ARN: MGA FUNCTION, ISTRAKTURA AT URI - BIOLOGY - 2025

Ang RNA o RNA (ribonucleic acid) ay isang uri ng nucleic acid na naroroon sa eukaryotes, prokaryotes at mga virus. Ito ay isang nucleotide polymer na naglalaman ng apat na uri ng mga nitrogenous base sa istraktura nito: adenine, guanine, cytosine at uracil.

Ang RNA sa pangkalahatan ay natagpuan bilang isang solong banda (maliban sa ilang mga virus), sa isang linear na fashion o sa isang serye ng mga kumplikadong istruktura. Sa katunayan, ang RNA ay may isang istruktura na dinamismo na hindi sinusunod sa dobleng helix ng DNA. Ang iba't ibang uri ng RNA ay may iba't ibang mga pag-andar.

Ang ribosomal RNAs ay bahagi ng ribosom, ang mga istruktura na responsable para sa synthesis ng mga protina sa mga cell. Ang RNAs ng Messenger ay gumaganap bilang mga tagapamagitan at nagdadala ng impormasyon na genetic sa ribosome, na isinalin ang mensahe mula sa pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa isang pagkakasunod-sunod ng amino acid.

Ang paglipat ng RNA ay responsable para sa pag-activate at paglilipat ng iba't ibang uri ng mga amino acid -20 sa kabuuan- sa mga ribosom. Mayroong isang paglipat ng molekula ng RNA para sa bawat amino acid na kinikilala ang pagkakasunud-sunod sa messenger RNA.

Bilang karagdagan, mayroong iba pang mga uri ng RNA na hindi direktang nasasangkot sa synthesis ng protina at nakikilahok sa regulasyon ng gene.

Istraktura

Ang mga pangunahing yunit ng RNA ay mga nucleotides. Ang bawat nucleotide ay binubuo ng isang nitrogenous base (adenine, guanine, cytosine, at uracil), isang pentose, at isang pospeyt.

Nukleotides

Ang mga base ng nitrogen ay nagmula sa dalawang pangunahing compound: pyrimidines at purines.

Ang mga batayang nagmula sa purines ay adenine at guanine at ang mga batayang nagmula sa pyrimidines ay cytosine at uracil. Bagaman ito ang pinaka-karaniwang mga base, ang mga nucleic acid ay maaari ding magkaroon ng iba pang mga uri ng mga base na hindi gaanong karaniwan.

Tulad ng para sa pentose, sila ay mga yunit ng d-ribose. Samakatuwid, ang mga nucleotide na bumubuo ng RNA ay tinatawag na "ribonucleotides".

RNA chain

Ang mga nukleotide ay magkakaugnay ng mga bono ng kemikal na nagsasangkot sa pangkat na pospeyt. Upang mabuo ang mga ito, ang pangkat na pospeyt sa 5 ′ dulo ng isang nucleotide ay naka-kalakip sa pangkat na hydroxyl (–OH) sa 3 ′ dulo ng susunod na nucleotide, kaya't lumilikha ng isang bond na tulad ng phosphodiester.

Sa kahabaan ng chain ng nucleic acid, ang mga bono ng phosphodiester ay may parehong orientation. Samakatuwid, mayroong isang polarion ng strand, na nakikilala sa pagitan ng 3 ′ at ang 5 ′ end.

Sa pamamagitan ng kombensyon, ang istraktura ng mga nucleic acid ay kinakatawan ng 5 ′ dulo sa kaliwa at ang 3 ′ sa kanan.

Ang produkto ng RNA ng transkripsiyon ng DNA ay isang solong stranded band na lumiko sa kanan, sa isang helical conform sa pamamagitan ng pag-stack ng mga base. Ang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga purines ay mas malaki kaysa sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang pyrimidines, dahil sa kanilang laki.

Sa RNA, hindi posible na magsalita ng isang tradisyonal na pangalawang istraktura at ng sanggunian, tulad ng dobleng helix ng DNA. Ang three-dimensional na istraktura ng bawat molekulang RNA ay natatangi at kumplikado, maihahambing sa mga protina (lohikal, hindi natin ma-globalize ang istruktura ng mga protina).

Mga lakas na nagpapatatag ng RNA

May mga mahihirap na pakikipag-ugnayan na nag-aambag sa pagpapanatag ng RNA, lalo na ang base ng pag-stack, kung saan matatagpuan ang mga singsing sa isa sa itaas ng iba pa. Ang kababalaghan na ito ay nag-aambag din sa katatagan ng DNA helix.

