IRNA, tRNA, RRNA - სამი ძირითადი ნუკლეინის მჟავის ურთიერთქმედება და სტრუქტურა განიხილება ისეთი მეცნიერების მიერ, როგორიცაა ციტოლოგია. ეს დაგეხმარებათ გაარკვიოთ რა როლი აქვს რიბონუკლეინის მჟავას (tRNA) სატრანსპორტო უჯრედებში. ეს ძალიან მცირე, მაგრამ ამავე დროს უდავოდ მნიშვნელოვანი მოლეკულა მონაწილეობს ორგანიზმის შემადგენელი ცილების გაერთიანების პროცესში.
რა არის tRNA-ს სტრუქტურა? ძალიან საინტერესოა ამ ნივთიერების „შიგნიდან“განხილვა, მისი ბიოქიმიისა და ბიოლოგიური როლის გარკვევა. ასევე, როგორ არის დაკავშირებული tRNA-ს სტრუქტურა და მისი როლი ცილის სინთეზში?
რა არის tRNA, როგორ მუშაობს?
ტრანსპორტი რიბონუკლეინის მჟავა მონაწილეობს ახალი ცილების მშენებლობაში. ყველა რიბონუკლეინის მჟავების თითქმის 10% ტრანსპორტია. იმის გასაგებად, თუ რა ქიმიური ელემენტებისგან არის წარმოქმნილი მოლეკულა, ჩვენ აღვწერთ tRNA-ს მეორადი სტრუქტურის სტრუქტურას. მეორადი სტრუქტურა ითვალისწინებს ყველა ძირითად ქიმიურ კავშირს ელემენტებს შორის.
ეს არის მაკრომოლეკულა, რომელიც შედგება პოლინუკლეოტიდური ჯაჭვისგან. მასში აზოტოვანი ფუძეები დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით. როგორც დნმ-ში, რნმ-ს აქვს 4 აზოტოვანი ბაზა: ადენინი,ციტოზინი, გუანინი და ურაცილი. ამ ნაერთებში ადენინი ყოველთვის ასოცირდება ურაცილთან, ხოლო გუანინი, როგორც ყოველთვის, ციტოზინთან.
რატომ აქვს ნუკლეოტიდს პრეფიქსი რიბო-? უბრალოდ, ყველა ხაზოვან პოლიმერს, რომლებსაც ნუკლეოტიდის ფუძეზე პენტოზის ნაცვლად რიბოზა აქვთ, რიბონუკლეური ეწოდება. და გადაცემის რნმ არის ერთ-ერთი 3 ტიპის რიბონუკლეური პოლიმერიდან.
tRNA-ს სტრუქტურა: ბიოქიმია
მოდით შევხედოთ მოლეკულური სტრუქტურის ღრმა შრეებს. ამ ნუკლეოტიდებს აქვთ 3 კომპონენტი:
- საქაროზა, რიბოზა ჩართულია ყველა ტიპის რნმ-ში.
- ფოსფორის მჟავა.
- აზოტოვანი ფუძეები. ეს არის პურინები და პირიმიდინები.
აზოტოვანი ფუძეები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ძლიერი ბმებით. ჩვეულებრივია ფუძეების დაყოფა პურინად და პირიმიდინად.
პურინები არის ადენინი და გუანინი. ადენინი შეესაბამება ადენილის ნუკლეოტიდს 2 ურთიერთდაკავშირებული რგოლისგან. და გუანინი შეესაბამება იგივე "ერთ რგოლიან" გუანინის ნუკლეოტიდს.
პირამიდინები არის ციტოზინი და ურაცილი. პირიმიდინებს აქვთ ერთი რგოლის სტრუქტურა. რნმ-ში არ არის თიმინი, რადგან ის ჩანაცვლებულია ისეთი ელემენტით, როგორიცაა ურაცილი. ამის გაგება მნიშვნელოვანია tRNA-ს სხვა სტრუქტურულ მახასიათებლებზე გადახედვამდე.
რნმ-ის ტიპები
როგორც ხედავთ, TRNA-ს სტრუქტურის მოკლე აღწერა შეუძლებელია. თქვენ უნდა ჩაერთოთ ბიოქიმიაში, რომ გაიგოთ მოლეკულის მიზანი და მისი ნამდვილი სტრუქტურა. რა სხვა რიბოსომული ნუკლეოტიდებია ცნობილი? ასევე არსებობს მატრიცული ან საინფორმაციო და რიბოსომული ნუკლეინის მჟავები. შემოკლებით რნმ და რნმ. ყველა 3მოლეკულები ერთმანეთთან მჭიდროდ მუშაობენ უჯრედში ისე, რომ სხეული იღებს სწორად სტრუქტურირებულ ცილის გლობულებს.
