A molekuláris biológia a növények, állatok és emberek élő sejtjeit alkotó szerves anyagok molekuláinak szerkezetének és funkcióinak tanulmányozásával foglalkozik. Különleges helyet foglal el köztük a nukleinsavnak (nukleáris) nevezett vegyületcsoport.
Két típusa van: dezoxiribonukleinsav (DNS) és ribonukleinsav. Ez utóbbinak több módosulása is van: i-RNS, t-RNS és r-RNS, amelyek funkciójukban és a sejtben elfogl alt helyükben különböznek egymástól. Ez a cikk a következő kérdések vizsgálatával foglalkozik: hol szintetizálódik az rRNS prokarióta és eukarióta sejtekben, mi a szerkezete és jelentősége.
Történelmi háttér
A riboszómasav első tudományos említése R. Weinberg és S. Penman tanulmányaiban található a XX. század 60-as éveiben, akik rövid, ribonukleinsavakkal rokon, de térszerkezetükben és térszerkezetükben eltérő polinukleotid molekulákat írtak le. ülepedési együttható információs és transzport RNS-ből. Leggyakrabban a molekuláikmegtalálható a sejtmagban, valamint a sejtszervecskékben - a sejtfehérje szintéziséért felelős riboszómákban. Riboszomálisnak (riboszomális ribonukleinsavnak) nevezték őket.
RNS-jellemző
A ribonukleinsav a DNS-hez hasonlóan egy polimer, amelynek monomerjei 4 típusú nukleotidok: adenin, guanin, uracil és citidin, amelyeket foszfodiészter kötések kötnek össze hosszú egyszálú molekulákká, amelyek egy szál alakjában csavarodnak össze. spirális vagy összetettebb konformációjú. Kétszálú riboszómális ribonukleinsavak is találhatók az RNS-tartalmú vírusokban, és megkettőzik a DNS funkcióit: az örökletes tulajdonságok megőrzését és átvitelét.
A sejtekben a leggyakrabban háromféle sav fordul elő, ezek a következők: mátrix, vagy információs, RNS, transzport riboszómális ribonukleinsav, amelyhez aminosavak kapcsolódnak, valamint riboszómális sav, amely a sejtmagban és a sejtben található. citoplazma.
A riboszómális RNS a sejtben lévő ribonukleinsavak teljes mennyiségének körülbelül 80%-át és a sejtfehérjéket szintetizáló organoid riboszóma tömegének 60%-át teszi ki. A fenti fajok mindegyike szintetizálódik (átíródik) a DNS bizonyos szakaszaiban, amelyeket RNS-géneknek neveznek. A szintézis folyamatában egy speciális enzim, az RNS-polimeráz molekulái vesznek részt. A sejtben az a hely, ahol az rRNS szintetizálódik, a sejtmag, amely a karioplazmában találhatókernelek.
Nucleolus, szerepe a szintézisben
Egy sejt életében, amit sejtciklusnak neveznek, van egy periódus az osztódásai között – interfázis. Ekkor a sejtmagban jól láthatóak a szemcsés szerkezetű, sűrű testek, az úgynevezett nukleolusok, amelyek mind a növényi, mind az állati sejtek nélkülözhetetlen alkotóelemei.
A molekuláris biológiában megállapították, hogy a sejtmagok azok az organellumok, ahol az rRNS szintetizálódik. A citológusok további kutatásai a sejtes DNS olyan szakaszainak felfedezéséhez vezettek, amelyekben a riboszomális savak szerkezetéért és szintéziséért felelős géneket találtak. Nukleoláris szervezőnek hívták őket.
Nuclear szervező
A XX. század 60-as éveiig a biológiában az volt a vélemény, hogy a 13., 14., 15., 21. és 22. kromoszómapárban a másodlagos szűkület helyén található nukleoláris szervező a következő alakkal rendelkezik: egyetlen webhelyről. A kromoszómakárosodás, az úgynevezett aberráció tanulmányozásában részt vevő tudósok azt találták, hogy a másodlagos szűkület helyén a kromoszóma törésének pillanatában a nukleolusok kialakulása annak minden részén megtörténik.
Így a következőket állapíthatjuk meg: a nukleoláris szervező nem egy, hanem több lókuszból (génből) áll, amelyek felelősek a nucleolus kialakulásáért. Ebben szintetizálódnak a riboszómális ribonukleinsavak rRNS-ei, amelyek fehérjeszintetizáló sejtszervecskék - riboszómák - alegységeit alkotják.
Mik azok a riboszómák?
Amint korábban említettük, mindhárom fő típusAz RNS létezik a sejtben, ahol bizonyos helyeken szintetizálódnak - DNS-génekben. A transzkripció eredményeként képződött riboszómális RNS komplexeket képez a fehérjékkel - ribonukleoproteinekkel, amelyekből a leendő organellum alkotórészei, az úgynevezett alegységek keletkeznek. A nukleáris membrán pórusain keresztül bejutnak a citoplazmába, és létrehozzák benne a kombinált struktúrákat, amelyek i-RNS és t-RNS molekulákat is tartalmaznak, amelyeket poliszómáknak neveznek.
