Cytology (Griyegoκύτος - "sisidlan", dito: "cell" at λόγος - "pagtuturo", "agham") - seksyon biology na nag-aaral ng buhay mga selula, sila organelles, ang kanilang istraktura, paggana, mga proseso ng pagpaparami ng cell, pagtanda at kamatayan.

Ginagamit din ang mga termino cell biology, cell biology (Ingles Cell Biology).

Ang paglitaw at pag-unlad ng cytology

Iginuhit ni Robert Hooke na naglalarawan ng isang seksyon ng tisyu ng cork sa ilalim ng mikroskopyo (mula sa aklat na Micrographia, 1664)

Ang terminong "cell" ay unang ginamit Robert Hooke sa 1665, sa paglalarawan ng kanyang "mga pagsisiyasat sa istraktura ng cork na may mga magnifying lens". AT 1674 Anthony van Leeuwenhoek itinatag na ang sangkap sa loob ng cell ay nakaayos sa isang tiyak na paraan. Siya ang unang nakatuklas ng cell nuclei. Sa antas na ito, ang ideya ng isang cell ay tumagal ng higit sa 100 taon.

Ang pag-aaral ng cell ay bumilis noong 1830s kapag napabuti mga mikroskopyo. Noong 1838-1839 botanista Matthias Schleiden at anatomista Theodor Schwann halos sabay-sabay na iniharap ang ideya ng cellular na istraktura ng katawan. Iminungkahi ni T. Schwann ang terminong " teorya ng cell at iniharap ang teoryang ito sa pamayanang siyentipiko. Ang paglitaw ng cytology ay malapit na konektado sa paglikha teorya ng cell- ang pinakamalawak at pinakapangunahing sa lahat ng biyolohikal na paglalahat. Ayon sa teorya ng cellular, ang lahat ng mga halaman at hayop ay binubuo ng magkatulad na mga yunit - mga cell, na ang bawat isa ay may lahat ng mga katangian ng isang buhay na bagay.

Ang pinakamahalagang karagdagan sa teorya ng cell ay ang pahayag ng sikat na naturalistang Aleman Rudolf Virchow na ang bawat cell ay nabuo bilang isang resulta ng paghahati ng isa pang cell.

Noong 1870s, dalawang paraan ng eukaryotic cell division ang natuklasan, na kalaunan ay tinawag mitosis at meiosis. Makalipas ang 10 taon, posible na maitatag ang mga pangunahing tampok na genetic ng mga ganitong uri ng dibisyon. Napag-alaman na bago ang mitosis, ang pagdodoble ng chromosome at ang kanilang pare-parehong pamamahagi sa pagitan ng mga cell ng anak na babae ay nangyayari, upang ang dating bilang ng mga kromosom ay mananatili sa mga selula ng anak na babae. Bago ang meiosis, ang bilang ng mga chromosome ay doble din, ngunit sa unang (pagbawas) na dibisyon, ang dalawang-chromatid chromosome ay naghihiwalay sa mga pole ng cell, upang ang mga cell na may isang haploid set ay nabuo, ang bilang ng mga chromosome sa kanila ay dalawang beses mas mababa kaysa sa cell ng ina. Napag-alaman na ang bilang, hugis at sukat ng mga chromosome - karyotype- pareho sa lahat ng somatic cell ng mga hayop ng isang partikular na species, at ang bilang ng mga chromosome sa gametes dalawang beses na mas maliit. Kasunod nito, ang mga cytological na pagtuklas na ito ang naging batayan chromosome theory of heredity.

Klinikal na Cytology

Ang clinical cytology ay isang seksyon ng mga diagnostic sa laboratoryo at naglalarawan. Sa partikular, ang isang mahalagang seksyon ng clinical cytology ay oncocytology, na nahaharap sa gawain ng pag-diagnose ng mga neoplasma.

Ribonucleic acid (RNA) ay isa sa tatlong pangunahing macromolecules(ang dalawa pa ay DNA at mga ardilya), na nakapaloob sa mga selula ng lahat ng nabubuhay mga organismo.

Tulad ng DNA (deoxyribonucleic acid), ang RNA ay binubuo ng isang mahabang kadena kung saan ang bawat link ay tinatawag na nucleotide. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng nitrogenous na base, asukal ribose at pangkat ng pospeyt. Ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides ay nagpapahintulot sa RNA na mag-encode genetic na impormasyon. Lahat ng cellular organism ay gumagamit ng RNA ( mRNA) para sa programming protein synthesis.

Ang mga cellular RNA ay nabuo sa isang proseso na tinatawag transkripsyon, iyon ay, ang synthesis ng RNA sa isang template ng DNA, na isinasagawa ng mga espesyal na enzyme - RNA polymerases. Pagkatapos mga messenger RNA(mRNA) ay nakikibahagi sa isang prosesong tinatawag broadcast. Ang pagsasalin ay isang synthesis ardilya sa mRNA matrix na may partisipasyon ribosome. Ang iba pang mga RNA ay sumasailalim sa mga pagbabago sa kemikal pagkatapos ng transkripsyon, at pagkatapos ng pagbuo ng pangalawang at tertiary na mga istruktura, nagsasagawa sila ng mga function na nakasalalay sa uri ng RNA.

Ang mga single-stranded RNA ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang spatial na istruktura kung saan ang ilan sa mga nucleotide ng parehong kadena ay ipinares sa isa't isa. Ang ilang mga highly structured na RNA ay kasangkot sa cell protein synthesis, halimbawa, ilipat ang mga RNA maglingkod upang makilala mga codon at paghahatid ng mga nauugnay mga amino acid sa site ng synthesis ng protina ribosomal RNA nagsisilbing isang istruktura at catalytic batayan ng ribosome.

Gayunpaman, ang mga pag-andar ng RNA sa mga modernong selula ay hindi limitado sa kanilang papel sa pagsasalin. Kaya, maliit na nuclear RNA Sumali paghihiwalay eukaryotic messenger RNA at iba pang proseso.

Bilang karagdagan sa katotohanan na ang mga molekula ng RNA ay bahagi ng ilang mga enzyme (halimbawa, telomerase), ang ilang mga RNA ay may sarili enzymatic aktibidad: ang kakayahang gumawa ng mga break sa iba pang mga molekula ng RNA o, sa kabaligtaran, "magdikit" ng dalawang fragment ng RNA. Ang ganitong mga RNA ay tinatawag ribozymes.

Mga seryeng genome mga virus binubuo ng RNA, iyon ay, sa kanila ito ay gumaganap ng papel na ginagampanan ng DNA sa mas mataas na mga organismo. Batay sa pagkakaiba-iba ng mga function ng RNA sa cell, isang hypothesis ang iniharap, ayon sa kung saan ang RNA ang unang molekula na may kakayahang magparami ng sarili sa mga prebiological system.

Ang panahon kung saan tayo nabubuhay ay minarkahan ng mga kamangha-manghang pagbabago, malaking pag-unlad, kapag ang mga tao ay nakatanggap ng mga sagot sa parami nang parami ng mga bagong tanong. Ang buhay ay mabilis na sumusulong, at kung ano hanggang kamakailan ay tila imposible ay nagsisimulang magkatotoo. Posible na ang tila ngayon ay isang balangkas mula sa genre ng science fiction ay malapit na ring makuha ang mga tampok ng katotohanan.

Ang isa sa pinakamahalagang pagtuklas sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo ay ang mga nucleic acid na RNA at DNA, salamat sa kung saan ang tao ay naging mas malapit sa pag-unraveling ng mga misteryo ng kalikasan.

Mga nucleic acid

Ang mga nucleic acid ay mga organikong compound na may mataas na mga katangian ng molekular na timbang. Kabilang dito ang hydrogen, carbon, nitrogen at phosphorus.

Natuklasan sila noong 1869 ni F. Misher, na nag-imbestiga ng nana. Gayunpaman, sa oras na iyon ang kanyang pagtuklas ay hindi binigyan ng malaking kahalagahan. Nang maglaon lamang, nang ang mga acid na ito ay natagpuan sa lahat ng mga selula ng hayop at halaman, dumating ang pagkaunawa sa kanilang napakalaking papel.

Mayroong dalawang uri ng nucleic acid: RNA at DNA (ribonucleic at deoxyribonucleic acids). Ang artikulong ito ay nakatuon sa ribonucleic acid, ngunit para sa pangkalahatang pag-unawa, isasaalang-alang din natin kung ano ang DNA.

Ano

Binubuo ang DNA ng dalawang strand na konektado ayon sa batas ng complementarity ng hydrogen bonds sa pagitan ng nitrogenous bases. Ang mga mahabang kadena ay pinaikot sa isang spiral, ang isang pagliko ay naglalaman ng halos sampung nucleotides. Ang diameter ng double helix ay dalawang milimetro, ang distansya sa pagitan ng mga nucleotide ay halos kalahating nanometer. Ang haba ng isang molekula kung minsan ay umaabot ng ilang sentimetro. Ang haba ng DNA sa nucleus ng isang selula ng tao ay halos dalawang metro.

