Cytologi (grekiskκύτος - "behållare", här: "cell" och λόγος - "lära", "vetenskap") - avsnitt biologi som studerar levande celler, dem organeller, deras struktur, funktion, processer för cellreproduktion, åldrande och död.

Termerna används också cellbiologi, cellbiologi (engelsk Cellbiologi).

Uppkomsten och utvecklingen av cytologi

Ritning av Robert Hooke som visar en sektion av korkvävnad under ett mikroskop (från boken Micrographia, 1664)

Termen "cell" användes först Robert Hooke i 1665, när han beskrev hans "undersökningar av strukturen av kork med förstoringslinser". PÅ 1674 Anthony van Leeuwenhoek konstaterat att ämnet inuti cellen är organiserat på ett visst sätt. Han var den förste som upptäckte cellkärnor. På denna nivå varade idén om en cell i mer än 100 år.

Studiet av cellen accelererade på 1830-talet när det förbättrades mikroskop. 1838-1839 botaniker Matthias Schleiden och anatomist Theodor Schwann nästan samtidigt framförde idén om kroppens cellulära struktur. T. Schwann föreslog termen " cellteori och presenterade denna teori för det vetenskapliga samfundet. Framväxten av cytologi är nära förknippad med skapandet cellteori- den bredaste och mest grundläggande av alla biologiska generaliseringar. Enligt cellteorin består alla växter och djur av liknande enheter - celler, som var och en har alla egenskaper hos en levande sak.

Det viktigaste tillägget till cellteorin var uttalandet av den berömda tyska naturforskaren Rudolf Virchow att varje cell bildas som ett resultat av delningen av en annan cell.

På 1870-talet upptäcktes två metoder för eukaryot celldelning, senare kallade mitos och meios. Redan 10 år senare var det möjligt att fastställa de huvudsakliga genetiska egenskaperna hos dessa typer av delning. Det visade sig att före mitos inträffar kromosomfördubbling och deras enhetliga fördelning mellan dotterceller, så att det tidigare antalet kromosomer bibehålls i dottercellerna. Före meios fördubblas också antalet kromosomer, men i den första (reduktions)delningen divergerar tvåkromatidkromosomerna till cellens poler, så att celler med en haploid uppsättning bildas, antalet kromosomer i dem är två gånger mindre än i modercellen. Det visade sig att antalet, formen och storleken på kromosomerna - karyotyp- samma i alla somatiska celler hos djur av en given art, och antalet kromosomer i könsceller två gånger mindre. Därefter låg dessa cytologiska upptäckter till grund kromosomteorin om ärftlighet.

Klinisk cytologi

Klinisk cytologi är en del av laboratoriediagnostik och är beskrivande. I synnerhet är en viktig del av klinisk cytologi onkocytologi, som står inför uppgiften att diagnostisera neoplasmer.

Ribonukleinsyra (RNA) är en av de tre huvudsakliga makromolekyler(de andra två är DNA och ekorrar), som finns i cellerna hos alla levande organismer.

Precis som DNA (deoxiribonukleinsyra) består RNA av en lång kedja där varje länk kallas nukleotid. Varje nukleotid består av kvävehaltig bas, socker ribose och fosfatgrupp. Sekvensen av nukleotider tillåter RNA att koda genetisk information. Alla cellulära organismer använder RNA ( mRNA) för programmering av proteinsyntes.

Cellulära RNA bildas i en process som kallas transkription, det vill säga syntesen av RNA på en DNA-mall, utförd av speciella enzymer - RNA-polymeraser. Sedan budbärar-RNA(mRNA) delta i en process som kallas utsända. Översättning är en syntes ekorre på mRNA-matrisen med deltagande ribosom. Andra RNA genomgår kemiska modifieringar efter transkription, och efter bildandet av sekundära och tertiära strukturer utför de funktioner som beror på typen av RNA.

Enkelsträngade RNA kännetecknas av en mängd olika rumsliga strukturer där några av nukleotiderna i samma kedja är parade med varandra. Vissa högstrukturerade RNA är involverade i cellproteinsyntes, t.ex. överföra RNA tjäna till att känna igen kodon och leverans av relevanta aminosyror till platsen för proteinsyntesen ribosomalt RNA fungera som en strukturell och katalytisk basen för ribosomen.

Funktionerna hos RNA i moderna celler är emellertid inte begränsade till deras roll i translation. Så, litet nukleärt RNA delta i skarvning eukaryot budbärar-RNA och andra processer.

Förutom det faktum att RNA-molekyler ingår i vissa enzymer (t.ex. telomeras), vissa RNA har sina egna enzymatiska aktivitet: förmågan att göra brytningar i andra RNA-molekyler eller, omvänt, "limma" två RNA-fragment. Sådana RNA kallas ribozymer.

Seriens genom virus bestå av RNA, det vill säga i dem spelar det den roll som DNA spelar i högre organismer. Baserat på mångfalden av RNA-funktioner i cellen lades en hypotes fram, enligt vilken RNA är den första molekylen som var kapabel till självreproduktion i prebiologiska system.

Den tid vi lever i präglas av fantastiska förändringar, enorma framsteg, när människor får svar på fler och fler nya frågor. Livet går snabbt framåt, och det som tills nyligen verkade omöjligt börjar bli verklighet. Det är fullt möjligt att det som idag verkar vara en intrig från science fiction-genren snart också kommer att få verklighetens drag.

En av de viktigaste upptäckterna under andra hälften av 1900-talet var nukleinsyrorna RNA och DNA, tack vare vilka människan kom närmare att reda ut naturens mysterier.

Nukleinsyror

Nukleinsyror är organiska föreningar med högmolekylära egenskaper. De inkluderar väte, kol, kväve och fosfor.

De upptäcktes 1869 av F. Misher, som undersökte pus. Men på den tiden fick hans upptäckt inte stor betydelse. Först senare, när dessa syror hittades i alla djur- och växtceller, kom förståelsen för deras enorma roll.

Det finns två typer av nukleinsyror: RNA och DNA (ribonuklein- och deoxiribonukleinsyror). Den här artikeln ägnas åt ribonukleinsyra, men för en allmän förståelse kommer vi också att överväga vad DNA är.

Vad

DNA är uppbyggt av två strängar som är sammankopplade enligt komplementaritetslagen genom vätebindningar mellan kvävebaser. Långa kedjor vrids till en spiral, ett varv innehåller nästan tio nukleotider. Dubbelhelixens diameter är två millimeter, avståndet mellan nukleotiderna är ungefär en halv nanometer. Längden på en molekyl når ibland flera centimeter. Längden på DNA i kärnan i en mänsklig cell är nästan två meter.

