يعتبر تفاعل وهيكل IRNA و tRNA و RRNA - الأحماض النووية الرئيسية الثلاثة ، من خلال علم مثل علم الخلايا. سيساعد ذلك في معرفة دور نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) في الخلايا. هذا الجزيء الصغير جدًا ، ولكن في نفس الوقت مهم بشكل لا يمكن إنكاره ، يشارك في عملية دمج البروتينات التي يتكون منها الجسم.
ما هو هيكل الحمض الريبي النووي النقال؟ من المثير للاهتمام اعتبار هذه المادة "من الداخل" لمعرفة دورها في الكيمياء الحيوية والبيولوجية. وأيضًا ، كيف ترتبط بنية الحمض النووي الريبي ودوره في تخليق البروتين؟
ما هو الحمض الريبي النووي النقال وكيف يعمل
نقل الحمض النووي الريبي يشارك في بناء بروتينات جديدة. ما يقرب من 10 ٪ من جميع الأحماض النووية الريبية النقل. لتوضيح العناصر الكيميائية التي يتكون منها الجزيء ، سنصف بنية الهيكل الثانوي للـ tRNA. يعتبر الهيكل الثانوي جميع الروابط الكيميائية الرئيسية بين العناصر.
هذا جزيء ضخم يتكون من سلسلة عديد النوكليوتيد. ترتبط القواعد النيتروجينية فيه بروابط هيدروجينية. كما هو الحال في DNA ، يحتوي RNA على 4 قواعد نيتروجينية: الأدينين ،السيتوزين والجوانين واليوراسيل. في هذه المركبات ، يرتبط الأدينين دائمًا باليوراسيل ، والجوانين ، كالعادة ، بالسيتوزين.
لماذا تحتوي النيوكليوتيدات على البادئة ribo-؟ ببساطة ، تسمى جميع البوليمرات الخطية التي تحتوي على ريبوز بدلاً من بنتوز في قاعدة النيوكليوتيدات. ونقل الحمض النووي الريبي (RNA) هو واحد من ثلاثة أنواع من هذا البوليمر الريبوني.
هيكل الحمض النووي الريبي: الكيمياء الحيوية
دعونا ننظر في أعمق طبقات التركيب الجزيئي. تحتوي هذه النيوكليوتيدات على 3 مكونات:
- السكروز ، الريبوز يشارك في جميع أنواع الحمض النووي الريبي.
- حمض الفوسفوريك
- القواعد النيتروجينية. هذه هي البيورينات والبيريميدين.
ترتبط القواعد النيتروجينية بروابط قوية. من المعتاد تقسيم القواعد إلى بيورين وبيريميدين.
البيورينات هي الأدينين والجوانين. الأدينين يتوافق مع نوكليوتيد أدينيل من حلقتين مترابطتين. والجوانين يتوافق مع نفس نيوكليوتيد الجوانين "وحيد الحلقة".
الأهرامات هي السيتوزين واليوراسيل. Pyrimidines لها هيكل حلقة واحدة. لا يوجد ثايمين في الحمض النووي الريبي ، حيث يتم استبداله بعنصر مثل اليوراسيل. هذا مهم لفهمه قبل النظر في السمات الهيكلية الأخرى للحمض الريبي النووي النقال.
أنواع الحمض النووي الريبي
كما ترى ، لا يمكن وصف هيكل TRNA بإيجاز. أنت بحاجة إلى الخوض في الكيمياء الحيوية لفهم الغرض من الجزيء وبنيته الحقيقية. ما هي النيوكليوتيدات الريباسية الأخرى المعروفة؟ هناك أيضًا مصفوفة أو أحماض نووية ريبوزومية أو معلوماتية. يُختصر باسم RNA و RNA. كل 3تعمل الجزيئات بشكل وثيق مع بعضها البعض في الخلية بحيث يتلقى الجسم كريات بروتين منظمة بشكل صحيح.
