Molecular biology ay tumatalakay sa pag-aaral ng istraktura at paggana ng mga molekula ng mga organikong sangkap na bumubuo sa mga buhay na selula ng mga halaman, hayop at tao. Ang isang espesyal na lugar sa kanila ay ibinibigay sa isang pangkat ng mga compound na tinatawag na nucleic (nuclear) acids.
Mayroong dalawang uri: deoxyribonucleic acid (DNA) at ribonucleic acid. Ang huli ay may ilang mga pagbabago: i-RNA, t-RNA at r-RNA, na naiiba sa kanilang mga pag-andar at lokasyon sa cell. Ang artikulong ito ay nakatuon sa pag-aaral ng mga sumusunod na tanong: kung saan na-synthesize ang rRNA sa prokaryotic at eukaryotic cells, ano ang istraktura at kahalagahan nito.
Makasaysayang background
Ang unang siyentipikong pagbanggit ng ribosomal acid ay matatagpuan sa mga pag-aaral nina R. Weinberg at S. Penman noong dekada 60 ng XX siglo, na naglalarawan ng maikling polynucleotide molecule na nauugnay sa ribonucleic acids, ngunit naiiba sa spatial na istraktura at sedimentation coefficient mula sa impormasyon at transport RNA. Kadalasan, ang kanilang mga molekulamatatagpuan sa nucleolus, pati na rin sa mga organelle ng cell - mga ribosom na responsable para sa synthesis ng cellular protein. Tinawag silang ribosomal (ribosomal ribonucleic acids).
RNA characteristic
Ribonucleic acid, tulad ng DNA, ay isang polimer, ang mga monomer nito ay mga nucleotide ng 4 na uri: adenine, guanine, uracil at cytidine, na konektado ng mga phosphodiester bond sa mahabang single-stranded na molekula, na pinaikot sa anyo ng isang spiral o pagkakaroon ng mas kumplikadong mga conformation. Mayroon ding mga double-stranded ribosomal ribonucleic acid na matatagpuan sa mga virus na naglalaman ng RNA at duplicate ang mga function ng DNA: ang pag-iingat at paghahatid ng mga namamanang katangian.
Tatlong uri ng acid ang pinakakaraniwan sa cell, ito ay: matrix, o informational, RNA, transport ribosomal ribonucleic acid, kung saan nakakabit ang mga amino acid, gayundin ang ribosomal acid, na matatagpuan sa nucleolus at cell cytoplasm.
Ribosomal RNA ay bumubuo ng humigit-kumulang 80% ng kabuuang dami ng ribonucleic acid sa cell at 60% ng masa ng ribosome, isang organoid na nagsi-synthesize ng cellular protein. Lahat ng nasa itaas na species ay synthesize (na-transcribe) sa ilang partikular na seksyon ng DNA, na tinatawag na RNA genes. Sa proseso ng synthesis, ang mga molekula ng isang espesyal na enzyme, RNA polymerase, ay kasangkot. Ang lugar sa cell kung saan na-synthesize ang rRNA ay ang nucleolus, na matatagpuan sa karyoplasmkernels.
Nucleolus, ang papel nito sa synthesis
Sa buhay ng isang cell, na tinatawag na cell cycle, mayroong isang panahon sa pagitan ng mga dibisyon nito - interphase. Sa oras na ito, ang mga siksik na katawan ng isang butil na istraktura, na tinatawag na nucleoli, ay malinaw na nakikita sa cell nucleus, na isang kailangang-kailangan na bahagi ng parehong mga selula ng halaman at hayop.
Sa molecular biology, napatunayan na ang nucleoli ay ang mga organelles kung saan na-synthesize ang rRNA. Ang karagdagang pananaliksik ng mga cytologist ay humantong sa pagtuklas ng mga seksyon ng cellular DNA, kung saan natagpuan ang mga gene na responsable para sa istraktura at synthesis ng mga ribosomal acid. Tinawag silang nucleolar organizer.
