Sự tương tác và cấu trúc của IRNA, tRNA, RRNA - ba axit nucleic chính, được một ngành khoa học coi là tế bào học. Nó sẽ giúp tìm ra vai trò của axit ribonucleic vận chuyển (tRNA) trong tế bào là gì. Đây là phân tử rất nhỏ, nhưng đồng thời không thể phủ nhận quan trọng tham gia vào quá trình kết hợp các protein tạo nên cơ thể.
Cấu trúc của tRNA là gì? Rất thú vị khi xem xét chất này "từ bên trong", để tìm ra hóa sinh và vai trò sinh học của nó. Ngoài ra, cấu trúc của tRNA và vai trò của nó trong quá trình tổng hợp protein có mối quan hệ với nhau như thế nào?
tRNA là gì, nó hoạt động như thế nào?
Vận chuyển axit ribonucleic tham gia vào quá trình xây dựng các protein mới. Gần 10% của tất cả các axit ribonucleic là vận chuyển. Để làm rõ một phân tử được hình thành từ những nguyên tố hóa học nào, chúng tôi sẽ mô tả cấu trúc của cấu trúc bậc hai của tRNA. Cấu trúc thứ cấp xem xét tất cả các liên kết hóa học chính giữa các nguyên tố.
Đây là một đại phân tử bao gồm một chuỗi polynucleotide. Các bazơ nitơ trong nó được kết nối với nhau bằng các liên kết hydro. Như trong DNA, RNA có 4 bazơ nitơ: adenin,cytosine, guanine và uracil. Trong các hợp chất này, adenin luôn liên kết với uracil và guanin, như thường lệ, với cytosine.
Tại sao nucleotide có tiền tố ribo-? Đơn giản, tất cả các polyme mạch thẳng có một ribose thay vì một đường pentose ở gốc nucleotide được gọi là ribonucleic. Và RNA chuyển là một trong 3 loại polyme ribonucleic như vậy.
Cấu trúc của tRNA: hóa sinh
Hãy xem xét các lớp sâu nhất của cấu trúc phân tử. Các nucleotide này có 3 thành phần:
- Sucrose, ribose tham gia vào tất cả các loại RNA.
- Axit photphoric.
- Bazơ nitơ. Đây là purin và pyrimidine.
Các bazơ nitơ liên kết với nhau bằng các liên kết bền chặt. Thông thường người ta chia bazơ thành purin và pyrimidine.
Purines là adenin và guanin. Adenine tương ứng với một adenyl nucleotide của 2 vòng nối liền nhau. Và guanin tương ứng với cùng một nucleotit guanin "vòng đơn".
Pyramidines là cytosine và uracil. Các pyrimidine có cấu trúc vòng đơn. Không có thymine trong RNA, vì nó được thay thế bằng một phần tử như uracil. Điều quan trọng cần hiểu là trước khi xem xét các đặc điểm cấu trúc khác của tRNA.
Các loại RNA
Như bạn thấy, không thể mô tả ngắn gọn cấu trúc của TRNA. Bạn cần phải nghiên cứu sâu hơn về hóa sinh để hiểu mục đích của phân tử và cấu trúc thực sự của nó. Những nucleotide nào khác của ribosome đã được biết đến? Ngoài ra còn có chất nền hoặc axit nucleic thông tin và ribosome. Viết tắt là RNA và RNA. Cả 3các phân tử phối hợp chặt chẽ với nhau trong tế bào để cơ thể nhận được các hạt protein có cấu trúc chính xác.
Không thể tưởng tượng được công việc của một polyme mà không có sự trợ giúp của 2 polyme khác. Các đặc điểm cấu trúc của tRNA trở nên dễ hiểu hơn khi được xem cùng với các chức năng liên quan trực tiếp đến hoạt động của ribosome.
Cấu trúc của IRNA, tRNA, RRNA giống nhau về nhiều mặt. Tất cả đều có đế ribose. Tuy nhiên, cấu trúc và chức năng của chúng khác nhau.
Khám phá về axit nucleic
Johann Miescher người Thụy Sĩ đã tìm thấy các đại phân tử trong nhân tế bào vào năm 1868, sau này được gọi là nuclein. Tên gọi "nucleins" bắt nguồn từ từ (hạt nhân) - hạt nhân. Mặc dù một thời gian sau người ta thấy rằng ở các sinh vật đơn bào không có nhân, các chất này cũng có mặt. Vào giữa thế kỷ 20, người ta đã nhận được giải Nobel cho việc phát hiện ra quá trình tổng hợp axit nucleic.
TRNA có chức năng tổng hợp protein
Bản thân cái tên - RNA vận chuyển đã nói lên chức năng chính của phân tử. Axit nucleic này "mang theo" axit amin thiết yếu được RNA ribosome yêu cầu để tạo ra một loại protein cụ thể.