Maguk a riboszómák kalciumionok hatására szétválaszthatók, és különálló alegységekként léteznek. A fordított folyamat a sejt citoplazmájának részeiben megy végbe, ahol a transzlációs folyamatok zajlanak - a sejtfehérje molekulák összeállítása. Minél aktívabb a sejt, annál intenzívebbek az anyagcsere folyamatok benne, annál több riboszómát tartalmaz. Például a vörös csontvelő sejtjeit, a gerincesek hepatocitáit és az embereket ezeknek az organelláknak a nagy száma jellemzi a citoplazmában.
Hogyan kódolják az rRNS-géneket?
A fentiek alapján az rRNS gének szerkezete, típusai és működése a nukleoláris szervezőktől függ. Riboszomális RNS-t kódoló géneket tartalmazó lókuszokat tartalmaznak. O. Miller a gőtesejtek oogenezisével kapcsolatos kutatásokat végezve megállapította e gének működési mechanizmusát. Az rRNS másolatait (az úgynevezett elsődleges transzkriptánsokat) szintetizálták belőlük, amelyek körülbelül 13x103 nukleotidot tartalmaztak, és ülepedési koefficiensük 45 S. Ezután ez a lánc egy érési folyamaton ment keresztül, amely három képződéssel végződött.rRNS-molekulák 5, 8 S, 28 S és 18 S ülepedési együtthatóval.
Az rRNS képződésének mechanizmusa
Térjünk vissza Miller kísérleteihez, aki a riboszomális RNS szintézisét vizsgálta, és bebizonyította, hogy a nukleoláris DNS templátként (mátrixként) szolgál az rRNS - transzkriptáns - képződéséhez. Azt is megállapította, hogy a képződő éretlen riboszomális savak (pre-r-RNS) száma az RNS-polimeráz enzim molekuláinak számától függ. Ezután megtörténik az érésük (feldolgozásuk), és az rRNS-molekulák azonnal elkezdenek kötődni a peptidekhez, ennek eredményeként ribonukleoprotein, a riboszóma építőanyaga képződik.
A riboszomális savak jellemzői az eukarióta sejtekben
Az azonos szerkezeti elvekkel és közös működési mechanizmusokkal rendelkező prokarióta és nukleáris szervezetek riboszómáiban még mindig vannak citomolekuláris különbségek. Ennek kiderítésére a tudósok a röntgendiffrakciós elemzésnek nevezett kutatási módszert alkalmazták. Megállapítást nyert, hogy az eukarióta riboszóma mérete, és ezáltal a benne lévő rRNS mérete nagyobb, ülepedési együtthatója pedig 80 S. A magnéziumionokat veszítő organellum két alegységre osztható, 60 S és 40 S indikátorokkal. Egy kis részecske egy savmolekulát tartalmaz, egy nagy pedig egy-hármat, vagyis a sejtmagsejtek riboszómákat tartalmaznak, amelyek 4 sav polinukleotid hélixéből állnak, és a következő jellemzőkkel rendelkeznek: 28 S RNS - 5 ezer nukleotid, 18 S - 2 ezer 5 S - 120 nukleotid, 5, 8 S - 160. Az rRNS szintézisének helye az eukarióta sejtekben a sejtmag, amely a sejtmag karioplazmájában található.
Prokarióták riboszómális RNS-e
Az r-RNS-sel ellentétben,A nukleáris sejtekbe belépve a baktériumok riboszómális ribonukleinsavai a citoplazma DNS-t tartalmazó tömörített területén íródnak át, és nukleoidnak nevezik. rRNS géneket tartalmaz. A transzkripció, amelynek általános jellemzője a DNS gének rRNS-éből a riboszómális ribonukleinsav nukleotid szekvenciájává történő információ átírása, figyelembe véve a genetikai kód komplementaritási szabályát: az adenin nukleoiid az uracilnak, a guaninnak felel meg. citozinhoz.
R-RNS baktériumok kisebb molekulatömegűek és kisebbek, mint a nukleáris sejteké. Az ülepedési együtthatójuk 70 S, a két alegység értéke 50 S és 30 S. A kisebb részecske egy rRNS-molekulát tartalmaz, a nagyobb pedig kettőt.
A ribonukleinsav szerepe a fordítási folyamatban
Az r-RNS fő funkciója a sejtfehérje bioszintézis – transzláció – folyamatának biztosítása. Csak r-RNS-t tartalmazó riboszómák jelenlétében hajtják végre. Csoportokba egyesülve az információs DNS-molekulához kötődnek, poliszómát alkotva. A transzport riboszómális ribonukleinsav aminosavakat hordozó molekulái, amelyek a poliszómába kerülve peptidkötésekkel kötődnek egymáshoz, polimer-fehérjét alkotnak. Ez a sejt legfontosabb szerves vegyülete, amely számos fontos funkciót lát el: építő, szállító, energetikai, enzimatikus, védő és jelátviteli funkciót.
Ez a cikk megvizsgálta a riboszómális nukleinsavak jellemzőit, szerkezetét és leírását.növényi, állati és emberi sejtek szerves biopolimerei.
