann, dass tRNA ein guter Träger biologischer Informationen ist. Diese Nukleotide werden schnell abgebaut. Die Lebensdauer von tRNA in menschlichen Zellen reicht von einigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Einige Arten können bis zu einem Tag dauern. Und wenn wir von denselben Nukleotiden in Bakterien sprechen, dann sind die Fristen viel kürzer - bis zu mehreren Stunden. Darüber hinaus sind die Struktur und Funktionen der tRNA zu komplex, als dass ein Molekül das primäre Element der Biosphäre der Erde werden könnte.