Ang istraktura ng DNA ay naglalaman ng lahat ng DNA ay nagtataglay ng pagtitiklop, na nangangahulugang ang proseso kung saan ang dalawang ganap na magkaparehong molekula ng anak na babae ay nabuo mula sa isang molekula.

Tulad ng nabanggit na, ang kadena ay binubuo ng mga nucleotides, na, naman, ay binubuo ng mga nitrogenous base (adenine, guanine, thymine at cytosine) at isang residue ng phosphorus acid. Ang lahat ng mga nucleotide ay naiiba sa mga nitrogenous base. Ang hydrogen bonding ay hindi nangyayari sa pagitan ng lahat ng mga base; ang adenine, halimbawa, ay maaari lamang pagsamahin sa thymine o guanine. Kaya, mayroong kasing dami ng adenyl nucleotides sa katawan gaya ng thymidyl nucleotides, at ang bilang ng guanyl nucleotides ay katumbas ng cytidyl nucleotides (pangunahin ni Chargaff). Lumalabas na ang pagkakasunud-sunod ng isang kadena ay paunang natukoy ang pagkakasunud-sunod ng isa pa, at ang mga kadena ay tila nagsasalamin sa isa't isa. Ang gayong pattern, kung saan ang mga nucleotide ng dalawang chain ay nakaayos sa isang maayos na paraan, at konektado din nang pili, ay tinatawag na prinsipyo ng complementarity. Bilang karagdagan sa mga compound ng hydrogen, ang double helix ay nakikipag-ugnayan din sa hydrophobically.

Ang dalawang kadena ay nasa magkasalungat na direksyon, iyon ay, sila ay matatagpuan sa magkasalungat na direksyon. Samakatuwid, sa tapat ng tatlong "-end ng isa ay ang lima"-end ng kabilang chain.

Sa panlabas, ito ay kahawig ng isang spiral na hagdanan, ang rehas na kung saan ay isang gulugod ng asukal-pospeyt, at ang mga hakbang ay mga pantulong na base ng nitrogen.

Ano ang ribonucleic acid?

Ang RNA ay isang nucleic acid na may mga monomer na tinatawag na ribonucleotides.

Sa mga kemikal na katangian, ito ay halos kapareho sa DNA, dahil pareho ang mga polymer ng nucleotides, na isang phosphorylated N-glycoside na itinayo sa isang pentose (five-carbon sugar) na nalalabi, na may phosphate group sa ikalimang carbon atom at isang base ng nitrogen sa unang carbon atom.

Ito ay isang solong polynucleotide chain (maliban sa mga virus), na mas maikli kaysa sa DNA.

Ang isang RNA monomer ay ang mga nalalabi ng mga sumusunod na sangkap:

• mga base ng nitrogen;
• limang-carbon monosaccharide;
• mga phosphorus acid.

Ang mga RNA ay may mga baseng pyrimidine (uracil at cytosine) at purine (adenine, guanine). Ang Ribose ay ang monosaccharide ng RNA nucleotide.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng RNA at DNA

Ang mga nucleic acid ay naiiba sa bawat isa sa mga sumusunod na katangian:

• ang dami nito sa cell ay depende sa physiological state, edad at organ affiliation;
• Ang DNA ay naglalaman ng carbohydrate deoxyribose, at ang RNA ay naglalaman ng ribose;
• ang nitrogenous base sa DNA ay thymine, at sa RNA ito ay uracil;
• ang mga klase ay gumaganap ng iba't ibang mga function, ngunit na-synthesize sa DNA matrix;
• Ang DNA ay binubuo ng isang double helix, habang ang RNA ay binubuo ng isang solong strand;
• ito ay uncharacteristic ng pagkilos sa DNA;
• Ang RNA ay may mas maliliit na base;
• ang mga kadena ay lubhang nag-iiba sa haba.

Kasaysayan ng pag-aaral

Ang RNA cell ay unang natuklasan ng isang German biochemist na si R. Altman habang nag-aaral ng yeast cells. Sa kalagitnaan ng ikadalawampu siglo, napatunayan ang papel ng DNA sa genetika. Noon lamang inilarawan ang mga uri, pag-andar, at iba pa ng RNA. Hanggang sa 80-90% ng masa sa cell ay nahuhulog sa rRNA, na kasama ng mga protina ay bumubuo ng ribosome at nakikilahok sa biosynthesis ng protina.

Sa mga ikaanimnapung taon ng huling siglo, unang iminungkahi na dapat mayroong isang tiyak na species na nagdadala ng genetic na impormasyon para sa synthesis ng protina. Pagkatapos nito, siyentipikong itinatag na mayroong mga naturang impormasyong ribonucleic acid na kumakatawan sa mga pantulong na kopya ng mga gene. Tinatawag din silang messenger RNA.

Ang tinatawag na mga transport acid ay kasangkot sa pag-decode ng impormasyong naitala sa kanila.

Nang maglaon, nagsimulang bumuo ng mga pamamaraan para sa pagtukoy ng pagkakasunud-sunod ng nucleotide at pagtatatag ng istraktura ng RNA sa puwang ng acid. Kaya't napag-alaman na ang ilan sa mga ito, na tinatawag na ribozymes, ay maaaring magputol ng mga polyribonucleotide chain. Bilang isang resulta, sinimulan nilang ipagpalagay na sa oras na ipinanganak ang buhay sa planeta, ang RNA ay kumilos nang walang DNA at mga protina. Bukod dito, ang lahat ng pagbabago ay isinagawa kasama ang kanyang pakikilahok.

Ang istraktura ng molekula ng ribonucleic acid

Halos lahat ng mga RNA ay mga solong kadena ng polynucleotides, na, naman, ay binubuo ng monoribonucleotides - purine at pyrimidine base.

Ang mga nucleotide ay tinutukoy ng mga unang titik ng mga base:

• adenine (A), A;
• guanine (G), G;
• cytosine (C), C;
• uracil (U), U.

Ang mga ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng tatlong- at limang-phosphodiester na mga bono.

Ang isang napaka-ibang bilang ng mga nucleotides (mula sa ilang sampu hanggang sampu-sampung libo) ay kasama sa istraktura ng RNA. Maaari silang bumuo ng isang pangalawang istraktura na binubuo pangunahin ng mga maikling double-stranded strand na nabuo sa pamamagitan ng mga pantulong na base.

Istraktura ng isang molekula ng ribnucleic acid

Tulad ng nabanggit na, ang molekula ay may isang solong-stranded na istraktura. Natatanggap ng RNA ang pangalawang istraktura at hugis nito bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga nucleotides sa bawat isa. Ito ay isang polimer na ang monomer ay isang nucleotide na binubuo ng isang asukal, isang phosphorus acid residue at isang nitrogen base. Sa panlabas, ang molekula ay katulad ng isa sa mga kadena ng DNA. Ang mga nucleotides adenine at guanine, na bahagi ng RNA, ay purine. Ang cytosine at uracil ay mga base ng pyrimidine.

Proseso ng synthesis

Upang ma-synthesize ang isang molekula ng RNA, ang template ay isang molekula ng DNA. Totoo, ang kabaligtaran na proseso ay nangyayari rin, kapag ang mga bagong molekula ng deoxyribonucleic acid ay nabuo sa ribonucleic acid matrix. Nangyayari ito sa panahon ng pagtitiklop ng ilang uri ng mga virus.

Ang iba pang mga molekula ng ribonucleic acid ay maaari ding magsilbing batayan para sa biosynthesis. Ang transkripsyon nito, na nangyayari sa cell nucleus, ay nagsasangkot ng maraming mga enzyme, ngunit ang pinakamahalaga sa kanila ay RNA polymerase.

Mga uri

Depende sa uri ng RNA, magkakaiba din ang mga pag-andar nito. Mayroong ilang mga uri:

• impormasyong i-RNA;
• ribosomal r-RNA;
• transportasyon t-RNA;
• menor de edad;
• ribozymes;
• viral.

Impormasyon ribonucleic acid

Ang ganitong mga molekula ay tinatawag ding matrix. Binubuo nila ang halos dalawang porsyento ng kabuuan sa cell. Sa mga eukaryotic cell, sila ay synthesize sa nuclei sa mga template ng DNA, pagkatapos ay pumasa sa cytoplasm at nagbubuklod sa mga ribosome. Dagdag pa, sila ay nagiging mga template para sa synthesis ng protina: sila ay pinagsama sa pamamagitan ng paglilipat ng mga RNA na nagdadala ng mga amino acid. Ito ay kung paano nagaganap ang proseso ng pagbabago ng impormasyon, na natanto sa natatanging istraktura ng protina. Sa ilang mga viral RNA, isa rin itong chromosome.

