الخطوة الثانية في تنفيذ المعلومات الجينية هي تخليق جزيء بروتين على أساس مرسال RNA (ترجمة). ومع ذلك ، على عكس النسخ ، لا يمكن ترجمة تسلسل النوكليوتيدات إلى حمض أميني مباشرة ، لأن هذه المركبات لها طبيعة كيميائية مختلفة. لذلك ، تتطلب الترجمة وسيطًا في شكل نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، وتتمثل وظيفته في ترجمة الشفرة الوراثية إلى "لغة" الأحماض الأمينية.
الخصائص العامة لنقل الحمض النووي الريبي
نقل RNAs أو tRNAs عبارة عن جزيئات صغيرة تنقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين (في الريبوسومات). كمية هذا النوع من الحمض النووي الريبي في الخلية ما يقرب من 10٪ من مجموع تجمع الحمض النووي الريبي.
مثل الأنواع الأخرى من الأحماض النووية الريبية ، يتكون الحمض الريبي النووي النقال من سلسلة من ثلاثي الفوسفات الريبونوكليوزيد. طوليحتوي تسلسل النوكليوتيدات على 70-90 وحدة ، وحوالي 10٪ من تركيبة الجزيء تقع على مكونات ثانوية.
نظرًا لحقيقة أن لكل حمض أميني حامله الخاص في شكل الحمض الريبي النووي النقال ، فإن الخلية تصنع عددًا كبيرًا من أنواع هذا الجزيء. اعتمادًا على نوع الكائن الحي ، يختلف هذا المؤشر من 80 إلى 100.
وظائف tRNA
نقل الحمض النووي الريبي هو مورد الركيزة لتخليق البروتين الذي يحدث في الريبوسومات. نظرًا للقدرة الفريدة على الارتباط بكل من الأحماض الأمينية وتسلسل القالب ، يعمل الحمض الريبي النووي النقال كمحول دلالي في نقل المعلومات الجينية من شكل الحمض النووي الريبي إلى شكل البروتين. تفاعل مثل هذا الوسيط مع مصفوفة تشفير ، كما هو الحال في النسخ ، يعتمد على مبدأ تكامل القواعد النيتروجينية.
الوظيفة الرئيسية لل tRNA هي قبول وحدات الأحماض الأمينية ونقلها إلى جهاز تخليق البروتين. وراء هذه العملية التقنية معنى بيولوجي ضخم - تنفيذ الشفرة الجينية. يعتمد تنفيذ هذه العملية على الميزات التالية:
- جميع الأحماض الأمينية مشفرة بثلاثة توائم من النيوكليوتيدات ؛
- لكل ثلاثة توائم (أو كودون) يوجد أنتي كودون هو جزء من الحمض الريبي النووي النقال ؛
- يمكن لكل حمض tRNA الارتباط فقط بحمض أميني معين.
وهكذا ، يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين من خلال الحمض الريبي النووي النقال وبأي ترتيب ستتفاعل بشكل مكمل مع الرنا المرسال في هذه العمليةالبث. هذا ممكن بسبب وجود مراكز وظيفية في نقل الحمض النووي الريبي ، أحدها مسؤول عن الارتباط الانتقائي للحمض الأميني ، والآخر عن الارتباط بكودون. لذلك ، فإن وظائف وهيكل الحمض الريبي النووي النقال مترابطة بشكل وثيق.
هيكل نقل الحمض النووي الريبي
TRNA فريد من نوعه من حيث أن هيكله الجزيئي ليس خطيًا. يتضمن أقسامًا حلزونية مزدوجة الشريطة ، والتي تسمى السيقان ، و 3 حلقات مفردة تقطعت بهم السبل. في الشكل ، هذا التشكل يشبه ورقة البرسيم.
السيقان التالية مميزة في بنية الحمض الريبي النووي النقال:
- متقبل ؛
- أنتيكودون ؛
- dihydrouridyl ؛
- pseudouridyl ؛
- إضافي.
السيقان الحلزونية المزدوجة تحتوي على 5 إلى 7 أزواج من Watson-Crickson. في نهاية الجذع المستقبِل توجد سلسلة صغيرة من النيوكليوتيدات غير المزدوجة ، والتي يكون 3-هيدروكسيل منها موقع ارتباط جزيء الحمض الأميني المقابل.
المنطقة الهيكلية للاتصال بـ mRNA هي إحدى حلقات tRNA. يحتوي على مضاد للأكودون مكمل للحواس الثلاثية في الرنا الرسول. إن anticodon والنهاية المقبولة هي التي توفر وظيفة المحول لـ tRNA.
البنية الثلاثية للجزيء
"Cloverleaf" هو بنية ثانوية من الحمض الريبي النووي النقال ، ولكن بسبب الطي ، يكتسب الجزيء شكل L على شكل ، والذي يتم تثبيته معًا بواسطة روابط هيدروجينية إضافية.
L- شكل هو الهيكل الثالث من الحمض الريبي النووي النقال ويتكون من اثنين عملياحلزونات A-RNA عمودية بطول 7 نانومتر وسمك 2 نانومتر. هذا الشكل من الجزيء له نهايتان فقط ، أحدهما يحتوي على anticodon والآخر له مركز متقبل.
ميزات ارتباط الحمض الريبي النووي النقال بالحمض الأميني
يتم تفعيل الأحماض الأمينية (ارتباطها بنقل الحمض النووي الريبي) بواسطة aminoacyl-tRNA synthetase. يؤدي هذا الإنزيم وظيفتين مهمتين في وقت واحد:
- يحفز تكوين رابطة تساهمية بين مجموعة 3`-هيدروكسيل من الجذع المستقبِل والحمض الأميني ؛
- يوفر مبدأ المطابقة الانتقائية.
يحتوي كل من الأحماض الأمينية العشرين على مركب aminoacyl-tRNA الخاص به. يمكن أن يتفاعل فقط مع النوع المناسب من جزيء النقل. هذا يعني أن المضاد للأخير يجب أن يكون مكملاً للثلاثي الذي يشفر هذا الحمض الأميني المعين. على سبيل المثال ، سوف يرتبط leucine synthetase فقط بـ tRNA المخصص لليوسين.
هناك ثلاثة جيوب مرتبطة بالنيوكليوتيدات في جزيء تخليق aminoacyl-tRNA ، والتشكيل والشحن منها مكملان للنيوكليوتيدات الخاصة بمضاد الكودون المقابل في الحمض الريبي النووي النقال. وهكذا ، يحدد الإنزيم جزيء النقل المطلوب. في كثير من الأحيان ، يكون تسلسل النوكليوتيدات الخاص بجذع المستقبل بمثابة جزء التعرف.
