RNA

genera

RNA, eller ribonukleinsyra, är nukleinsyran inblandad i processerna för kodning, avkodning, reglering och expression av gener. Gen är mer eller mindre långa segment av DNA, som innehåller den grundläggande informationen för proteinsyntes.

Figur: Kvävebaser i en RNA-molekyl. Från wikipedia.org

I mycket enkla termer är RNA härledd från DNA och representerar molekylen som passerar mellan den och proteinerna. Vissa forskare kallar det "ordboken för översättning av DNA-språk till proteinspråket".

RNA-molekylerna härrör från facket, i kedjor, av ett varierande antal ribonukleotider. En fosfatgrupp, en kvävebas och en socker med 5 kolatomer, kallad ribos, deltar i bildningen av varje enskild ribonukleotid.

Vad är RNA?

RNA eller ribonukleinsyra är en biologisk makromolekyl som tillhör kategorin nukleinsyror, som spelar en central roll i genereringen av proteiner som börjar från DNA .

Genereringen av proteiner (som också är biologiska makromolekyler) innefattar en serie cellulära processer som tillsammans kallas proteinsyntes .

DNA, RNA och proteiner är grundläggande för att säkerställa överlevnad, utveckling och korrekt funktion av cellerna i levande organismer.

Vad är DNA?

DNA eller deoxiribonukleinsyra är den andra nukleinsyran som existerar i naturen tillsammans med RNA.

Strukturellt lik ribonukleinsyra är deoxiribonukleinsyra det genetiska arvet, det vill säga "genbutiken", som finns i cellerna av levande organismer. Bildandet av RNA och indirekt proteinet beror på DNA.

RNAs historia

Figur: ribos och deoxiribos

RNA-forskning började efter 1868, när Friedrich Miescher upptäckte nukleinsyror.

De första viktiga upptäckterna i detta avseende är daterade mellan andra delen av 1950-talet och första delen av 1960-talet. Bland de forskare som deltog i dessa upptäckter förtjänar Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies och Robert Holley ett särskilt omnämnande.

1977 grupperade en grupp forskare, ledd av Philip Sharp och Richard Roberts, intron- splitsningsprocessen .

År 1980 identifierade Thomas Cech och Sidney Altman ribozymerna.

* Observera: för att lära dig mer om intron-splitsning och ribozymer, se kapitlen dedikerade till RNA-syntes och funktioner.

struktur

Ur en kemisk-biologisk synpunkt är RNA en biopolymer . Biopolymerer är stora naturliga molekyler, resultatet av facket, i kedjor eller filament, av många mindre molekylära enheter, kallade monomerer .

De monomerer som utgör RNA är nukleotider .

RNA är, som en vanlig, en enda kedja

RNA-molekyler är molekyler som vanligtvis består av enkla nukleotidkedjor ( polynukleotidfilament ).

Längden av cellulära RNA varierar från mindre än ett hundra till till och med flera tusen nukleotider.

Antalet ingående nukleotider är en funktion av den roll som molekylen spelar i fråga.

Jämförelse med DNA

Till skillnad från RNA är DNA en biopolymer som generellt bildas av två strängar av nukleotider.

Sammanfogade har dessa två polynukleotidfilament motsatt orientering och, omsluter sig i varandra, går att komponera en dubbel spiral känd som " dubbelhelix ".

En generisk human DNA-molekyl kan innehålla ca 3, 3 miljarder nukleotider per filament .

GENERISK STRUKTUR FÖR EN NUKLEOTID

Enligt definition är nukleotider molekylenheterna som utgör RNA- och DNA-nukleinsyrorna.

Ur strukturell synvinkel uppstår en generisk nukleotid från fackföreningen av tre element, vilka är:

• En fosfatgrupp, som är ett derivat av fosforsyra;
• En pentos, det vill säga ett socker med 5 kolatomer;
• En kvävebas, vilken är en aromatisk heterocyklisk molekyl.

Pentosen är det centrala elementet i nukleotiderna, eftersom fosfatgruppen och kvävebasen binder till den.

Figur: Element som utgör en generisk nukleotid av en nukleinsyra. Såsom kan ses, är fosfatgruppen och kvävebasen bundna till socker.

Den kemiska bindningen som håller pentosen och fosfatgruppen tillsammans är ett fosfodiesterbindning, medan den kemiska bindningen som förenar pentosen och kvävebasen är en N-glykosidbindning .

VAD ÄR RNA PENTOSO?

Premise: kemister har tänkt på att numrera kol som utgör de organiska molekylerna, på ett sätt som förenklar deras studier och beskrivning. Då blir de 5 kolarna av en pentos: kol 1, kol 2, kol 3, kol 4 och kol 5. Kriteriet för att tilldela siffrorna är ganska komplext, därför anser vi att det är lämpligt att utesluta förklaringen.

Sockret med 5 kolatomer, som skiljer strukturen hos RNA-nukleotider, är ribos .