من المستحيل تخيل عمل بوليمر واحد بدون مساعدة 2 آخرين. تصبح السمات الهيكلية للـ tRNAs أكثر قابلية للفهم عند عرضها بالاقتران مع الوظائف التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بعمل الريبوسومات.
هيكل IRNA و tRNA و RRNA متشابه من نواح كثيرة. كلها لها قاعدة ريبوز. ومع ذلك ، فإن هيكلها ووظائفها مختلفة.
اكتشاف الأحماض النووية
وجد السويسري يوهان ميشر جزيئات كبيرة في نواة الخلية في عام 1868 ، والتي سميت فيما بعد بالنوكلين. يأتي اسم "nucleins" من كلمة (nucleus) - النواة. على الرغم من أنه بعد فترة وجيزة وجد أنه في الكائنات أحادية الخلية التي لا تحتوي على نواة ، فإن هذه المواد موجودة أيضًا. في منتصف القرن العشرين ، تم استلام جائزة نوبل لاكتشاف تخليق الأحماض النووية.
وظائف TRNA في تخليق البروتين
الاسم نفسه - نقل الحمض النووي الريبي يتحدث عن الوظيفة الرئيسية للجزيء. هذا الحمض النووي "يجلب" معه الحمض الأميني الأساسي الذي يتطلبه الحمض النووي الريبي الريبوسومي لصنع بروتين معين.
جزيء الحمض الريبي النووي النقال له وظائف قليلة. الأول هو التعرف على كودون IRNA ، والوظيفة الثانية هي توصيل اللبنات الأساسية - الأحماض الأمينية لتخليق البروتين. بعض الخبراء يميزون وظيفة المتقبل. أي إضافة الأحماض الأمينية وفقًا لمبدأ التساهمية. يساعد إنزيم مثل aminocil-tRNA synthatase على "ربط" هذا الحمض الأميني.
كيف ترتبط بنية الحمض النووي الريبي (tRNA) بامتدادهالمهام؟ يتم ترتيب هذا الحمض النووي الريبي الخاص بطريقة توجد على جانب واحد منه قواعد نيتروجينية ، والتي ترتبط دائمًا في أزواج. هذه هي العناصر المعروفة لدينا - A ، U ، C ، G. بالضبط 3 "أحرف" أو قواعد نيتروجينية تشكل anticodon - مجموعة عكسية من العناصر التي تتفاعل مع الكودون وفقًا لمبدأ التكامل.
هذه الميزة الهيكلية الهامة للـ tRNA تضمن عدم وجود أخطاء عند فك شفرة الحمض النووي للقالب. بعد كل شيء ، يعتمد الأمر على التسلسل الدقيق للأحماض الأمينية فيما إذا كان البروتين الذي يحتاجه الجسم في الوقت الحالي قد تم تصنيعه بشكل صحيح.
ميزات البناء
ما هي السمات الهيكلية للـ tRNA ودورها البيولوجي؟ هذا هيكل قديم جدا. حجمها في مكان ما حوالي 73 - 93 نيوكليوتيد. الوزن الجزيئي لمادة ما بين 25000 و 30000.
يمكن تفكيك بنية الهيكل الثانوي للـ tRNA من خلال دراسة العناصر الخمسة الرئيسية للجزيء. لذا فإن هذا الحمض النووي يتكون من العناصر التالية:
- حلقة اتصال إنزيم ؛
- حلقة للتواصل مع الريبوسوم ؛
- حلقة anticodon ؛
- جذع متقبل ؛
- انتيكودون نفسها
وأيضًا تخصيص حلقة متغيرة صغيرة في البنية الثانوية. كتف واحد في جميع أنواع الحمض النووي الريبي (tRNA) هو نفسه - ساق من اثنين من بقايا السيتوزين وواحد من بقايا الأدينوزين. في هذا المكان يحدث الاتصال بواحد من الأحماض الأمينية العشرين المتاحة. يحتوي كل حمض أميني على إنزيم منفصل - aminoacyl-tRNA الخاص به.
