Molekulêre biologie handel oor die studie van die struktuur en funksies van molekules van organiese stowwe waaruit die lewende selle van plante, diere en mense bestaan. 'n Spesiale plek onder hulle word gegee aan 'n groep verbindings wat nukleïensure (kern)sure genoem word.
Daar is twee tipes: deoksiribonukleïensuur (DNA) en ribonukleïensuur. Laasgenoemde het verskeie modifikasies: i-RNA, t-RNA en r-RNA, wat verskil in hul funksies en ligging in die sel. Hierdie artikel word gewy aan die bestudering van die volgende vrae: waar word rRNA in prokariotiese en eukariotiese selle gesintetiseer, wat is die struktuur en betekenis daarvan.
Historiese agtergrond
Die eerste wetenskaplike vermelding van ribosomale suur kan gevind word in die studies van R. Weinberg en S. Penman in die 60's van die XX eeu, wat kort polinukleotiedmolekules beskryf het wat verband hou met ribonukleïensure, maar wat verskil in ruimtelike struktuur en sedimentasiekoëffisiënt van inligting en vervoer-RNA. Meestal hul molekulesgevind in die nukleolus, sowel as in selorganelle - ribosome wat verantwoordelik is vir die sintese van sellulêre proteïen. Hulle is ribosomale (ribosomale ribonukleïensure) genoem.
RNA-kenmerk
Ribonukleïensuur, soos DNA, is 'n polimeer, waarvan die monomere nukleotiede van 4 tipes is: adenien, guanien, urasiel en sitidien, verbind deur fosfodiesterbindings in lang enkelstrengige molekules, gedraai in die vorm van 'n spiraalvormig of meer komplekse konformasies het. Daar is ook dubbelstring ribosomale ribonukleïensure wat in RNA-bevattende virusse gevind word en die funksies van DNA dupliseer: die behoud en oordrag van oorerflike eienskappe.
Drie soorte sure is die algemeenste in die sel, dit is: matriks, of inligting, RNA, vervoer ribosomale ribonukleïensuur, waaraan aminosure geheg is, sowel as ribosomale suur, geleë in die nukleolus en sel sitoplasma.
Ribosomale RNA maak ongeveer 80% van die totale hoeveelheid ribonukleïensure in die sel uit en 60% van die massa van die ribosoom, 'n organoïed wat sellulêre proteïen sintetiseer. Al die bogenoemde spesies word gesintetiseer (getranskribeer) by sekere dele van DNS, wat RNA-gene genoem word. In die proses van sintese is molekules van 'n spesiale ensiem, RNA-polimerase, betrokke. Die plek in die sel waar rRNA gesintetiseer word, is die nukleolus, geleë in die karioplasmapitte.
Nucleolus, sy rol in sintese
In die lewe van 'n sel, wat die selsiklus genoem word, is daar 'n tydperk tussen sy verdelings - interfase. Op hierdie tydstip is digte liggame van 'n korrelstruktuur, genaamd nukleoli, duidelik sigbaar in die selkern, wat 'n onontbeerlike komponent van beide plant- en dierselle is.
In molekulêre biologie is daar vasgestel dat die nukleoli die organelle is waar rRNA gesintetiseer word. Verdere navorsing deur sitoloë het gelei tot die ontdekking van dele van sellulêre DNA, waarin gene wat verantwoordelik is vir die struktuur en sintese van ribosomale sure gevind is. Hulle is die kernorganiseerder genoem.
Kernorganiseerder
Tot die 60's van die XX eeu was daar 'n mening in die biologie dat die nukleolêre organiseerder, geleë op die plek van die sekondêre vernouing in die 13de, 14de, 15de, 21ste en 22ste pare chromosome, die vorm het van 'n enkele webwerf. Wetenskaplikes betrokke by die studie van chromosomale skade, wat afwykings genoem word, het gevind dat die vorming van nukleoli op elk van sy dele plaasvind op die oomblik van chromosoombreuk op die plek van die sekondêre vernouing.
Ons kan dus die volgende stel: die kernorganiseerder bestaan nie uit een nie, maar uit verskeie lokusse (gene) wat verantwoordelik is vir die vorming van die nukleolus. Dit is daarin dat ribosomale ribonukleïensure rRNA gesintetiseer word, wat subeenhede van proteïensinteterende selorganelle vorm - ribosome.
Wat is ribosome?
Soos vroeër genoem, al drie hooftipesRNA bestaan in die sel, waar hulle gesintetiseer word op sekere plekke - DNA-gene. Die ribosomale RNA wat as gevolg van transkripsie gevorm word, vorm komplekse met proteïene - ribonukleoproteïene, waaruit die samestellende dele van die toekomstige organel, die sogenaamde subeenhede, gevorm word. Deur die porieë in die kernmembraan gaan dit in die sitoplasma in en vorm daarin die gekombineerde strukture, wat ook molekules van i-RNA en t-RNA, genoem polisome, insluit.
