Ribosomska RNA kako se sintetizira, vrste i struktura, funkcije



Ribosomska RNAili ribosomal, u staničnoj biologiji, najvažnija je strukturna komponenta ribosoma. Stoga oni imaju nezamjenjivu ulogu u sintezi proteina i najzastupljeniji su u odnosu na ostale glavne tipove RNA: glasnik i transfer.

Sinteza proteina je ključni događaj u svim živim organizmima. Ranije se smatralo da ribosomalna RNK nije aktivno sudjelovala u ovoj pojavi i da je imala samo strukturalnu ulogu. Danas postoje dokazi da RNA ima katalitičke funkcije i da je istinski katalizator sinteze proteina.

Kod eukariota, geni koji potiču ovaj tip RNA organizirani su u području jezgre nazvane nukleolus. Tipovi RNK obično se klasificiraju ovisno o njihovom ponašanju u sedimentaciji, zbog čega su popraćeni slovom "Svedbergovih jedinica"..

indeks

  • 1 Vrste
    • 1.1 Jedinice Svedberga
    • 1.2 Prokarioti
    • 1.3. Eukarioti
  • 2 Kako se sintetizira?
    • 2.1 Položaj gena
    • 2.2 Početak transkripcije
    • 2.3. Produženje i kraj transkripcije
    • 2.4 Naknadne transkripcijske promjene
  • 3 Struktura
  • 4 Funkcije
  • 5 Primjenjivost
  • 6 Evolucija
  • 7 Reference

vrsta

Jedna od najupečatljivijih razlika između eukariotskih i prokariotskih linija je sastav u smislu ribosomske RNA koja čini njihove ribozome. Prokarioti imaju manje ribozome, dok su ribozomi u eukariota veći.

Ribosomi su podijeljeni u velike i male podjedinice. Mali sadrži jednu molekulu ribosomske RNA, dok veća sadrži veću molekulu i dvije manje, u slučaju eukariota.

Najmanja ribosomska RNA u bakterijama može imati od 1500 do 3000 nukleotida. Kod ljudi, ribosomska RNA dulje traje, između 1800 i 5000 nukleotida.

Ribosomi su fizičke osobe u kojima dolazi do sinteze proteina. Sastoje se od približno 60% ribosomske RNA. Ostalo su proteini.

Jedinice Svedberga

Povijesno gledano, ribosomska RNA identificirana je koeficijentom sedimentacije suspendiranih čestica centrifugiranih pod standardnim uvjetima, što je označeno slovom S "Svedbergovih jedinica"..

Jedno od zanimljivih svojstava ove jedinice je da nije aditivno, to jest, 10S plus 10S nisu 20S. Iz tog razloga postoji neka zbrka povezana s konačnom veličinom ribosoma.

prokariota

Kod bakterija, arheja, mitohondrija i kloroplasta mala jedinica ribosoma sadrži 16S ribosomalnu RNA. Dok velika podjedinica sadrži dvije vrste ribosomske RNA: 5S i 23S.

eukariotskim

Eukarioti, s druge strane, 18S ribosomska RNA nalazi se u maloj podjedinici, a velika podjedinica, 60S, sadrži tri vrste ribosomske RNA: 5S, 5.8S i 28S. U ovoj lozi, ribosomi su obično veći, složeniji i obilniji nego u prokariotima.

Kako se sintetizira?

Mjesto gena

Ribosomska RNA je središnja komponenta ribosoma, tako da je njezina sinteza nezamjenjiv događaj u stanici. Sinteza se odvija u jezgri, regiji unutar jezgre koja nije ograničena biološkom membranom.

Strojevi su odgovorni za sastavljanje jedinica ribosoma u prisutnosti određenih proteina.

Geni ribosomske RNA organizirani su na različite načine ovisno o liniji. Sjetite se da je gen segment DNA koji kodira fenotip.

U slučaju bakterija, geni za ribosomske RNA 16S, 23S i 5S su organizirani i transkribirani zajedno u operon. Ova organizacija "gena zajedno" vrlo je česta u genima prokariota.

Nasuprot tome, eukarioti, složeniji organizmi s jezgrom ograničenom membranom, organizirani su u tandemu. Kod nas, ljudi, geni koji kodiraju za ribosomalnu RNA organizirani su u pet "skupina" koje se nalaze na kromosomima 13, 14, 15, 21 i 22. Ove regije se nazivaju NOR..

Početak transkripcije

U stanici, RNA polimeraza je enzim odgovoran za dodavanje nukleotida u niti RNA. Oni tvore molekulu tih iz molekule DNA. Ovaj proces oblikovanja RNA nakon DNA kako je kaljen poznat je kao transkripcija. Postoji nekoliko vrsta RNA polimeraza.

Općenito, transkripcija ribosomalnih RNA provodi se pomoću RNA polimeraze I, s iznimkom 5S ribosomske RNA, čija se transkripcija provodi pomoću RNA polimeraze III. 5S također ima osobitost da je transkribiran izvan jezgre.

Promotori sinteze RNA sastoje se od dva elementa bogata GC sekvencama i središnje regije, ovdje počinje transkripcija.

Kod ljudi, transkripcijski faktori potrebni za proces pridružuju se središnjem području i dovode do kompleksa prije inicijacije, koji se sastoji od TATA kutije i čimbenika povezanih s TBP.

