Allmänhet
RNA, eller ribonukleinsyra, är nukleinsyran som är involverad i processerna för kodning, avkodning, reglering och uttryckning av gener. Gener är mer eller mindre långa segment av DNA, som innehåller den grundläggande informationen för syntes av proteiner.
Figur: Kvävebaser i en RNA -molekyl. Från wikipedia.org
I mycket enkla termer härstammar RNA från DNA och representerar övergångsmolekylen mellan DNA och proteiner. Vissa forskare kallar det "ordlistan för att översätta DNA -språket till proteinets språk".
RNA-molekyler härrör från unionen, i kedjor, av ett varierande antal ribonukleotider. En fosfatgrupp, en kvävehaltig bas och ett 5-kolsocker, kallat ribos, deltar i bildandet av varje enskild ribonukleotid.
Vad är RNA?
RNA, eller ribonukleinsyra, är en biologisk makromolekyl som tillhör kategorin nukleinsyror, som spelar en central roll vid generering av proteiner från DNA.
Genereringen av proteiner (även biologiska makromolekyler) inkluderar en serie cellulära processer som tillsammans kallas proteinsyntes.
DNA, RNA och proteiner är viktiga för att säkerställa överlevnad, utveckling och korrekt funktion av cellerna i levande organismer.
Vad är DNA?
DNA, eller deoxiribonukleinsyra, är den andra naturligt förekommande nukleinsyran, tillsammans med RNA.
Strukturellt lik ribonukleinsyra är deoxiribonukleinsyra det genetiska arvet, det vill säga "lagret av gener", som finns i cellerna i levande organismer. Bildandet av RNA och, indirekt, det av proteiner beror på DNA: t.
RNA: s historia
Figur: ribos och deoxiribos
Forskning om RNA började efter 1868, året då Friedrich Miescher upptäckte nukleinsyror.
De första importerade upptäckterna i detta avseende dateras mellan den andra delen av "50 -talet av 1900 -talet och den första delen av" 60 -talet. Bland forskarna som deltog i dessa upptäckter förtjänar följande särskilt att nämnas: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies och Robert Holley.
1977, en grupp forskare, ledda av Philip Sharp och Richard Roberts, dechiffrerade processen skarvning av intronerna.
År 1980 identifierade Thomas Cech och Sidney Altman ribozymer.
* Obs: att veta vad de är skarvning av introner och ribozymer, se kapitlen dedikerade till syntesen av ANN och funktionerna.
Strukturera
Ur kemisk-biologisk synvinkel är RNA en biopolymer. Biopolymerer är stora naturliga molekyler, resultatet av föreningen, i kedjor eller filament, av många mindre molekylenheter, kallade monomerer.
Monomererna som utgör RNA är nukleotiderna.
ANNEN ÄR VANLIGT EN ENKEL KEDJA
RNA -molekyler består vanligtvis av enstaka kedjor av nukleotider (polynukleotidsträngar).
Längden på cellulära RNA varierar från mindre än hundra till till och med flera tusen nukleotider.
Antalet ingående nukleotider beror på vilken roll molekylen i fråga spelar.
Jämförelse med DNA
Till skillnad från RNA är DNA en biopolymer som vanligtvis består av två strängar av nukleotider.
Förenade tillsammans har dessa två polynukleotidtrådar motsatta riktningar och bildar en in i den andra en dubbel spiral som kallas en "dubbel helix".
En generisk mänsklig DNA -molekyl kan innehålla cirka 3,3 miljarder nukleotider per sträng.
ALLMÄN STRUKTUR AV EN NUKLEOTID
Per definition är nukleotider de molekylära enheter som utgör nukleinsyrorna RNA och DNA.
Ur strukturell synvinkel resulterar en generisk nukleotid från föreningen av tre element, som är:
- En fosfatgrupp, som är ett derivat av fosforsyra;
- En pentos, det vill säga ett socker med 5 kolatomer;
- En kvävehaltig bas, som är en aromatisk heterocyklisk molekyl.
