Kui rRNA sünteesitakse. Ribosoomsete ribonukleiinhapete rRNA: iseloomulik, struktuur ja kirjeldus

Molekulaarbioloogia uurib taimede, loomade ja inimeste elusrakkude moodustavate orgaaniliste ainete molekulide struktuuri ja funktsioone. Nende hulgas on eriline koht nukleiinhapete (nukleiinhapete) ühendite rühmale.

On olemas kahte tüüpi: deoksüribonukleiinhape (DNA) ja ribonukleiinhape. Sellel on mitmeid modifikatsioone: i-RNA, t-RNA ja r-RNA, mis erinevad nende funktsioonide ja lokaliseerimise asukohast rakus. See artikkel on pühendatud järgmiste küsimuste uurimisele: kus rRNA sünteesitakse prokarüootsetes ja eukarüootsetes rakkudes, milline on selle struktuur ja tähtsus.

Ajalooline taust

Esimesed teaduslikud viited ribosomaalsetele hapetele leiab R. Weinbergi ja S. Penmani uuringutest 1960ndatel, kes kirjeldasid ribonukleiinhapetega seotud lühikesi polünukleotiidmolekule, kuid erinesid informatsiooni ja transpordi RNA ruumistruktuuri ja settimise koefitsiendist. Kõige sagedamini leiti nende molekule nukleotiidist ja rakulistest organellidest - ribosoomidest, mis vastutavad rakulise valgu sünteesi eest. Neid nimetati ribosomaalseks (ribosoomi ribonukleiinhapeteks).

RNA omadus

Ribonukleiinhape, nagu DNA, on polümeer, mille monomeerid on nelja tüüpi nukleotiidid: adeniin, guaniin, uratsiil ja tsütidiin, mis on fosfodiestri sidemetega seotud pikkade üheahelaliste molekulidega, keerdunud spiraalina või keerulisemate konformatsioonidega. Samuti on ka kaheahelalised ribosoomilised ribonukleiinhapped, mis esinevad RNA-d sisaldavates viirustes ja DNA-de funktsioonide dubleerimisel : pärilike tunnuste säilitamine ja edasiandmine.

Rakkudes leitakse kõige sagedamini kolme tüüpi happeid: maatriks või informatsioon, RNA, ribosoomi ribonukleiinhape, mille külge on kinnitatud aminohapped, samuti ribosomaalne hape, mis paikneb nukleos ja rakkude tsütoplasmas.

Ribosomaalne RNA moodustab rakus umbes 80% ribonukleiinhapete üldisest kogusest ja 60% ribosoomi massist, see rakuline valk sünteesib orgaanoid. Kõik eespool nimetatud liigid sünteesitakse (transkribeeritakse) DNA teatud osades, mida nimetatakse RNA geeniks. Sünteesi käigus kaasnes spetsiifilise ensüümi - RNA polümeraasi molekulid. RRNA sünteesi raku asukoht on nukleolu, mis asub tuumade karüooplasmas.

Nucleolus, selle roll sünteesis

Rakutsükli nime all olevas raku elus eristatakse ajavahemikku selle jaotuste, vahefaasi vahel. Sel hetkel on granulaarsest struktuurist koosnevad tihedad kerakesed, mida nimetatakse nukleolodeks, selgelt näha rakutuumis ja need on nii taime- kui loomarakkude kohustuslik komponent.

Molekulaarbioloogias on leitud, et nukleolid on need organellid, kus sünteesitakse rRNA. Tsütoloogide edasised uuringud tõid kaasa rakulise DNA sektsioonide avastamise, kus avastati ribosoomhapete struktuuri ja sünteesi eest vastutavad geenid. Neid kutsuti nukleolu korraldajaks.

Nucleolus korraldaja

Kuni 1960. aastani oli bioloogias seisukohal, et nukleuse korraldaja, mis paikneb sekundaarsel kitsaskohas 13., 14., 15., 21. ja 22. paari kromosoomides, on ühe koha välimus. Kromosoomi aberratsioonide uurimisel osalenud teadlased, keda nimetatakse kobestumisteks, leidsid, et kromosoomipurunemise ajal moodustub sekundaarse kitsenduse kohas igas selle osades nukellus.

Seega võime öelda järgmist: nukleaaride korraldaja koosneb mitte ühest, vaid mitmest lookust (geenist), mis vastutab tuumori moodustumise eest. Sellega sünteesitakse ribosoomsete ribonukleiinhapete rRNA, moodustades raku-ribosoomide valkude sünteesivate organellide subühikud.

Mis on ribosoomid?

Nagu varem mainitud, eksisteerivad kõik kolm peamist tüüpi RNA-d, kus need sünteesitakse teatud piirkondades - DNA-geenides. Ribosomaalsed RNA-d, mis on moodustunud transkriptsioonivormide kompleksidest valkude-ribonukleoproteiinidega, millest tulevaste orelellide koostisosad moodustavad niinimetatud allühikuid. Tuumembraanide poorid läbivad tsütoplasma ja moodustavad selles integreeritud struktuurid, kaasa arvatud i-RNA ja t-RNA molekulid, mida nimetatakse polüsoomidena.