Av de 5 kolatomerna av ribos förtjänar de ett särskilt omnämnande:

• Karbon 1, eftersom det är det som binder till kvävebasen, genom en N-glykosidbindning.
• Carbon 2, eftersom det är vad som diskriminerar pentosen av RNA-nukleotider från pentosen av DNA-nukleotider. Ansluten till RNA-kolet 2 finns en syreatom och en väteatom, som tillsammans bildar en hydroxylgrupp OH .
• Carbon 3, eftersom det är vad som deltar i länken mellan två på varandra följande nukleotider .
• Kol 5, eftersom det är vad som förenar fosfatgruppen, genom en fosfodiesterbindning.

På grund av närvaron av ribosocker kallas RNA-nukleotider ribonukleotider .

Jämförelse med DNA

Pentosen som utgör DNA-nukleotiderna är deoxiribos .

Deoxyribos skiljer sig från ribos på grund av bristen på syreatomer på kol 2.

Således saknar den OH-hydroxylgruppen som karakteriserar 5-kol-RNA-sockret.

På grund av närvaron av deoxyribosocker är även DNA-nukleotider kända som deoxiribonukleotider .

TYPER NUCLEOTIDER OCH NITROGEN BASER

RNA har 4 olika typer av nukleotider .

Endast den kvävebaserade basen skiljer dessa 4 olika typer av nukleotider.

Av uppenbara skäl är det därför 4 kvävebaserade baser av RNA, specifikt: adenin (förkortat som A), guanin (G), cytosin (C) och uracil (U).

Adenin och guanin tillhör klassen av puriner, aromatiska heterocykliska föreningar med dubbel ring.

Cytosin och uracil faller däremot i kategorin pyrimidiner, aromatiska heterocykliska föreningar med en ring.

Jämförelse med DNA

De kvävebaserade baserna som skiljer DNA-nukleotiderna är desamma som för RNA, förutom uracil. Istället för det senare finns en kvävebas som kallas tymin (T), som tillhör kategorin pyrimidiner.

BOND AMONG NUCLEOTIDES

Varje nukleotid som bildar vilken RNA-sträng som helst binder till nästa nukleotid med hjälp av en fosfodiesterbindning mellan kolet 3 i sin pentos och den omedelbart följande nukleotidfosfatgruppen.

Slutet av en RNA-molekyl

Varje RNA-polynukleotidfilament har två ändar, känd som 5'-änden (läs "slutar första fem") och ändar 3 ' (läser "spets tre första").

Enligt konventionen har biologer och genetiker visat att 5'-änden representerar huvudet på ett RNA-filament, medan 3'-änden representerar sin svans .

Från den kemiska synpunkt sammanfaller 5'-änden med fosfatgruppen i den första nukleotiden i polynukleotidkedjan, medan 3'-änden sammanfaller med hydroxylgruppen placerad på kolet 3 i den sista nukleotiden i samma kedja.

Det är på grundval av denna organisation att i de genetiska och molekylära biologiska böckerna beskrivs polynukleotidsträngarna i vilken nukleinsyra som helst: P-5 '→ 3'-OH (* OBS: bokstaven P anger atomen av fosfor av fosfatgruppen).

Genom tillämpning av begreppen 5'-ändar och 3'-ändar till en enda nukleotid är 5'-änden av den senare fosfatgruppen bunden till kol 5 medan dess 3'-ände är hydroxylgruppen kombinerad med kol 3.

I båda fallen uppmanas läsaren att uppmärksamma det numeriska återfallet: 5'-ändfosfatgrupp på kol 5 och 3'-ändhydroxylgrupp på kol 3.

lokalisering

I kärnbildade celler (dvs. med kärnor) av ett levande varelse kan RNA-molekyler hittas både i kärnan och i cytoplasman .

Denna breda lokalisering beror på det faktum att vissa cellulära processer, med RNA som huvudperson, ligger i kärnan, medan andra äger rum i cytoplasman.

Jämförelse med DNA

DNA av eukaryotiska organismer (därför också mänskligt DNA) ligger enbart inom cellkärnan.

sammanfattning

Processen med RNA-syntes är baserad på ett intracellulärt enzym (dvs placerat inuti cellen), kallat RNA-polymeras (OBS: ett enzym är ett protein).

RNA-polymeras av en cell använder DNA, närvarande i kärnan i samma cell, som om det var en form, för att skapa RNA.

Det är med andra ord en typ av kopiator som transkriberar vad som ger DNA tillbaka till ett annat språk, vilket är RNA: s.

Vidare tar denna process av RNA-syntes, genom RNA-polymeras, det vetenskapliga namnet transkription .

Eukaryota organismer, som människor, har 3 olika klasser av RNA-polymeraser : RNA-polymeras I, RNA-polymeras II och RNA-polymeras III.

Varje klass av RNA-polymeras skapar särskilda typer av RNA, som, som läsaren kommer att kunna fastställa i de följande kapitlen, har olika biologiska roller i samband med cellulärt liv.