Kung ang molekula ng RNA ay nakakahanap ng magkakasunod na pagkakasunud-sunod, maaari silang mag-asawa at makabuo ng isang dobleng stranded na istraktura na lumiliko sa kanan. Ang pangunahing form ay ang uri A; Tulad ng para sa mga form na Z, napatunayan lamang nila sa laboratoryo, habang ang form ng B ay hindi napansin.

Kadalasan, may mga maiikling pagkakasunud-sunod (tulad ng UUGG) na matatagpuan sa dulo ng RNA at may partikularidad ng pagbubuo ng mga matatag na loop. Ang pagkakasunud-sunod na ito ay nakikilahok sa natitiklop na three-dimensional na istraktura ng RNA.

Bilang karagdagan, ang mga bono ng hydrogen ay maaaring mabuo sa iba pang mga site kaysa sa mga pangkaraniwang mga pares ng base (AU at CG). Ang isa sa mga pakikipag-ugnay na ito ay nangyayari sa pagitan ng 2'-OH ng ribose sa iba pang mga pangkat.

Ang pagtanggal ng iba't ibang mga istraktura na matatagpuan sa RNA ay nagsilbi upang ipakita ang maraming mga pag-andar ng nucleic acid na ito.

Mga uri at pag-andar ng RNA

Mayroong dalawang mga klase ng RNA: impormasyon at pag-andar. Kasama sa unang pangkat ang mga RNA na nakikilahok sa synthesis at proteksyon bilang mga tagapamagitan sa proseso; ang mga impormasyong RNA ay ang messenger RNAs.

Sa kaibahan, ang mga RNA na kabilang sa pangalawang klase, ang mga nagpapatakbo, ay hindi nagbibigay ng pagtaas sa isang bagong molekula ng protina at ang RNA mismo ang pangwakas na produkto. Ito ang mga paglipat ng RNA at ang ribosomal RNAs.

Sa mga selula ng mammalian, 80% ng RNA ay ribosomal RNA, 15% ang paglipat ng RNA, at isang maliit na bahagi lamang ang tumutugma sa messenger RNA. Ang tatlong uri na ito ay nagtutulungan na makamit upang makamit ang protina biosynthesis.

Mayroon ding maliit na nukleyar na RNA, maliit na mga cytoplasmic RNA, at mga microRNA, bukod sa iba pa. Ang bawat isa sa mga pinakamahalagang uri ay ilalarawan nang detalyado sa ibaba:

Messenger RNA

Sa mga eukaryotes, ang DNA ay nakakulong sa nucleus, habang ang synthesis ng protina ay nangyayari sa cytoplasm ng cell, kung saan matatagpuan ang mga ribosom. Dahil sa paghihiwalay ng spatial na ito ay dapat mayroong tagapamagitan na nagdadala ng mensahe mula sa nucleus hanggang sa cytoplasm at ang molekula ay ang messenger RNA.

Ang Messenger RNA, pinaikling mRNA, ay isang pansamantalang molekula na naglalaman ng impormasyong naka-encode sa DNA at tinukoy ang isang pagkakasunud-sunod ng amino acid na magbubunga ng isang gumaganang protina.

Ang terminong messenger RNA ay iminungkahi noong 1961 nina François Jacob at Jacques Monod upang ilarawan ang bahagi ng RNA na nagpadala ng mensahe mula sa DNA hanggang sa ribosom.

Ang proseso ng synthesis ng isang mRNA mula sa strand ng DNA ay kilala bilang transkrip at nangyayari ito nang magkakaiba sa pagitan ng prokaryotes at eukaryotes.

Ang expression ng Gene ay pinamamahalaan ng maraming mga kadahilanan at nakasalalay sa mga pangangailangan ng bawat cell. Ang transkripsyon ay nahahati sa tatlong yugto: pagsisimula, pagpahaba, at pagtatapos.

Transkripsyon

Ang proseso ng pagtitiklop ng DNA, na nangyayari sa bawat paghahati ng cell, kinokopya ang buong kromosom. Gayunpaman, ang proseso ng transkrip ay mas pumipili, tumutukoy lamang ito sa pagproseso ng mga tiyak na mga segment ng strand ng DNA at hindi nangangailangan ng isang panimulang aklat.

Sa Escherichia coli - ang pinakamahusay na pinag-aralan na bakterya sa mga agham sa buhay - nagsisimula ang transkripsyon sa hindi pag-iwas sa DNA na double helix at nabuo ang transcription loop. Ang enzyme na RNA polymerase ay may pananagutan sa synthesizing RNA at, habang nagpapatuloy ang transkripsiyon, ang strand ng DNA ay bumalik sa orihinal na hugis nito.

