Молекулярдык биология өсүмдүктөрдүн, жаныбарлардын жана адамдардын тирүү клеткаларын түзгөн органикалык заттардын молекулаларынын түзүлүшүн жана функцияларын изилдөө менен алектенет. Алардын арасында нуклеиндик (ядролук) кислоталар деп аталган бирикмелердин тобу өзгөчө орунду ээлейт.
Эки түрү бар: дезоксирибонуклеиндик кислота (ДНК) жана рибонуклеиндик кислота. Акыркысы бир нече модификацияга ээ: i-РНК, т-РНК жана r-РНК, алар функциялары жана клеткадагы жайгашуусу боюнча айырмаланат. Бул макала төмөнкү суроолорду изилдөөгө арналган: прокариоттук жана эукариоттук клеткаларда рРНК кайда синтезделет, анын түзүлүшү жана мааниси эмнеде.
Тарыхый маалымат
Рибосомалык кислота жөнүндө биринчи илимий сөздү XX кылымдын 60-жылдарында Р. Вайнберг менен С. Пенмандын изилдөөлөрүндө табууга болот, алар рибонуклеиндик кислоталарга тиешелүү, бирок мейкиндик түзүлүшү жана мейкиндик түзүлүшү боюнча айырмаланган кыска полинуклеотиддик молекулаларды сүрөттөгөн. маалыматтык жана транспорттук РНКдан седиментация коэффициенти. Көбүнчө, алардын молекулаларыядродо, ошондой эле клетка органеллдеринде – клеткалык белоктун синтезине жооптуу рибосомаларда кездешет. Алар рибосомалык (рибосомалык рибонуклеиндик кислоталар) деп аталчу.
РНК мүнөздөмөсү
Рибонуклеин кислотасы, ДНК сыяктуу, полимер, анын мономерлери 4 типтеги нуклеотиддер: аденин, гуанин, урацил жана цитидин, фосфодиэфирдик байланыштар аркылуу биригип, узун бир жиптүү молекулалар формасында бурмаланган. спираль же татаал конформацияларга ээ. Ошондой эле РНК камтыган вирустарда табылган жана ДНКнын функцияларын кайталаган кош саптуу рибосомалык рибонуклеиндик кислоталар бар: тукум куучулук белгилерди сактоо жана өткөрүү.
Клеткада үч түрдүү кислоталар кеңири таралган, булар: матрица же маалыматтык РНК, аминокислоталар кошулган транспорттук рибосомалык рибонуклеиндик кислота, ошондой эле ядродо жана клеткада жайгашкан рибосомалык кислота. цитоплазма.
Рибосомалык РНК клеткадагы рибонуклеиндик кислоталардын жалпы санынын 80%ке жакынын жана клеткалык белокту синтездөөчү органоид болгон рибосоманын массасынын 60%ин түзөт. Жогорудагы түрлөрдүн бардыгы РНК гендер деп аталган ДНКнын айрым бөлүмдөрүндө синтезделет (транскрипцияланат). Синтез процессинде атайын фермент РНК полимеразанын молекулалары катышат. Клеткадагы рРНК синтезделүүчү жер кариоплазмада жайгашкан ядроядролор.
Ядролук, анын синтездеги ролу
Клетка цикли деп аталган клетканын жашоосунда анын бөлүнүшүнүн ортосундагы мезгил – интерфаза болот. Бул учурда клетканын ядросунда нуклеолдор деп аталган гранулдуу түзүлүштөгү жыш денелер ачык көрүнүп турат, алар өсүмдүктөрдүн да, жаныбарлардын да клеткаларынын ажырагыс бөлүгү болуп саналат.
Молекулярдык биологияда ядролук рРНК синтезделуучу органеллдер экени аныкталган. Цитологдордун андан аркы изилдөөлөрү клеткалык ДНКнын бөлүмдөрүн ачууга алып келди, аларда рибосомалык кислоталардын түзүлүшү жана синтези үчүн жооптуу гендер табылган. Аларды ядролук уюштуруучу деп аташкан.
Ядролук уюштуруучу
XX кылымдын 60-жылдарына чейин биологияда хромосомалардын 13, 14, 15, 21 жана 22-жуптарындагы экинчилик тарылган жерде жайгашкан ядролук уюштуруучу формага ээ деген пикир бар. бир сайттан. Аберрациялар деп аталган хромосомалардын бузулушун изилдөөгө катышкан окумуштуулар хромосомалардын экинчилик кысылган жеринде сынган учурда анын ар бир бөлүгүндө ядролук пайда болоорун аныкташкан.
Ошентип, биз төмөнкүлөрдү айта алабыз: ядролук организатор бир эмес, ядронун пайда болушуна жооптуу бир нече локустардан (гендерден) турат. Дал анда рибосомалык рибонуклеиндик кислоталар рРНК синтезделет, алар белок синтездөөчү клетка органеллдеринин – рибосомалардын суббирдиктерин түзүшөт.
Рибосомалар деген эмне?
Мурда айтылгандай, үч негизги түрү теңРНК клеткада бар, алар белгилүү бир жерлерде синтезделет - ДНК гендер. Транскрипциянын натыйжасында пайда болгон рибосомалык РНК белоктор - рибонуклеопротеиддер менен комплекстерди түзүп, алардан болочок органеллдин составдык бөлүктөрү, суббирдиктер деп аталат. Ядро мембранасындагы тешикчелер аркылуу алар цитоплазмага өтүп, анда полисома деп аталган i-РНК жана т-РНКнын молекулаларын камтыган бириккен структураларды түзүшөт.