Sina Jacob at Mano ang mga nakatuklas ng species na ito. Walang matibay na istraktura, ang kadena nito ay bumubuo ng mga hubog na loop. Hindi gumagana, ang i-RNA ay nagtitipon sa mga fold at nakatiklop sa isang bola, at nagbubukas sa kondisyon ng pagtatrabaho.

Ang mRNA ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa protina na synthesize. Ang bawat amino acid ay naka-encode sa isang partikular na lugar gamit ang mga genetic code, na nailalarawan sa pamamagitan ng:

• triplet - mula sa apat na mononucleotides posible na bumuo ng animnapu't apat na codon (genetic code);
• non-crossing - gumagalaw ang impormasyon sa isang direksyon;
• pagpapatuloy - ang prinsipyo ng operasyon ay ang isang mRNA ay isang protina;
• universality - isa o ibang uri ng amino acid ay naka-encode sa lahat ng nabubuhay na organismo sa parehong paraan;
• pagkabulok - dalawampung amino acid ang kilala, at animnapu't isang codon, iyon ay, sila ay naka-encode ng ilang genetic code.

Ribosomal ribonucleic acid

Ang nasabing mga molekula ay bumubuo sa karamihan ng cellular RNA, katulad ng walumpu hanggang siyamnapung porsyento ng kabuuan. Pinagsasama nila ang mga protina at bumubuo ng mga ribosom - ito ay mga organel na nagsasagawa ng synthesis ng protina.

Ang mga ribosom ay animnapu't limang porsyentong rRNA at tatlumpu't limang porsyentong protina. Ang polynucleotide chain na ito ay madaling yumuko kasama ng protina.

Ang ribosome ay binubuo ng mga rehiyon ng amino acid at peptide. Matatagpuan ang mga ito sa mga contact surface.

Ang mga ribosome ay malayang gumagalaw sa mga tamang lugar. Ang mga ito ay hindi masyadong tiyak at hindi lamang makakapagbasa ng impormasyon mula sa mRNA, ngunit bumubuo rin ng isang matrix sa kanila.

Transport ribonucleic acid

Ang mga tRNA ay ang pinaka pinag-aralan. Binubuo nila ang sampung porsyento ng cellular ribonucleic acid. Ang mga uri ng RNA na ito ay nagbubuklod sa mga amino acid salamat sa isang espesyal na enzyme at inihahatid sa mga ribosom. Sa kasong ito, ang mga amino acid ay dinadala ng mga molekula ng transportasyon. Gayunpaman, nangyayari na ang iba't ibang mga codon ay naka-code para sa isang amino acid. Pagkatapos ay dadalhin sila ng ilang transport RNA.

Ito ay kumukulot sa isang bola kapag hindi aktibo, at kapag gumagana, ay may hitsura ng isang dahon ng klouber.

Naglalaman ito ng mga sumusunod na seksyon:

• isang acceptor stem na mayroong ACC nucleotide sequence;
• site para sa attachment sa ribosome;
• isang anticodon na naka-encode sa amino acid na nakakabit sa tRNA na ito.

Minor species ng ribonucleic acid

Kamakailan lamang, ang mga species ng RNA ay napalitan ng isang bagong klase, ang tinatawag na maliliit na RNA. Ang mga ito ay malamang na mga unibersal na regulator na nag-on o nag-off ng mga gene sa pag-unlad ng embryonic, at kinokontrol din ang mga proseso sa loob ng mga cell.

Ang mga ribozymes ay natukoy din kamakailan, sila ay aktibong kasangkot kapag ang RNA acid ay na-ferment, na kumikilos bilang isang katalista.

Mga uri ng viral na acid

Ang virus ay may kakayahang maglaman ng alinman sa ribonucleic acid o deoxyribonucleic acid. Samakatuwid, kasama ang kaukulang mga molekula, sila ay tinatawag na RNA-containing. Kapag ang naturang virus ay pumasok sa isang cell, nangyayari ang reverse transcription - ang bagong DNA ay lilitaw sa batayan ng ribonucleic acid, na isinama sa mga cell, na tinitiyak ang pagkakaroon at pagpaparami ng virus. Sa isa pang kaso, ang pagbuo ng komplementaryong RNA ay nangyayari sa papasok na RNA. Ang mga virus ay mga protina, ang mahahalagang aktibidad at pagpaparami ay nagpapatuloy nang walang DNA, ngunit batay lamang sa impormasyong nakapaloob sa RNA ng virus.

pagtitiklop

Upang mapabuti ang pangkalahatang pag-unawa, kinakailangang isaalang-alang ang proseso ng pagtitiklop, na nagreresulta sa dalawang magkaparehong molekula ng nucleic acid. Ito ay kung paano nagsisimula ang cell division.

Kabilang dito ang DNA polymerases, DNA-dependent, RNA polymerases at DNA ligases.

Ang proseso ng pagtitiklop ay binubuo ng mga sumusunod na hakbang:

• despiralization - mayroong isang sequential unwinding ng maternal DNA, pagkuha ng buong molekula;
• pagkasira ng mga bono ng hydrogen, kung saan naghihiwalay ang mga kadena, at lumilitaw ang isang tinidor ng pagtitiklop;
• pagsasaayos ng mga dNTP sa inilabas na mga base ng maternal chain;
• cleavage ng pyrophosphates mula sa dNTP molecules at ang pagbuo ng phosphorodiester bonds dahil sa inilabas na enerhiya;
• paghinga.

Matapos ang pagbuo ng molekula ng anak na babae, ang nucleus, cytoplasm at ang natitira ay nahahati. Kaya, nabuo ang dalawang anak na selula na ganap na nakatanggap ng lahat ng genetic na impormasyon.

Bilang karagdagan, ang pangunahing istraktura ng mga protina na na-synthesize sa cell ay naka-encode. Ang DNA ay tumatagal ng isang hindi direktang bahagi sa prosesong ito, at hindi direkta, na binubuo sa katotohanan na ito ay sa DNA na ang synthesis ng mga protina, RNA na kasangkot sa pagbuo, ay nagaganap. Ang prosesong ito ay tinatawag na transkripsyon.

Transkripsyon

Ang synthesis ng lahat ng mga molekula ay nangyayari sa panahon ng transkripsyon, iyon ay, ang muling pagsusulat ng genetic na impormasyon mula sa isang partikular na operon ng DNA. Ang proseso ay katulad sa ilang mga paraan sa pagtitiklop, at sa iba ito ay ibang-iba.

Ang mga pagkakatulad ay ang mga sumusunod na bahagi:

• ang simula ay mula sa despiralization ng DNA;
• mayroong pahinga sa mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga base ng mga kadena;
• Ang mga NTF ay komplementaryong inaayos sa kanila;
• nabuo ang mga bono ng hydrogen.

Mga pagkakaiba mula sa pagtitiklop:

• sa panahon ng transkripsyon, tanging ang seksyon ng DNA na naaayon sa transcripton ay hindi nababaluktot, habang sa panahon ng pagtitiklop, ang buong molekula ay hindi nababaluktot;
• sa panahon ng transkripsyon, ang mga mahimig na NTP ay naglalaman ng ribose, at sa halip na thymine, uracil;
• ang impormasyon ay isinulat lamang mula sa isang tiyak na lugar;
• pagkatapos ng pagbuo ng molekula, ang hydrogen bond at ang synthesized strand ay nasira, at ang strand ay dumulas sa DNA.

Para sa normal na paggana, ang pangunahing istraktura ng RNA ay dapat na binubuo lamang ng mga seksyon ng DNA na natanggal mula sa mga exon.

Ang bagong nabuo na RNA ay nagsisimula sa proseso ng pagkahinog. Ang mga tahimik na rehiyon ay tinanggal, at ang mga rehiyong nagbibigay-kaalaman ay pinagsama upang bumuo ng isang polynucleotide chain. Dagdag pa, ang bawat species ay may mga pagbabagong likas lamang dito.

Sa mRNA, nangyayari ang attachment sa unang dulo. Ang polyadenylate ay sumali sa huling site.

Ang mga base ay binago sa tRNA upang bumuo ng mga menor de edad na species.

Sa r-RNA, ang mga indibidwal na base ay methylated din.

Protektahan mula sa pagkasira at pagbutihin ang transportasyon ng mga protina sa cytoplasm. Ang RNA sa mature na estado ay konektado sa kanila.

Kahalagahan ng mga deoxyribonucleic at ribonucleic acid

Ang mga nucleic acid ay may malaking kahalagahan sa buhay ng mga organismo. Nag-iimbak sila, naglilipat sa cytoplasm at nagmana sa mga cell ng anak na babae ng impormasyon tungkol sa mga protina na na-synthesize sa bawat cell. Ang mga ito ay naroroon sa lahat ng mga nabubuhay na organismo, ang katatagan ng mga acid na ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel para sa normal na paggana ng parehong mga cell at ng buong organismo. Anumang mga pagbabago sa kanilang istraktura ay hahantong sa mga pagbabago sa cellular.