შეუძლებელია ერთი პოლიმერის მუშაობის წარმოდგენა 2 სხვა დახმარების გარეშე. tRNA-ების სტრუქტურული მახასიათებლები უფრო გასაგები ხდება, როდესაც განიხილება ფუნქციებთან ერთად, რომლებიც პირდაპირ კავშირშია რიბოზომების მუშაობასთან.
IRNA, tRNA, RRNA სტრუქტურა მრავალი თვალსაზრისით მსგავსია. ყველას აქვს რიბოზის ბაზა. თუმცა მათი სტრუქტურა და ფუნქციები განსხვავებულია.
ნუკლეინის მჟავების აღმოჩენა
შვეიცარიელმა იოჰან მიშერმა 1868 წელს უჯრედის ბირთვში აღმოაჩინა მაკრომოლეკულები, რომლებსაც მოგვიანებით ნუკლეინები უწოდეს. სახელწოდება "nucleins" მომდინარეობს სიტყვიდან (nucleus) - ბირთვი. მიუხედავად იმისა, რომ ცოტა მოგვიანებით გაირკვა, რომ უჯრედულ არსებებში, რომლებსაც არ აქვთ ბირთვი, ეს ნივთიერებებიც გვხვდება. მე-20 საუკუნის შუა წლებში ნობელის პრემია მიიღეს ნუკლეინის მჟავების სინთეზის აღმოჩენისთვის..
TRNA ფუნქციონირებს ცილის სინთეზში
თავად სახელი - გადაცემის რნმ საუბრობს მოლეკულის მთავარ ფუნქციაზე. ამ ნუკლეინის მჟავას თან მოაქვს არსებითი ამინომჟავა, რომელიც საჭიროა რიბოსომური რნმ-ის მიერ კონკრეტული ცილის შესაქმნელად.
tRNA მოლეკულას აქვს რამდენიმე ფუნქცია. პირველი არის IRNA კოდონის ამოცნობა, მეორე ფუნქცია არის სამშენებლო ბლოკების მიწოდება - ამინომჟავები ცილის სინთეზისთვის. კიდევ რამდენიმე ექსპერტი განასხვავებს მიმღების ფუნქციას. ანუ ამინომჟავების დამატება კოვალენტური პრინციპის მიხედვით. ფერმენტი, როგორიცაა ამინოცილ-tRNA სინთატაზა, ეხმარება ამ ამინომჟავის „მიმაგრებას“.
როგორ არის დაკავშირებული tRNA-ს სტრუქტურა მასთანფუნქციები? ეს სპეციალური რიბონუკლეინის მჟავა ისეა მოწყობილი, რომ მის ერთ მხარეს არის აზოტოვანი ფუძეები, რომლებიც ყოველთვის წყვილ-წყვილად არის დაკავშირებული. ეს არის ჩვენთვის ცნობილი ელემენტები - A, U, C, G. ზუსტად 3 "ასო" ან აზოტოვანი ფუძე ქმნის ანტიკოდონს - ელემენტების საპირისპირო ნაკრები, რომელიც ურთიერთქმედებს კოდონთან კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით..
tRNA-ს ეს მნიშვნელოვანი სტრუქტურული თავისებურება უზრუნველყოფს, რომ არ იქნება შეცდომები შაბლონის ნუკლეინის მჟავის დეკოდირებისას. ყოველივე ამის შემდეგ, ამინომჟავების ზუსტ თანმიმდევრობაზეა დამოკიდებული, სწორად არის თუ არა სინთეზირებული ცილა, რომელიც ამჟამად ორგანიზმს სჭირდება.
შენობის მახასიათებლები
რა არის tRNA-ს სტრუქტურული თავისებურებები და მისი ბიოლოგიური როლი? ეს ძალიან უძველესი ნაგებობაა. მისი ზომა არის სადღაც 73-93 ნუკლეოტიდი. ნივთიერების მოლეკულური წონაა 25000–30000.
tRNA-ს მეორადი სტრუქტურის სტრუქტურის დაშლა შესაძლებელია მოლეკულის 5 ძირითადი ელემენტის შესწავლით. ასე რომ, ეს ნუკლეინის მჟავა შედგება შემდეგი ელემენტებისაგან:
- ფერმენტის საკონტაქტო ციკლი;
- მარყუჟი რიბოსომასთან კონტაქტისთვის;
- ანტიკოდონის მარყუჟი;
- მიმღები ფუძე;
- თავად ანტიკოდონი.
და ასევე გამოყავით მცირე ცვლადი ციკლი მეორად სტრუქტურაში. ერთი მხრის ყველა ტიპის tRNA არის იგივე - ღერო ორი ციტოზინის და ერთი ადენოზინის ნარჩენებისგან. სწორედ ამ ადგილას ხდება კავშირი 20 ხელმისაწვდომი ამინომჟავიდან 1-სთან. თითოეულ ამინომჟავას აქვს ცალკე ფერმენტი - საკუთარი ამინოაცილ-tRNA.
