L'interazione e la struttura di IRNA, tRNA, RRNA - i tre principali acidi nucleici, è considerata da una scienza come la citologia. Aiuterà a scoprire qual è il ruolo del trasporto dell'acido ribonucleico (tRNA) nelle cellule. Questa molecola molto piccola, ma allo stesso tempo innegabilmente importante, partecipa al processo di combinazione delle proteine che compongono il corpo.
Qual è la struttura del tRNA? È molto interessante considerare questa sostanza "dall'interno", per scoprirne il ruolo biochimico e biologico. E inoltre, in che modo la struttura del tRNA e il suo ruolo nella sintesi proteica sono correlati?
Cos'è il tRNA, come funziona?
Trasporto L'acido ribonucleico è coinvolto nella costruzione di nuove proteine. Quasi il 10% di tutti gli acidi ribonucleici sono di trasporto. Per chiarire da quali elementi chimici è formata una molecola, descriveremo la struttura della struttura secondaria del tRNA. La struttura secondaria considera tutti i principali legami chimici tra gli elementi.
Questa è una macromolecola costituita da una catena polinucleotidica. Le basi azotate in esso contenute sono collegate da legami idrogeno. Come nel DNA, l'RNA ha 4 basi azotate: adenina,citosina, guanina e uracile. In questi composti, l'adenina è sempre associata all'uracile e la guanina, come al solito, alla citosina.
Perché un nucleotide ha il prefisso ribo-? Semplicemente, tutti i polimeri lineari che hanno un ribosio invece di un pentoso alla base del nucleotide sono chiamati ribonucleici. E l'RNA di trasferimento è uno dei 3 tipi di tale polimero ribonucleico.
Struttura del tRNA: biochimica
Guardiamo negli strati più profondi della struttura molecolare. Questi nucleotidi hanno 3 componenti:
- Saccarosio, il ribosio è coinvolto in tutti i tipi di RNA.
- Acido fosforico.
- Basi azotate. Queste sono purine e pirimidine.
Le basi azotate sono interconnesse da legami forti. È consuetudine dividere le basi in purine e pirimidine.
Le purine sono adenina e guanina. L'adenina corrisponde a un nucleotide adenile di 2 anelli interconnessi. E la guanina corrisponde allo stesso nucleotide della guanina ad "anello singolo".
Le piramidine sono citosina e uracile. Le pirimidine hanno una struttura ad anello singolo. Non c'è timina nell'RNA, poiché è sostituita da un elemento come l'uracile. Questo è importante da capire prima di esaminare altre caratteristiche strutturali del tRNA.
Tipi di RNA
Come puoi vedere, la struttura del TRNA non può essere descritta brevemente. È necessario approfondire la biochimica per comprendere lo scopo della molecola e la sua vera struttura. Quali altri nucleotidi ribosomiali sono noti? Esistono anche acidi nucleici a matrice o informativi e ribosomiali. Abbreviato come RNA e RNA. Tutti 3le molecole lavorano a stretto contatto tra loro nella cellula in modo che il corpo riceva globuli proteici correttamente strutturati.
È impossibile immaginare il lavoro di un polimero senza l'aiuto di altri 2. Le caratteristiche strutturali dei tRNA diventano più comprensibili se viste insieme a funzioni che sono direttamente correlate al lavoro dei ribosomi.
La struttura di IRNA, tRNA, RRNA è simile in molti modi. Tutti hanno una base di ribosio. Tuttavia, la loro struttura e le loro funzioni sono diverse.
Scoperta degli acidi nucleici
Lo svizzero Johann Miescher ha trovato macromolecole nel nucleo cellulare nel 1868, in seguito chiamate nucleine. Il nome "nucleini" deriva dalla parola (nucleus) - il nucleo. Anche se poco dopo si è scoperto che nelle creature unicellulari che non hanno un nucleo, queste sostanze sono presenti anche. A metà del 20° secolo ricevette il Premio Nobel per la scoperta della sintesi degli acidi nucleici.
Funzioni del TRNA nella sintesi proteica
Il nome stesso - transfer RNA parla della funzione principale della molecola. Questo acido nucleico "porta" con sé l'amminoacido essenziale richiesto dall'RNA ribosomiale per produrre una particolare proteina.