Phân tử tRNA có ít chức năng. Chức năng đầu tiên là nhận dạng codon IRNA, chức năng thứ hai là cung cấp các khối xây dựng - axit amin để tổng hợp protein. Một số chuyên gia hơn phân biệt chức năng chấp nhận. Tức là sự bổ sung các axit amin theo nguyên tắc cộng hoá trị. Một loại enzyme như aminocil-tRNA synthatase giúp "gắn" axit amin này.
Cấu trúc của tRNA liên quan đến nó như thế nàochức năng? Axit ribonucleic đặc biệt này được sắp xếp theo cách mà ở một bên của nó có các bazơ nitơ, chúng luôn được kết nối thành từng cặp. Đây là những nguyên tố mà chúng ta đã biết - A, U, C, G. Chính xác 3 "chữ cái" hoặc bazơ nitơ tạo nên bộ phản mã - tập hợp ngược lại của các phần tử tương tác với codon theo nguyên tắc bổ sung.
Đặc điểm cấu trúc quan trọng này của tRNA đảm bảo rằng sẽ không có lỗi khi giải mã axit nucleic của khuôn mẫu. Rốt cuộc, nó phụ thuộc vào trình tự chính xác của các axit amin liệu protein mà cơ thể cần ở thời điểm hiện tại có được tổng hợp chính xác hay không.
Tính năng xây dựng
Đặc điểm cấu trúc của tRNA và vai trò sinh học của nó là gì? Đây là một cấu trúc rất cổ xưa. Kích thước của nó khoảng 73 - 93 nucleotide. Trọng lượng phân tử của một chất là 25.000–30.000.
Cấu trúc của cấu trúc bậc hai của tRNA có thể được tháo rời bằng cách nghiên cứu 5 yếu tố chính của phân tử. Vì vậy, axit nucleic này bao gồm các nguyên tố sau:
- vòng tiếp xúc enzyme;
- vòng lặp để tiếp xúc với ribosome;
- vòng lặp ngược dòng;
- gốc bộ nhận;
- chính phản âm.
Và cũng cấp phát một vòng lặp biến nhỏ trong cấu trúc thứ cấp. Một vai trong tất cả các loại tRNA đều giống nhau - một gốc của hai gốc cytosine và một adenosine. Đó là ở nơi này xảy ra kết nối với 1 trong 20 axit amin có sẵn. Mỗi axit amin có một loại enzim riêng biệt - aminoacyl-tRNA của riêng nó.
Tất cả thông tin mã hóa cấu trúc của tất cảaxit nucleic được tìm thấy trong chính DNA. Cấu trúc của tRNA ở tất cả các sinh vật sống trên hành tinh gần như giống hệt nhau. Nó sẽ trông giống như một chiếc lá khi được xem ở chế độ 2-D.
Tuy nhiên, nếu bạn nhìn về khối lượng, phân tử giống như một cấu trúc hình học hình chữ L. Đây được coi là cấu trúc bậc ba của tRNA. Nhưng để thuận tiện cho việc nghiên cứu, thông lệ là "không đọc" bằng mắt. Cấu trúc bậc ba được hình thành do sự tương tác của các phần tử của cấu trúc bậc hai, những phần này bổ sung cho nhau.
Cánh tay hoặc nhẫn tRNA đóng một vai trò quan trọng. Ví dụ, cần một cánh tay để liên kết hóa học với một loại enzym cụ thể.
Một tính năng đặc trưng của nucleotide là sự hiện diện của một số lượng lớn nucleoside. Có hơn 60 loại nucleoside nhỏ này.
Cấu trúc của tRNA và mã hóa các axit amin
Chúng ta biết rằng bộ kháng mã tRNA dài 3 phân tử. Mỗi anticodon tương ứng với một axit amin "cá nhân" cụ thể. Axit amin này được kết nối với phân tử tRNA bằng cách sử dụng một loại enzyme đặc biệt. Ngay sau khi 2 axit amin kết hợp với nhau, các liên kết với tRNA bị phá vỡ. Tất cả các hợp chất hóa học và enzym đều cần thiết cho đến thời điểm cần thiết. Đây là cách cấu trúc và chức năng của tRNA được kết nối với nhau.
Có 61 loại phân tử như vậy trong tế bào. Có thể có 64 biến thể toán học. Tuy nhiên, 3 loại tRNA bị thiếu do thực tế là chính xác số lượng codon dừng này trong IRNA không có đối mã.
Tương tác giữa IRNA và TRNA
Hãy xem xét sự tương tác của một chất với MRNA và RRNA, cũng như các đặc điểm cấu trúc của TRNA. Cấu trúc và mục đíchcác đại phân tử được kết nối với nhau.