Die ribosome self kan onder die werking van kalsiumione geskei word en bestaan afsonderlik as subeenhede. Die omgekeerde proses vind plaas in die kompartemente van die sel sitoplasma, waar die prosesse van translasie plaasvind - die samestelling van sellulêre proteïenmolekules. Hoe meer aktief die sel is, hoe intenser is die metaboliese prosesse daarin, hoe meer ribosome bevat dit. Selle van die rooi beenmurg, hepatosiete van gewerwelde diere en mense word byvoorbeeld gekenmerk deur 'n groot aantal van hierdie organelle in die sitoplasma.
Hoe word rRNA-gene gekodeer?
Op grond van bogenoemde hang die struktuur, tipes en funksionering van rRNA-gene af van nukleolêre organiseerders. Hulle bevat lokusse wat gene bevat wat kodeer vir ribosomale RNA. O. Miller, wat navorsing gedoen het oor oogenese in newtselle, het die meganisme van die funksionering van hierdie gene vasgestel. Afskrifte van rRNA (die sogenaamde primêre transkripsies) is daaruit gesintetiseer, wat ongeveer 13x103 nukleotiede bevat en 'n sedimentasiekoëffisiënt van 45 S het. Daarna het hierdie ketting 'n rypwordingsproses ondergaan wat geëindig het met die vorming van drierRNA-molekules met sedimentasiekoëffisiënte van 5, 8 S, 28 S en 18 S.
Meganisme van rRNA-vorming
Kom ons keer terug na die eksperimente van Miller, wat die sintese van ribosomale RNA ondersoek het en bewys het dat kern-DNS dien as 'n templaat (matriks) vir die vorming van rRNA - 'n transkripsiemiddel. Hy het ook vasgestel dat die aantal onvolwasse ribosomale sure (pre-r-RNA) wat gevorm word, afhang van die aantal molekules van die RNA-polimerase-ensiem. Dan vind hul rypwording (verwerking) plaas, en rRNA-molekules begin dadelik aan peptiede bind, wat lei tot die vorming van 'n ribonukleoproteïen, die boumateriaal van die ribosoom.
Kenmerke van ribosomale sure in eukariotiese selle
Met dieselfde beginsels van struktuur en algemene funksionele meganismes, het die ribosome van prokariotiese en kernorganismes steeds sitomolekulêre verskille. Om uit te vind, het wetenskaplikes 'n navorsingsmetode genaamd x-straaldiffraksie-analise gebruik. Daar is gevind dat die grootte van die eukariotiese ribosoom, en dus die rRNA wat daarin ingesluit is, groter is en die sedimentasiekoëffisiënt is 80 S. Die organel, wat magnesiumione verloor, kan in twee subeenhede met aanwysers van 60 S en 40 S verdeel word 'n Klein deeltjie bevat een molekule suur, en 'n groot een-drie, dit wil sê, kernselle bevat ribosome wat bestaan uit 4 polinukleotiedhelikse suur met die volgende kenmerke: 28 S RNA - 5 duisend nukleotiede, 18 S - 2 duisend 5 S - 120 nukleotiede, 5, 8 S - 160. Die plek waar rRNA in eukariotiese selle gesintetiseer word, is die nukleolus, geleë in die karioplasma van die kern.
Ribosomale RNA van prokariote
Anders as r-RNA,wat die kernselle binnedring, word die ribosomale ribonukleïensure van bakterieë getranskribeer in 'n gekompakteerde area van die sitoplasma wat DNA bevat en die nukleoïed genoem. Dit bevat rRNA-gene. Transkripsie, waarvan die algemene kenmerk voorgestel kan word as 'n proses om inligting van rRNA van DNA-gene oor te skryf na 'n nukleotiedvolgorde van ribosomale ribonukleïensuur, met inagneming van die komplementariteitsreël van die genetiese kode: adeniennukleoied stem ooreen met uracil, en guanien na sitosien.
R-RNA-bakterieë het 'n laer molekulêre gewig en kleiner grootte as dié van kernselle. Hul sedimentasiekoëffisiënt is 70 S, en die twee subeenhede het waardes van 50 S en 30 S. Die kleiner deeltjie bevat een rRNA-molekule, en die groter een bevat twee.
Die rol van ribonukleïensuur in die vertaalproses
Die hooffunksie van r-RNA is om die proses van sellulêre proteïensintese - translasie te verseker. Dit word slegs uitgevoer in die teenwoordigheid van ribosome wat r-RNA bevat. As hulle in groepe gekombineer word, bind hulle aan die inligtings-DNS-molekule en vorm 'n polisoom. Molekules van die vervoer ribosomale ribonukleïensuur, wat aminosure dra, wat, een keer in die polisoom, aan mekaar bind deur peptiedbindings, vorm 'n polimeer - proteïen. Dit is die belangrikste organiese verbinding van die sel, wat baie belangrike funksies verrig: bou, vervoer, energie, ensiematies, beskermend en sein.
Hierdie artikel het die eienskappe, struktuur en beskrywing van ribosomale nukleïensure ondersoek, watorganiese biopolimere van plant-, dier- en menslike selle.
