RNA

Generaliti

RNA, atau asid ribonukleik, adalah asid nukleik yang terlibat dalam proses pengekodan, penyahkodan, pengawalan dan penyataan gen. Gen adalah lebih kurang segmen DNA yang panjang, yang mengandungi maklumat asas untuk sintesis protein.

Rajah: Asas nitrogen dalam molekul RNA. Dari wikipedia.org

Dalam istilah yang sangat mudah, RNA berasal dari DNA dan mewakili molekul peralihan antara DNA dan protein. Sebilangan penyelidik menyebutnya "kamus untuk menerjemahkan bahasa DNA ke dalam bahasa protein".
Molekul RNA berasal dari penyatuan, dalam rantai, dari jumlah ribonukleotida yang berubah-ubah. Kumpulan fosfat, asas nitrogen dan gula 5-karbon, yang disebut ribosa, mengambil bahagian dalam pembentukan setiap ribonukleotida tunggal.

Apa itu RNA?

RNA, atau asid ribonukleik, adalah makromolekul biologi, termasuk dalam kategori asid nukleik, yang memainkan peranan penting dalam penghasilan protein dari DNA.
Penjanaan protein (juga makromolekul biologi) merangkumi serangkaian proses selular yang, secara bersama-sama, disebut sintesis protein.
DNA, RNA dan protein sangat penting dalam memastikan kelangsungan hidup, pengembangan dan fungsi sel-sel organisma hidup yang betul.

Apa itu DNA?
DNA, atau asid deoksiribonukleik, adalah asid nukleik lain yang wujud secara semula jadi, bersama dengan RNA.
Secara struktural mirip dengan asid ribonukleik, asid deoksiribonukleik adalah warisan genetik, yang merupakan "simpanan gen", yang terkandung dalam sel-sel organisma hidup. Pembentukan RNA dan, secara tidak langsung, protein bergantung pada DNA.

SEJARAH RNA

Rajah: ribosa dan deoksiribosa

Penyelidikan mengenai RNA bermula selepas tahun 1868, tahun di mana Friedrich Miescher menemui asid nukleik.
Penemuan pertama yang diimport dalam hal ini bertarikh antara bahagian kedua "50-an abad kedua puluh dan bahagian pertama" 60-an. Di antara saintis yang mengambil bahagian dalam penemuan ini, yang berikut layak disebutkan: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies dan Robert Holley.
Pada tahun 1977, sekumpulan penyelidik, yang diketuai oleh Philip Sharp dan Richard Roberts, menguraikan proses penyambungan dari intron.
Pada tahun 1980, Thomas Cech dan Sidney Altman mengenal pasti ribozim.

* Catatan: untuk mengetahui apa itu penyambungan intron dan ribozim, lihat bab yang dikhaskan untuk sintesis ANN dan fungsi.

Struktur

Dari sudut pandang kimia-biologi, RNA adalah biopolimer.Bipolimer adalah molekul semula jadi yang besar, hasil penyatuan, dalam rantai atau filamen, dari banyak unit molekul yang lebih kecil, yang disebut monomer.
Monomer yang membentuk RNA adalah nukleotida.

ANNYA ADALAH Rantai Tunggal

Molekul RNA biasanya terdiri daripada rantai nukleotida tunggal (helai polinukleotida).
Panjang RNA sel berbeza dari kurang dari seratus hingga beberapa ribu nukleotida.
Bilangan nukleotida konstituen bergantung pada peranan yang dimainkan oleh molekul yang dimaksudkan.

Perbandingan dengan DNA
Tidak seperti RNA, DNA adalah biopolimer yang biasanya terdiri daripada dua helai nukleotida.
Bersatu, dua filamen polinukleotida ini mempunyai orientasi yang berlawanan dan, membungkus satu ke yang lain, membentuk lingkaran dua yang dikenali sebagai "heliks berganda".
Molekul DNA manusia generik boleh mengandungi kira-kira 3.3 bilion nukleotida setiap helai.

STRUKTUR UMUM NUCLEOTIDE

Secara definisi, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk RNA dan DNA asid nukleik.
Dari sudut struktur, nukleotida generik terhasil dari penyatuan tiga elemen, iaitu:

• Kumpulan fosfat, yang merupakan turunan asid fosforik;
• Pentosa, iaitu gula dengan 5 atom karbon;
• Asas nitrogen, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.