La molecola di tRNA ha poche funzioni. La prima è il riconoscimento del codone IRNA, la seconda funzione è la consegna di elementi costitutivi - aminoacidi per la sintesi proteica. Alcuni più esperti distinguono la funzione accettore. Cioè, l'aggiunta di amminoacidi secondo il principio covalente. Un enzima come l'aminocil-tRNA sintatasi aiuta ad "attaccare" questo amminoacido.
Come è correlata la struttura del tRNAfunzioni? Questo speciale acido ribonucleico è disposto in modo tale che su un lato ci siano basi azotate, che sono sempre collegate a coppie. Questi sono gli elementi a noi noti - A, U, C, G. Esattamente 3 "lettere" o basi azotate compongono l'anticodone - l'insieme inverso di elementi che interagisce con il codone secondo il principio di complementarità.
Questa importante caratteristica strutturale del tRNA assicura che non ci siano errori durante la decodifica dell'acido nucleico stampo. Dopotutto, dipende dall'esatta sequenza di aminoacidi se la proteina di cui il corpo ha bisogno in questo momento è sintetizzata correttamente.
Caratteristiche dell'edificio
Quali sono le caratteristiche strutturali del tRNA e il suo ruolo biologico? Questa è una struttura molto antica. La sua dimensione è di circa 73-93 nucleotidi. Il peso molecolare di una sostanza è 25.000–30.000.
La struttura della struttura secondaria del tRNA può essere smontata studiando i 5 elementi principali della molecola. Quindi, questo acido nucleico è costituito dai seguenti elementi:
- ciclo di contatto enzimatico;
- ansa per il contatto con il ribosoma;
- ciclo anticodone;
- gambo accettore;
- l'anticodone stesso.
E alloca anche un piccolo ciclo variabile nella struttura secondaria. Una spalla in tutti i tipi di tRNA è la stessa: uno stelo di due residui di citosina e uno di adenosina. È in questo luogo che avviene la connessione con 1 dei 20 aminoacidi disponibili. Ogni amminoacido ha un enzima separato: il proprio aminoacil-tRNA.
Tutte le informazioni che crittografano la struttura di tuttigli acidi nucleici si trovano nel DNA stesso. La struttura del tRNA in tutte le creature viventi sul pianeta è quasi identica. Sembrerà una foglia se vista in 2-D.
Tuttavia, se guardi in volume, la molecola assomiglia a una struttura geometrica a forma di L. Questa è considerata la struttura terziaria del tRNA. Ma per comodità di studio è consuetudine visivamente "districarsi". La struttura terziaria si forma come risultato dell'interazione di elementi della struttura secondaria, quelle parti che sono reciprocamente complementari.
Le braccia o gli anelli del tRNA svolgono un ruolo importante. Un braccio, ad esempio, è necessario per il legame chimico con un particolare enzima.
Una caratteristica di un nucleotide è la presenza di un numero enorme di nucleosidi. Esistono più di 60 tipi di questi nucleosidi minori.
Struttura del tRNA e codifica degli amminoacidi
Sappiamo che l'anticodone tRNA è lungo 3 molecole. Ogni anticodone corrisponde a uno specifico amminoacido "personale". Questo amminoacido è collegato alla molecola di tRNA tramite uno speciale enzima. Non appena i 2 amminoacidi si uniscono, i legami con il tRNA si rompono. Tutti i composti chimici e gli enzimi sono necessari fino al tempo richiesto. Questo è il modo in cui la struttura e le funzioni del tRNA sono interconnesse.
Ci sono 61 tipi di tali molecole nella cellula. Le variazioni matematiche possono essere 64. Tuttavia, mancano 3 tipi di tRNA a causa del fatto che esattamente questo numero di codoni di stop nell'IRNA non ha anticodoni.
Interazione di IRNA e TRNA
Consideriamo l'interazione di una sostanza con MRNA e RRNA, nonché le caratteristiche strutturali del TRNA. Struttura e scopole macromolecole sono interconnesse.