Strukturen av DNA innehåller allt DNA har replikation, vilket innebär den process under vilken två helt identiska dottermolekyler bildas från en molekyl.

Som redan noterats består kedjan av nukleotider, som i sin tur består av kvävebaser (adenin, guanin, tymin och cytosin) och en fosforsyrarest. Alla nukleotider skiljer sig i kvävehaltiga baser. Vätebindning sker inte mellan alla baser, till exempel adenin kan bara kombineras med tymin eller guanin. Det finns alltså lika många adenylnukleotider i kroppen som tymidylnukleotider, och antalet guanylnukleotider är lika med cytidylnukleotider (Chargaffs regel). Det visar sig att sekvensen av en kedja förutbestämmer sekvensen av en annan, och kedjorna verkar spegla varandra. Ett sådant mönster, där nukleotiderna i två kedjor är ordnade på ett ordnat sätt, och även är kopplade selektivt, kallas komplementaritetsprincipen. Förutom väteföreningar interagerar dubbelspiralen också hydrofobt.

De två kedjorna är i motsatta riktningar, det vill säga de är placerade i motsatta riktningar. Därför, mitt emot de tre "-änden av en är fem"-änden av den andra kedjan.

Utåt liknar den en spiraltrappa, vars räcke är en sockerfosfatryggrad, och stegen är komplementära kvävebaser.

Vad är ribonukleinsyra?

RNA är en nukleinsyra med monomerer som kallas ribonukleotider.

I kemiska egenskaper är det mycket likt DNA, eftersom båda är polymerer av nukleotider, som är en fosforylerad N-glykosid som är uppbyggd på en rest av pentos (fem kolsocker), med en fosfatgrupp vid den femte kolatomen och en kvävebas vid den första kolatomen.

Det är en enda polynukleotidkedja (förutom virus), som är mycket kortare än DNA.

En RNA-monomer är resterna av följande ämnen:

• kvävebaser;
• fem-kol monosackarid;
• fosforsyror.

RNA har pyrimidin (uracil och cytosin) och purin (adenin, guanin) baser. Ribos är monosackariden av RNA-nukleotiden.

Skillnader mellan RNA och DNA

Nukleinsyror skiljer sig från varandra i följande egenskaper:

• dess kvantitet i cellen beror på det fysiologiska tillståndet, ålder och organtillhörighet;
• DNA innehåller kolhydraten deoxiribos och RNA innehåller ribos;
• den kvävehaltiga basen i DNA är tymin och i RNA är det uracil;
• klasser utför olika funktioner, men syntetiseras på DNA-matrisen;
• DNA består av en dubbelhelix, medan RNA består av en enkelsträng;
• det är okarakteristiskt att agera i DNA;
• RNA har fler mindre baser;
• kedjor varierar mycket i längd.

Studiens historia

RNA-cellen upptäcktes först av en tysk biokemist R. Altman när han studerade jästceller. I mitten av 1900-talet bevisades DNA:s roll i genetiken. Först då beskrevs RNA-typer, funktioner och så vidare. Upp till 80-90 % av massan i cellen faller på rRNA, som tillsammans med proteiner bildar ribosomen och deltar i proteinbiosyntesen.

På sextiotalet av förra seklet antyddes det först att det måste finnas en viss art som bär den genetiska informationen för proteinsyntes. Efter det var det vetenskapligt fastställt att det finns sådana informationsribonukleinsyror som representerar komplementära kopior av gener. De kallas också budbärar-RNA.

De så kallade transportsyrorna är inblandade i att avkoda informationen som registreras i dem.

Senare började metoder utvecklas för att identifiera nukleotidsekvensen och fastställa strukturen av RNA i det sura utrymmet. Så det visade sig att några av dem, som kallades ribozymer, kan klyva polyribonukleotidkedjor. Som ett resultat började de anta att vid den tidpunkt då livet föddes på planeten verkade RNA utan DNA och proteiner. Dessutom genomfördes alla förvandlingar med hennes deltagande.

Strukturen av ribonukleinsyramolekylen

Nästan alla RNA är enkla kedjor av polynukleotider, som i sin tur består av monoribonukleotider - purin- och pyrimidinbaser.

Nukleotider betecknas med de första bokstäverna i baserna:

• adenin (A), A;
• guanin (G), G;
• cytosin (C), C;
• uracil (U), U.

De är sammankopplade med tre- och femfosfodiesterbindningar.

Ett mycket olika antal nukleotider (från flera tiotals till tiotusentals) ingår i strukturen av RNA. De kan bilda en sekundär struktur som huvudsakligen består av korta dubbelsträngade strängar som bildas av komplementära baser.

Struktur av en ribnukleinsyramolekyl

Som redan nämnts har molekylen en enkelsträngad struktur. RNA får sin sekundära struktur och form som ett resultat av interaktionen av nukleotider med varandra. Det är en polymer vars monomer är en nukleotid bestående av ett socker, en fosforsyrarest och en kvävebas. Utåt liknar molekylen en av DNA-kedjorna. Nukleotiderna adenin och guanin, som ingår i RNA, är purin. Cytosin och uracil är pyrimidinbaser.

Syntesprocess

För att en RNA-molekyl ska syntetiseras är mallen en DNA-molekyl. Det är sant att den omvända processen också händer när nya molekyler av deoxiribonukleinsyra bildas på ribonukleinsyramatrisen. Detta inträffar under replikeringen av vissa typer av virus.

Andra molekyler av ribonukleinsyra kan också tjäna som bas för biosyntes. Dess transkription, som sker i cellkärnan, involverar många enzymer, men den viktigaste av dem är RNA-polymeras.

Typer

Beroende på typen av RNA skiljer sig dess funktioner också. Det finns flera typer:

• informativt i-RNA;
• ribosomalt r-RNA;
• transport t-RNA;
• mindre;
• ribozymer;
• viral.

Information ribonukleinsyra

Sådana molekyler kallas också matris. De utgör cirka två procent av det totala antalet i cellen. I eukaryota celler syntetiseras de i kärnorna på DNA-mallar, passerar sedan in i cytoplasman och binder till ribosomer. Vidare blir de mallar för proteinsyntes: de sammanfogas av överförings-RNA som bär aminosyror. Det är så processen med informationstransformation sker, vilket förverkligas i proteinets unika struktur. I vissa virala RNA är det också en kromosom.

Jacob och Mano är upptäckarna av denna art. Utan en stel struktur, dess kedja bildar böjda öglor. Inte fungerar, i-RNA samlas i veck och veck till en boll och vecklas ut i fungerande skick.

mRNA:t bär information om sekvensen av aminosyror i proteinet som syntetiseras. Varje aminosyra kodas på en specifik plats med hjälp av genetiska koder, som kännetecknas av:

• triplett - från fyra mononukleotider är det möjligt att bygga sextiofyra kodoner (genetisk kod);
• icke-korsande - information rör sig i en riktning;
• kontinuitet - funktionsprincipen är att ett mRNA är ett protein;
• universalitet - en eller annan typ av aminosyra kodas i alla levande organismer på samma sätt;
• degeneration - tjugo aminosyror är kända, och sextioen kodon, det vill säga de kodas av flera genetiska koder.