Kada su svi faktori zajedno, RNA polimeraza I, zajedno s drugim transkripcijskim faktorima, veže se na središnju regiju promotora da bi formirala inicijacijski kompleks..

Produženje i kraj transkripcije

Nakon toga slijedi drugi korak procesa transkripcije: izduženje. Ovdje se pojavljuje samo transkripcija i uključuje prisutnost drugih katalitičkih proteina, kao što je topoizomeraza.

Kod eukariota, transkripcijske jedinice ribosomskih gena imaju DNA sekvencu na 3 'kraju s nizom poznatim kao Sal kutija, koji označava kraj transkripcije..

Nakon što se u tandemu dogodi transkripcija ribosomskih RNA, u nukleolusu se odvija biogeneza ribosoma. Transkripti ribosomskih gena sazrijevaju i povezuju se s proteinima u obliku ribosomskih jedinica.

Prije završetka nastaje niz "riboproteina". Kao u RNA-ima, proces srastanje su usmjereni od malih nukleolarnih ribonukleoproteina ili snRNP-ova, za njegov akronim na engleskom jeziku.

srastanje to je proces u kojem se brišu introni (nekodirajuće sekvence) koji obično "prekidaju" egzone (sekvence koje čine kod za dotični gen).

Proces dovodi do 20S posrednika koji sadrže 18S i 32S rRNA, koji sadrže 5,8S i 28S rRNA.

Post-transkripcijske promjene

Nakon što nastanu ribosomske RNA, podliježu dodatnim modifikacijama. Oni uključuju metilacije (dodavanje metilne skupine) od oko 100 nukleotida po ribosomu u 2'-OH skupini ribosoma. Dodatno, dolazi do izomerizacije više od 100 uridina u pseudo-uridinski oblik.

struktura

Kao i DNK, RNA se sastoji od dušične baze vezane kovalentnom vezom za fosfatnu kralježnicu.

Četiri dušične baze koje ih tvore su adenin, citozin, uracil i gvanin. Međutim, za razliku od DNA, RNA nije molekula s dvostrukim pojasom, već jednostavna skupina.

Kao prijenosna RNA, ribosomska RNA je karakterizirana prilično složenom sekundarnom strukturom, s specifičnim veznim regijama koje prepoznaju RNA prijenosnika i prijenos RNA..

funkcije

Glavna funkcija ribosomalne RNA je osigurati fizičku strukturu koja omogućuje uzimanje RNK i dekodiranje u aminokiseline, da bi se formirali proteini.

Proteini su biomolekule sa širokim rasponom funkcija - od transporta kisika, kao što je hemoglobin, do potpornih funkcija.

primjenjivost

Ribosomska RNA koristi se opsežno, kako u području molekularne biologije i evolucije, tako i u medicini.

Ako netko želi znati filogenetske odnose više problema između dvije skupine organizama - to jest, kako se organizmi međusobno odnose, u smislu srodstva - ribosomski RNA geni se obično koriste kao oznake..

Oni su vrlo korisni kao molekularni markeri zahvaljujući svojim niskim stopama evolucije (ova vrsta sekvenci su poznate kao "konzervirane sekvence").

Zapravo, jednu od najpoznatijih filogenetskih rekonstrukcija u području biologije proveo je Carl Woese i suradnici koji su koristili 16S ribosomalne RNA sekvence. Rezultati ovog istraživanja omogućili su podjelu živih organizama na tri domene: arheje, bakterije i eukariote..

S druge strane, ribosomska RNA je obično meta mnogih antibiotika koji se koriste u području medicine za liječenje širokog raspona bolesti. Logično je pretpostaviti da će napad na bakterijski sustav proizvodnje odmah biti pogođen.

evolucija

Pretpostavlja se da su ribosomi, kao što ih danas poznajemo, započeli formiranje u vrlo udaljenim vremenima, blizu formiranja LUCA (svojim inicijalima u Engleski posljednji univerzalni zajednički predak ili posljednji univerzalni zajednički predak).

U stvari, jedna od hipoteza o podrijetlu života navodi da je život nastao iz RNA molekule - budući da posjeduje potrebne autokatalitičke sposobnosti da se smatra jednom od prekursorskih molekula života..

Istraživači predlažu da prekursori trenutnih ribosoma nisu bili tako selektivni s aminokiselinama, prihvaćajući oba izomera l i d. Danas je opće poznato da su proteini isključivo formirani od aminokiselina.

Osim toga, ribosomska RNA ima sposobnost da katalizira reakciju peptidil transferaze, što je svojstvo služenja kao spremište nukleotida, zajedno s njegovim katalitičkim sposobnostima, čini ključni element u evoluciji prvih oblika na Zemlji..

reference

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemija. 5. izdanje. New York: W H Freeman. Odjeljak 29.3, Ribosom je ribonukleoproteinska čestica (70S) izrađena od male (30S) i velike (50S) podjedinice. Dostupno na: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., i Schnek, A. (2006). Poziv na biologiju. Ed Panamericana Medical.
  3. Fox, G.E. (2010). Nastanak i evolucija ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Udžbenik Guyton i Hall medicinske fiziologije e-knjiga. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geni. Svezak 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktura ribosoma i mehanizam translacije. ćelija, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R. i Case, C.L. (2007). Uvod u mikrobiologiju. Ed Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N. & Cate, J.H.D. (2012). Struktura i funkcija eukariotskog ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 4(5), a011536.