Pentosen representerar det centrala elementet i nukleotiderna, eftersom fosfatgruppen och den kvävehaltiga basen binder till den.
Figur: Element som utgör en generisk nukleotid av en nukleinsyra. Som framgår binds fosfatgruppen och kvävebasen till sockret.
Den kemiska bindningen som håller ihop pentosen och fosfatgruppen är en fosfodiesterbindning, medan den kemiska bindningen som binder pentosen och den kvävehaltiga basen är en N-glykosidbindning.
VAD ÄR PENTOSEN MED RNA?
Premiss: kemister har tänkt att räkna kol som består av de organiska molekylerna på ett sådant sätt att förenkla deras studie och beskrivning. Här, därför, att de fem kolen i en pentos blir: kol 1, kol 2, kol 3, kol 4 och kol 5. Kriteriet för att tilldela siffrorna är ganska komplext, därför anser vi det lämpligt att utelämna förklaringen.
5-kolsockret, som utmärker nukleotidstrukturen för RNA, är ribos.
Av de 5 kolatomerna i ribos förtjänar de ett särskilt omnämnande:
- De kol 1, eftersom det är det som binder till kvävebasen, genom en N-glykosidbindning.
- De kol 2, eftersom det är det som skiljer pentosen i RNA -nukleotiderna från DNA -nukleotidernas pentos. Ansluten till RNA: s 2 kol finns en syreatom och en väteatom, som tillsammans bildar en OH -hydroxylgrupp.
- De kol 3, eftersom det är den som deltar i bindningen mellan två på varandra följande nukleotider.
- De kol 5, eftersom det är det som förenar fosfatgruppen, genom en fosfodiesterbindning.
På grund av närvaron av sockerribosen tar nukleotiderna i RNA det specifika namnet på ribonukleotider.
Jämförelse med DNA
Pentosen som utgör DNA -nukleotiderna är deoxiribos.
Deoxiribos skiljer sig från ribos genom bristen på syreatomer på kol 2.
Därför saknar den hydroxylgruppen OH som kännetecknar 5-kolsockret i RNA.
På grund av närvaron av deoxiribosocker är DNA -nukleotider också kända som deoxiribonukleotider.
Typer av nukleotider och kvävebaser
RNA har 4 olika typer av nukleotider.
Att skilja dessa 4 olika typer av nukleotider är bara kvävehaltig bas.
Av uppenbara skäl är därför kvävehaltiga baser av RNA 4, specifikt: adenin (förkortat till A), guanin (G), cytosin (C) och uracil (U).
Adenin och guanin tillhör klassen puriner, aromatiska heterocykliska föreningar med dubbel ring.
Cytosin och uracil, å andra sidan, faller i kategorin pyrimidiner, enkelring aromatiska heterocykliska föreningar.
Jämförelse med DNA
De kvävehaltiga baserna som skiljer DNA -nukleotiderna är desamma som för RNA, förutom uracil. I stället för det senare "c" finns en kvävehaltig bas som kallas tymin (T), som tillhör kategorin pyrimidiner.
LÄNK MELLAN NUKLEOTIDER
Varje nukleotid som bildar vilken RNA -sträng som helst binder till nästa nukleotid med hjälp av en fosfodiesterbindning mellan kolet 3 i dess pentos och fosfatgruppen i den omedelbart följande nukleotiden.
SLUTEN AV EN RNA -MOLEKYL
Varje polynukleotidsträng av RNA har två ändar, kända som 5 "änden (läs" slut fem prim ") och slut 3" (läs "slut tre prim").
Enligt konvention har biologer och genetiker fastställt att "ände 5" representerar huvudet på en RNA -sträng, medan "ände 3" representerar dess svans.
Ur kemisk synvinkel sammanfaller "5 -änden" med fosfatgruppen i den första nukleotiden i polynukleotidkedjan, medan "3 -änden" sammanfaller med hydroxylgruppen placerad på kol 3 i den sista nukleotiden i samma kedja.