Ang pagsisimula, pagpahaba at pagwawakas

Ang transkripsyon ay hindi sinimulan sa mga random na site sa molekula ng DNA; mayroong mga dalubhasang mga site para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, na tinatawag na mga tagataguyod. Sa E. coli ang RNA polymerase ay kaisa ng ilang mga pares ng base sa itaas ng target na rehiyon.

Ang mga pagkakasunud-sunod kung saan ang mga kadahilanan ng transkripsiyon ay isinama ay lubos na natipid sa pagitan ng iba't ibang mga species. Ang isa sa mga kilalang pagkakasunud-sunod ng promoter ay ang kahon ng TATA.

Sa pagpahaba, ang RNA polymerase enzyme ay nagdaragdag ng mga bagong nucleotides sa dulo ng 3'-OH, na sumusunod sa direksyon ng 5 ′ hanggang 3 ′. Ang pangkat ng hydroxyl ay kumikilos bilang isang nucleophile, na umaatake sa alpha phosphate ng nucleotide na idadagdag. Ang reaksyon na ito ay naglabas ng isang pyrophosphate.

Isa lamang sa mga strand ng DNA ang ginagamit upang synthesize ang messenger RNA, na kinopya sa direksyon na 3 ′ hanggang 5 ′ (ang antiparallel form ng bagong strand ng RNA). Ang idinagdag na nucleotide ay dapat sumunod sa mga pagpapares ng base: Ang mga pares ng U sa A, at G kasama ang C.

Ang RNA polymerase ay tumitigil sa proseso kapag nahanap nito ang mga rehiyon na mayaman sa cytosine at guanine. Nang maglaon, ang bagong messenger ng RNA na molekula ay nahiwalay sa kumplikado.

Transkripsyon sa prokaryotes

Sa prokaryotes, ang isang messenger na RNA molekula ay maaaring code para sa higit sa isang protina.

Kung ang isang mRNA eksklusibong mga code para sa isang protina o polypeptide, tinatawag itong monocistronic mRNA, ngunit kung ito ay code para sa higit sa isang produkto ng protina, ang mRNA ay polycistronic (tandaan na sa kontekstong ito ang term na cistron ay tumutukoy sa gene).

Transkripsyon sa mga eukaryotes

Sa mga eukaryotic na organismo, ang karamihan sa mga mRNA ay monocistronic at ang transkripsyonal na makinarya ay mas kumplikado sa linya ng mga organismo. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng tatlong RNA polymerases, ipinapahiwatig I, II at III, bawat isa ay may mga tiyak na pag-andar.

Ang ako ay namamahala sa synthesizing ang pre-rRNAs, ang II synthesize ang messenger RNAs at ilang mga espesyal na RNAs. Sa wakas, pinangalagaan ni III ang paglilipat ng mga RNA, ribosomal 5S, at iba pang maliliit na RNA.

Messenger RNA sa eukaryotes

Ang RNA ng Messenger ay sumasailalim sa isang serye ng mga tiyak na pagbabago sa mga eukaryotes. Ang una ay nagsasangkot ng pagdaragdag ng isang "takip" sa pagtatapos ng 5.. Chemical, ang takip ay isang nalalabi na 7-methylguanosine na naka-attach sa dulo sa pamamagitan ng isang 5 ′, 5'-triphosphate bond.

Ang papel na ginagampanan ng zone na ito ay upang maprotektahan ang RNA mula sa posibleng pagkasira ng mga ribonucleases (mga enzyme na bumabagabag sa RNA sa mas maliit na mga bahagi).

Bilang karagdagan, ang pag-aalis ng 3 ′ end ay nangyayari at 80 hanggang 250 adenine residues ay idinagdag. Ang istraktura na ito ay kilala bilang ang "buntot" na polyA at nagsisilbing isang nagbubuklod na site para sa iba't ibang mga protina. Kapag ang isang prokaryote ay nakakakuha ng isang polyA tail ay may posibilidad na pasiglahin ang pagkasira nito.

Sa kabilang banda, ang messenger na ito ay na-transcribe sa mga intron. Ang mga inton ay mga pagkakasunud-sunod ng DNA na hindi bahagi ng gene ngunit ang "makagambala" na pagkakasunod-sunod. Ang mga intonon ay hindi isinalin at samakatuwid ay dapat alisin sa messenger.