Pentosa mewakili unsur pusat nukleotida, kerana kumpulan fosfat dan asas nitrogen mengikatnya.

Gambar: Unsur-unsur yang membentuk nukleotida generik asid nukleik. Seperti yang dapat dilihat, kumpulan fosfat dan asas nitrogen mengikat gula.

Ikatan kimia yang menahan pentosa dan kumpulan fosfat adalah ikatan fosfodiester, sedangkan ikatan kimia yang mengikat pentosa dan asas nitrogen adalah ikatan N-glikosidik.

APAKAH PENTOSE RNA?

Premis: ahli kimia telah memikirkan untuk menghitung karbon yang membentuk molekul organik, untuk memudahkan kajian dan penerangannya. Oleh itu, di sini, bahawa 5 karbon dari pentosa menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5. Kriteria untuk menetapkan nombor agak rumit, oleh itu kami menganggap wajar untuk meninggalkan penjelasannya.
Gula 5-karbon, yang membezakan struktur nukleotida RNA, adalah ribosa.
Daripada 5 atom karbon ribosa, mereka layak disebut:

• The karbon 1, kerana inilah yang mengikat asas nitrogen, melalui ikatan N-glikosidik.
• The karbon 2, kerana inilah yang membezakan pentosa nukleotida RNA dari pentosa nukleotida DNA. Terhubung dengan 2 karbon RNA terdapat atom oksigen dan atom hidrogen, yang bersama-sama membentuk kumpulan hidroksil OH.
• The karbon 3, kerana inilah yang mengambil bahagian dalam ikatan antara dua nukleotida berturut-turut.
• The karbon 5, kerana itulah yang bergabung dengan kumpulan fosfat, melalui ikatan fosfodiester.

Kerana adanya ribosa gula, nukleotida RNA mengambil nama khas ribonukleotida.

Perbandingan dengan DNA
Pentosa yang membentuk nukleotida DNA adalah deoksiribosa.
Deoxyribose berbeza dengan ribosa kerana kekurangan atom oksigen pada karbon 2.
Oleh itu, ia kekurangan kumpulan hidroksil OH yang mencirikan gula 5-karbon RNA.
Kerana adanya gula deoksiribosa, nukleotida DNA juga dikenali sebagai deoksiribonukleotida.

JENIS ASAS NUCLEOTIDES DAN NITROGEN

RNA mempunyai 4 jenis nukleotida.
Untuk membezakan 4 jenis nukleotida ini hanyalah asas nitrogen.
Oleh kerana alasan yang jelas, asas nitrogen RNA adalah 4, khususnya: adenin (disingkat A), guanin (G), sitosin (C) dan uracil (U).
Adenine dan guanine tergolong dalam kelas purin, sebatian heterosiklik aromatik cincin berganda.
Cytosine dan uracil, sebaliknya, termasuk dalam kategori piramidin, sebatian heterosiklik aromatik cincin tunggal.

Perbandingan dengan DNA
Asas nitrogen yang membezakan nukleotida DNA adalah sama dengan RNA, kecuali uracil. Sebagai ganti yang terakhir "c" adalah asas nitrogen yang disebut timin (T), yang termasuk dalam kategori piramidin.

LINK ANTARA NUCLEOTIDES

Setiap nukleotida yang membentuk sebarang helai RNA mengikat ke nukleotida seterusnya dengan ikatan fosfodiester antara karbon 3 pentosa dan kumpulan fosfat dari nukleotida yang segera diikuti.

AKHIR MOLEKUL RNA

Sebarang helai polynucleotide RNA mempunyai dua hujung, yang dikenali sebagai akhir 5 "(baca" akhir lima perdana ") dan akhir 3" (baca "akhir tiga perdana").
Secara konvensional, ahli biologi dan ahli genetik telah membuktikan bahawa "akhir 5" mewakili kepala helai RNA, sementara "akhir 3" mewakili ekornya.
Dari sudut pandang kimia, "hujung 5" bertepatan dengan kumpulan fosfat nukleotida pertama rantai polinukleotida, sementara "hujung 3" bertepatan dengan kumpulan hidroksil yang diletakkan pada karbon 3 nukleotida terakhir dari rantai yang sama.
Atas dasar organisasi ini, dalam buku genetik dan biologi molekul, filamen polinukleotida sebarang asid nukleik dijelaskan seperti berikut: P-5 "→ 3" -OH (* Catatan: huruf P menunjukkan " atom fosforus kumpulan fosfat).