Det är på grundval av denna organisation som polynukleotidfilamenten i alla nukleinsyror i genetik och molekylärbiologi beskrivs enligt följande: P -5 "→ 3" -OH (* Obs: bokstaven P anger " fosforatom i fosfatgruppen).
Genom att tillämpa begreppen 5 "ände och 3" ände på en enda nukleotid är "5 änden" för den senare fosfatgruppen bunden till kol 5, medan dess 3 "ände är hydroxylgruppen förenad med kol 3.
I båda fallen uppmanar s "läsaren att uppmärksamma det numeriska återfallet: slut 5" - fosfatgrupp på kol 5 och slut 3 " - hydroxylgrupp på kol 3.
Plats
I kärnbildade (dvs kärnceller) i ett levande väsen kan RNA -molekyler hittas både i kärnan och i cytoplasman.
Denna breda lokalisering beror på det faktum att några av de cellulära processerna, som har RNA som huvudperson, finns i kärnan, medan andra äger rum i cytoplasman.
Jämförelse med DNA
DNA för eukaryota organismer (därför också mänskligt DNA) finns endast inne i cellkärnan.
- RNA är en mindre biologisk molekyl än DNA, vanligtvis bestående av en enda sträng nukleotider.
- Pentosen som utgör nukleotiderna i ribonukleinsyra är ribos.
- RNA -nukleotider är också kända som ribonukleotider.
- Nukleinsyra -RNA delar endast 3 av 4 kvävehaltiga baser med DNA. I stället för tymin har det faktiskt den kvävehaltiga basen uracil.
- RNA kan finnas i olika avdelningar i cellen, från kärnan till cytoplasman.
Syntes
RNA -syntesprocessen har som sin huvudperson ett intracellulärt enzym (dvs beläget inuti cellen), kallat RNA -polymeras (N.B: ett enzym är ett protein).
RNA -polymeraset i en cell använder DNA, som finns i kärnan i samma cell, som om det vore en mall, för att skapa RNA.
Med andra ord är det en slags kopiator som transkriberar vad DNA rapporterar på ett annat språk, vilket är "RNA".
Dessutom tar denna syntesprocess av RNA, genom RNA -polymeras arbete, det vetenskapliga namnet på transkription.
Eukaryota organismer, såsom människor, har 3 olika klasser av RNA -polymeras: RNA -polymeras I, RNA -polymeras II och RNA -polymeras III.
Varje klass av RNA -polymeras skapar särskilda typer av RNA, som, som läsaren kommer att kunna konstatera i de följande kapitlen, har olika biologiska roller i samband med cellulärt liv.
HUR RNA -POLYMERASEN FUNGERAR
Ett "RNA -polymeras kan:
- Känna igen, på DNA: n, platsen från vilken transkriptionen ska börja,
- Bind till DNA,
- Separera de två polynukleotidsträngarna av DNA (som hålls samman genom vätebindningar mellan kvävehaltiga baser) för att endast verka på en sträng, och
- Börja syntesen av RNA -transkriptet.
Var och en av dessa steg sker när ett "RNA -polymeras är på väg att utföra transkriptionsprocessen. Därför är de alla obligatoriska steg."
RNA -polymeras syntetiserar RNA -molekyler i 5 "→ 3" -riktningen. När det tillför ribonukleotider till den begynnande RNA -molekylen rör det sig på mall -DNA -strängen i 3 "→ 5" -riktningen.
ÄNDRINGAR AV RNA -TRANSKRIPTEN
Efter dess transkription genomgår RNA vissa modifieringar, inklusive: tillsats av några sekvenser av nukleotider i båda ändar, förlust av de så kallade intronerna (en process som kallas skarvning) etc.
Därför, jämfört med det ursprungliga DNA -segmentet, har det resulterande RNA vissa skillnader i längden på polynukleotidkedjan (det är i allmänhet kortare).