HUR POLYMERASE RNA ARBETAR

Ett RNA-polymeras kan:

• Känn igen, på DNA, platsen för att börja transkriptionen,
• Binda till DNA,
• Separera de två polynukleotidsträngarna i DNA (som hålls samman av vätebindningar mellan kvävebaserna) för att endast agera på en sträng och
• Börja syntesen av RNA-transkriptet.

Vart och ett av dessa steg sker när ett RNA-polymeras håller på att utföra transkriptionsprocessen. Därför är de alla obligatoriska steg.

RNA-polymeras syntetiserar RNA-molekylerna i 5'- 3'-riktningen . Eftersom den tillför ribonukleotider till den växande RNA-molekylen, rör den sig till form-DNA-strängen i 3'-5'-riktningen .

MODIFIKATIONER AV RNA TRANSCRIPT

Efter dess transkription genomgår RNA vissa modifieringar, innefattande: tillsatsen av några nukleotidsekvenser i båda ändarna, förlusten av så kallade introner (en process som kallas splitsning ), etc.

Med avseende på det ursprungliga DNA-segmentet har därför resulterande RNA vissa skillnader i förhållande till polynukleotidkedjans längd (i allmänhet är den kortare).

typer

Det finns flera typer av RNA .

De mest kända och studerade är: transport-RNA (eller överförings-RNA eller tRNA ), messenger-RNA (eller RNA-budbärare eller mRNA ), ribosomalt RNA (eller ribosomalt RNA eller rRNA ) och litet nukleärt RNA (eller litet nukleärt RNA eller snRNA ).

Trots att de täcker olika specifika roller, bidrar tRNA, mRNA, rRNA och snRNA alla till att uppnå ett gemensamt mål: proteinsyntes, utgående från nukleotidsekvenserna närvarande i DNA.

ÖVRIGA TYP AV RNA STILL

I cellerna av eukaryota organismer hittade forskarna andra typer av RNA, förutom de 4 som nämnts ovan. Till exempel:

• Mikro-RNA (eller miRNA ), vilka är filament med en längd något större än 20 nukleotider, och
• RNA som utgör ribozymer . Ribozymer är RNA-molekyler med katalytisk aktivitet, såsom enzymer.

MiRNA och ribozymer deltar också i processen med proteinsyntes, precis som tRNA, mRNA etc.

funktion

RNA representerar den biologiska makromolekylen för passage mellan DNA och proteiner, dvs långa biopolymerer vars molekylära enheter är aminosyror .

RNA kan jämföras med en ordbok för genetisk information, eftersom den tillåter att översätta nukleotidsegmenten av DNA (som då är de så kallade generna) till proteins aminosyror.

En av de vanligaste beskrivningarna av den funktionella rollen som omfattas av RNA är: "RNA är nukleinsyran som är inblandad i kodning, avkodning, reglering och expression av gener".

RNA är ett av de tre nyckelelementen i den så kallade centrala molekylbiologiska dogmen, som säger: "RNA härrör från DNA, varifrån proteiner härledas" ( DNA → RNA → proteiner ).

TRANSKRIPTION OCH ÖVERFÖRING

Kortfattat är transkription den serie av cellulära reaktioner som leder till bildandet av RNA-molekyler, utgående från DNA.

Översättning är å andra sidan uppsättningen av cellulära processer som slutar med produktion av proteiner, utgående från de RNA-molekyler som produceras under transkriptionsprocessen.

Biologer och genetiker har myntade termen "översättning", eftersom från nukleotidernas språk passerar vi till aminosyrans språk.

TYP OCH FUNKTIONER

Transkriptions- och translationsprocesserna ser alla ovan nämnda typer av ANNs (tRNA, mRNA, etc.) som huvudpersoner:

• En mRNA är en RNA-molekyl som kodar för ett protein . Med andra ord är mRNA-proteinerna före processen att översätta nukleotider till proteinaminosyror.

  MRNA: erna genomgår flera modifieringar efter deras transkription.

• TRNA är icke-kodande RNA-molekyler, men är fortfarande väsentliga för proteinbildning. Faktum är att de spelar en nyckelroll för att dechifiera vad mRNA-molekylerna rapporterar.

  Namnet "transport RNA" härrör från det faktum att dessa ANNs bär på dem en aminosyra. För att vara mer exakt motsvarar varje aminosyra en specifik tRNA.

  TRNAs interagerar med mRNA genom tre specifika nukleotider av deras sekvens.

• RRNA: erna är RNA-molekylerna som bildar ribosomerna . Ribosomer är komplexa cellulära strukturer som, som rör sig längs mRNA, sammanför aminosyrorna i ett protein.

  En generisk ribosom innehåller inom sig några platser där den kan hysa tRNA och få dem att träffas med mRNA. Det är här att de tre specifika nukleotiderna som nämns ovan interagerar med messenger-RNA.

• SnRNA är RNA-molekyler som deltar i splitsningsprocessen av introner på mRNA. Introns är korta segment av icke-kodande mRNA, meningslösa för proteinsyntes.
• Ribozymer är RNA-molekyler som katalyserar skärningen av ribonukleotidfilament, om så är nödvändigt.

Figur: mRNA-översättning.