Skip to main content
Global

10.3: Muundo na Kazi ya RNA

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    174596

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza

    • Eleza muundo wa biochemical wa ribonucleotides
    • Eleza kufanana na tofauti kati ya RNA na DNA
    • Eleza kazi za aina tatu kuu za RNA zilizotumiwa katika awali ya protini
    • Eleza jinsi RNA inaweza kutumika kama habari hereditary

    Kuzungumza kwa kimuundo, asidi ya ribonucleic (RNA), ni sawa na DNA. Hata hivyo, wakati molekuli za DNA ni kawaida ndefu na mbili zilizopigwa, molekuli za RNA ni mfupi sana na ni kawaida zimepigwa. Molekuli za RNA hufanya majukumu mbalimbali katika seli lakini huhusika hasa katika mchakato wa usanisi wa protini (tafsiri) na udhibiti wake.

    RNA Muundo

    RNA ni kawaida moja stranded na ni wa maandishi ribonucleotides kwamba ni wanaohusishwa na vifungo phosphodiester. Ribonucleotide katika mlolongo wa RNA ina ribose (sukari ya pentose), moja ya besi nne za nitrojeni (A, U, G, na C), na kundi la phosphate. Tofauti ya miundo ya hila kati ya sukari huwapa utulivu ulioongezwa kwa DNA, na kufanya DNA kufaa zaidi kwa ajili ya kuhifadhi habari za maumbile, ilhali kutokuwa na utulivu wa jamaa wa RNA hufanya iwe kufaa zaidi kwa kazi zake za muda mfupi zaidi.

    a) michoro ya ribose (katika RNA) na deoxyribose (katika DNA). Wote wana sura ya pentagon na Oksijeni kwenye sehemu ya juu ya pentagon. Wote wana OH kwenye kaboni 1 na 3 na CH2OH kwenye kaboni 4 (kaboni hii ya mwisho ni kaboni 5). Tofauti ni kwamba ribose ina OH katika kaboni 2 na deoxyribose ina H katika kaboni 2. B) michoro ya thymine (T katika DNA) na Uracil (U katika RNA). Wote wawili wana pete moja ya hexagon iliyo na kaboni na nitrojeni. Wote wawili wana O mara mbili amefungwa katika kaboni ya juu, na chini kushoto kaboni. Tofauti ni kwamba kaboni ya juu ya kulia ina H katika uracil na CH3 katika thymine.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Ribonucleotides zina ribose ya sukari ya pentose badala ya deoxyribose iliyopatikana katika deoxyribonucleotides. (b) RNA ina uracil ya pyrimidine badala ya thymine inayopatikana katika DNA.

    Pyrimidine uracil maalum ya RNA huunda jozi ya msingi ya ziada na adenine na hutumiwa badala ya thymine inayotumiwa katika DNA. Ingawa RNA ni moja stranded, aina nyingi za molekuli RNA kuonyesha kina intramolecular msingi pairing kati ya Utaratibu nyongeza ndani ya strand RNA, kujenga kutabirika tatu-dimensional muundo muhimu kwa ajili ya kazi zao (Kielelezo\(\PageIndex{1}\) na Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

    a) Mchoro wa DNA na RNA. DNA ina umbo la helix mara mbili na helix ya fosfati ya sukari-nje na jozi za msingi ndani. RNA ina helix moja ya phosphates ya sukari-yenye besi za nitrojeni pamoja na urefu wa helix. B) Mchoro unaoonyesha RNA kukunja juu yenyewe. Msingi unaohusishwa na uti wa mgongo wa sukari-phosphate unaweza kuunda vifungo vya hidrojeni ikiwa kuna vipande vya besi za kupendeza kwa umbali fulani kutoka kwa kila mmoja kwenye kamba ndefu. Mikoa mingine haina vifungo hivi vya hidrojeni.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): (a) DNA ni kawaida mara mbili stranded, ambapo RNA ni kawaida moja stranded. (b) Ingawa ni moja iliyopigwa, RNA inaweza kuzunguka yenyewe, na mikunjo imetulia na maeneo mafupi ya kuunganisha msingi wa ziada ndani ya molekuli, na kutengeneza muundo wa tatu-dimensional.

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    Muundo wa RNA hutofautianaje na muundo wa DNA?

    Kazi za RNA katika Synthesis ya Protini

    Viini vinafikia habari zilizohifadhiwa katika DNA kwa kuunda RNA kuelekeza awali ya protini kupitia mchakato wa tafsiri. Protini ndani ya seli zina kazi nyingi, ikiwa ni pamoja na kujenga miundo ya seli na kutumikia kama vichocheo vya enzyme kwa athari za kemikali za mkononi ambazo huwapa seli sifa zao maalum. Aina tatu kuu za RNA zinazohusika moja kwa moja katika awali ya protini ni RNA ya mjumbe (mRNA), RNA ya ribosomal (rRNA), na uhamisho wa RNA (tRNA).