Ribosoome ise saab eraldada kaltsiumiioonide toimel ja eraldi eksisteerida subühikutena. Vastupidine protsess toimub rakulise tsütoplasma sektsioonis, kus toimub translatsiooniprotsess - rakuliste valkude molekulide kokkupanek. Mida aktiivsem on rakk, seda intensiivsem metabolism seda protsessis, seda rohkem sisaldab see ribosoomi. Näiteks punaseid luuüdi rakke, selgroogsete hepatotsüüte ja inimesi iseloomustab suur osa neist organellidest tsütoplasmas.

Kuidas r-RNA geenid kodeeritakse?

Eelnimetatule tuginedes sõltub rRNA geenide struktuur, tüübid ja toimimine nukleaaride korraldajatest. Need sisaldavad lootsi, mis sisaldavad ribosoomse RNA-d kodeerivaid geene. O. Miller, kes teostab ovogeneesi uuringuid neiu rakkudes, on kindlaks teinud nende geenide toimemehhanismi. Nendest sünteesiti r-RNA koopiaid (nn primaarsed transkriptaanid), mis sisaldasid ligikaudu 13x103 nukleotiidi ja sedatsioonikoefitsiendiga 45 S. Need ahelad läbisid seejärel küpsemise protsessi, mille tulemusena moodustasid kolm r-RNA molekuli, mille settimiskoefitsiendid olid 5,8 S, 28 S ja 18 S.

R-RNA moodustumise mehhanism

Pöördume tagasi Milleri eksperimentidele, kes uurisid ribosomaalsete RNA-de sünteesi ja tõestasid, et nukleoluse DNA on p-RNA transkriptsiooni moodustamiseks mall. Samuti leidis ta, et moodustunud ebaküpsete ribosomaalsete hapete (pre-r-RNA) arv sõltub ensüümi RNA polümeraasi molekulide arvust. Seejärel toimub nende küpsemine (töötlemine) ja r-RNA molekulid hakkavad kohe peptiididega siduma, mille tulemusena moodustub ribonukleoproteiin, ribosoomi ehitusmaterjal.

Eukarüootsete rakkude ribosomaalsete hapete tunnused

Eeldades struktuuri ja üldiste funktsionaalsete mehhanismide ühiseid põhimõtteid, on prokarüootiliste ja tuumorimeetrite ribosoomid endiselt tsütomeolekulaarsed erinevused. Et neid välja uurida, rakendasid teadlased uurimismeetodit, mida nimetatakse röntgenstruktuuri analüüsiks. Leiti, et eukarüootse ribosoomi ja seeläbi p-RNA sisestamise suurus on suurem ja sedimentatsioonikoefitsient võrdub 80 S. Magneesiumioonide kaotust leidnud organelle võib jagada kaheks subühikuks, mille näitajad on 60 S ja 40 S. Väike osake sisaldab Üks happe molekul ja suurem üks-kolm, see tähendab, et tuumarakud sisaldavad ribosome, mis koosnevad neljast polünukleotiidhappe heeliksist, millel on järgmised omadused: 28 S RNA - 5000 nukleotiidi, 18 S-2 tuhat 5 S-120 nukleotiidi, 5, 8 S-160. Saidi, kus rRNA sünteesitakse eukarüootsetes rakkudes, on tuum, vale karyoplasm tuuma.

Ribosomaalne prokarüootset RNA

Erinevalt p-RNA-st, mis siseneb tuumarakkudesse, kantakse ribosoomi ribonukleiinhapped bakteridesse DNA-d sisaldava tsütoplasma tihendatud ossa ja nimetatakse nukleotiidiks. See sisaldab rRNA geene. Transkriptsioon, mille üldist omadust võib kujutada DNA geenide r-RNA-lt rekribeeriva teabe ümberkirjutamise protsessi vormi ja ribosoomi-ribonukleiinhappe nukleotiidjärjestuse järgi, võttes arvesse geneetilise koodi komplementaarsuse reeglit: adeniini nukleotiid vastab uratsiili ja guaniini tsütosiinile.

P-RNA bakteritel on väiksem molekulmass ja väiksemad mõõtmed kui tuumarakud. Nende settimiskoefitsient on 70 S ja nende kahe allüksuse punktisumma on 50 S ja 30 S. Väiksem osakese sisaldab ühte p-RNA molekuli ja suurem neist sisaldab kahte.

Ribonukleiinhappe roll tõlke ajal

P-RNA peamine ülesanne on tagada raku valkude translatsiooni biosünteesi protsess. See esineb ainult p-RNA sisaldavate ribosoomide juuresolekul. Rühmas ühendades suhtlevad nad teabe DNA molekuliga, moodustades polüsoomi. Selleks on raku tsütoplasmast transpordi ribosoomi ribonukleiinhappe molekulid, mis kannavad aminohappeid ja mis on polüsoomile sattunud, seostatakse peptiidsidemetega, moodustades polümeeri-valgu. See on rakkude kõige olulisem orgaaniline ühend, mis täidab mitmeid olulisi funktsioone: ehitus, transport, energia, ensümaatiline, kaitse- ja signaal.

Käesolevas artiklis käsitleti ribosomaalsete nukleiinhapete omadusi, struktuuri ja kirjeldust, mis on taimede, loomade ja inimese rakkude orgaanilised biopolümeerid.