Karamihan sa mga gen ng vertebrate ay may mga intron, maliban sa mga gene na ang code para sa mga histones. Katulad nito, ang bilang ng mga intron sa isang gene ay maaaring mag-iba mula sa ilang sa dose-dosenang mga ito.

Paghahati

Ang proseso ng plicing o pag-splang ng RNA ay nagsasangkot sa pagtanggal ng mga introns sa messenger RNA.

Ang ilang mga intron na natagpuan sa mga neneyang nukleyar o mitochondrial ay maaaring magsagawa ng proseso ng pag-splice nang walang tulong ng mga enzymes o ATP. Sa halip, ang proseso ay isinasagawa ng mga reaksyon ng transesterification. Ang mekanismong ito ay natuklasan sa ciliated protozoan Tetrahymena thermophila.

Sa kaibahan, mayroong isa pang pangkat ng mga messenger na hindi may kakayahang mamagitan ng kanilang sariling pag-splicing, kaya kailangan nila ng karagdagang makinarya. Ang isang medyo malaking bilang ng mga nukleyar na gene ay kabilang sa pangkat na ito.

Ang proseso ng pag-splice ay pinagsama sa pamamagitan ng isang protina complex na tinatawag na isang spliceosome o splicing complex. Ang sistema ay binubuo ng mga dalubhasang mga komplikadong RNA na tinatawag na maliit na nuclear ribonucleoproteins (RNPs).

Mayroong limang mga uri ng RNP: U1, U2, U4, U5 at U6, na matatagpuan sa nucleus at mamagitan ang proseso ng paghahati.

Ang paghahati ay maaaring makagawa ng higit sa isang uri ng protina - ito ay kilala bilang alternatibong paghahati - dahil ang mga exon ay inayos nang magkakaiba, na lumilikha ng mga uri ng messenger RNA.

Ribosomal RNA

Ang Ribosomal RNA, pinaikling rRNA, ay matatagpuan sa ribosom at nakikilahok sa biosynthesis ng mga protina. Samakatuwid, ito ay isang mahalagang sangkap ng lahat ng mga cell.

Ang ribosomal RNA ay nakikipag-ugnay sa mga molekula ng protina (humigit-kumulang 100) upang madagdagan ang mga presyon na ribosomal. Ang mga ito ay naiuri ayon sa kanilang koepisyentasyon ng sedimentasyon, na isinulat ng titik S para sa mga yunit ng Svedberg.

Ang isang ribosom ay binubuo ng dalawang bahagi: ang pangunahing mga subunit at ang menor de edad na subunit. Ang parehong mga subunits ay naiiba sa pagitan ng prokaryotes at eukaryotes sa mga tuntunin ng koepisyent ng sedimentation.

Ang mga prokaryote ay may isang malaking subunit ng 50S at isang maliit na subunit ng 30S, habang sa eukaryotes ang malaking subunit ay 60S at ang maliit na 40S.

Ang mga gene na code para sa ribosomal RNAs ay nasa nucleolus, isang partikular na lugar ng nucleus na hindi nakatali sa isang lamad. Ang ribosomal RNAs ay na-transcribe sa rehiyon na ito ng RNA polymerase I.

Sa mga cell na synthesize ng maraming mga protina; ang nucleolus ay isang kilalang istraktura. Gayunpaman, kapag ang cell na pinag-uusapan ay hindi nangangailangan ng isang malaking bilang ng mga produktong protina, ang nucleolus ay isang halos hindi mahahalata na istraktura.

MicroRNA

Ang mga MicroRNA o miRNA ay isang uri ng maikli, single-stranded RNAs, sa pagitan ng 21 at 23 na mga nucleotides, na ang pagpapaandar ay upang ayusin ang pagpapahayag ng mga gene. Dahil hindi ito isinalin sa protina, madalas itong tinatawag na noncoding RNA.

Tulad ng iba pang mga uri ng RNA, ang pagproseso ng microRNA ay kumplikado at nagsasangkot ng isang bilang ng mga protina.

Ang mga MicroRNA ay lumitaw mula sa mas mahahalagang naunang tinatawag na mi-priRNA, na nagmula sa unang transcript ng gene. Sa nucleus ng cell, ang mga precursor na ito ay binago sa microprocessor complex at ang resulta ay isang pre-miRNA.

Ang mga pre-miRNA ay 70 na mga nukleotide hairpins na patuloy na naproseso sa cytoplasm ng isang enzyme na tinatawag na Dicer, na nagtitipon ng RNAC na sapilitan na silencing complex (RISC) at sa wakas ang miRNA ay synthesized.