ყველა ინფორმაცია, რომელიც შიფრავს ყველაფრის სტრუქტურასნუკლეინის მჟავები გვხვდება თავად დნმ-ში. პლანეტის ყველა ცოცხალ არსებაში tRNA-ს სტრუქტურა თითქმის იდენტურია. 2-D ნახვისას ის ფოთოლს ჰგავს.
თუმცა, თუ მოცულობით შეხედავთ, მოლეკულა წააგავს L- ფორმის გეომეტრიულ სტრუქტურას. ეს ითვლება tRNA-ს მესამეულ სტრუქტურად. მაგრამ სწავლის მოხერხებულობისთვის, ჩვეულებრივია ვიზუალურად "გადახვევა". მესამეული სტრუქტურა წარმოიქმნება მეორადი სტრუქტურის ელემენტების, იმ ნაწილების ურთიერთქმედების შედეგად, რომლებიც ერთმანეთს ავსებენ.
tRNA მკლავები ან რგოლები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ. ერთი მკლავი, მაგალითად, საჭიროა კონკრეტულ ფერმენტთან ქიმიური კავშირისთვის.
ნუკლეოტიდის დამახასიათებელი თვისებაა ნუკლეოზიდების დიდი რაოდენობით არსებობა. ამ მცირე ნუკლეოზიდის 60-ზე მეტი ტიპი არსებობს.
tRNA-ს სტრუქტურა და ამინომჟავების კოდირება
ჩვენ ვიცით, რომ tRNA ანტიკოდონი 3 მოლეკულის სიგრძისაა. თითოეული ანტიკოდონი შეესაბამება კონკრეტულ, „პირად“ამინომჟავას. ეს ამინომჟავა დაკავშირებულია tRNA მოლეკულასთან სპეციალური ფერმენტის გამოყენებით. როგორც კი 2 ამინომჟავა შეიკრიბება, ბმები იშლება tRNA-სთან. საჭირო დრომდე საჭიროა ყველა ქიმიური ნაერთი და ფერმენტი. ასე არის ერთმანეთთან დაკავშირებული tRNA-ს სტრუქტურა და ფუნქციები.
უჯრედში არის 61 ტიპის ასეთი მოლეკულა. შეიძლება არსებობდეს 64 მათემატიკური ვარიაცია, თუმცა 3 ტიპის tRNA აკლია იმის გამო, რომ IRNA-ში გაჩერებული კოდონების ზუსტად ამ რაოდენობას არ გააჩნია ანტიკოდონები.
IRNA და TRNA ურთიერთქმედება
მოდით განვიხილოთ ნივთიერების ურთიერთქმედება MRNA და RRNA-სთან, ასევე TRNA-ს სტრუქტურული მახასიათებლები. სტრუქტურა და მიზანიმაკრომოლეკულები ურთიერთდაკავშირებულია.
IRNA-ს სტრუქტურა აკოპირებს ინფორმაციას დნმ-ის ცალკეული განყოფილებიდან. თავად დნმ არის მოლეკულების ძალიან დიდი კავშირი და ის არასოდეს ტოვებს ბირთვს. ამიტომ საჭიროა შუამავალი რნმ - საინფორმაციო.
რნმ-ის მიერ კოპირებული მოლეკულების თანმიმდევრობის საფუძველზე, რიბოსომა აყალიბებს ცილას. რიბოსომა არის ცალკე პოლინუკლეოტიდური სტრუქტურა, რომლის აგებულებაც ახსნას საჭიროებს.
რიბოსომური tRNA ურთიერთქმედება
რიბოსომული რნმ უზარმაზარი ორგანელაა. მისი მოლეკულური წონაა 1,000,000 - 1,500,000. რნმ-ის მთლიანი რაოდენობის თითქმის 80% არის რიბოსომური ნუკლეოტიდები.
ის ერთგვარად იჭერს IRNA ჯაჭვს და ელოდება ანტიკოდონებს, რომლებიც მოიტანენ tRNA მოლეკულებს. რიბოსომური რნმ შედგება 2 ქვედანაყოფისგან: მცირე და დიდი.
რიბოსომას უწოდებენ "ქარხანას", რადგან ამ ორგანელაში ხდება ყოველდღიური ცხოვრებისთვის აუცილებელი ნივთიერებების მთელი სინთეზი. ის ასევე ძალიან უძველესი უჯრედის სტრუქტურაა.