    Mwaka 1961, wanasayansi wa Kifaransa François Jacob na Jacques Monod walidhani kuwepo kwa mpatanishi kati ya DNA na bidhaa zake za protini, ambazo walimwita mjumbe RNA. Ushahidi wa 1 unaounga mkono nadharia zao zilikusanywa hivi karibuni baadaye kuonyesha kwamba taarifa kutoka DNA hupitishwa kwa ribosomu kwa usanisi wa protini kwa kutumia mRNA. Ikiwa DNA hutumika kama maktaba kamili ya habari za mkononi, mRNA hutumika kama nakala ya taarifa maalum zinazohitajika wakati fulani ambazo hutumika kama maelekezo ya kutengeneza protini.

    MRNA hubeba ujumbe kutoka kwa DNA, ambayo hudhibiti shughuli zote za seli kwenye seli. Ikiwa kiini kinahitaji protini fulani kuunganishwa, jeni ya bidhaa hii “imegeuka” na mRNA hutengenezwa kupitia mchakato wa transcription (tazama RNA Transcription). MRNA kisha kuingiliana na ribosomu na mashine nyingine za mkononi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)) kuelekeza awali ya protini ambayo encodes wakati wa mchakato wa tafsiri (tazama Protini Synthesis). mRNA ni kiasi imara na muda mfupi katika seli, hasa katika seli prokaryotic, kuhakikisha protini kwamba ni alifanya tu wakati inahitajika.

    Mchoro unaoonyesha mRNA kama kamba ndefu na seti ya barua 3 zilizounganishwa; upande wa kushoto wa mRNA umeandikwa 3-mkuu, haki inaitwa 5-mkuu. Mviringo kinachoitwa ribosome ndogo ndogo kinakaa chini ya mRNA na huzunguka 3 ya makundi ya barua 3. Dome kubwa (kinachoitwa ribosome kubwa subunit) inakaa juu ya mRNA katika eneo hili. Subunit kubwa ina mapungufu 3 ambapo rectangles kinachoitwa tRNA kukaa. Mstatili huu kila mmoja hukaa kwenye kundi la herufi 3 kwenye mRNA upande mmoja na huwa na asidi amino upande mwingine. RNA upande wa kushoto ina asidi moja ya amino. RNA katikati ina mnyororo wa pepetidi unaoongezeka wa asidi nyingi za amino. RNA upande wa kulia kama hakuna asidi amino na ni kuacha ribosome.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mfano wa jumla wa jinsi mRNA na tRNA hutumiwa katika awali ya protini ndani ya seli.

    RRNA na RNA ni aina imara za RNA. Katika prokaryotes na eukaryotes, tRNA na rRNA ni encoded katika DNA, kisha kunakiliwa katika molekuli ndefu za RNA ambazo hukatwa ili kutolewa vipande vidogo vyenye aina binafsi za RNA zilizokomaa. Katika eukaryotes, awali, kukata, na mkusanyiko wa rRNA katika ribosomu hufanyika katika kanda ya nucleolus ya kiini, lakini shughuli hizi hutokea katika cytoplasm ya prokaryotes. Wala wa aina hizi za RNA hubeba maelekezo ya kuelekeza awali ya polipeptidi, lakini hucheza majukumu mengine muhimu katika usanisi wa protini.

    Ribosomu zinajumuisha rRNA na protini. Kama jina lake linavyoonyesha, rRNA ni sehemu kubwa ya ribosomu, kutengeneza hadi asilimia 60 ya ribosomu kwa wingi na kutoa mahali ambapo mRNA inafunga. RRNA inahakikisha usawa sahihi wa mRNA, tRNA, na ribosomu; rRNA ya ribosomu pia ina shughuli za enzymatic (peptidyl transferase) na huchochea malezi ya vifungo vya peptidi kati ya asidi amino mbili zilizokaa wakati wa awali wa protini. Ingawa rRNA ilikuwa imefikiriwa kwa muda mrefu kutumikia hasa jukumu la kimuundo, jukumu lake la kichocheo ndani ya ribosomu lilithibitishwa mwaka 2000. 2 Wanasayansi katika maabara ya Thomas Steitz (1940—) na Peter Moore (1939—) katika Chuo Kikuu cha Yale waliweza kuifanya muundo wa ribosomu kutoka Haloarcula marismortui, archaeon ya halophilic iliyotengwa na Bahari ya Chumvi. Kwa sababu ya umuhimu wa kazi hii, Steitz alishiriki Tuzo ya Nobel ya Kemia ya 2009 na wanasayansi wengine ambao walitoa michango muhimu katika kuelewa muundo wa ribosomu.

    RNA ya uhamisho ni aina kuu ya tatu ya RNA na mojawapo ya ndogo zaidi, kwa kawaida nyukleotidi 70—90 tu kwa muda mrefu. Inabeba asidi amino sahihi kwenye tovuti ya awali ya protini katika ribosome. Ni pairing ya msingi kati ya tRNA na mRNA ambayo inaruhusu asidi amino sahihi kuingizwa katika mlolongo polipeptidi kuwa synthesized (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Mabadiliko yoyote katika tRNA au rRNA inaweza kusababisha matatizo ya kimataifa kwa kiini kwa sababu zote mbili ni muhimu kwa ajili ya protini awali sahihi (Jedwali\(\PageIndex{1}\)).