Cấu trúc của IRNA sao chép thông tin từ một phần DNA riêng biệt. Bản thân DNA là một kết nối quá lớn của các phân tử và nó không bao giờ rời khỏi nhân. Do đó, cần có RNA trung gian - thông tin.
Dựa trên trình tự của các phân tử được sao chép bởi RNA, ribosome tạo ra một protein. Ribosome là một cấu trúc polynucleotide riêng biệt, cấu trúc của nó cần được giải thích.
Tương tác tRNA của ribôxôm
RNA ribosome là một bào quan rất lớn. Trọng lượng phân tử của nó là 1.000.000 - 1.500.000. Gần 80% tổng lượng RNA là các nucleotide của ribosome.
Nó nắm bắt chuỗi IRNA và chờ đợi các phản đơn vị mang các phân tử tRNA với chúng. RNA ribosome bao gồm 2 tiểu đơn vị: nhỏ và lớn.
Ribosome được gọi là “nhà máy”, vì trong bào quan này diễn ra tất cả quá trình tổng hợp các chất cần thiết cho cuộc sống hàng ngày. Nó cũng là một cấu trúc tế bào rất cổ.
Quá trình tổng hợp protein diễn ra như thế nào trong ribosome?
Cấu trúc của tRNA và vai trò của nó trong quá trình tổng hợp protein có mối quan hệ với nhau. Đối mã nằm ở một trong các cạnh của axit ribonucleic ở dạng thích hợp cho chức năng chính - phân phối các axit amin đến ribosome, nơi xảy ra sự liên kết dần dần của protein. Về cơ bản, TRNA hoạt động như một trung gian. Nhiệm vụ của nó chỉ là mang lại axit amin cần thiết.
Khi thông tin được đọc từ một phần của IRNA, ribosome di chuyển xa hơn dọc theo chuỗi. Ma trận chỉ cần thiết để truyềnthông tin được mã hóa về cấu hình và chức năng của một protein. Tiếp theo, một tRNA khác tiếp cận ribosome bằng các base nitơ của nó. Nó cũng giải mã phần tiếp theo của RNC.
Giải mã xảy ra như sau. Các bazơ nitơ kết hợp theo nguyên tắc bổ sung giống như trong chính ADN. Theo đó, TRNA thấy nơi nó cần "neo đậu" và "nhà chứa" nào để gửi axit amin.
Sau đó, trong ribosome, các axit amin được chọn theo cách này được liên kết hóa học, từng bước một đại phân tử mạch thẳng mới được hình thành, sau khi kết thúc quá trình tổng hợp, sẽ xoắn lại thành một khối cầu (quả bóng). Các tRNA và IRNA đã sử dụng, đã hoàn thành chức năng của chúng, sẽ bị loại bỏ khỏi "nhà máy" protein.
Khi phần đầu tiên của codon kết nối với bộ phản mã, khung đọc được xác định. Sau đó, nếu vì lý do nào đó xảy ra sự thay đổi khung, thì một số dấu hiệu của protein sẽ bị loại bỏ. Ribosome không thể can thiệp vào quá trình này và giải quyết vấn đề. Chỉ sau khi quá trình hoàn thành, 2 tiểu đơn vị rRNA mới được kết hợp trở lại. Trung bình cứ 10 axit amin4thì có 1 lỗi. Đối với mỗi 25 protein đã được lắp ráp, chắc chắn sẽ xảy ra ít nhất 1 lỗi sao chép.
TRNA như các phân tử di tích
Vì tRNA có thể đã tồn tại vào thời điểm nguồn gốc của sự sống trên trái đất, nó được gọi là phân tử di tích. Người ta tin rằng RNA là cấu trúc đầu tiên tồn tại trước DNA và sau đó được tiến hóa. Giả thuyết về thế giới RNA - được xây dựng vào năm 1986 bởi người đoạt giải W alter Gilbert. Tuy nhiên, để chứng minhnó vẫn còn khó khăn. Lý thuyết được bảo vệ bởi sự thật hiển nhiên - các phân tử tRNA có thể lưu trữ các khối thông tin và bằng cách nào đó triển khai thông tin này, tức là có tác dụng.
Nhưng những người phản đối lý thuyết cho rằng tuổi thọ ngắn của một chất không thể đảm bảo rằng tRNA là chất mang thông tin sinh học tốt. Các nucleotide này bị phân huỷ nhanh chóng. Thời gian tồn tại của tRNA trong tế bào người từ vài phút đến vài giờ. Một số loài có thể tồn tại đến một ngày. Và nếu chúng ta nói về các nucleotide giống nhau ở vi khuẩn, thì các thuật ngữ này ngắn hơn nhiều - lên đến vài giờ. Ngoài ra, cấu trúc và chức năng của tRNA quá phức tạp để một phân tử có thể trở thành yếu tố chính của sinh quyển Trái đất.