Ang ribonucleic acid ay isang copolymer ng purine at pyrimidine ribonucleotides na konektado sa isa't isa, tulad ng sa DNA, sa pamamagitan ng phosphodiester bridges (Fig. 37.6). Bagama't ang dalawang uri ng nucleic acid na ito ay may magkatulad na pagkakatulad, naiiba ang mga ito sa isa't isa sa maraming paraan.

1. Sa RNA, ang carbohydrate residue kung saan nakakabit ang purine o pyrimidine base at phosphate group ay ribose, at hindi 2-deoxyribose (tulad ng sa DNA).

2. Iba ang pyrimidine component ng RNA sa DNA. Ang komposisyon ng RNA, pati na rin ang komposisyon ng DNA, ay kinabibilangan ng mga nucleotides ng adenine, guanine at cytosine. Kasabay nito, ang RNA (maliban sa ilang mga espesyal na kaso, na tatalakayin natin sa ibaba) ay hindi naglalaman ng thymine, ang lugar nito sa molekula ng RNA ay inookupahan ng uracil.

3. Ang RNA ay isang single-stranded na molekula (hindi katulad ng DNA, na may double-stranded na istraktura), gayunpaman, kung mayroong mga seksyon na may komplementaryong pagkakasunod-sunod (kabaligtaran ng polarity) sa RNA chain, ang isang solong RNA chain ay maaaring tupi upang mabuo -tinatawag na "mga hairpins", mga istruktura na may double-stranded na katangian (Larawan 37.7).

kanin. 37.6. Isang fragment ng ribonucleic acid (RNA) molecule kung saan ang purine at pyrimidine bases - adenine (A), uracil (U), cytosine (C) at guanine (-ay pinanatili ng isang phosphodiester backbone na nagkokonekta sa ribosyl residues na naka-link ng isang N- glycosidic bond sa mga kaukulang nucleic base Tandaan na ang RNA strand ay may partikular na direksyon na ipinahiwatig ng 5- at 3-terminal phosphate residues.

4. Dahil ang molekula ng RNA ay isang solong strand na pantulong sa isa lamang sa mga hibla ng DNA, ang nilalaman ng guanine dito ay hindi kinakailangang katumbas ng nilalaman ng cytosine, at ang nilalaman ng adenine ay hindi kinakailangang katumbas ng nilalaman ng uracil.

5. Maaaring i-hydrolyzed ang RNA na may alkali sa 2,3-cyclic diesters ng mononucleotides; Ang 2, Y, 5-triester ay gumaganap bilang isang intermediate hydrolysis na produkto, na hindi nabuo sa panahon ng alkaline hydrolysis ng DNA dahil sa kawalan ng 2-hydroxyl group sa huli; ang alkaline lability ng RNA (kumpara sa DNA) ay isang kapaki-pakinabang na katangian para sa parehong diagnostic at analytical na layunin.

Ang impormasyon na nakapaloob sa isang solong-stranded na RNA ay natanto sa anyo ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng purine at pyrimidine bases (i.e., sa pangunahing istraktura) ng polymer chain. Ang sequence na ito ay pantulong sa coding strand ng gene kung saan "nabasa" ang RNA. Dahil sa complementarity, ang molekula ng RNA ay nagagawang partikular na magbigkis (mag-hybridize) sa coding strand, ngunit hindi mag-hybrid sa non-coding DNA strand. Ang sequence ng RNA (maliban sa pagpapalit ng T sa U) ay magkapareho sa sequence ng non-coding gene strand (Larawan 37.8).

Biological function ng RNA

Maraming uri ng RNA ang kilala. Halos lahat ng mga ito ay direktang kasangkot sa proseso ng biosynthesis ng protina. Ang mga molekula ng cytoplasmic RNA na kumikilos bilang mga template para sa synthesis ng protina ay tinatawag na messenger RNA (mRNA). Ang isa pang uri ng cytoplasmic RNA, ang ribosomal RNA (rRNA), ay gumaganap ng papel na ginagampanan ng mga istrukturang bahagi ng ribosomes (mga organelles na may mahalagang papel sa synthesis ng protina). Ang transfer RNA (tRNA) adapter molecules ay kasangkot sa pagsasalin (translation) ng mRNA information sa amino acid sequence sa mga protina.

Ang isang makabuluhang bahagi ng mga pangunahing transcript ng RNA na ginawa sa mga eukaryotic na selula, kabilang ang mga selulang mammalian, ay sumasailalim sa pagkasira sa nucleus at hindi gumaganap ng anumang papel na istruktura o impormasyon sa cytoplasm. Sa nilinang

kanin. 37.7. Ang pangalawang istraktura ng isang molekula ng RNA ng uri ng "loop na may tangkay" ("hairpin"), na nagreresulta mula sa intramolecular na pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga pantulong na pares ng nucleic base.

Sa mga selula ng tao, natuklasan ang isang klase ng maliliit na nuclear RNA na hindi direktang kasangkot sa synthesis ng protina, ngunit maaaring makaapekto sa pagproseso ng RNA at sa pangkalahatang "arkitektura" ng cell. Ang mga sukat ng mga medyo maliit na molekula ay nag-iiba, ang huli ay naglalaman ng 90 hanggang 300 nucleotides (Talahanayan 37.3).

Ang RNA ay ang pangunahing genetic material sa ilang mga virus ng hayop at halaman. Ang ilang mga RNA virus ay hindi kailanman dumaan sa reverse transcription ng RNA sa DNA. Gayunpaman, ang karamihan sa mga kilalang virus ng hayop, tulad ng mga retrovirus, ay nailalarawan sa pamamagitan ng reverse transcription ng kanilang RNA genome, na idinirekta ng RNA-dependent DNA polymerase (reverse transcriptase) upang bumuo ng double-stranded DNA copy. Sa maraming kaso, ang nagreresultang double-stranded na transcript ng DNA ay isinama sa genome at higit na tinitiyak ang pagpapahayag ng mga gene ng virus, pati na rin ang paggawa ng mga bagong kopya ng mga viral RNA genome.

Ang istrukturang organisasyon ng RNA

Sa lahat ng eukaryotic at prokaryotic na organismo, mayroong tatlong pangunahing klase ng RNA molecules: impormasyon (matrix o messenger) RNA (mRNA), transport (tRNA) at ribosomal (rRNA). Ang mga kinatawan ng mga klase na ito ay naiiba sa bawat isa sa laki, pag-andar at katatagan.

Ang impormasyon (mRNA) ay ang pinaka-magkakaibang klase sa mga tuntunin ng laki at katatagan. Ang lahat ng mga kinatawan ng klase na ito ay nagsisilbing mga tagadala ng impormasyon mula sa gene hanggang sa sistema ng protina-synthesizing ng cell. Gumaganap sila bilang mga template para sa synthesized polypeptide, iyon ay, tinutukoy nila ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng protina (Larawan 37.9).

Ang mga Messenger RNA, lalo na ang mga eukaryotic, ay may ilang natatanging tampok sa istruktura. Ang 5-end ng mRNA ay "nakatakip" ng 7-methylguanosine triphosphate na nakakabit sa 5-hydroxyl ng kalapit na 2-0-methylribonucleoside sa pamamagitan ng isang triphosphate residue (Fig. 37.10). Ang mga molekula ng mRNA ay kadalasang naglalaman ng panloob na 6-methyladenine residues at 2-0-methylated ribonucleotides. Bagaman ang kahulugan ng "capping" ay hindi pa ganap na naipapaliwanag, maaari itong ipalagay na ang nagresultang istraktura ng mRNA 5-terminus ay ginagamit para sa tiyak na pagkilala sa sistema ng pagsasalin. Nagsisimula ang synthesis ng protina sa 5"-(nakalimitahan) na dulo ng mRNA. Ang kabilang dulo ng karamihan sa mga molekula ng mRNA (3-end) ay naglalaman ng polyadenylate chain ng 20-250 nucleotides. Ang mga partikular na function nito ay hindi pa naitatag sa wakas. Maaari itong ipagpalagay na ang istrukturang ito ay may pananagutan sa pagpapanatili ng intracellular stability mRNA Ang ilang mga mRNA, kabilang ang mga histones, ay hindi naglalaman ng poly(A) Ang pagkakaroon ng poly(A) sa istraktura ng mRNA ay ginagamit upang ihiwalay mula sa iba pang mga uri ng RNA sa pamamagitan ng fractionating kabuuang RNA sa mga column na may oligo(T) na hindi kumikilos sa isang solidong suporta tulad ng cellulose. na may column ay nangyayari dahil sa mga komplementaryong interaksyon ng poly (A) - "buntot" na may immobilized oligo (T).

kanin. 37.8. Ang pagkakasunud-sunod ng isang gene at ang RNA transcript nito. Ang coding at non-coding strands ay ipinapakita, at ang kanilang mga polarities ay nabanggit. Ang isang RNA transcript na may polarity ay komplementaryo sa coding strand (na may polarity 3-5) at magkapareho sa pagkakasunud-sunod (maliban sa T sa U substitutions) at polarity ng non-coding DNA strand.

kanin. 37.9. Pagpapahayag ng genetic na impormasyon ng DNA sa anyo ng isang transcript ng mRNA at kasunod na pagsasalin na may partisipasyon ng mga ribosome upang bumuo ng isang tiyak na molekula ng protina.