Nuclear organizer
Hanggang sa 60s ng XX century, mayroong isang opinyon sa biology na ang nucleolar organizer, na matatagpuan sa lugar ng pangalawang constriction sa ika-13, ika-14, ika-15, ika-21 at ika-22 na pares ng mga chromosome, ay may anyo. ng iisang site. Natuklasan ng mga siyentipiko na kasangkot sa pag-aaral ng pinsala sa chromosomal, na tinatawag na mga aberration, na sa sandali ng pagkasira ng chromosome sa lugar ng pangalawang pagsisikip, ang pagbuo ng nucleoli ay nangyayari sa bawat bahagi nito.
Kaya, masasabi natin ang sumusunod: ang nucleolar organizer ay hindi binubuo ng isa, ngunit ng ilang loci (genes) na responsable sa pagbuo ng nucleolus. Dito na-synthesize ang ribosomal ribonucleic acids rRNA, na bumubuo ng mga subunit ng protein-synthesizing cell organelles - ribosomes.
Ano ang ribosome?
Tulad ng nabanggit kanina, lahat ng tatlong pangunahing uriAng RNA ay umiiral sa cell, kung saan sila ay synthesize sa ilang mga site - DNA genes. Ang ribosomal RNA ay nabuo bilang isang resulta ng mga transcription form complex na may mga protina - ribonucleoproteins, kung saan nabuo ang mga bahagi ng hinaharap na organelle, ang tinatawag na mga subunit. Sa pamamagitan ng mga pores sa nuclear membrane, pumapasok sila sa cytoplasm at bumubuo dito ng pinagsamang mga istruktura, na kinabibilangan din ng mga molekula ng i-RNA at t-RNA, na tinatawag na polysomes.
Ang mga ribosom mismo ay maaaring paghiwalayin sa ilalim ng pagkilos ng mga calcium ions at umiiral nang hiwalay bilang mga subunit. Ang reverse na proseso ay nangyayari sa mga compartment ng cell cytoplasm, kung saan nagaganap ang mga proseso ng pagsasalin - ang pagpupulong ng mga cellular protein molecule. Kung mas aktibo ang cell, mas matindi ang mga metabolic na proseso sa loob nito, mas maraming ribosome ang nilalaman nito. Halimbawa, ang mga cell ng red bone marrow, hepatocytes ng vertebrates at mga tao ay nailalarawan sa pamamagitan ng malaking bilang ng mga organelle na ito sa cytoplasm.
Paano naka-encode ang mga rRNA genes?
Batay sa itaas, ang istraktura, mga uri at paggana ng mga rRNA genes ay nakadepende sa mga nucleolar organizer. Naglalaman ang mga ito ng loci na naglalaman ng mga gene na naka-encode ng ribosomal RNA. Si O. Miller, na nagsasagawa ng pananaliksik sa oogenesis sa mga newt cell, ay nagtatag ng mekanismo ng paggana ng mga gene na ito. Ang mga kopya ng rRNA (ang tinatawag na pangunahing transcriptant) ay na-synthesize mula sa kanila, na naglalaman ng mga 13x103 nucleotides at pagkakaroon ng sedimentation coefficient na 45 S. Pagkatapos ang chain na ito ay sumailalim sa proseso ng maturation, na nagtatapos sa pagbuo ng tatlorRNA molecules na may sedimentation coefficients na 5, 8 S, 28 S, at 18 S.
Mekanismo ng pagbuo ng rRNA
Bumalik tayo sa mga eksperimento ni Miller, na nag-imbestiga sa synthesis ng ribosomal RNA at nagpatunay na ang nucleolar DNA ay nagsisilbing template (matrix) para sa pagbuo ng rRNA - isang transcriptant. Itinatag din niya na ang bilang ng mga immature ribosomal acids (pre-r-RNA) na nabuo ay depende sa bilang ng mga molecule ng RNA polymerase enzyme. Pagkatapos ay magaganap ang kanilang pagkahinog (pagproseso), at ang mga molekula ng rRNA ay agad na magsisimulang magbigkis sa mga peptide, na nagreresulta sa pagbuo ng isang ribonucleoprotein, ang materyal na gusali ng ribosome.