    Mchoro wa tRNA ya 2-dimentional ambayo ni kamba moja ya muda mrefu ya RNA iliyopigwa kwenye sura ya pamoja na matanzi pande na chini. Mikoa ambapo tRNA inafungwa ili kuna sehemu 2 za strand zinazounda sehemu za mstari wa pamoja zinafanyika pamoja na vifungo vya hidrojeni vinavyoitwa pairing ya intramolecular. Kitanzi chini kina seti ya herufi 3 ambazo ni complimentary kwa herufi 3 kwenye mRNA. Sehemu ya juu ya pamoja ina mwisho mmoja uliopigwa mwisho wa 3; hii inaunganishwa na asidi ya amino. B) Muundo wa 3-dimentional inaonekana kama kamba moja iliyopigwa ndani ya muundo uliowekwa mara mbili na bend katikati.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Molekuli ya tRNA ni molekuli moja iliyopigwa ambayo inaonyesha pairing muhimu ya msingi ya intracellular, ikitoa sura yake ya tatu-dimensional.
    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Muundo na Kazi ya RNA
      mRNA RRNA RNA
    Muundo Short, imara, moja-stranded RNASambamba na jeni encoded ndani ya DNA Muda mrefu, imara RNA molekuli kutunga 60% ya molekuli ribosome ya Mfupi (70-90 nucleotides), RNA imara na pairing kubwa ya msingi ya intramolecular; ina tovuti ya amino asidi ya kumfunga na tovuti ya kumfunga mRNA
    Kazi Inatumika kama mpatanishi kati ya DNA na protini; hutumiwa na ribosome kuelekeza awali ya protini, inajumuisha. Kuhakikisha alignment sahihi ya mRNA, tRNA, na ribosome wakati wa protini awali; huchochea peptide dhamana malezi kati ya amino asidi Hubeba asidi amino sahihi kwenye tovuti ya awali ya protini katika ribosome

    Zoezi\(\PageIndex{1}\)

    ni kazi ya aina tatu kuu ya molekuli RNA kushiriki katika protini awali nini?

    RNA kama Habari Hereditary

    Ingawa RNA haitumiki kama habari ya urithi katika seli nyingi, RNA inashikilia kazi hii kwa virusi vingi ambavyo hazina DNA. Hivyo, RNA wazi ina uwezo wa ziada wa kutumika kama habari za maumbile. Ingawa RNA ni kawaida moja stranded ndani ya seli, kuna tofauti kubwa katika virusi. Rhinoviruses, ambayo husababisha baridi ya kawaida; virusi vya mafua; na virusi vya Ebola ni virusi vya RNA moja zilizopigwa. Rotaviruses, ambayo husababisha gastroenteritis kali kwa watoto na watu wengine wasio na uwezo, ni mifano ya virusi vya RNA mbili zilizopigwa. Kwa sababu RNA mara mbili zilizopigwa ni kawaida katika seli za eukaryotic, uwepo wake hutumika kama kiashiria cha maambukizi ya virusi. Madhara ya virusi yenye jenomu ya RNA badala ya genome ya DNA yanajadiliwa kwa undani zaidi katika Virusi.

    Dhana muhimu na Muhtasari

    • Asidi Ribonucleic (RNA) ni kawaida moja stranded na ina ribose kama sukari yake pentose na pyrimidine uracil badala ya thymine. Nguvu ya RNA inaweza kupitia pairing muhimu ya msingi ya intramolecular ili kuchukua muundo wa tatu-dimensional.
    • Kuna aina tatu kuu za RNA, zote zinazohusika katika awali ya protini.
    • Mtume RNA (mRNA) hutumika kama mpatanishi kati ya DNA na awali ya bidhaa za protini wakati wa tafsiri.
    • RNA ya Ribosomal (rRNA) ni aina ya RNA imara ambayo ni sehemu kubwa ya ribosomu. Ni kuhakikisha alignment sahihi ya mRNA na ribosomu wakati protini awali na kuchochea malezi ya vifungo peptide kati ya mbili iliyokaa amino asidi wakati wa protini awali.
    • RNA ya uhamisho (tRNA) ni aina ndogo ya RNA imara inayobeba asidi amino kwenye tovuti inayofanana ya awali ya protini katika ribosomu. Ni pairing ya msingi kati ya tRNA na mRNA ambayo inaruhusu asidi amino sahihi kuingizwa katika mnyororo wa polipeptidi kuwa synthesized.
    • Ingawa RNA haitumiwi kwa taarifa za muda mrefu za maumbile katika seli, virusi vingi hutumia RNA kama nyenzo zao za maumbile.

    maelezo ya chini

    1. 1 A. tajiri. “Era ya RNA Awakening: Miundo Biolojia ya RNA katika miaka ya Mwanzo.” Mapitio ya robo mwaka ya Biofizikia 42 no. 2 (2009) :117—137.
    2. 2 P. Nissen et al. “Msingi wa Miundo ya Shughuli za Ribosome katika Peptide Bond awali.” Sayansi 289 namba 5481 (2000) :920—930.