(tingnan ang scan)

kanin. 37.10. Ang istraktura ng "cap" na matatagpuan sa 5-terminus ng karamihan sa mga eukaryotic messenger na RNA na 7-methylguanosine triphosphate ay nakakabit sa 5-terminus ng mRNA. na karaniwang naglalaman ng 2-O-methylpurine nucleotide.

Sa mga selula ng mammalian, kabilang ang mga selula ng tao, ang mga mature na molekula ng mRNA na matatagpuan sa cytoplasm ay hindi isang kumpletong kopya ng na-transcribe na rehiyon ng gene. Ang polyribonucleotide na nabuo bilang isang resulta ng transkripsyon ay isang precursor ng cytoplasmic mRNA; bago umalis sa nucleus, sumasailalim ito sa partikular na pagproseso. Ang hindi naprosesong mga produkto ng transkripsyon na matatagpuan sa nuclei ng mga selulang mammalian ay bumubuo sa ikaapat na klase ng mga molekula ng RNA. Ang ganitong mga nuclear RNA ay napaka-magkakaiba at umabot sa malalaking sukat. Ang mga molekula ng heterogenous nuclear RNA ay maaaring magkaroon ng molekular na timbang na higit sa , habang ang molekular na timbang ng mRNA ay karaniwang hindi lalampas sa 2106. Ang mga ito ay pinoproseso sa nucleus, at ang mga nagresultang mature na mRNA ay pumapasok sa cytoplasm, kung saan sila ay nagsisilbing isang matrix para sa protina. biosynthesis.

Ang mga molekula ng transfer RNA (tRNA) ay karaniwang naglalaman ng mga 75 nucleotides. Ang molekular na timbang ng naturang mga molekula ay . Ang mga tRNA ay nabuo din bilang isang resulta ng tiyak na pagproseso ng mga kaukulang precursor molecules (tingnan ang Kabanata 39). Ang mga transport tRNA ay kumikilos bilang mga tagapamagitan sa kurso ng pagsasalin ng mRNA. Mayroong hindi bababa sa 20 uri ng mga molekula ng tRNA sa anumang cell. Ang bawat uri (minsan ilang uri) ng tRNA ay tumutugma sa isa sa 20 amino acid na kinakailangan para sa synthesis ng protina. Kahit na ang bawat tiyak na tRNA ay naiiba sa iba sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide nito, lahat sila ay may mga karaniwang tampok. Dahil sa ilang intrastrand na komplementaryong rehiyon, ang lahat ng tRNA ay may pangalawang istraktura, na tinatawag na "cloverleaf" (Larawan 37.11).

Ang mga molekula ng lahat ng uri ng tRNA ay may apat na pangunahing armas. Ang acceptor arm ay binubuo ng isang "stem" ng mga nakapares na nucleotides at nagtatapos sa CCA sequence. Ito ay sa pamamagitan ng Y-hydroxyl group ng adenosyl residue kung saan nangyayari ang pagbubuklod sa carboxyl group ng amino acid. Ang natitirang mga braso ay binubuo rin ng "mga tangkay" na nabuo sa pamamagitan ng komplementaryong mga pares ng base, at mga loop ng hindi magkapares na mga base (Larawan 37.7). Kinikilala ng braso ng anticodon ang isang nucleotide triplet o codon (tingnan ang Kabanata 40) sa mRNA. Ang D-arm ay pinangalanan dahil sa pagkakaroon ng dihydrouridine sa loob nito, ang -arm ay pinangalanan pagkatapos ng pagkakasunud-sunod ng T-pseudouridine-C. Ang sobrang braso ay ang pinaka-variable na istraktura at nagsisilbing batayan para sa pag-uuri ng mga tRNA. Ang Class 1 tRNAs (75% ng kanilang kabuuang bilang) ay may karagdagang braso na 3-5 base pares ang haba. Ang sobrang braso ng class 2 tRNA molecules ay 13-21 base pairs ang haba at kadalasang may kasamang unpared loop.

kanin. 37.11. Ang istraktura ng molekula ng aminoacyl-tRNA, sa 3-CCA-terminus kung saan nakakabit ang isang amino acid. Ang intramolecular hydrogen bond at ang lokasyon ng anticodon, TTC, at dihydrouracil arm ay ipinahiwatig. (Mula kay J. D. Watson. Molecular biology of the Gene 3rd, ed.. Copyright 1976, 1970, 1965 by W. A. ​​​​Benjamin, Inc., Menlo Park Calif.)

Ang pangalawang istraktura, na tinutukoy ng sistema ng mga pantulong na pakikipag-ugnayan ng mga base ng nucleotide ng kaukulang mga armas, ay katangian ng lahat ng mga species. Ang acceptor arm ay naglalaman ng pitong base pairs, ang - arm - limang base pares, ang D arm - tatlo (o apat) mga pares ng base.

Ang mga molekula ng tRNA ay napakatatag sa mga prokaryote at medyo hindi gaanong matatag sa mga eukaryote. Ang kabaligtaran na sitwasyon ay tipikal para sa mRNA, na sa halip ay hindi matatag sa mga prokaryote, habang sa mga eukaryotic na organismo ito ay may makabuluhang katatagan.

Ribosomal RNA. Ang ribosome ay isang cytoplasmic nucleoprotein na istraktura na idinisenyo para sa synthesis ng protina mula sa isang mRNA template. Ang ribosome ay nagbibigay ng isang tiyak na contact, bilang isang resulta kung saan ang pagsasalin ng nucleotide sequence na nabasa mula sa isang tiyak na gene patungo sa amino acid sequence ng kaukulang protina ay nangyayari.

Sa mesa. 37.2 ay nagpapakita ng mga bahagi ng mammalian ribosomes na may molekular na timbang na 4.210 6 at sedimentation rate (Swedberg units). Ang mga mammalian ribosome ay binubuo ng dalawang subunit ng nucleoprotein, ang malaking c

Talahanayan 37.2. Mga bahagi ng ribosome ng mammalian

molecular weight (60S), at maliit, na may molecular weight (40S). Ang 608 subunit ay naglalaman ng 58-ribosomal RNA (rRNA), 5,8S-pRNA at 28S-pRNA, pati na rin ang higit sa 50 iba't ibang polypeptides. Kasama sa maliit, 408-subunit ang isang solong 18S-pRNA at humigit-kumulang 30 polypeptide chain. Ang lahat ng ribosomal RNA, maliban sa 5S-RNA, ay nagbabahagi ng isang karaniwang precursor, 45S-RNA, na matatagpuan sa nucleolus (tingnan ang Kabanata 40). Ang molekula ng 5S-RNA ay may sariling pasimula. Sa nucleolus, ang mga highly methylated ribosomal RNA ay nakabalot sa mga ribosomal na protina. Sa cytoplasm, ang mga ribosome ay medyo matatag at may kakayahang magsagawa ng isang malaking bilang ng mga siklo ng pagsasalin.

Maliit na matatag na RNA. Ang isang malaking bilang ng mga discrete, highly conserved, maliit, at stable na mga molekula ng RNA ay natagpuan sa mga eukaryotic cells. Karamihan sa mga RNA ng ganitong uri ay matatagpuan sa ribonucleoproteins at naisalokal sa nucleus, cytoplasm, o sabay-sabay sa parehong mga compartment. Ang mga sukat ng mga molekulang ito ay nag-iiba mula 90 hanggang 300 nucleotides, ang kanilang nilalaman ay 100,000-1,000,000 na kopya bawat cell.

Ang maliliit na nuclear ribonucleic particle (madalas na tinutukoy bilang snurps - mula sa Ingles na maliliit na nuclear ribonucleic particle) ay malamang na gumaganap ng mahalagang papel sa regulasyon ng pagpapahayag ng gene. Ang mga particle ng nucleoprotein ng uri ng U7 ay tila kasangkot sa pagbuo ng 3-terminal ng mga histone mRNA. Ang mga particle ay malamang na kinakailangan para sa polyadenylation, isang para sa intron removal at mRNA processing (tingnan ang Kabanata 39). Tab. 37.3. nagbubuod ng ilang katangian ng maliliit na matatag na RNA.

Talahanayan 37.3. Ang ilang mga uri ng maliit na matatag na RNA na matatagpuan sa mga selulang mammalian

PANITIKAN

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

Hunt T. DNA Makes RNA Makes Protein, Elsevier, 1983. Lewin B. Genes, 2nd ed., Wiley, 1985.

Mayaman A. et al. Ang kimika at biology ng kaliwang kamay na Z-DNA, Annu. Sinabi ni Rev. 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. Molekular na istraktura ng mga nucleic acid. Kalikasan, 1953, 171, 737.