Menerapkan konsep hujung 5 "dan 3" pada satu nukleotida tunggal, "hujung 5" yang terakhir adalah kumpulan fosfat yang terikat pada karbon 5, manakala hujung 3 "adalah kumpulan hidroksil yang bergabung dengan karbon 3.
Dalam kedua kes tersebut, s "mengajak pembaca untuk memperhatikan pengulangan berangka: akhir 5" - kumpulan fosfat pada karbon 5 dan akhir 3 "- kumpulan hidroksil pada karbon 3.

Lokasi

Dalam sel-sel yang berinti (iaitu nukleus) makhluk hidup, molekul RNA dapat dijumpai di nukleus dan di sitoplasma.
Penyetempatan luas ini bergantung pada fakta bahawa beberapa proses selular, yang mempunyai RNA sebagai protagonis, terletak di nukleus, sementara yang lain berlaku di sitoplasma.

Perbandingan dengan DNA
DNA organisma eukariotik (oleh itu juga DNA manusia) terletak hanya di dalam nukleus sel.
Jadual ringkasan perbezaan antara RNA dan DNA:

• RNA adalah molekul biologi yang lebih kecil daripada DNA, biasanya terdiri dari satu helai nukleotida.

• Pentosa yang membentuk nukleotida asid ribonukleat adalah ribosa.

• Nukleotida RNA juga dikenali sebagai ribonukleotida.

• RNA asid nukleik hanya berkongsi 3 dari 4 asas nitrogen dengan DNA. Sebenarnya, bukannya timin, ia mempunyai uracil asas nitrogen.

• RNA boleh berada di pelbagai bahagian sel, dari nukleus hingga sitoplasma.

Sintesis

Proses sintesis RNA memiliki protagonis enzim intraselular (yaitu terletak di dalam sel), yang disebut RNA polimerase (N.B: enzim adalah protein).
Polimerase RNA sel menggunakan DNA, yang terdapat di dalam nukleus sel yang sama, seolah-olah ia adalah templat, untuk membuat RNA.
Dengan kata lain, ini adalah jenis mesin fotokopi yang menyalin apa yang dilaporkan oleh DNA dalam bahasa yang berbeza, iaitu "RNA."
Lebih-lebih lagi, proses sintesis RNA ini, dengan kerja RNA polymerase, mengambil nama saintifik transkripsi.
Organisme eukariotik, seperti manusia, mempunyai 3 kelas polimerase RNA: RNA polimerase I, RNA polimerase II dan polimerase III RNA.
Setiap kelas polimerase RNA menghasilkan jenis RNA tertentu, yang, sebagai pembaca dapat memastikan dalam bab berikutnya, mempunyai peranan biologi yang berbeza dalam konteks kehidupan sel.

BAGAIMANA POLYMERASE RNA BEKERJA

Polimerase RNA mampu:

• Kenali, di DNA, laman untuk memulakan transkripsi,
• Mengikat DNA,
• Pisahkan dua helai DNA polinukleotida (yang dipegang bersama oleh ikatan hidrogen antara asas nitrogen), sehingga hanya bertindak pada satu helai, dan
• Mulakan sintesis transkrip RNA.

Setiap langkah ini dilakukan setiap kali "polimerase RNA hendak melakukan proses transkripsi. Oleh itu, semuanya adalah langkah wajib."
RNA polimerase mensintesis molekul RNA dalam arah 5 "→ 3". Oleh kerana ia menambah ribonukleotida ke molekul RNA yang baru lahir, ia bergerak ke helai DNA templat dalam arah 3 "→ 5".

MODIFIKASI TRANSKRIP RNA

Setelah transkripsinya, RNA mengalami beberapa pengubahsuaian, termasuk: penambahan beberapa urutan nukleotida di kedua ujungnya, kehilangan intron yang disebut (proses yang dikenali sebagai penyambungan) dan lain-lain.
Oleh itu, berbanding dengan segmen DNA yang asal, RNA yang dihasilkan mempunyai beberapa perbezaan panjang rantai polinukleotida (secara amnya lebih pendek).