Ribosomal ribonukleinsyra

Sådana molekyler utgör den stora majoriteten av cellulärt RNA, nämligen åttio till nittio procent av det totala. De kombineras med proteiner och bildar ribosomer - det här är organeller som utför proteinsyntes.

Ribosomer är sextiofem procent rRNA och trettiofem procent protein. Denna polynukleotidkedja böjs lätt tillsammans med proteinet.

Ribosomen består av aminosyra- och peptidregioner. De är placerade på kontaktytor.

Ribosomer rör sig fritt till rätt ställen. De är inte särskilt specifika och kan inte bara läsa information från mRNA, utan även bilda en matris med dem.

Transportera ribonukleinsyra

tRNA är de mest studerade. De utgör tio procent av cellulär ribonukleinsyra. Dessa typer av RNA binder till aminosyror tack vare ett speciellt enzym och levereras till ribosomer. I detta fall bärs aminosyror av transportmolekyler. Det händer dock att olika kodon kodar för en aminosyra. Sedan kommer flera transport-RNA att bära dem.

Den kryper ihop sig till en boll när den är inaktiv och när den fungerar ser den ut som ett klöverblad.

Den innehåller följande avsnitt:

• en acceptorstam som har en ACC-nukleotidsekvens;
• plats för fastsättning till ribosomen;
• ett antikodon som kodar för aminosyran som är fäst vid detta tRNA.

Mindre arter av ribonukleinsyra

Nyligen har RNA-arter fyllts på med en ny klass, de så kallade små RNA. De är med största sannolikhet universella regulatorer som slår på eller av gener i embryonal utveckling, och som även styr processer inom celler.

Ribozymer har också nyligen identifierats, de är aktivt involverade när RNA-syran fermenteras och fungerar som en katalysator.

Virala typer av syror

Viruset kan innehålla antingen ribonukleinsyra eller deoxiribonukleinsyra. Därför kallas de med motsvarande molekyler RNA-innehållande. När ett sådant virus kommer in i en cell sker omvänd transkription - nytt DNA uppstår på basis av ribonukleinsyra, som integreras i celler, vilket säkerställer existensen och reproduktionen av viruset. I ett annat fall sker bildningen av komplementärt RNA på det inkommande RNA:t. Virus är proteiner, vital aktivitet och reproduktion pågår utan DNA, men endast på basis av informationen som finns i virusets RNA.

replikering

För att förbättra den övergripande förståelsen är det nödvändigt att överväga replikeringsprocessen, vilket resulterar i två identiska nukleinsyramolekyler. Så här börjar celldelningen.

Det involverar DNA-polymeraser, DNA-beroende, RNA-polymeraser och DNA-ligaser.

Replikeringsprocessen består av följande steg:

• despiralisering - det sker en sekventiell avveckling av moderns DNA, som fångar hela molekylen;
• brott av vätebindningar, där kedjorna divergerar, och en replikationsgaffel uppträder;
• justering av dNTP till de frigjorda baserna av moderskedjor;
• klyvning av pyrofosfater från dNTP-molekyler och bildning av fosforodiesterbindningar på grund av den frigjorda energin;
• andning.

Efter bildandet av dottermolekylen delas kärnan, cytoplasman och resten. Det bildas alltså två dotterceller som helt har fått all genetisk information.

Dessutom kodas den primära strukturen av proteiner som syntetiseras i cellen. DNA tar en indirekt del i denna process, och inte direkt, som består i att det är på DNA som syntesen av proteiner, RNA involverat i bildningen, äger rum. Denna process kallas transkription.

Transkription

Syntesen av alla molekyler sker under transkription, det vill säga omskrivning av genetisk information från ett specifikt DNA-operon. Processen liknar på vissa sätt replikering, och på andra är den väldigt annorlunda.

Likheter är följande delar:

• början kommer från despiraliseringen av DNA;
• det finns ett brott i vätebindningarna mellan kedjornas baser;
• NTF:er är kompletterande anpassade till dem;
• vätebindningar bildas.

Skillnader från replikering:

• under transkriptionen är endast den del av DNA som motsvarar transkriptonen otvinnad, medan hela molekylen under replikation tvinnas;
• under transkription innehåller avstämbara NTP:er ribos, och istället för tymin, uracil;
• information skrivs endast av från ett visst område;
• efter bildandet av molekylen bryts vätebindningarna och den syntetiserade strängen, och strängen glider av DNA:t.

För normal funktion bör den primära strukturen av RNA endast bestå av DNA-sektioner avskrivna från exoner.

Det nybildade RNA:t börjar mognadsprocessen. Tysta regioner skärs ut och informativa regioner sammansmälts för att bilda en polynukleotidkedja. Vidare har varje art transformationer som bara är inneboende i sig.

I mRNA sker bindning till den initiala änden. Polyadenylat ansluter sig till den slutliga platsen.

Baser modifieras i tRNA för att bilda mindre arter.

I r-RNA metyleras även individuella baser.

Skydda från förstörelse och förbättra transporten av proteiner in i cytoplasman. RNA i moget tillstånd är kopplade till dem.

Betydelsen av deoxiribonuklein- och ribonukleinsyror

Nukleinsyror är av stor betydelse i organismers liv. De lagrar, överförs till cytoplasman och ärver till dotterceller information om proteinerna som syntetiseras i varje cell. De finns i alla levande organismer, stabiliteten hos dessa syror spelar en viktig roll för den normala funktionen av både celler och hela organismen. Alla förändringar i deras struktur kommer att leda till cellulära förändringar.

Ribonukleinsyra är en sampolymer av purin- och pyrimidinribonukleotider kopplade till varandra, som i DNA, genom fosfodiesterbryggor (Fig. 37.6). Även om dessa två typer av nukleinsyror har mycket gemensamt, skiljer de sig från varandra på ett antal sätt.

1. I RNA är kolhydratresten till vilken purin- eller pyrimidinbaser och fosfatgrupper är fästa ribos, och inte 2-deoxiribos (som i DNA).

2. Pyrimidinkomponenterna i RNA skiljer sig från de i DNA. Sammansättningen av RNA, såväl som sammansättningen av DNA, inkluderar nukleotiderna av adenin, guanin och cytosin. Samtidigt innehåller RNA (med undantag för några speciella fall, som vi kommer att diskutera nedan) inte tymin, dess plats i RNA-molekylen är upptagen av uracil.