Typer
Det finns olika typer av RNA.
De mest kända och studerade är: "transport -RNA (eller överförings -RNA eller tRNA)," budbärar -RNA (eller budbärar -RNA eller mRNA), "ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA) och det lilla kärn -RNA (eller litet nukleärt RNA eller snRNA).
Även om de spelar olika specifika roller, bidrar tRNA, mRNA, rRNA och snRNA alla till förverkligandet av ett gemensamt mål: syntesen av proteiner, utgående från nukleotidsekvenserna som finns i DNA: t.
ÄNNU ANDRA TYPER RNA
I cellerna hos eukaryota organismer hittade forskarna andra typer av RNA, förutom de 4 som nämns ovan. Till exempel:
- Mikro -RNA (eller miRNA), som är strängar på drygt 20 nukleotider i längd, e
- RNA som bildar ribozymer. Ribozymer är RNA -molekyler med katalytisk aktivitet, som enzymer.
MiRNA och ribozymer deltar också i proteinsyntesprocessen, precis som tRNA, mRNA, etc.
Fungera
RNA representerar den biologiska makromolekylen mellan DNA och proteiner, det vill säga långa biopolymerer vars molekylära enheter är aminosyror.
RNA är jämförbart med en ordbok med genetisk information, eftersom det gör det möjligt att översätta nukleotidsegmenten i DNA (som då är de så kallade generna) till aminosyror i proteiner.
En av de vanligaste beskrivningarna av den funktionella rollen som "RNA" spelar är: "RNA är" nukleinsyran som är involverad i kodning, avkodning, reglering och uttryck av gener ".
"RNA är en av de tre nyckelelementen i den så kallade centrala dogmen för molekylärbiologi, som säger:" Från DNA härleds "RNA, från vilket i sin tur proteiner härrör" (DNA → RNA → proteiner).
TRANSKRIPTION OCH ÖVERSÄTTNING
I korthet är transkription serien av cellulära reaktioner som leder till bildandet av RNA -molekyler, som börjar med DNA.
Translation, å andra sidan, är uppsättningen cellulära processer som slutar med produktion av proteiner, utgående från RNA -molekylerna som produceras under transkriptionsprocessen.
Biologer och genetiker har myntat termen "translation", för från nukleotidernas språk går vi över till aminosyrornas språk.
TYPER OCH FUNKTIONER
Transkriptions- och translationsprocesserna ser alla de ovan nämnda typerna av RNA som huvudpersoner (tRNA, mRNA, etc.):
- Ett mRNA är en RNA -molekyl som kodar för ett protein. Med andra ord, mRNA är proteinerna före processen för att översätta nukleotider till aminosyror i proteiner.
MRNA genomgår flera modifieringar efter deras transkription. - TRNA är icke-kodande RNA-molekyler, men ändå viktiga för bildandet av proteiner. Faktum är att de spelar en nyckelroll för att dechiffrera vad mRNA -molekyler rapporterar.
Namnet "transport -RNA" härrör från det faktum att dessa RNA bär en aminosyra på dem. För att vara mer exakt, motsvarar varje aminosyra ett specifikt tRNA.
TRNA interagerar med mRNA genom tre särskilda nukleotider i deras sekvens. - RRNA är RNA -molekylerna som utgör ribosomer. Ribosomer är komplexa cellulära strukturer som, rör sig längs mRNA, för samman aminosyrorna i ett protein.
En generisk ribosom innehåller, inom den, några platser där den kan hysa tRNA: erna och få dem att möta mRNA.Det är här som de tre särskilda nukleotider som nämns ovan interagerar med budbärar -RNA. - SnRNA är RNA -molekyler som deltar i processen med skarvning av introner som finns på mRNA. Introns är korta segment av icke-kodande mRNA, värdelösa för proteinsyntes.
- Ribozymer är RNA -molekyler som katalyserar skärning av ribonukleotidsträngar, vid behov.
Figur: översättning av mRNA.