Zieve G. W. Dalawang grupo ng maliliit na stable na RNA, Cell, 1981, 25, 296.

Ang molekula ng RNA ay isang polimer din, ang mga monomer na kung saan ay ribonucleotides, ang RNA ay isang solong-stranded na molekula. Ito ay binuo sa parehong paraan tulad ng isa sa mga hibla ng DNA. Ang mga nucleotide ng RNA ay katulad ng mga nucleotide ng DNA, bagaman hindi sila magkapareho sa kanila. Mayroon ding apat sa kanila, at binubuo sila ng mga nalalabi ng nitrogenous base, pentose at phosphoric acid. Ang tatlong nitrogenous base ay eksaktong kapareho ng sa DNA: PERO, G at C. Gayunpaman, sa halip na T Ang DNA sa RNA ay naglalaman ng pyrimidine base ng katulad na istraktura, uracil ( Sa). Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA ay ang likas na katangian ng carbohydrate: sa DNA nuclotides, ang monosaccharide ay deoxyribose, at sa RNA, ito ay ribose. Ang koneksyon sa pagitan ng mga nucleotides ay isinasagawa, tulad ng sa DNA, sa pamamagitan ng isang asukal at isang residue ng phosphoric acid. Hindi tulad ng DNA, ang nilalaman nito ay pare-pareho sa mga selula ng ilang mga organismo, ang nilalaman ng RNA sa kanila ay nagbabago. Ito ay kapansin-pansing mas mataas kung saan nagaganap ang masinsinang synthesis.

May kaugnayan sa mga pag-andar na isinagawa, ang ilang mga uri ng RNA ay nakikilala.

Ilipat ang RNA (tRNA). Ang mga molekula ng tRNA ay ang pinakamaikling: binubuo lamang sila ng 80-100 nucleotides. Ang molecular weight ng naturang mga particle ay 25-30 thousand. Ang mga transport RNA ay higit sa lahat na nilalaman sa cytoplasm ng cell. Ang kanilang pag-andar ay upang ilipat ang mga amino acid sa ribosome, sa site ng synthesis ng protina. Sa kabuuang nilalaman ng RNA ng mga cell, ang tRNA ay humigit-kumulang 10%.

Ribosomal RNA (rRNA). Ang mga ito ay malalaking molekula: kasama nila ang 3-5 libong nucleotides, ayon sa pagkakabanggit, ang kanilang molekular na timbang ay umabot sa 1-1.5 milyon.Ang mga ribosomal na RNA ay bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng ribosome. Sa kabuuang nilalaman ng RNA sa cell, ang rRNA ay humigit-kumulang 90%.

Messenger RNA (mRNA), o messenger RNA (mRNA), na matatagpuan sa nucleus at cytoplasm. Ang tungkulin nito ay maglipat ng impormasyon tungkol sa istruktura ng protina mula sa DNA patungo sa site ng synthesis ng protina sa mga ribosom. Ang bahagi ng mRNA ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang 0.5-1% ng kabuuang nilalaman ng RNA ng cell. Ang laki ng mRNA ay malawak na nag-iiba - mula 100 hanggang 10,000 nucleotides.

Lahat ng uri ng RNA ay na-synthesize sa DNA, na nagsisilbing isang uri ng template.

Ang DNA ay ang carrier ng namamana na impormasyon.

Ang bawat protina ay kinakatawan ng isa o higit pang polypeptide chain. Ang seksyon ng DNA na nagdadala ng impormasyon tungkol sa isang polypeptide chain ay tinatawag genome. Ang kabuuan ng mga molekula ng DNA sa isang cell ay nagsisilbing tagapagdala ng genetic na impormasyon. Ang genetic na impormasyon ay ipinapasa mula sa mga selula ng ina patungo sa mga selula ng anak na babae at mula sa mga magulang hanggang sa mga anak. Ang gene ay ang yunit ng genetic, o namamana na impormasyon.

Ang DNA ay ang carrier ng genetic information sa cell - hindi direktang bahagi sa synthesis ng mga protina. Sa mga eukaryotic cell, ang mga molekula ng DNA ay nakapaloob sa mga chromosome ng nucleus at pinaghihiwalay ng isang nuclear membrane mula sa cytoplasm, kung saan ang mga protina ay synthesize. Ang isang tagapamagitan na nagdadala ng impormasyon ay ipinapadala mula sa nucleus patungo sa mga ribosom, ang mga site ng pagpupulong ng protina, at nagagawang dumaan sa mga pores ng nuclear envelope. Ang Messenger RNA (mRNA) ay isang tagapamagitan. Ayon sa prinsipyo ng complementarity, ito ay synthesize sa DNA na may partisipasyon ng isang enzyme na tinatawag na RNA- polymerase.

Ang Messenger RNA ay isang single-stranded na molekula, at ang transkripsyon ay nagmumula sa isang strand ng isang double-stranded na molekula ng DNA. Ito ay hindi isang kopya ng buong molekula ng DNA, ngunit bahagi lamang nito - isang gene sa mga eukaryote o isang pangkat ng mga katabing gene na nagdadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng mga protina na kinakailangan upang maisagawa ang isang function sa mga prokaryote. Ang grupong ito ng mga gene ay tinatawag operon. Sa simula ng bawat operon ay isang uri ng landing site para sa RNA polymerase na tinatawag tagataguyod.ito ay isang partikular na sequence ng DNA nucleotides na "nakikilala" ng enzyme dahil sa pagkakaugnay ng kemikal. Sa pamamagitan lamang ng pag-attach sa promoter, ang RNA polymerase ay makakapagsimula ng RNA synthesis. Ang pagkakaroon ng maabot ang dulo ng operon, ang enzyme ay nakatagpo ng isang senyas (sa anyo ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides) na nagpapahiwatig ng pagtatapos ng pagbabasa. Ang tapos na mRNA ay lumayo sa DNA at pumunta sa lugar ng synthesis ng protina.

Mayroong apat na yugto sa proseso ng transkripsyon: 1) Pagbubuklod ng RNA- polymerase na may isang promoter; 2) pagtanggap sa bagong kasapi- ang simula ng synthesis. Binubuo ito sa pagbuo ng unang phosphodiester bond sa pagitan ng ATP o GTP at ang pangalawang nucleotide ng synthesized RNA molecule; 3) pagpapahaba- paglago ng chain ng RNA; mga. ang sunud-sunod na pagdaragdag ng mga nucleotide sa isa't isa sa pagkakasunud-sunod kung saan ang kanilang mga komplementaryong nucleotides ay nasa na-transcribe na DNA strand. Ang rate ng pagpahaba ay 50 nucleotides bawat segundo; apat) pagwawakas- pagkumpleto ng RNA synthesis.

Matapos dumaan sa mga pores ng nuclear membrane, ang mRNA ay ipinadala sa ribosomes, kung saan ang genetic na impormasyon ay na-decipher - ito ay isinalin mula sa "wika" ng mga nucleotides sa "wika" ng mga amino acid. Ang synthesis ng polypeptide chain ayon sa mRNA template, na nangyayari sa ribosomes, ay tinatawag broadcast(lat. pagsasalin - pagsasalin).

Ang mga amino acid, kung saan ang mga protina ay synthesize, ay inihahatid sa mga ribosom sa tulong ng mga espesyal na RNA na tinatawag na transport RNAs (tRNAs). Mayroong maraming iba't ibang mga tRNA sa isang cell tulad ng mayroong mga codon na nagko-code para sa mga amino acid. Sa tuktok ng "sheet" ng bawat tRNA ay mayroong isang sequence ng tatlong nucleotides na pantulong sa mga nucleotide ng codon sa mRNA. tawag nila sa kanya anticodon. Ang isang espesyal na enzyme, isang kodase, ay kumikilala sa tRNA at nakakabit ng isang amino acid sa tangkay ng dahon, ang isa lamang na naka-encode ng triplet na pantulong sa anticodon. Ang enerhiya ng isang molekula ng ATP ay ginugugol sa pagbuo ng isang covalent bond sa pagitan ng tRNA at ng "sariling" amino acid nito.

Upang ang isang amino acid ay maisama sa polypeptide chain, dapat itong humiwalay sa tRNA. Nagiging posible ito kapag ang tRNA ay pumasok sa ribosome at kinikilala ng anticodon ang codon nito sa mRNA. Ang ribosome ay may dalawang site para sa pagbubuklod ng dalawang tRNA molecule. Isa sa mga lugar na ito, tinatawag tumanggap, pumapasok ang tRNA na may isang amino acid at nakakabit sa codon nito (I). Ang amino acid ba na ito ay nakakabit sa sarili nito (tinatanggap) ang lumalaking kadena ng protina (II)? Ang isang peptide bond ay nabuo sa pagitan nila. tRNA, na ngayon ay nakakabit kasama ng mRNA codon sa donor seksyon ng ribosome. Dumating ang isang bagong tRNA sa nabakanteng site ng acceptor, na nakatali sa amino acid, na naka-encrypt ng susunod na codon (III). Mula sa donor site, ang nakahiwalay na polypeptide chain ay muling inilipat dito at pinalawig ng isa pang link. Ang mga amino acid sa lumalaking kadena ay konektado sa pagkakasunud-sunod kung saan ang mga codon na naka-encode sa kanila ay matatagpuan sa mRNA.