3. RNA är en enkelsträngad molekyl (till skillnad från DNA, som har en dubbelsträngad struktur), men om det finns sektioner med en komplementär sekvens (motsatt polaritet) i RNA-kedjan kan en enkel RNA-kedja vikas för att bilda så -kallade "hårnålar", strukturer som har dubbelsträngade egenskaper (bild 37.7).

Ris. 37,6. Ett fragment av en ribonukleinsyra (RNA)-molekyl där purin- och pyrimidinbaserna - adenin (A), uracil (U), cytosin (C) och guanin - hålls kvar av en fosfodiester-ryggrad som förbinder ribosylrester sammanlänkade med en N-glykosid. bindning till motsvarande nukleinbaser. Observera att RNA-strängen har en specifik riktning som indikeras av de 5- och 3-terminala fosfatresterna.

4. Eftersom RNA-molekylen är en enkelsträng komplementär till endast en av DNA-strängarna, är innehållet av guanin i den inte nödvändigtvis lika med innehållet av cytosin, och innehållet av adenin är inte nödvändigtvis lika med innehållet av uracil.

5. RNA kan hydrolyseras med alkali till 2,3-cykliska diestrar av mononukleotider; 2, Y, 5-triester fungerar som en mellanliggande hydrolysprodukt, som inte bildas under alkalisk hydrolys av DNA på grund av frånvaron av 2-hydroxylgrupper i den senare; den alkaliska labiliteten av RNA (jämfört med DNA) är en användbar egenskap för både diagnostiska och analytiska ändamål.

Informationen som finns i ett enkelsträngat RNA realiseras i form av en specifik sekvens av purin- och pyrimidinbaser (dvs i den primära strukturen) av polymerkedjan. Denna sekvens är komplementär till den kodande strängen av genen från vilken RNA:t "läses". På grund av komplementaritet kan RNA-molekylen specifikt binda (hybridisera) med den kodande strängen, men inte hybridisera med den icke-kodande DNA-strängen. RNA-sekvensen (med undantag för ersättningen av T med U) är identisk med sekvensen för den icke-kodande gensträngen (Fig. 37.8).

Biologiska funktioner hos RNA

Flera typer av RNA är kända. Nästan alla av dem är direkt involverade i processen för proteinbiosyntes. Cytoplasmatiska RNA-molekyler som fungerar som mallar för proteinsyntes kallas budbärar-RNA (mRNA). En annan typ av cytoplasmatisk RNA, ribosomalt RNA (rRNA), spelar rollen som strukturella komponenter i ribosomer (organeller som spelar en viktig roll i proteinsyntesen). Transfer RNA (tRNA) adaptermolekyler är involverade i translationen (translationen) av mRNA information till aminosyrasekvensen i proteiner.

En betydande del av de primära RNA-transkripten som produceras i eukaryota celler, inklusive däggdjursceller, genomgår nedbrytning i kärnan och spelar ingen strukturell eller informativ roll i cytoplasman. I odlade

Ris. 37,7. Den sekundära strukturen av en RNA-molekyl av typen "slinga med en stam" ("hårnål"), som är resultatet av den intramolekylära bildningen av vätebindningar mellan komplementära par av nukleinbaser.

I mänskliga celler har en klass av små nukleära RNA upptäckts som inte är direkt involverade i proteinsyntes, men som kan påverka RNA-bearbetning och cellens övergripande "arkitektur". Storleken på dessa relativt små molekyler varierar, de senare innehåller från 90 till 300 nukleotider (tabell 37.3).

RNA är det huvudsakliga genetiska materialet i vissa djur- och växtvirus. Vissa RNA-virus går aldrig igenom omvänd transkription av RNA till DNA. De flesta kända djurvirus, såsom retrovirus, kännetecknas emellertid av omvänd transkription av deras RNA-genom, styrd av RNA-beroende DNA-polymeras (omvänt transkriptas) för att bilda en dubbelsträngad DNA-kopia. I många fall integreras det resulterande dubbelsträngade DNA-transkriptet i genomet och säkerställer ytterligare uttrycket av virusgener, såväl som produktionen av nya kopior av virala RNA-genom.

Strukturell organisation av RNA

I alla eukaryota och prokaryota organismer finns det tre huvudklasser av RNA-molekyler: information (matris eller budbärare) RNA (mRNA), transport (tRNA) och ribosomalt (rRNA). Representanter för dessa klasser skiljer sig från varandra i storlek, funktion och stabilitet.

Informationell (mRNA) är den mest heterogena klassen vad gäller storlek och stabilitet. Alla representanter för denna klass fungerar som bärare av information från genen till cellens proteinsyntetiserande system. De fungerar som mallar för den syntetiserade polypeptiden, det vill säga de bestämmer proteinets aminosyrasekvens (fig. 37.9).

Messenger-RNA, särskilt eukaryota, har några unika strukturella egenskaper. 5-änden av mRNA:t är "kapslad" av 7-metylguanosintrifosfat fäst till 5-hydroxylen av den angränsande 2-0-metylribonukleosiden genom en trifosfatrest (Fig. 37.10). mRNA-molekyler innehåller ofta interna 6-metyladeninrester och 2-0-metylerade ribonukleotider. Även om innebörden av "capping" ännu inte har klarlagts helt, kan det antas att den resulterande strukturen av mRNA 5-terminalen används för specifik igenkänning i translationssystemet. Proteinsyntes börjar vid den 5"-(kapslade) änden av mRNA. Den andra änden av de flesta mRNA-molekyler (3-änden) innehåller en polyadenylatkedja på 20-250 nukleotider. De specifika funktionerna för detta har inte slutgiltigt fastställts. Det kan antas att denna struktur är ansvarig för att upprätthålla intracellulär stabilitet mRNA Vissa mRNA, inklusive histoner, innehåller inte poly(A) Närvaron av poly(A) i mRNA-strukturen används för att separera från andra typer av RNA genom att fraktionera totalt RNA på kolonner med oligo(T) immobiliserad på ett fast underlag såsom cellulosa, med kolonnen uppstår på grund av komplementära interaktioner mellan poly (A) - "svans" med immobiliserad oligo (T).

Ris. 37,8. Sekvensen av en gen och dess RNA-transkript. De kodande och icke-kodande strängarna visas och deras polariteter noteras. Ett RNA-transkript med polaritet är komplementärt till den kodande strängen (med polaritet 3–5) och identisk i sekvens (förutom T till U-substitutioner) och polaritet hos den icke-kodande DNA-strängen.

Ris. 37,9. Expression av DNA-genetisk information i form av ett mRNA-transkript och efterföljande translation med deltagande av ribosomer för att bilda en specifik proteinmolekyl.