La struttura dell'IRNA copia le informazioni da una sezione separata del DNA. Il DNA stesso è una connessione di molecole troppo grande e non lascia mai il nucleo. Pertanto, è necessario un RNA intermedio - informativo.
Sulla base della sequenza di molecole copiate dall'RNA, il ribosoma costruisce una proteina. Il ribosoma è una struttura polinucleotidica separata, la cui struttura deve essere spiegata.
Interazione tRNA ribosomiale
L'RNA ribosomiale è un enorme organello. Il suo peso molecolare è 1.000.000 - 1.500.000 Quasi l'80% della quantità totale di RNA è costituito da nucleotidi ribosomiali.
Capisce in qualche modo la catena dell'IRNA e attende gli anticodoni che porteranno con sé le molecole di tRNA. L'RNA ribosomiale è costituito da 2 subunità: piccola e grande.
Il ribosoma è chiamato la “fabbrica”, perché in questo organello avviene tutta la sintesi delle sostanze necessarie alla vita di tutti i giorni. È anche una struttura cellulare molto antica.
Come avviene la sintesi proteica nel ribosoma?
La struttura del tRNA e il suo ruolo nella sintesi proteica sono correlati. L'anticodone situato su uno dei lati dell'acido ribonucleico è adatto nella sua forma per la funzione principale: la consegna di amminoacidi al ribosoma, dove si verifica l'allineamento graduale della proteina. In sostanza, il TRNA funge da intermediario. Il suo compito è solo quello di portare l'aminoacido necessario.
Quando le informazioni vengono lette da una parte dell'IRNA, il ribosoma si sposta ulteriormente lungo la catena. La matrice è necessaria solo per la trasmissioneinformazioni codificate sulla configurazione e la funzione di una singola proteina. Successivamente, un altro tRNA si avvicina al ribosoma con le sue basi azotate. Decodifica anche la parte successiva dell'RNC.
La decodifica avviene come segue. Le basi azotate si combinano secondo il principio di complementarità allo stesso modo del DNA stesso. Di conseguenza, il TRNA vede dove deve "ormeggiare" e a quale "hangar" inviare l'amminoacido.
Poi nel ribosoma, gli amminoacidi in questo modo selezionati si legano chimicamente, passo dopo passo si forma una nuova macromolecola lineare che, al termine della sintesi, si attorciglia in un globulo (palla). I tRNA e gli IRNA usati, dopo aver svolto la loro funzione, vengono rimossi dalla "fabbrica" della proteina.
Quando la prima parte del codone si collega all'anticodone, viene determinato il frame di lettura. Successivamente, se per qualche motivo si verifica uno spostamento del frame, allora qualche segno della proteina verrà rifiutato. Il ribosoma non può intervenire in questo processo e risolvere il problema. Solo dopo che il processo è completato, le 2 subunità di rRNA vengono nuovamente combinate. In media, per ogni 104 aminoacidi, c'è 1 errore. Per ogni 25 proteine già assemblate, si verificherà sicuramente almeno 1 errore di replicazione.
TRNA come molecole reliquie
Poiché il tRNA potrebbe essere esistito al momento dell'origine della vita sulla terra, è chiamato molecola reliquia. Si ritiene che l'RNA sia la prima struttura che esisteva prima del DNA e poi si è evoluta. L'ipotesi del mondo dell'RNA - formulata nel 1986 dal laureato W alter Gilbert. Tuttavia, per dimostrareè ancora difficile. La teoria è difesa da fatti ovvi: le molecole di tRNA sono in grado di immagazzinare blocchi di informazioni e in qualche modo implementarle, cioè funzionano.
Ma gli oppositori della teoria sostengono che una breve durata di vita di una sostanza non può garantire che il tRNA sia un buon vettore di qualsiasi informazione biologica. Questi nucleotidi sono rapidamente degradati. La vita del tRNA nelle cellule umane varia da alcuni minuti a diverse ore. Alcune specie possono durare fino a un giorno. E se parliamo degli stessi nucleotidi nei batteri, i termini sono molto più brevi, fino a diverse ore. Inoltre, la struttura e le funzioni del tRNA sono troppo complesse perché una molecola possa diventare l'elemento primario della biosfera terrestre.