جميع المعلومات التي تشفر بنية الجميعتم العثور على الأحماض النووية في الحمض النووي نفسه. بنية الحمض النووي الريبي في جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب متطابقة تقريبًا. سيبدو وكأنه ورقة شجر عندما ينظر في 2-D.
ومع ذلك ، إذا نظرت في الحجم ، فإن الجزيء يشبه بنية هندسية على شكل حرف L. يعتبر هذا الهيكل الثالث من الحمض الريبي النووي النقال. ولكن لتسهيل الدراسة ، من المعتاد "فك الالتواء" بصريًا. يتكون الهيكل الثالث نتيجة لتفاعل عناصر البنية الثانوية ، تلك الأجزاء التي يكمل بعضها بعضًا.
تلعب أذرع أو حلقات tRNA دورًا مهمًا. ذراع واحدة ، على سبيل المثال ، مطلوبة للارتباط الكيميائي مع إنزيم معين.
السمة المميزة للنيوكليوتيدات هي وجود عدد هائل من النيوكليوسيدات. هناك أكثر من 60 نوعًا من هذه النيوكليوسيدات الصغرى.
هيكل الحمض الريبي النووي النقال وترميز الأحماض الأمينية
نعلم أن مضاد كودون tRNA يبلغ طوله 3 جزيئات. كل أنتيكودون يتوافق مع حمض أميني "شخصي" محدد. يرتبط هذا الحمض الأميني بجزيء الحمض الريبي النووي النقال باستخدام إنزيم خاص. بمجرد أن يجتمع الأحماض الأمينية 2 ، تنكسر الروابط مع الحمض النووي الريبي. جميع المركبات والأنزيمات الكيميائية مطلوبة حتى الوقت المطلوب. هذه هي الطريقة التي ترتبط بها بنية ووظائف الحمض الريبي النووي النقال.
هناك 61 نوعًا من هذه الجزيئات في الخلية. يمكن أن يكون هناك 64 اختلافًا رياضيًا.ومع ذلك ، هناك 3 أنواع من الحمض النووي الريبي مفقودة نظرًا لحقيقة أن هذا العدد بالضبط من أكواد الإيقاف في IRNA لا يحتوي على مضادات الكودونات.
تفاعل IRNA و TRNA
دعونا ننظر في تفاعل مادة ما مع MRNA و RRNA ، وكذلك السمات الهيكلية لـ TRNA. الهيكل والغرضالجزيئات الكبيرة مترابطة.
تنسخ بنية IRNA المعلومات من قسم منفصل من DNA. الحمض النووي بحد ذاته كبير جدًا لوصل الجزيئات ، ولا يترك النواة أبدًا. لذلك ، هناك حاجة إلى RNA وسيط - إعلامي.
بناءً على تسلسل الجزيئات المنسوخة بواسطة RNA ، يبني الريبوسوم بروتينًا. الريبوسوم عبارة عن هيكل منفصل متعدد النوكليوتيد ، يحتاج هيكله إلى شرح.
تفاعل الحمض الريبي النووي الريبوزي
Ribosomal RNA هو عضية ضخمة. وزنه الجزيئي هو 1،000،000 - 1500،000. ما يقرب من 80 ٪ من إجمالي كمية الحمض النووي الريبي هي نيوكليوتيدات ريبوسومية.
إنه نوع من يلتقط سلسلة IRNA وينتظر مضادات الكودونات التي ستجلب جزيئات الحمض النووي الريبي معها. يتكون RNA الريبوسوم من وحدتين فرعيتين: صغير وكبير
يطلق على الريبوسوم اسم "المصنع" ، لأنه في هذه العضية يتم تصنيع كل المواد الضرورية للحياة اليومية. وهي أيضًا بنية خلوية قديمة جدًا.