Рибосомалардын өзүлөрү кальций иондорунун таасири астында бөлүнүшү мүмкүн жана өз-өзүнчө суббирдиктер катары жашайт. Клетка цитоплазмасынын бөлүмдөрүндө тескери процесс жүрөт, бул жерде трансляция процесстери – клеткалык белок молекулаларынын жыйындысы жүрөт. Клетка канчалык активдүү болсо, андагы зат алмашуу процесстери ошончолук күчтүү болсо, анын курамында рибосомалар ошончолук көп болот. Мисалы, кызыл жилик чучугунун клеткалары, омурткалуу жаныбарлардын жана адамдардын гепатоциттери цитоплазмада бул органеллдердин көптүгү менен мүнөздөлөт.
РРНК гендер кантип коддолот?
Жогоруда айтылгандардын негизинде рРНК гендердин түзүлүшү, түрлөрү жана иштеши ядролук уюштуруучулардан көз каранды. Алар рибосомалык РНКны коддоочу гендерди камтыган локустарды камтыйт. О. Миллер тритон клеткаларындагы оогенез боюнча изилдөөлөрдү жүргүзүп, бул гендердин иштөө механизмин негиздеген. Алардан болжол менен 13x103 нуклеотидди камтыган жана 45 S седиментация коэффициентине ээ болгон рРНКнын (баштапкы транскриптанттар деп аталган) көчүрмөлөрү синтезделген. Андан кийин бул чынжыр жетилүү процессинен өтүп, үчтүн пайда болушу менен аяктаган. Седиментация коэффициенттери 5, 8 S, 28 S жана 18 S болгон рРНК молекулалары.
РНКнын пайда болуу механизми
Миллердин эксперименттерине кайрылып көрөлү, ал рибосомалык РНКнын синтезин изилдеп, нуклеолдук ДНК рРНКнын – транскриптанттын түзүлүшү үчүн шаблон (матрица) катары кызмат кылаарын далилдеген. Ал ошондой эле түзүлө турган жетиле элек рибосомалык кислоталардын (р-РНКга чейинки) саны РНК полимераза ферментинин молекулаларынын санына көз каранды экенин аныктаган. Андан кийин алардын жетилиши (иштеп чыгуу) болуп, рРНК молекулалары дароо пептиддер менен байланыша баштайт, натыйжада рибосоманын курулуш материалы болгон рибонуклеопротеин пайда болот.
Эукариоттук клеткалардагы рибосомалык кислоталардын өзгөчөлүктөрү
Түзүлүшүнүн принциптери жана жалпы функциялык механизмдери бар, прокариоттук жана ядролук организмдердин рибосомалары дагы эле цитомолекулярдык айырмачылыктарга ээ. Муну билүү үчүн окумуштуулар рентгендик дифракциялык анализ деп аталган изилдөө ыкмасын колдонушкан. Эукариоттук рибосоманын өлчөмү, демек, ага кирген рРНК чоңураак жана седиментация коэффициенти 80 S экени аныкталган. Магний иондорун жоготкон органеллди индикаторлору 60 S жана 40 S болгон эки суббирдикке бөлүүгө болот. Кичинекей бөлүкчө кислотанын бир молекуласын, ал эми чоңу-үчөөнү камтыйт, б.а., ядролук клеткалар төмөнкү мүнөздөмөдөгү кислотанын 4 полинуклеотиддик спиральдарынан турган рибосомаларды камтыйт: 28 S РНК - 5 миң нуклеотид, 18 S - 2 миң 5 S - 120 нуклеотид, 5, 8 S - 160. Эукариоттук клеткаларда рРНК синтезделуучу жер ядронун кариоплазмасында жайгашкан ядролук болуп саналат.
Прокариоттордун рибосомалык РНКсы
r-РНКдан айырмаланып,ядролук клеткаларга кирип, бактериялардын рибосомалык рибонуклеиндик кислоталары ДНКны камтыган цитоплазманын кысылган зонасында транскрипцияланат жана нуклеоид деп аталат. Ал рРНК гендерди камтыйт. Транскрипция, анын жалпы мүнөздөмөсү генетикалык коддун комплементарлык эрежесин эске алуу менен ДНК гендердин рРНКсынан маалыматты рибосомалык рибонуклеиндик кислотанын нуклеотиддик ырааттуулугуна кайра жазуу процесси катары берилиши мүмкүн: аденин нуклеоитиди урацилге, ал эми гуанинге туура келет. цитозинге.
R-РНК бактериялары ядролук клеткаларга караганда молекулярдык салмагы төмөн жана өлчөмү кичине. Алардын седиментация коэффициенти 70 S, ал эми эки суббирдиктин маанилери 50 S жана 30 S. Кичинекей бөлүкчө бир рРНК молекуласын, ал эми чоңу экиден турат.
Рибонуклеин кислотасынын котормо процессиндеги ролу
r-РНКнын негизги функциясы клеткалык белок биосинтезинин процессин - которууну камсыз кылуу. Ал r-РНКны камтыган рибосомалардын катышуусунда гана ишке ашырылат. Топторго биригип, полисоманы пайда кылып, маалыматтык ДНК молекуласы менен байланышат. Амино-кислоталарды алып жүрүүчү рибосомалык рибонуклеин кислотасынын молекулалары полисомага киргенден кийин бири-бири менен пептиддик байланыш аркылуу бири-бири менен байланышып, полимерди - белокту түзүшөт. Бул клетканын эң маанилүү органикалык кошулмасы, ал көптөгөн маанилүү функцияларды аткарат: куруу, транспорт, энергия, ферменттик, коргоочу жана сигнал берүү.
Бул макалада рибосомалык нуклеиндик кислоталардын мүнөздөмөлөрү, түзүлүшү жана сүрөттөлүшү каралат.өсүмдүк, жаныбар жана адам клеткаларынын органикалык биополимерлери.