Kapag ang isa sa tatlong triplet ay matatagpuan sa ribosome ( UAA, UAG, UGA), na mga "punctuation marks" sa pagitan ng mga gene, walang tRNA ang maaaring kumuha ng lugar sa acceptor site. Ang katotohanan ay walang mga anticodon na pantulong sa mga nucleotide sequence ng "punctuation marks". Ang nakahiwalay na kadena ay walang makakabit sa lugar ng pagtanggap, at umalis ito sa ribosome. Kumpleto na ang synthesis ng protina.

Sa prokaryotes, ang synthesis ng protina ay nagsisimula sa codon AUG, na matatagpuan sa unang lugar sa kopya mula sa bawat gene, ay sumasakop sa ganoong posisyon sa ribosome na ang anticodon ng isang espesyal na tRNA ay nakikipag-ugnayan dito, na konektado sa formylmentionine. Ang binagong anyo na ito ng amino acid methionine ay agad na pumapasok sa donor site at gumaganap ng papel ng isang malaking titik sa parirala - ang synthesis ng anumang polypeptide chain ay nagsisimula dito sa bacterial cell. Kapag ang triplet AUG ay wala sa unang lugar, ngunit sa loob ng isang kopya mula sa gene, ito ay nag-encode ng amino acid methionine. Matapos makumpleto ang synthesis ng polypeptide chain, ang formylmethionine ay tinanggal mula dito at wala sa natapos na protina.

Upang madagdagan ang produksyon ng mga protina, ang mRNA ay madalas na pumasa nang sabay-sabay hindi isa, ngunit ilang ribosom. Ano ang tawag sa istrukturang pinagsama ng isang molekula ng mRNA polysome. Sa bawat ribosome, ang magkatulad na mga protina ay na-synthesize sa linya ng pagpupulong na tulad ng butil.

Ang mga amino acid ay patuloy na ibinibigay sa mga ribosom ng tRNA. Ang pagkakaroon ng donasyon ng amino acid, ang tRNA ay umalis sa ribosome at konektado sa tulong ng isang codase. Ang mataas na pagkakaugnay-ugnay ng lahat ng "serbisyo ng halaman" para sa paggawa ng mga protina ay nagbibigay-daan, sa loob ng ilang segundo, na mag-synthesize ng mga polypeptide chain na binubuo ng daan-daang mga amino acid.

Mga katangian ng genetic code. Sa pamamagitan ng proseso ng transkripsyon sa isang cell, ang impormasyon ay inililipat mula sa DNA patungo sa protina.

DNA → mRNA → protina

Ang genetic na impormasyon na nakapaloob sa DNA at mRNA ay nakapaloob sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa mga molekula.

Paano nagaganap ang pagsasalin ng impormasyon mula sa "wika" ng mga nucleotides patungo sa "wika" ng mga amino acid? Isinasagawa ang pagsasaling ito gamit ang genetic code. code o cipher, ay isang sistema ng mga simbolo para sa pagsasalin ng isang anyo ng impormasyon sa isa pa. Genetic code ay isang sistema para sa pagtatala ng impormasyon tungkol sa pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa mga protina gamit ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa mRNA.

Ano ang mga katangian ng genetic code?

triplet code. Ang RNA ay naglalaman ng apat na nucleotides: A, G, C, W. Kung sinubukan naming magtalaga ng isang amino acid na may isang nucleotide, 16 sa 20 amino acid ay mananatiling hindi naka-encrypt. Ang isang dalawang-titik na code ay mag-e-encrypt ng 16 na amino acid. Ang kalikasan ay gumawa ng tatlong letra, o triplet, code. Ibig sabihin nito ay ang bawat isa sa 20 amino acid ay naka-code para sa pamamagitan ng isang sequence ng tatlong nucleotides na tinatawag na triplet o codon.

Ang code ay degenerate. Ibig sabihin nito ay bawat amino acid ay naka-encode ng higit sa isang codon. Mga pagbubukod: meteonine at tryptophan, na ang bawat isa ay naka-encode ng isang triplet.

Ang code ay hindi malabo. Ang bawat codon ay nagko-code para lamang sa isang amino acid.

May mga "punctuation mark" sa pagitan ng mga gene. Sa naka-print na teksto, may tuldok sa dulo ng bawat parirala. Maraming magkakaugnay na parirala ang bumubuo sa isang talata. Sa wika ng genetic na impormasyon, ang naturang talata ay isang operon at ang komplementaryong mRNA nito. Ang bawat gene sa prokaryotic operon o isang indibidwal na eukaryotic gene ay nag-encode ng isang polypeptide chain - isang parirala. Dahil sa ilang mga kaso maraming magkakaibang polypeptide chain ang sunud-sunod na nilikha kasama ang mRNA template, dapat silang ihiwalay sa isa't isa. Upang gawin ito, mayroong tatlong espesyal na triplets sa genetic na taon - UAA, UAG, UGA, na ang bawat isa ay nagpapahiwatig ng pagtigil ng synthesis ng isang polypeptide chain. Kaya, ang mga triplet na ito ay gumaganap ng function ng mga punctuation mark. Nasa dulo sila ng bawat gene.

Walang "punctuation marks" sa loob ng gene.

Ang code ay pangkalahatan. Ang genetic code ay pareho para sa lahat ng mga nilalang na nabubuhay sa Earth. Sa bacteria at fungi, trigo at bulak, isda at bulate, palaka at tao, ang parehong triplet ay naka-encode ng parehong amino acid.

Mga prinsipyo ng pagtitiklop ng DNA. Ang pagpapatuloy ng genetic material sa mga henerasyon ng mga cell at organismo ay sinisiguro ng proseso pagtitiklop - pagdoble ng mga molekula ng DNA. Ang masalimuot na prosesong ito ay isinasagawa ng isang kumplikado ng ilang mga enzyme at protina na walang aktibidad na catalytic, na kinakailangan upang bigyan ang mga polynucleotide chain ng nais na conformation. Bilang resulta ng pagtitiklop, nabuo ang dalawang magkaparehong double helix ng DNA. Ang mga tinatawag na mga molekulang anak na ito ay hindi naiiba sa isa't isa at mula sa orihinal na molekula ng DNA ng magulang. Nangyayari ang pagtitiklop sa cell bago ang paghahati, kaya ang bawat cell ng anak na babae ay tumatanggap ng eksaktong parehong mga molekula ng DNA na mayroon ang cell ng ina. Ang proseso ng pagtitiklop ay batay sa ilang mga prinsipyo:

Sa kasong ito lamang, ang mga polymerase ng DNA ay nakakagalaw kasama ang mga hibla ng magulang at ginagamit ang mga ito bilang mga template para sa walang error na synthesis ng mga hibla ng anak na babae. Ngunit ang kumpletong pag-unwinding ng mga helice, na binubuo ng maraming milyon-milyong mga pares ng base, ay nauugnay sa napakaraming bilang ng mga pag-ikot at tulad ng mga gastos sa enerhiya na imposible sa ilalim ng mga kondisyon ng cell. Samakatuwid, ang pagtitiklop sa mga eukaryote ay nagsisimula nang sabay-sabay sa ilang mga lugar ng molekula ng DNA. Ang rehiyon sa pagitan ng dalawang punto kung saan nagsisimula ang synthesis ng mga chain ng anak na babae ay tinatawag replika. Siya ay yunit ng pagtitiklop.

Ang bawat molekula ng DNA sa isang eukaryotic cell ay naglalaman ng maraming replicon. Sa bawat replicon, makikita ang isang replication fork - ang bahagi ng DNA molecule na na-unraveled na sa ilalim ng pagkilos ng mga espesyal na enzymes. Ang bawat strand sa fork ay nagsisilbing template para sa synthesis ng isang complementary daughter strand. Sa panahon ng pagtitiklop, gumagalaw ang tinidor sa kahabaan ng molekula ng magulang, habang ang mga bagong seksyon ng DNA ay hindi nababalot. Dahil ang mga polymerase ng DNA ay maaaring gumalaw lamang sa isang direksyon kasama ang mga hibla ng matrix, at ang mga hibla ay nakatuon sa antiparallel, dalawang magkaibang mga enzymatic complex ay sabay-sabay na nag-synthesize sa bawat tinidor. Bukod dito, sa bawat tinidor, ang isang anak na babae (nangunguna) na kadena ay patuloy na lumalaki, at ang isa pang (nahuhuli) na kadena ay na-synthesize ng magkakahiwalay na mga fragment na ilang mga nucleotide ang haba. Ang ganitong mga enzyme, pinangalanan sa Japanese scientist na nakatuklas sa kanila mga fragment ng Okazaki ay naka-link sa pamamagitan ng DNA ligase upang bumuo ng isang tuluy-tuloy na kadena. Ang mekanismo ng pagbuo ng mga kadena ng anak na babae ng mga fragment ng DNA ay tinatawag na discontinuous.

