Moleküler biyoloji, bitkilerin, hayvanların ve insanların canlı hücrelerini oluşturan organik maddelerin moleküllerinin yapı ve işlevlerinin incelenmesiyle ilgilenir. Bunlar arasında özel bir yer, nükleik (nükleer) asitler adı verilen bir grup bileşiğe verilir.
İki türü vardır: deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit. İkincisinin birkaç modifikasyonu vardır: işlevleri ve hücredeki konumları bakımından farklılık gösteren i-RNA, t-RNA ve r-RNA. Bu makale şu soruların incelenmesine ayrılmıştır: prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde rRNA nerede sentezlenir, yapısı ve önemi nedir.
Tarihsel arka plan
Ribozomal asitten ilk bilimsel söz, XX yüzyılın 60'larında, ribonükleik asitlerle ilişkili, ancak uzamsal yapı ve yapı bakımından farklılık gösteren kısa polinükleotit moleküllerini tanımlayan R. Weinberg ve S. Penman'ın çalışmalarında bulunabilir. bilgi ve taşıma RNA'sından sedimantasyon katsayısı. Çoğu zaman, molekülleriçekirdekçikte ve hücre organellerinde bulunur - hücresel protein sentezinden sorumlu ribozomlar. Bunlara ribozomal (ribozomal ribonükleik asitler) deniyordu.
RNA özelliği
Ribonükleik asit, DNA gibi, monomerleri 4 tip nükleotit olan bir polimerdir: adenin, guanin, urasil ve sitidin, fosfodiester bağlarıyla uzun tek iplikli moleküllere bağlanır, bir formda bükülür. spiral veya daha karmaşık yapılara sahip. RNA içeren virüslerde bulunan ve DNA'nın işlevlerini çoğ altan çift sarmallı ribozomal ribonükleik asitler de vardır: kalıtsal özelliklerin korunması ve iletilmesi.
Hücrede en yaygın üç tür asit vardır, bunlar: matris veya bilgi, RNA, amino asitlerin bağlı olduğu taşıma ribozomal ribonükleik asit ve ayrıca çekirdekçik ve hücrede bulunan ribozomal asit sitoplazma.
Ribozomal RNA, hücredeki toplam ribonükleik asit miktarının yaklaşık %80'ini ve hücresel protein sentezleyen bir organoid olan ribozomun kütlesinin %60'ını oluşturur. Yukarıdaki türlerin tümü, RNA genleri adı verilen DNA'nın belirli bölümlerinde sentezlenir (kopyalanır). Sentez sürecinde, özel bir enzim olan RNA polimerazın molekülleri yer alır. Hücrede rRNA'nın sentezlendiği yer, karyoplazmada bulunan nükleolustur.çekirdekler.
Nucleolus, sentezdeki rolü
Hücre döngüsü adı verilen bir hücrenin yaşamında, bölünmeleri arasında bir dönem vardır - interfaz. Bu sırada, hem bitki hem de hayvan hücrelerinin vazgeçilmez bir bileşeni olan hücre çekirdeğinde, nükleoli adı verilen granüler bir yapının yoğun gövdeleri açıkça görülmektedir.
Moleküler biyolojide nükleollerin rRNA'nın sentezlendiği organeller olduğu tespit edilmiştir. Sitologlar tarafından yapılan daha fazla araştırma, ribozomal asitlerin yapısından ve sentezinden sorumlu genlerin bulunduğu hücresel DNA bölümlerinin keşfedilmesine yol açtı. Onlara nükleolar düzenleyici deniyordu.
Nükleer düzenleyici
XX yüzyılın 60'larına kadar, biyolojide, 13., 14., 15., 21. ve 22. kromozom çiftlerinde ikincil daralma bölgesinde bulunan nükleolar düzenleyicinin forma sahip olduğuna dair bir görüş vardı. tek bir siteden. Aberasyon adı verilen kromozomal hasar çalışmasına katılan bilim adamları, ikincil daralma bölgesinde kromozom kırılması anında, her bir parçasında nükleol oluşumunun meydana geldiğini bulmuşlardır.
Böylece şunu söyleyebiliriz: nükleolar düzenleyici bir değil, nükleolusun oluşumundan sorumlu birkaç lokustan (gen) oluşur. İçinde protein sentezleyen hücre organellerinin alt birimlerini oluşturan ribozomal ribonükleik asitler rRNA sentezlenir - ribozomlar.
Ribozom nedir?
Daha önce de belirtildiği gibi, üç ana türün tümüRNA, belirli sitelerde sentezlendikleri hücrede bulunur - DNA genleri. Transkripsiyonun bir sonucu olarak oluşan ribozomal RNA, proteinler - ribonükleoproteinler ile kompleksler oluşturur ve bunlardan, alt birimler olarak adlandırılan gelecekteki organelin kurucu parçalarının oluşturulduğu. Nükleer zardaki gözenekler yoluyla sitoplazmaya geçerler ve burada polisom adı verilen i-RNA ve t-RNA moleküllerini de içeren birleşik yapıları oluştururlar.