كيف يحدث تخليق البروتين في الريبوسوم؟
هيكل الحمض النووي الريبي ودوره في تخليق البروتين مترابطان. المضاد الموجود على أحد جوانب الحمض النووي الريبي مناسب في شكله للوظيفة الرئيسية - توصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم ، حيث تحدث المحاذاة التدريجية للبروتين. في الأساس ، يعمل جهاز TRNA كوسيط. مهمتها هي فقط إحضار الأحماض الأمينية اللازمة.
عند قراءة المعلومات من جزء واحد من IRNA ، يتحرك الريبوسوم على طول السلسلة. المصفوفة مطلوبة فقط للإرسالمعلومات مشفرة حول تكوين ووظيفة بروتين واحد. بعد ذلك ، يقترب الحمض النووي الريبي آخر من الريبوسوم بقواعده النيتروجينية. كما أنه يفك ترميز الجزء التالي من RNC.
يحدث فك التشفير على النحو التالي. تتحد القواعد النيتروجينية وفقًا لمبدأ التكامل بنفس الطريقة كما في الحمض النووي نفسه. وفقًا لذلك ، ترى TRNA أين يجب أن "ترسو" وإلى أي "حظيرة" لإرسال الأحماض الأمينية.
ثم في الريبوسوم ، تكون الأحماض الأمينية المختارة بهذه الطريقة مرتبطة كيميائيًا ، خطوة بخطوة يتم تشكيل جزيء خطي جديد ، والذي ، بعد نهاية التوليف ، يتحول إلى كرة (كرة). يتم إزالة الحمض الريبي النووي النقال المستخدم و IRNAs ، بعد أن أدى وظيفتهما ، من "مصنع" البروتين.
عندما يتصل الجزء الأول من الكودون بـ anticodon ، يتم تحديد إطار القراءة. بعد ذلك ، إذا حدث تحول في الإطار لسبب ما ، فسيتم رفض بعض علامات البروتين. لا يستطيع الريبوسوم التدخل في هذه العملية وحل المشكلة. فقط بعد اكتمال العملية ، يتم دمج وحدتين فرعيتين من الرنا الريباسي مرة أخرى. في المتوسط ، لكل 104من الأحماض الأمينية ، هناك خطأ واحد. لكل 25 بروتينًا تم تجميعها بالفعل ، من المؤكد حدوث خطأ نسخ واحد على الأقل.
TRNA كجزيئات بقايا
بما أن الحمض الريبي النووي النقال قد يكون موجودًا في وقت نشأة الحياة على الأرض ، فإنه يطلق عليه جزيء البقايا. يُعتقد أن الحمض النووي الريبي هو أول بنية كانت موجودة قبل الحمض النووي ثم تطور. فرضية RNA World - صاغها الحائز على الجائزة والتر جيلبرت في عام 1986. ومع ذلك ، لإثباتلا يزال من الصعب. يتم الدفاع عن النظرية من خلال حقائق واضحة - جزيئات الحمض النووي الريبي قادرة على تخزين كتل من المعلومات وتنفيذ هذه المعلومات بطريقة ما ، أي القيام بعمل.
لكن معارضي النظرية يجادلون بأن العمر القصير للمادة لا يمكن أن يضمن أن الحمض الريبي النووي النقال هو ناقل جيد لأي معلومات بيولوجية. تتحلل هذه النيوكليوتيدات بسرعة. يتراوح عمر الحمض الريبي النووي النقال في الخلايا البشرية من عدة دقائق إلى عدة ساعات. يمكن أن تستمر بعض الأنواع حتى يوم واحد. وإذا تحدثنا عن نفس النيوكليوتيدات في البكتيريا ، فإن الشروط تكون أقصر بكثير - تصل إلى عدة ساعات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن بنية ووظائف الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) معقدة للغاية بحيث لا يصبح الجزيء العنصر الأساسي للمحيط الحيوي للأرض.