(se skanning)

Ris. 37.10. "Cap"-strukturen som finns vid 5-terminalen av de flesta eukaryota budbärar-RNA:n 7-metylguanosintrifosfat är fäst vid 5-terminalen av mRNA. som vanligtvis innehåller en 2-O-metylpurin-nukleotid.

I däggdjursceller, inklusive mänskliga celler, är mogna mRNA-molekyler lokaliserade i cytoplasman inte en fullständig kopia av den transkriberade regionen av genen. Polyribonukleotiden som bildas som ett resultat av transkription är en föregångare till cytoplasmatiskt mRNA; innan den lämnar kärnan genomgår den specifik bearbetning. De obearbetade transkriptionsprodukterna som finns i kärnorna i däggdjursceller bildar den fjärde klassen av RNA-molekyler. Sådana nukleära RNA är mycket heterogena och når avsevärda storlekar. Molekyler av heterogent nukleärt RNA kan ha en molekylvikt på mer än , medan molekylvikten för mRNA vanligtvis inte överstiger 2106. De bearbetas i kärnan, och de resulterande mogna mRNA:n kommer in i cytoplasman, där de fungerar som en matris för protein biosyntes.

Transfer RNA (tRNA) molekyler innehåller vanligtvis cirka 75 nukleotider. Molekylvikten för sådana molekyler är . tRNA bildas också som ett resultat av den specifika bearbetningen av motsvarande prekursormolekyler (se kapitel 39). Transport-tRNA fungerar som mediatorer under förloppet av mRNA-translation. Det finns minst 20 typer av tRNA-molekyler i varje cell. Varje typ (ibland flera typer) av tRNA motsvarar en av de 20 aminosyrorna som krävs för proteinsyntes. Även om varje specifik tRNA skiljer sig från andra i sin nukleotidsekvens, har de alla gemensamma egenskaper. På grund av flera komplementära regioner inom strängen har alla tRNA en sekundär struktur, kallad "klöverbladet" (Fig. 37.11).

Molekyler av alla typer av tRNA har fyra huvudarmar. Acceptorarmen består av en "stam" av parade nukleotider och slutar med CCA-sekvensen. Det är genom Y-hydroxylgruppen i adenosylresten som bindningen till aminosyrans karboxylgrupp sker. De återstående armarna består också av "stammar" bildade av komplementära baspar och öglor av oparade baser (fig. 37.7). Antikodonarmen känner igen en nukleotidtriplett eller kodon (se kapitel 40) i mRNA. D-armen heter så på grund av närvaron av dihydrouridin i den, -armen är uppkallad efter sekvensen av T-pseudouridin-C. Den extra armen är den mest varierande strukturen och fungerar som grund för klassificeringen av tRNA. Klass 1 tRNA (75 % av deras totala antal) har ytterligare en arm som är 3-5 baspar långa. Den extra armen av klass 2 tRNA-molekyler är 13-21 baspar lång och inkluderar ofta en oparad slinga.

Ris. 37.11. Strukturen av aminoacyl-tRNA-molekylen, till vars 3-CCA-terminal en aminosyra är fäst. De intramolekylära vätebindningarna och placeringen av antikodon-, TTC- och dihydrouracilarmarna är indikerade. (Från J. D. Watson. Molecular biology of the Gene 3rd, ed.. Copyright 1976, 1970, 1965 av W. A. ​​Benjamin, Inc., Menlo Park Calif.)

Den sekundära strukturen, som bestäms av systemet med komplementära interaktioner av nukleotidbaser i motsvarande armar, är karakteristisk för alla arter.Acceptorarmen innehåller sju baspar, -armen - fem baspar, D-armen - tre (eller fyra) baspar.

tRNA-molekyler är mycket stabila i prokaryoter och något mindre i eukaryoter. Den omvända situationen är typisk för mRNA, som är ganska instabilt i prokaryoter, medan det i eukaryota organismer har betydande stabilitet.

Ribosomalt RNA. Ribosomen är en cytoplasmatisk nukleoproteinstruktur designad för proteinsyntes från en mRNA-mall. Ribosomen ger en specifik kontakt, som ett resultat av vilken translationen av nukleotidsekvensen som läses från en viss gen till aminosyrasekvensen för motsvarande protein sker.

I tabell. 37.2 visar komponenterna i däggdjursribosomer med en molekylvikt på 4.210 6 och sedimentationshastighet (Swedberg-enheter). Däggdjursribosomer är sammansatta av två nukleoproteinsubenheter, den stora c

Tabell 37.2. Däggdjursribosomkomponenter

molekylvikt (60S), och liten, med en molekylvikt (40S). 608-subenheten innehåller 58-ribosomalt RNA (rRNA), 5,8S-pRNA och 28S-pRNA, samt mer än 50 olika polypeptider. Den lilla, 408-subenheten inkluderar ett enda 18S-pRNA och cirka 30 polypeptidkedjor. Alla ribosomala RNA, med undantag för 5S-RNA, delar en gemensam prekursor, 45S-RNA, lokaliserad i nukleolen (se kapitel 40). 5S-RNA-molekylen har sin egen prekursor. I nukleolen är högmetylerade ribosomala RNA:n förpackade med ribosomala proteiner. I cytoplasman är ribosomerna ganska stabila och kan utföra ett stort antal translationscykler.

Litet stabilt RNA. Ett stort antal diskreta, mycket konserverade, små och stabila RNA-molekyler har hittats i eukaryota celler. De flesta RNA av denna typ finns i ribonukleoproteiner och är lokaliserade i kärnan, cytoplasman eller samtidigt i båda kompartmenten. Storleken på dessa molekyler varierar från 90 till 300 nukleotider, deras innehåll är 100 000-1 000 000 kopior per cell.

Små nukleära ribonukleinpartiklar (ofta kallade snurps - från engelskan small nuclear ribonukleinpartiklar) spelar förmodligen en väsentlig roll i regleringen av genuttryck. Nukleoproteinpartiklar av U7-typ verkar vara involverade i bildningen av 3-terminalerna av histon-mRNA. Partiklar krävs troligen för polyadenylering, a för intronborttagning och mRNA-bearbetning (se kapitel 39). Flik. 37,3. sammanfattar några egenskaper hos små stabila RNA.

Tabell 37.3. Vissa typer av små stabila RNA som finns i däggdjursceller

LITTERATUR

Darnell J. et al. Molecular Cell Biology, Scientific American Books, 1986.

Hunt T. DNA gör RNA gör protein, Elsevier, 1983. Lewin B. Genes, 2:a upplagan, Wiley, 1985.

Rich A. et al. Vänsterhänt Z-DNA:s kemi och biologi, Annu. Varv. Biochem., 1984, 53, 847.