Ribozomların kendileri kalsiyum iyonlarının etkisi altında ayrılabilir ve ayrı ayrı alt birimler olarak bulunurlar. Ters işlem, hücre sitoplazmasının bölümlerinde, çeviri işlemlerinin gerçekleştiği - hücresel protein moleküllerinin montajı - meydana gelir. Hücre ne kadar aktifse, içindeki metabolik süreçler o kadar yoğun, içerdiği ribozomlar o kadar fazladır. Örneğin, kırmızı kemik iliği hücreleri, omurgalıların ve insanların hepatositleri, sitoplazmada çok sayıda bu organel ile karakterize edilir.
rRNA genleri nasıl kodlanır?
Yukarıdakilere dayanarak, rRNA genlerinin yapısı, türleri ve işleyişi nükleolar düzenleyicilere bağlıdır. Ribozomal RNA'yı kodlayan genleri içeren lokusları içerirler. Yeni hücrelerde oogenez üzerine araştırmalar yapan O. Miller, bu genlerin işleyişinin mekanizmasını kurdu. Yaklaşık 13x103 nükleotid içeren ve 45 S sedimantasyon katsayısına sahip olan rRNA kopyaları (birincil transkriptanlar olarak adlandırılır) onlardan sentezlendi. Daha sonra bu zincir, üç oluşumu ile biten bir olgunlaşma sürecinden geçti.5, 8 S, 28 S ve 18 S sedimantasyon katsayılarına sahip rRNA molekülleri.
rRNA oluşum mekanizması
Ribozomal RNA sentezini araştıran ve nükleolar DNA'nın bir transkriptant olan rRNA'nın oluşumu için bir şablon (matris) olarak hizmet ettiğini kanıtlayan Miller'ın deneylerine dönelim. Ayrıca oluşan olgunlaşmamış ribozomal asitlerin (pre-r-RNA) sayısının RNA polimeraz enziminin moleküllerinin sayısına bağlı olduğunu da belirledi. Daha sonra olgunlaşmaları (işlenmeleri) meydana gelir ve rRNA molekülleri hemen pep titlere bağlanmaya başlar ve bu da ribozomun yapı malzemesi olan bir ribonükleoproteinin oluşmasına neden olur.
Ökaryotik hücrelerde ribozomal asitlerin özellikleri
Aynı yapı ilkelerine ve ortak işlevsel mekanizmalara sahip olan prokaryotik ve nükleer organizmaların ribozomları hala sitomoleküler farklılıklara sahiptir. Bilim adamları bunu bulmak için x-ışını kırınım analizi adı verilen bir araştırma yöntemi kullandılar. Ökaryotik ribozomun boyutunun ve dolayısıyla içerdiği rRNA'nın daha büyük olduğu ve sedimantasyon katsayısının 80 S olduğu bulundu. Magnezyum iyonlarını kaybeden organel, 60 S ve 40 S göstergeli iki alt birime ayrılabilir. Küçük bir parçacık bir asit molekülü içerir ve büyük bir - üç, yani nükleer hücreler, aşağıdaki özelliklere sahip 4 polinükleotit asit sarmallarından oluşan ribozomlar içerir: 28 S RNA - 5 bin nükleotit, 18 S - 2 bin 5 S - 120 nükleotid, 5, 8 S - 160. Ökaryotik hücrelerde rRNA'nın sentezlendiği bölge, çekirdeğin karyoplazmasında yer alan nükleolustur.
Prokaryotların ribozomal RNA'sı
r-RNA'nın aksine,nükleer hücrelere girerken, bakterilerin ribozomal ribonükleik asitleri, DNA içeren sitoplazmanın sıkıştırılmış bir alanında kopyalanır ve nükleoid olarak adlandırılır. rRNA genleri içerir. Genel özelliği, genetik kodun tamamlayıcılık kuralı dikkate alınarak, DNA genlerinin rRNA'sından bilgileri ribozomal ribonükleik asidin bir nükleotid dizisine yeniden yazma işlemi olarak gösterilebilen transkripsiyon: adenin nükleoitidi urasil ve guanine karşılık gelir. sitozine.
R-RNA bakterileri, nükleer hücrelere göre daha düşük moleküler ağırlığa ve daha küçük boyuta sahiptir. Sedimantasyon katsayısı 70 S'dir ve iki alt birim 50 S ve 30 S değerlerine sahiptir. Küçük parçacık bir rRNA molekülü içerir ve daha büyük olan iki tane içerir.
Ribonükleik asidin çeviri sürecindeki rolü
r-RNA'nın temel işlevi, hücresel protein biyosentezi - translasyon sürecini sağlamaktır. Sadece r-RNA içeren ribozomların varlığında gerçekleştirilir. Gruplar halinde birleşerek, bilgi verici DNA molekülüne bağlanarak bir polisom oluştururlar. Polizomda bir kez peptit bağları ile birbirine bağlanan amino asitleri taşıyan taşıma ribozomal ribonükleik asit molekülleri, bir polimer - protein oluşturur. Yapı, ulaşım, enerji, enzimatik, koruyucu ve sinyalizasyon gibi birçok önemli işlevi yerine getiren hücrenin en önemli organik bileşiğidir.
Bu makale, ribozomal nükleik asitlerin özelliklerini, yapısını ve açıklamasını inceledi.bitki, hayvan ve insan hücrelerinin organik biyopolimerleri.