Jenis-Jenis

Terdapat pelbagai jenis RNA.
Yang paling terkenal dan dikaji adalah: "transport RNA (atau transfer RNA atau tRNA)," messenger RNA (atau messenger RNA atau mRNA), "ribosomal RNA (atau ribosomal RNA or rRNA) dan RNA nuklear kecil (atau RNA nuklear kecil atau snRNA).
Walaupun mereka memainkan peranan khusus yang berbeza, tRNA, mRNA, rRNA dan snRNA semuanya menyumbang kepada mewujudkan tujuan bersama: sintesis protein, bermula dari urutan nukleotida yang terdapat dalam DNA.

RNA polimerase dan jenis RNA RNA polimerase I
rRNA RNA polimerase II mRNA dan snRNA RNA polimerase III tRNA, jenis rRNA dan miRNA tertentu

MASIH JENIS RNA LAIN

Dalam sel-sel organisma eukariotik, para penyelidik menemui jenis RNA lain, selain daripada 4 yang disebutkan di atas. Contohnya:

• RNA mikro (atau miRNA), yang merupakan helai panjang lebih dari 20 nukleotida, e
• RNA yang membentuk ribozim. Ribozim adalah molekul RNA dengan aktiviti pemangkin, seperti enzim.

MiRNA dan ribozim juga mengambil bahagian dalam proses sintesis protein, seperti tRNA, mRNA, dll.

Fungsi

RNA mewakili bahagian makromolekul biologi antara DNA dan protein, iaitu biopolimer panjang yang unit molekulnya adalah asid amino.
RNA dapat dibandingkan dengan kamus maklumat genetik, kerana ia memungkinkan untuk menerjemahkan segmen nukleotida DNA (yang kemudian disebut gen) ke dalam asid amino protein.
Salah satu penerangan yang paling kerap mengenai peranan fungsional, yang dimainkan oleh "RNA, adalah:" RNA adalah "asid nukleik yang terlibat dalam pengekodan, penyahkodan, pengawalseliaan dan ekspresi gen".
"RNA adalah salah satu daripada tiga elemen penting dari dogma sentral biologi molekul, yang menyatakan:" Dari DNA berasal "RNA, dari mana, pada gilirannya, protein berasal" (DNA → RNA → protein).

TRANSKRIPSI DAN TERJEMAHAN

Secara ringkas, transkripsi adalah rangkaian reaksi selular yang membawa kepada pembentukan molekul RNA, bermula dengan DNA.
Sebaliknya, terjemahan adalah kumpulan proses selular yang berakhir dengan penghasilan protein, bermula dari molekul RNA yang dihasilkan semasa proses transkripsi.
Ahli biologi dan ahli genetik telah mencipta istilah "terjemahan", kerana dari bahasa nukleotida kita beralih ke bahasa asid amino.

JENIS DAN FUNGSI

Proses transkripsi dan terjemahan melihat semua jenis RNA yang disebutkan sebelumnya sebagai protagonis (tRNA, mRNA, dll.):

• MRNA adalah molekul RNA yang mengekodkan protein. Dengan kata lain, mRNA adalah protein sebelum proses menterjemahkan nukleotida menjadi asid amino protein.
  MRNA mengalami beberapa pengubahsuaian setelah transkripsinya.
• TRNA adalah molekul RNA bukan pengekodan, tetapi tetap penting untuk pembentukan protein. Sebenarnya, mereka memainkan peranan penting dalam menguraikan apa yang dilaporkan molekul mRNA.
  Nama "transport RNA" berasal dari fakta bahawa RNA ini membawa asid amino pada mereka. Untuk lebih tepat, setiap asid amino sesuai dengan tRNA tertentu.
  TRNA berinteraksi dengan mRNA melalui tiga nukleotida tertentu dalam urutannya.
• RRNA adalah molekul RNA yang membentuk ribosom. Ribosom adalah struktur sel yang kompleks yang, bergerak di sepanjang mRNA, menyatukan asid amino protein.
  Ribosom generik mengandungi, di dalamnya, beberapa laman web, di mana ia dapat menempatkan tRNA dan menjadikannya bertemu dengan mRNA.Di sinilah ketiga-tiga nukleotida tertentu yang disebutkan di atas berinteraksi dengan utusan RNA.
• SnRNA adalah molekul RNA yang mengambil bahagian dalam proses penyambungan intron yang terdapat pada mRNA. Intron adalah segmen pendek mRNA bukan pengekodan, tidak berguna untuk tujuan sintesis protein.
• Ribozim adalah molekul RNA yang menjadi pemangkin pemotongan helai ribonukleotida, jika perlu.

Gambar: terjemahan mRNA.