Ang pangangailangan para sa panimulang DNA polymerase ay hindi magagawang simulan ang synthesis ng nangungunang strand, o ang synthesis ng mga fragment ng Okazaki ng lagging strand. Maaari lamang itong bumuo ng isang umiiral nang polynucleotide strand sa pamamagitan ng sunud-sunod na pagkakabit ng mga deoxyribonucleotides sa dulo nitong 3'-OH. Saan nagmula ang paunang 5' dulo ng lumalaking DNA strand? Ito ay synthesize sa DNA template ng isang espesyal na RNA polymerase na tinatawag primase(English Primer - seed). Ang laki ng ribonucleotide primer ay maliit (mas mababa sa 20 nucleotides) kung ihahambing sa laki ng DNA chain na nabuo ng DNA poimerase. Natupad ang kanyang Mga pag-andar Ang RNA primer ay inalis ng isang espesyal na enzyme, at ang puwang na nabuo sa panahon nito ay sarado ng DNA polymerase, na gumagamit ng 3'-OH na dulo ng kalapit na fragment ng Okazaki bilang primer.

Ang problema ng underreplication ng mga dulo ng linear DNA molecules. Pag-alis ng matinding RNA primers, pandagdag sa 3'-ends ng parehong mga hibla ng linear na magulang na molekula ng DNA, ay humahantong sa katotohanan na ang mga hibla ng anak na babae ay mas maikli sa 10-20 nucleotides. Ito ang problema ng underreplication ng mga dulo ng linear molecules.

Ang problema ng underreplication ng 3' dulo ng linear DNA molecules ay nalutas ng mga eukaryotic cells gamit ang isang espesyal na enzyme - telomerase.

Ang Telomerase ay isang DNA polymerase na kumukumpleto sa 3'-terminal na mga molekula ng DNA ng mga chromosome na may maikling paulit-ulit na pagkakasunud-sunod. Ang mga ito, na matatagpuan sa isa't isa, ay bumubuo ng isang regular na istraktura ng terminal hanggang sa 10 libong mga nucleotide ang haba. Bilang karagdagan sa bahagi ng protina, ang telomerase ay naglalaman ng RNA, na gumaganap bilang isang template para sa pagpapalawak ng DNA na may mga pag-uulit.

Scheme ng pagpahaba ng mga dulo ng mga molekula ng DNA. Una, ang komplementaryong pagbubuklod ng nakausli na dulo ng DNA sa template site ng telomerase RNA ay nangyayari, pagkatapos ay ang telomerase ay bumubuo ng DNA gamit ang 3'-OH na dulo nito bilang isang binhi, at ang RNA, na bahagi ng enzyme, bilang isang template. Ang yugtong ito ay tinatawag na pagpahaba. Pagkatapos nito, nangyayari ang pagsasalin, i.e. paggalaw ng DNA, pinalawig ng isang ulit, na may kaugnayan sa enzyme. Sinusundan ito ng pagpahaba at isa pang pagsasalin.

Bilang resulta, nabuo ang mga espesyal na istruktura ng dulo ng mga chromosome. Binubuo ang mga ito ng paulit-ulit na paulit-ulit na maikling DNA sequence at mga partikular na protina.

Upang mapanatili ang buhay sa isang buhay na organismo, maraming mga proseso ang nagaganap. Maaari nating obserbahan ang ilan sa mga ito - paghinga, pagkain, pag-alis ng mga produktong basura, pagtanggap ng impormasyon sa pamamagitan ng mga pandama at paglimot sa impormasyong ito. Ngunit karamihan sa mga proseso ng kemikal ay nakatago sa view.

Sanggunian. Pag-uuri

Sa siyensya, ang metabolismo ay metabolismo.

Ang metabolismo ay karaniwang nahahati sa dalawang yugto:
sa panahon ng catabolism, ang mga kumplikadong organikong molekula ay bumagsak sa mas simple, na may paggawa ng enerhiya; (nasayang ang enerhiya)
sa mga proseso ng anabolismo, ang enerhiya ay ginugugol sa synthesis ng mga kumplikadong biomolecules mula sa mga simpleng molekula. (naka-imbak ang enerhiya)

Ang mga biomolecule, tulad ng nakikita sa itaas, ay nahahati sa maliliit at malalaking molekula.

Maliit:
Lipid (taba), phospholipids, glycolipids, sterols, glycerolipids,
bitamina
Mga hormone, neurotransmitters
Metabolites
Malaki:
Monomer, oligomer at polimer.

Monomer Oligomer Biopolymers

Amino acids Oligopeptides Polypeptides, protina
Monosaccharides Oligosaccharides Polysaccharides (starch, cellulose)
Nucleotides Oligonucleotides Polynucleotides, (DNA, RNA)

Ang column ng biopolymers ay naglalaman ng polynucleotides. Dito matatagpuan ang ribonucleic acid - ang bagay ng artikulo.

ribonucleic acid. Istraktura, layunin.

Ang figure ay nagpapakita ng isang molekula ng RNA.
Ang mga nucleic acid na DNA at RNA ay naroroon sa mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo at gumaganap ng mga tungkulin ng pag-iimbak, pagpapadala at pagpapatupad ng namamana na impormasyon.

Mga pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng RNA at DNA

Tulad ng makikita, may panlabas na pagkakahawig sa kilalang istruktura ng molekula ng DNA (deoxyribonucleic acid).
Gayunpaman, ang RNA ay maaaring parehong double-stranded at single-stranded.
Nucleotides (lima- at hexagons sa figure)
Bilang karagdagan, ang isang RNA strand ay binubuo ng apat na nucleotides (o nitrogenous base, na parehong bagay): adenine, uracil, guanine, at cytosine.
Ang DNA strand ay binubuo ng ibang hanay ng mga nucleotides: adenine, guanine, thymine at cytosine.
Kemikal na istraktura ng RNA polynucleotide:

Tulad ng makikita mo, may mga katangian na nucleotides uracil (para sa RNA) at thymine (para sa DNA).
Lahat ng 5 nucleotides sa figure:


Ang mga hexagons sa mga figure ay mga singsing na benzene, kung saan, sa halip na carbon, ang iba pang mga elemento ay naka-embed, sa kasong ito, ito ay nitrogen.

Benzene. Para sa sanggunian.

Ang kemikal na formula ng benzene ay C6H6. Yung. Ang bawat sulok ng hexagon ay naglalaman ng isang carbon atom. Ang 3 karagdagang panloob na linya sa hexagon ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng dobleng covalent bond sa pagitan ng mga carbon na ito. Ang carbon ay isang elemento ng ika-4 na pangkat ng periodic table ng Mendeleev, samakatuwid, mayroon itong 4 na electron na maaaring bumuo ng isang covalent bond. Sa figure - isang bono - na may isang electron ng hydrogen, ang pangalawa - na may isang electron ng carbon sa kaliwa at 2 pa - na may 2 electron ng carbon sa kanan. Gayunpaman, pisikal na mayroong isang solong electron cloud na sumasaklaw sa lahat ng 6 na carbon atoms ng benzene.

Compound ng nitrogenous bases

Ang mga komplementaryong nucleotide ay naka-link (hybridized) sa isa't isa gamit ang hydrogen bonds. Ang adenine ay pantulong sa uracil, at ang guanine ay pantulong sa cytosine. Kung mas mahaba ang mga komplementaryong rehiyon sa isang naibigay na RNA, mas malakas ang istraktura na kanilang nabuo; sa kabaligtaran, ang mga maikling seksyon ay magiging hindi matatag. Tinutukoy nito ang pag-andar ng isang partikular na RNA.
Ang figure ay nagpapakita ng isang fragment ng isang pantulong na rehiyon ng RNA. Nitrogenous bases na may kulay asul

Istraktura ng RNA

Ang linkage ng maraming grupo ng mga nucleotides ay bumubuo ng RNA hairpins (pangunahing istraktura):


Maraming mga pin sa tape ang magkakaugnay sa isang double helix. Sa pinalawak na anyo, ang gayong istraktura ay kahawig ng isang puno (Secondary structure):


Ang mga spiral ay nakikipag-ugnayan din sa isa't isa (tertiary structure). Makikita mo kung paano konektado ang iba't ibang spiral sa isa't isa:


Ang iba pang mga RNA ay nakatiklop nang katulad. Nagpapaalaala sa isang hanay ng mga ribbons (quaternary structure).

Konklusyon

Upang kalkulahin ang mga conformation na tatanggapin ng RNA, ayon sa kanilang pangunahing pagkakasunud-sunod, mayroong