Mga tampok ng ribosomal acid sa eukaryotic cells
Ang pagkakaroon ng parehong mga prinsipyo ng istraktura at karaniwang mga mekanismo ng paggana, ang mga ribosom ng prokaryotic at nuclear na mga organismo ay mayroon pa ring pagkakaiba sa cytomolecular. Upang malaman, gumamit ang mga siyentipiko ng paraan ng pananaliksik na tinatawag na x-ray diffraction analysis. Napag-alaman na ang laki ng eukaryotic ribosome, at samakatuwid ang rRNA na kasama dito, ay mas malaki at ang sedimentation coefficient ay 80 S. Ang organelle, na nawawalan ng magnesium ions, ay maaaring nahahati sa dalawang subunit na may mga indicator na 60 S at 40 S. Ang isang maliit na butil ay naglalaman ng isang molekula ng acid, at isang malaking isa - tatlo, iyon ay, ang mga nuclear cell ay naglalaman ng mga ribosom na binubuo ng 4 polynucleotide helices ng acid ng mga sumusunod na katangian: 28 S RNA - 5 libong nucleotides, 18 S - 2 libo 5 S - 120 nucleotides, 5, 8 S - 160. Ang site kung saan na-synthesize ang rRNA sa mga eukaryotic cells ay ang nucleolus, na matatagpuan sa karyoplasm ng nucleus.
Ribosomal RNA ng mga prokaryote
Hindi tulad ng r-RNA,pagpasok sa mga nuclear cell, ang ribosomal ribonucleic acid ng bakterya ay na-transcribe sa isang siksik na lugar ng cytoplasm na naglalaman ng DNA at tinatawag na nucleoid. Naglalaman ito ng mga rRNA genes. Transkripsyon, ang pangkalahatang katangian na maaaring kinakatawan bilang isang proseso ng muling pagsulat ng impormasyon mula sa rRNA ng mga gene ng DNA sa isang nucleotide sequence ng ribosomal ribonucleic acid, na isinasaalang-alang ang panuntunan ng complementarity ng genetic code: adenine nucleoitide ay tumutugma sa uracil, at guanine sa cytosine.
Ang
R-RNA bacteria ay may mas mababang molekular na timbang at mas maliit na sukat kaysa sa mga nuclear cell. Ang kanilang sedimentation coefficient ay 70 S, at ang dalawang subunit ay may mga halaga na 50 S at 30 S. Ang mas maliit na particle ay naglalaman ng isang rRNA molecule, at ang mas malaki ay naglalaman ng dalawa.
Ang papel ng ribonucleic acid sa proseso ng pagsasalin
Ang pangunahing tungkulin ng r-RNA ay upang matiyak ang proseso ng cellular protein biosynthesis - pagsasalin. Ito ay isinasagawa lamang sa pagkakaroon ng mga ribosom na naglalaman ng r-RNA. Pagsasama-sama sa mga grupo, nagbubuklod sila sa molekula ng DNA ng impormasyon, na bumubuo ng isang polysome. Ang mga molekula ng transport ribosomal ribonucleic acid, na nagdadala ng mga amino acid, na, sa sandaling nasa polysome, ay nagbubuklod sa isa't isa sa pamamagitan ng mga peptide bond, ay bumubuo ng isang polimer - protina. Ito ang pinakamahalagang organic compound ng cell, na gumaganap ng maraming mahahalagang function: pagbuo, transportasyon, enerhiya, enzymatic, proteksiyon at pagbibigay ng senyas.
Sinuri ng artikulong ito ang mga katangian, istraktura at paglalarawan ng mga ribosomal nucleic acid, namga organikong biopolymer ng mga selula ng halaman, hayop at tao.