Turner P. Controlling roles for snurps, Nature 1985, 316, 105. Watson J. D. The Double Helix, Atheneum, 1968.

Watson J.D., Crick F.H.C. Nukleinsyrors molekylära struktur. Nature, 1953, 171, 737.

Zieve G.W. Två grupper av små stabila RNA, Cell, 1981, 25, 296.

RNA-molekylen är också en polymer, vars monomerer är ribonukleotider, RNA är en enkelsträngad molekyl. Den är uppbyggd på samma sätt som en av DNA-strängarna. RNA-nukleotider liknar DNA-nukleotider, även om de inte är identiska med dem. Det finns också fyra av dem, och de består av rester av en kvävebas, pentos och fosforsyra. De tre kvävebaserna är exakt samma som i DNA: MEN, G och C. Dock istället för T DNA i RNA innehåller en pyrimidinbas med liknande struktur, uracil ( På). Huvudskillnaden mellan DNA och RNA är kolhydratens natur: i DNA-nuklotider är monosackariden deoxiribos och i RNA är det ribos. Kopplingen mellan nukleotider utförs, som i DNA, genom en socker- och en fosforsyrarest. Till skillnad från DNA, vars innehåll är konstant i cellerna i vissa organismer, fluktuerar innehållet av RNA i dem. Det är märkbart högre där intensiv syntes sker.

I förhållande till de utförda funktionerna urskiljs flera typer av RNA.

Överför RNA (tRNA). tRNA-molekyler är de kortaste: de består av endast 80-100 nukleotider. Molekylvikten för sådana partiklar är 25-30 tusen. Transport-RNA finns huvudsakligen i cellens cytoplasma. Deras funktion är att överföra aminosyror till ribosomer, till platsen för proteinsyntesen. Av det totala RNA-innehållet i celler står tRNA för cirka 10 %.

Ribosomalt RNA (rRNA). Dessa är stora molekyler: de inkluderar 3-5 tusen nukleotider, respektive, deras molekylvikt når 1-1,5 miljoner Ribosomala RNA utgör en väsentlig del av ribosomen. Av det totala RNA-innehållet i cellen står rRNA för cirka 90 %.

Messenger RNA (mRNA), eller budbärar-RNA (mRNA), som finns i kärnan och cytoplasman. Dess funktion är att överföra information om proteinstrukturen från DNA till platsen för proteinsyntesen i ribosomer. Andelen mRNA står för cirka 0,5-1 % av det totala RNA-innehållet i cellen. Storleken på mRNA varierar kraftigt - från 100 till 10 000 nukleotider.

Alla typer av RNA syntetiseras på DNA, som fungerar som en sorts mall.

DNA är bärare av ärftlig information.

Varje protein representeras av en eller flera polypeptidkedjor. Den del av DNA som bär information om en polypeptidkedja kallas genomet. Helheten av DNA-molekyler i en cell fungerar som en bärare av genetisk information. Genetisk information förs vidare från moderceller till dotterceller och från föräldrar till barn. Genen är enheten för genetisk, eller ärftlig information.

DNA är bäraren av genetisk information i cellen - tar inte direkt del i syntesen av proteiner. I eukaryota celler finns DNA-molekyler i kärnans kromosomer och separeras av ett kärnmembran från cytoplasman, där proteiner syntetiseras. Till ribosomer - proteinsammansättningsplatser - skickas en informationsbärare från kärnan, som kan passera genom porerna i kärnhöljet. Messenger-RNA (mRNA) är en sådan mellanhand. Enligt komplementaritetsprincipen syntetiseras det på DNA med deltagande av ett enzym som kallas RNA- polymeras.

Messenger-RNA är en enkelsträngad molekyl och transkription kommer från en sträng av en dubbelsträngad DNA-molekyl. Det är inte en kopia av hela DNA-molekylen, utan bara en del av den - en gen i eukaryoter eller en grupp av intilliggande gener som bär information om strukturen hos proteiner som är nödvändiga för att utföra en funktion i prokaryoter. Denna grupp av gener kallas operon. I början av varje operon finns ett slags landningsställe för RNA-polymeras som kallas promotor Detta är en specifik sekvens av DNA-nukleotider som enzymet "känner igen" på grund av kemisk affinitet. Endast genom att fästa till promotorn kan RNA-polymeras starta RNA-syntes. Efter att ha nått slutet av operonet möter enzymet en signal (i form av en viss sekvens av nukleotider) som indikerar slutet av avläsningen. Det färdiga mRNA:t rör sig bort från DNA och går till platsen för proteinsyntesen.

Det finns fyra steg i transkriptionsprocessen: 1) RNA-bindning- polymeras med en promotor; 2) initiering- början av syntesen. Den består i bildandet av den första fosfodiesterbindningen mellan ATP eller GTP och den andra nukleotiden i den syntetiserade RNA-molekylen; 3) förlängning– RNA-kedjetillväxt; de där. sekventiell addition av nukleotider till varandra i den ordning i vilken deras komplementära nukleotider finns i den transkriberade DNA-strängen. Förlängningshastigheten är 50 nukleotider per sekund; fyra) uppsägning- fullbordande av RNA-syntes.

Efter att ha passerat genom porerna i kärnhöljet skickas mRNA till ribosomerna, där genetisk information dechiffreras - den översätts från nukleotidernas "språk" till aminosyrornas "språk". Syntesen av polypeptidkedjor enligt mRNA-mallen, som sker i ribosomer, kallas utsända(lat. översättning - översättning).

Aminosyror, från vilka proteiner syntetiseras, levereras till ribosomer med hjälp av speciella RNA som kallas transport-RNA (tRNA). Det finns lika många olika tRNA i en cell som det finns kodon som kodar för aminosyror. Överst på "arket" av varje tRNA finns en sekvens av tre nukleotider som är komplementära till nukleotiderna i kodonet i mRNA. De ringer henne antikodon. Ett speciellt enzym - kodas - känner igen tRNA och fäster till "bladskaftet" en aminosyra - bara den som kodas av en triplett som är komplementär till antikodonet. Energin hos en ATP-molekyl spenderas på bildandet av en kovalent bindning mellan tRNA och dess "egen" aminosyra.

För att en aminosyra ska ingå i polypeptidkedjan måste den bryta sig loss från tRNA:t. Detta blir möjligt när tRNA:t går in i ribosomen och antikodonet känner igen sitt kodon i mRNA:t. Ribosomen har två platser för att binda två tRNA-molekyler. Ett av dessa områden, kallas acceptor tRNA kommer in med en aminosyra och fäster till dess kodon (I). Fäster denna aminosyra till sig själv (accepterar) den växande kedjan av protein (II)? En peptidbindning bildas mellan dem. tRNA, som nu är fäst tillsammans med mRNA-kodonet i givare del av ribosomen. Ett nytt tRNA kommer till det lediga acceptorstället, bundet till aminosyran, som krypteras av nästa kodon (III). Från donatorstället överförs den lösgjorda polypeptidkedjan igen hit och förlängs med ytterligare en länk. Aminosyror i den växande kedjan är kopplade i den sekvens i vilken kodonen som kodar för dem finns i mRNA.