როგორ ხდება ცილის სინთეზი რიბოსომაში?
tRNA-ს სტრუქტურა და მისი როლი ცილის სინთეზში ურთიერთდაკავშირებულია. რიბონუკლეინის მჟავას ერთ-ერთ მხარეს განლაგებული ანტიკოდონი თავისი ფორმით შესაფერისია ძირითადი ფუნქციისთვის - ამინომჟავების მიწოდება რიბოსომაში, სადაც ხდება ცილის თანდათანობითი გასწორება. არსებითად, TRNA მოქმედებს როგორც შუამავალი. მისი ამოცანაა მხოლოდ საჭირო ამინომჟავის მოტანა.
როდესაც ინფორმაცია იკითხება IRNA-ს ერთი ნაწილიდან, რიბოსომა უფრო მოძრაობს ჯაჭვის გასწვრივ. მატრიცა საჭიროა მხოლოდ გადაცემისთვისკოდირებული ინფორმაცია ერთი ცილის კონფიგურაციისა და ფუნქციის შესახებ. შემდეგი, კიდევ ერთი tRNA უახლოვდება რიბოსომას თავისი აზოტოვანი ბაზებით. ის ასევე დეკოდირებს RNC-ის შემდეგ ნაწილს.
გაშიფვრა ხდება შემდეგნაირად. აზოტოვანი ფუძეები აერთიანებს კომპლემენტარობის პრინციპის მიხედვით ისევე, როგორც თავად დნმ-ში. შესაბამისად, TRNA ხედავს, სად სჭირდება მას "მოკიდება" და რომელ "ჰანგარში" გაგზავნას ამინომჟავას.
შემდეგ რიბოსომაში ასე შერჩეული ამინომჟავები ქიმიურად არის შეკრული, ეტაპობრივად წარმოიქმნება ახალი ხაზოვანი მაკრომოლეკულა, რომელიც სინთეზის დასრულების შემდეგ იგრიხება გლობულად (ბურთად). გამოყენებული tRNA-ები და IRNA-ები, რომლებმაც შეასრულეს თავიანთი ფუნქცია, ამოღებულია ცილის "ქარხნიდან".
როდესაც კოდონის პირველი ნაწილი ანტიკოდონს უერთდება, კითხვის ჩარჩო განისაზღვრება. შემდგომში, თუ რაიმე მიზეზით მოხდა ჩარჩოს ცვლილება, მაშინ ცილის რაიმე ნიშანი უარყოფილი იქნება. რიბოსომა არ შეუძლია ჩაერიოს ამ პროცესში და გადაჭრას პრობლემა. მხოლოდ პროცესის დასრულების შემდეგ, 2 rRNA ქვედანაყოფი კვლავ გაერთიანებულია. საშუალოდ, ყოველი 104 ამინომჟავისთვის არის 1 შეცდომა. უკვე აწყობილი ყოველი 25 პროტეინისთვის აუცილებლად მოხდება რეპლიკაციის მინიმუმ 1 შეცდომა.
TRNA როგორც რელიქტური მოლეკულები
რადგან tRNA შესაძლოა არსებობდა დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის დროს, მას რელიქტურ მოლეკულას უწოდებენ. ითვლება, რომ რნმ არის პირველი სტრუქტურა, რომელიც არსებობდა დნმ-მდე და შემდეგ განვითარდა. რნმ-ის მსოფლიო ჰიპოთეზა - ჩამოყალიბებული 1986 წელს ლაურეატმა უოლტერ გილბერტმა. თუმცა დასამტკიცებლადჯერ კიდევ რთულია. თეორიას აშკარა ფაქტები იცავს - tRNA მოლეკულებს შეუძლიათ შეინახონ ინფორმაციის ბლოკები და როგორმე განახორციელონ ეს ინფორმაცია, ანუ აკეთონ სამუშაო.
მაგრამ თეორიის ოპონენტები ამტკიცებენ, რომ ნივთიერების სიცოცხლის ხანმოკლე ხანგრძლივობა არ იძლევა გარანტიას, რომ tRNA არის ნებისმიერი ბიოლოგიური ინფორმაციის კარგი მატარებელი. ეს ნუკლეოტიდები სწრაფად იშლება. ადამიანის უჯრედებში tRNA-ს სიცოცხლის ხანგრძლივობა რამდენიმე წუთიდან რამდენიმე საათამდე მერყეობს. ზოგიერთი სახეობა შეიძლება გაგრძელდეს ერთ დღეს. და თუ ვსაუბრობთ იგივე ნუკლეოტიდებზე ბაქტერიებში, მაშინ ვადები გაცილებით მოკლეა - რამდენიმე საათამდე. გარდა ამისა, tRNA-ს სტრუქტურა და ფუნქციები ძალიან რთულია იმისთვის, რომ მოლეკულა გახდეს დედამიწის ბიოსფეროს პირველადი ელემენტი.