Ang mga RNA na ito ay may kakayahang umayos ng pagpapahayag ng mga gene, dahil sila ay pantulong sa mga tiyak na RNA ng messenger. Sa pamamagitan ng pag-aasawa sa kanilang target, ang mga miRNA ay magagawang pigilan ang messenger, o kahit na pababain ito. Dahil dito, hindi ma-translate ng ribosom ang nasabing transcript.

Pag-silencing ng RNA

Ang isang partikular na uri ng microRNA ay maliit na nakakasagabal sa mga RNA (siRNA), na tinatawag ding silencing RNAs. Ang mga ito ay mga maikling RNA, na nasa pagitan ng 20 hanggang 25 na mga nucleotide, na pumipigil sa pagpapahayag ng ilang mga gen.

Lubos silang nangangako ng mga instrumento para sa pananaliksik, dahil ginagawang posible na patahimikin ang isang gene ng interes at sa gayon pag-aralan ang posibleng pag-andar nito.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng DNA at RNA

Bagaman ang DNA at RNA ay mga nucleic acid at maaaring magmukhang halos kapareho sa unang sulyap, naiiba sila sa ilang mga kemikal at istruktura na katangian. Ang DNA ay isang dobleng banda na molekula, habang ang RNA ay single-band.

Bilang tulad, ang RNA ay isang mas maraming nalalaman molekula at maaaring tumagal sa isang malawak na iba't ibang mga three-dimensional na mga hugis. Gayunpaman, ang ilang mga virus ay may double-band na RNA sa kanilang genetic material.

Sa RNA nucleotides ang molekula ng asukal ay isang ribosa, habang sa DNA ito ay isang deoxyribose, na naiiba lamang sa pagkakaroon ng isang atom na oxygen.

Ang bono ng phosphodiester sa gulugod ng DNA at RNA ay madaling makaranas ng isang mabagal na proseso ng hydrolysis nang walang pagkakaroon ng mga enzyme. Sa ilalim ng mga kondisyon ng alkalina, ang RNA hydrolyzes mabilis - salamat sa labis na pangkat ng hydroxyl - habang ang DNA ay hindi.

Katulad nito, ang mga base sa nitrogenous na bumubuo ng mga nucleotide sa DNA ay guanine, adenine, thymine, at cytosine; sa kaibahan, sa RNA, ang thymine ay pinalitan ng uracil. Ang Uracil ay maaaring ipares sa adenine, sa parehong paraan tulad ng thymine sa DNA.

Pinagmulan at ebolusyon

Ang RNA ay ang tanging kilalang molekula na may kakayahang mag-imbak ng impormasyon at catalyzing reaksyon ng kemikal sa parehong oras; Para sa kadahilanang ito, iminumungkahi ng maraming may-akda na ang molekula ng RNA ay mahalaga sa pinagmulan ng buhay. Nakakagulat na ang mga substrate para sa ribosom ay iba pang mga molekula ng RNA.

Ang pagtuklas ng mga ribozyme ay humantong sa biochemical redefinition ng "enzyme" -sa dati ang term ay ginamit nang eksklusibo para sa mga protina na may catalytic activity -, at tinulungan ang suporta sa isang senaryo kung saan ang mga unang anyo ng buhay na ginamit lamang RNA bilang genetic material.

Mga Sanggunian

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002). Molekular na Biology ng Cell. Ika-4 na edisyon. New York: Garland Science. Mula sa DNA hanggang RNA. Magagamit sa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochemistry. Baligtad ko.
3. Campbell, NA, & ​​Reece, JB (2007). Biology. Panamerican Medical Ed.
4. Griffiths, AJF, Gelbart, WM, Miller, JH, et al. (1999). Modern Genetic Pagsusuri. New York: WH Freeman. Mga Gen at RNA. Magagamit sa: ncbi.nlm.nih.gov
5. Guyton, AC, Hall, JE, & Guyton, AC (2006). Treaty ng medikal na pisyolohiya. Elsevier.
6. Hall, JE (2015). Guyton at Hall aklat ng medikal na pisyolohiya ng medikal e - Aklat. Elsevier Mga Agham sa Kalusugan.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, et al. (2000) Molekular na Cell Biology. Ika-4 na edisyon. New York: WH Freeman. Seksyon 11.6, Pagproseso ng rRNA at tRNA. Magagamit sa: ncbi.nlm.nih.gov
8. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.