När en av de tre trillingarna finns på ribosomen ( UAA, UAG, UGA), som är "interpunktionstecken" mellan gener, kan inget tRNA ta plats i acceptorstället. Faktum är att det inte finns några antikodoner som är komplementära till nukleotidsekvenserna av "interpunktionstecken". Den lossnade kedjan har inget att fästa vid i acceptorstället, och den lämnar ribosomen. Proteinsyntesen är klar.

Hos prokaryoter börjar proteinsyntesen med kodonet AUG, belägen i första hand i kopian från varje gen, upptar en sådan position i ribosomen att antikodonet för ett speciellt tRNA interagerar med det, kopplat till formylmentionin. Denna modifierade form av aminosyran metionin kommer omedelbart in i donatorplatsen och spelar rollen som en stor bokstav i frasen - syntesen av vilken polypeptidkedja som helst börjar med den i bakteriecellen. När trillingen AUGär inte i första hand, men inuti en kopia från genen kodar den för aminosyran metionin. Efter slutförandet av syntesen av polypeptidkedjan spjälkas formylmetionin från den och saknas i det färdiga proteinet.

För att öka produktionen av proteiner passerar mRNA ofta samtidigt inte en, utan flera ribosomer. Vilken struktur som förenas av en mRNA-molekyl kallas polysom. På varje ribosom syntetiseras identiska proteiner i denna pärlliknande löpande linje.

Aminosyror tillförs kontinuerligt ribosomerna av tRNA. Efter att ha donerat aminosyran lämnar tRNA:t ribosomen och kopplas ihop med hjälp av en kodas. Den höga koherensen av alla "växtens tjänster" för produktion av proteiner gör det möjligt att inom några sekunder syntetisera polypeptidkedjor som består av hundratals aminosyror.

Egenskaper hos den genetiska koden. Genom processen för transkription i en cell överförs information från DNA till protein.

DNA → mRNA → protein

Den genetiska informationen i DNA och mRNA finns i sekvensen av nukleotider i molekyler.

Hur sker översättningen av information från nukleotidernas "språk" till aminosyrornas "språk"? Denna översättning utförs med hjälp av den genetiska koden. kod eller chiffer, är ett system av symboler för att översätta en form av information till en annan. Genetisk kodär ett system för att registrera information om sekvensen av aminosyror i proteiner med hjälp av sekvensen av nukleotider i mRNA.

Vilka egenskaper har den genetiska koden?

triplettkod. RNA innehåller fyra nukleotider: A, G, C, W. Om vi ​​försökte beteckna en aminosyra med en nukleotid, skulle 16 av 20 aminosyror förbli okrypterade. En tvåbokstavskod skulle kryptera 16 aminosyror. Naturen har skapat en kod med tre bokstäver, eller triplett. Det betyder att var och en av de 20 aminosyrorna kodas av en sekvens av tre nukleotider som kallas en triplett eller kodon.

Koden är degenererad. Det betyder att varje aminosyra kodas av mer än ett kodon. Undantag: meteonin och tryptofan, som var och en kodas av en triplett.

Koden är entydig. Varje kodon kodar endast för en aminosyra.

Det finns "skiljetecken" mellan gener. I tryckt text finns det en punkt i slutet av varje fras. Flera relaterade fraser utgör ett stycke. På språket för genetisk information är ett sådant stycke ett operon och dess komplementära mRNA. Varje gen i det prokaryota operonet eller en individuell eukaryot gen kodar för en polypeptidkedja - en fras. Eftersom i vissa fall flera olika polypeptidkedjor skapas sekventiellt på mRNA-mallen måste de separeras från varandra. För detta finns det tre speciella tripletter i det genetiska året - UAA, UAG, UGA, som var och en indikerar upphörandet av syntesen av en polypeptidkedja. Således utför dessa trillingar funktionen av skiljetecken. De är i slutet av varje gen.

Det finns inga "skiljetecken" i genen.

Koden är universell. Den genetiska koden är densamma för alla varelser som lever på jorden. I bakterier och svampar, vete och bomull, fisk och maskar, grodor och människor kodar samma trillingar för samma aminosyror.

Principer för DNA-replikation. Kontinuiteten hos genetiskt material i generationerna av celler och organismer säkerställs av processen replikation - duplicering av DNA-molekyler. Denna komplexa process utförs av ett komplex av flera enzymer och proteiner som inte har katalytisk aktivitet, vilket är nödvändigt för att ge polynukleotidkedjor den önskade konformationen. Som ett resultat av replikation bildas två identiska dubbelhelixar av DNA. Dessa så kallade dottermolekyler skiljer sig inte från varandra och från den ursprungliga moder-DNA-molekylen. Replikation sker i cellen före delning, så varje dottercell får exakt samma DNA-molekyler som modercellen hade. Replikeringsprocessen bygger på ett antal principer:

Endast i detta fall kan DNA-polymeraser röra sig längs modersträngarna och använda dem som mallar för felfri syntes av dottersträngar. Men den fullständiga avvecklingen av spiraler, bestående av många miljoner baspar, är förknippad med ett så betydande antal rotationer och sådana energikostnader som är omöjliga under cellförhållanden. Därför börjar replikation i eukaryoter samtidigt på vissa ställen i DNA-molekylen. Området mellan två punkter där syntesen av dotterkedjor börjar kallas replikon. Han är replikeringsenhet.

Varje DNA-molekyl i en eukaryot cell innehåller många replikoner. I varje replikon kan man se en replikationsgaffel - den del av DNA-molekylen som redan har lösts upp under inverkan av speciella enzymer. Varje sträng i gaffeln fungerar som en mall för syntesen av en komplementär dottersträng. Under replikeringen rör sig gaffeln längs modermolekylen, medan nya sektioner av DNA inte vrids. Eftersom DNA-polymeraser endast kan röra sig i en riktning längs matrissträngarna, och strängarna är orienterade antiparallellt, syntetiseras två olika enzymatiska komplex samtidigt i varje gaffel. Dessutom, i varje gaffel, växer en dotter (ledande) kedja kontinuerligt, och den andra (eftersläpande) kedjan syntetiseras av separata fragment som är flera nukleotider långa. Sådana enzymer, uppkallade efter den japanska forskaren som upptäckte dem fragment av Okazakiär länkade av DNA-ligas för att bilda en kontinuerlig kedja. Mekanismen för bildandet av dotterkedjor av DNA-fragment kallas diskontinuerlig.

Behovet av primer-DNA-polymeras kan inte starta syntesen av den ledande strängen, inte heller syntesen av Okazaki-fragmenten av den eftersläpande strängen. Den kan bara bygga upp en redan existerande polynukleotidsträng genom att sekventiellt fästa deoxiribonukleotider till dess 3'-OH-ände. Var kommer den initiala 5'-änden av den växande DNA-strängen ifrån? Det syntetiseras på DNA-mallen av ett speciellt RNA-polymeras som kallas primas(Engelsk Primer - frö). Storleken på ribonukleotidprimern är liten (mindre än 20 nukleotider) i jämförelse med storleken på DNA-kedjan som bildas av DNA-poimeras. Uppfyllde hans Funktioner RNA-primern avlägsnas av ett speciellt enzym, och gapet som bildas under detta repareras av DNA-polymeras, som använder 3'-OH-änden av det närliggande Okazaki-fragmentet som en primer.

Problemet med underreplikation av ändarna av linjära DNA-molekyler. Avlägsnande av extrema RNA-primrar, komplementära till 3'-ändarna av båda strängarna av den linjära moder-DNA-molekylen, leder till det faktum att barnsträngarna är kortare än 10-20 nukleotider. Detta är problemet med underreplikation av ändarna av linjära molekyler.

Problemet med underreplikation av 3'-ändarna av linjära DNA-molekyler löses av eukaryota celler som använder ett speciellt enzym - telomeras.

Telomeras är ett DNA-polymeras som kompletterar de 3'-terminala DNA-molekylerna av kromosomer med korta repeterande sekvenser. De, belägna efter varandra, bildar en vanlig terminal struktur upp till 10 tusen nukleotider lång. Förutom proteindelen innehåller telomeras RNA, som fungerar som en mall för att förlänga DNA med upprepningar.

Schema för förlängning av ändarna av DNA-molekyler. Först sker en komplementär bindning av den utskjutande DNA-änden till mallplatsen för telomeras-RNA, sedan bygger telomeras upp DNA, med hjälp av dess 3'-OH-ände som ett frö, och RNA, som är en del av enzymet, som en mall. Detta stadium kallas förlängning. Därefter sker translokation, d.v.s. rörelse av DNA, förlängd med en upprepning, i förhållande till enzymet. Detta följs av förlängning och ytterligare en translokation.

Som ett resultat bildas specialiserade ändstrukturer av kromosomer. De består av upprepade korta DNA-sekvenser och specifika proteiner.

För att upprätthålla liv i en levande organism sker många processer. Vi kan observera några av dem - att andas, äta, bli av med slaggprodukter, ta emot information med sinnena och glömma denna information. Men de flesta av de kemiska processerna är dolda.

Referens. Klassificering

Vetenskapligt är metabolism metabolism.

Metabolism delas vanligtvis in i två steg:
under katabolism bryts komplexa organiska molekyler ner till enklare, med produktion av energi; (slöseri med energi)
i anabolismens processer läggs energi på syntesen av komplexa biomolekyler från enkla molekyler. (energi lagras)

Biomolekyler, som sett ovan, är uppdelade i små molekyler och stora.

Små:
Lipider (fetter), fosfolipider, glykolipider, steroler, glycerolipider,
vitaminer
Hormoner, signalsubstanser
Metaboliter
Stor:
Monomerer, oligomerer och polymerer.

Monomerer Oligomerer Biopolymerer

Aminosyror Oligopeptider Polypeptider, proteiner
Monosackarider Oligosackarider Polysackarider (stärkelse, cellulosa)
Nukleotider Oligonukleotider Polynukleotider, (DNA, RNA)

Biopolymerkolonnen innehåller polynukleotider. Det är här som ribonukleinsyra finns - föremålet för artikeln.

ribonukleinsyror. Struktur, syfte.

Figuren visar en RNA-molekyl.
Nukleinsyror DNA och RNA finns i cellerna i alla levande organismer och utför funktionerna att lagra, överföra och implementera ärftlig information.

Likheter och skillnader mellan RNA och DNA

Som kan ses finns det en yttre likhet med den kända strukturen hos DNA-molekylen (deoxiribonukleinsyra).
RNA kan dock vara både dubbelsträngat och enkelsträngat.
Nukleotider (fem- och hexagoner i figuren)
Dessutom består en RNA-sträng av fyra nukleotider (eller kvävebaser, vilket är samma sak): adenin, uracil, guanin och cytosin.
DNA-strängen består av en annan uppsättning nukleotider: adenin, guanin, tymin och cytosin.
Kemisk struktur av RNA-polynukleotid:

Som du kan se finns det karakteristiska nukleotider uracil (för RNA) och tymin (för DNA).
Alla 5 nukleotiderna i figuren:


Hexagonerna i figurerna är bensenringar, i vilka, istället för kol, andra element är inbäddade, i det här fallet är det kväve.

Bensen. Som referens.

Den kemiska formeln för bensen är C6H6. De där. Varje hörn av hexagonen innehåller en kolatom. De 3 ytterligare inre linjerna i hexagonen indikerar närvaron av dubbla kovalenta bindningar mellan dessa kol. Kol är ett element i den fjärde gruppen i Mendeleevs periodiska system, därför har det 4 elektroner som kan bilda en kovalent bindning. I figuren - en bindning - med en elektron av väte, den andra - med en elektron av kol till vänster och 2 till - med 2 elektroner av kol till höger. Men fysiskt finns det ett enda elektronmoln som täcker alla 6 kolatomer i bensen.

Förening av kvävehaltiga baser

Komplementära nukleotider är länkade (hybridiserade) med varandra med hjälp av vätebindningar. Adenin är komplementärt till uracil och guanin är komplementärt till cytosin. Ju längre de komplementära regionerna på ett givet RNA är, desto starkare struktur bildar de; omvänt kommer korta sektioner att vara instabila. Detta bestämmer funktionen hos ett visst RNA.
Figuren visar ett fragment av en komplementär RNA-region. Kvävehaltiga baser skuggade i blått

RNA struktur

Kopplingen av många grupper av nukleotider bildar RNA-hårnålar (primär struktur):


Många stift i tejpen är sammankopplade i en dubbelspiral. I utökad form liknar en sådan struktur ett träd (sekundär struktur):


Spiraler interagerar också med varandra (tertiär struktur). Du kan se hur de olika spiralerna är kopplade till varandra:


Andra RNA:n viker sig på liknande sätt. Påminner om en uppsättning band (kvartär struktur).

Slutsats

För att beräkna konformationerna som RNA kommer att acceptera, enligt deras primära sekvens, finns det