Дзе сінтэзуецца рРНК. Рибосомные рібанукляінавай кіслаты рРНК: характарыстыка, будова і апісанне

Малекулярная біялогія займаецца вывучэннем будынка і функцый малекул арганічных рэчываў, якія ўваходзяць у склад жывых клетак раслін, жывёл і чалавека. Асаблівае месца сярод іх адводзіцца групе злучэнняў, названых нуклеінавымі (ядзернымі) кіслотамі.

Адрозніваюць два выгляду: дэзаксірыбануклеінавая кіслата (ДНК) і рібанукляінавай. Апошняя мае некалькі мадыфікацый: і-РНК, т-РНК і р-РНК, якія адрозніваюцца сваімі функцыямі і месцам лакалізацыі ў клетцы. Дадзены артыкул прысвечана вывучэнню наступных пытанняў: дзе сінтэзуецца рРНК ў будовы пракарыятычнай і эукарыятычнай клетках, якое яна мае будова і значэнне.

Гістарычная даведка

Першыя навуковыя згадкі пра рибосомной кіслаце можна знайсці ў даследаваннях Р. Вайнберга і Ш. Пенмана ў 60-х гадах XX стагоддзя, якія апісалі кароткія полинуклеотидные малекулы, якія адносяцца да рібанукляінавай кіслаты, але адрозныя прасторавым будынкам і каэфіцыентам седыментацыю ад інфармацыйных і транспартных РНК. Часцей за ўсё іх малекулы знаходзілі ў складзе ядзерка, а таксама ў клеткавых арганэл - Рыбасомы, якія адказваюць за сінтэз клеткавага бялку. Іх назвалі рибосомными (рибосомные рібанукляінавай кіслаты).

характарыстыка РНК

Рібанукляінавай кіслата, як і ДНК, уяўляе сабой палімер, мономера якога з'яўляюцца нуклеатыдаў 4-х відаў: адениновый, гуаниновый, урациловый і цитидиновый, злучаныя фосфодиэфирными сувязямі ў доўгія одноцепочные малекулы, закручаныя ў выглядзе спіралі або якія маюць больш складаныя конформации. Існуюць і двухцепочные рибосомные рібанукляінавай кіслаты, якія сустракаюцца ў РНК-змяшчаюць вірусаў і дублюючыя функцыі ДНК: захаванне і перадачу спадчынных прыкмет.

Тры выгляду кіслот сустракаюцца ў клетцы найбольш часта, гэта: матрычная, або інфармацыйная, РНК, транспартная рибосомная рібанукляінавай кіслата, да якой далучаюцца амінакіслоты, а таксама рибосомальная кіслата, якая знаходзіцца ў ядзерка і клетачнай цытаплазме.

Рибосомная РНК складае каля 80% ад агульнай колькасці рібанукляінавай кіслот у клетцы і 60% масы Рыбасомы - арганоідаў, сінтэзуюцца клеткавы бялок. Усе вышэйпералічаныя віды сінтэзуюцца (транскрыбуюць) на пэўных участках ДНК, названых РНК-генамі. У працэсе сінтэзу задзейнічаны малекулы спецыяльнага фермента - РНК-полимеразы. Месца ў клетцы, дзе сінтэзуецца рРНК, - гэта ядзерка, якое размяшчаецца ў кариоплазме ядра.

Ядзерка, яго ролю ў сінтэзе

У жыцці клеткі, званай клеткавым цыклам, адрозніваюць перыяд паміж яе дзяленнямі - Інтэрфаза. У гэты час у клеткавым ядры добра бачныя шчыльныя цельцы крупчастай структуры, званыя ядзерка і якія з'яўляюцца абавязковым кампанентам як расліннай, так і жывёльнай клеткі.

У малекулярнай біялогіі было ўстаноўлена, што ядзеркі з'яўляюцца тымі арганэл, дзе сінтэзуецца рРНК. Далейшыя даследаванні цыталогіі прывялі да адкрыцця участкаў клеткавай ДНК, у якой былі выяўленыя гены, адказныя за будынак і сінтэз рибосомных кіслот. Іх назвалі ядрышковым арганізатарам.

Ядрышковый арганізатар

Да 60-х гадоў XX стагоддзя ў біялогіі існавала меркаванне пра тое, што ядрышковый арганізатар, які знаходзіцца на месцы другаснай перацяжкі ў 13, 14, 15, 21 і 22-й парах храмасом, мае выгляд адзінкавага ўчастка. Навукоўцы, якія займаюцца вывучэннем хромосомных пашкоджанняў, званых абберациями, усталявалі, што ў момант разрыву храмасомы на ўчастку другаснай перацяжкі адбываецца фарміраванне ядзеркаў на кожнай з яе частак.

Такім чынам, можна сцвярджаць наступнае: ядрышковый арганізатар складаецца не з аднаго, а з некалькіх локусов (генаў), якія адказваюць за фарміраванне ядзерка. Менавіта ў ім сінтэзуюцца рибосомные рібанукляінавай кіслаты рРНК, якія ўтвараюць субадзінак белоксинтезирующих арганэл клеткі - рыбасом.

Што такое Рыбасомы?

Як ужо было сказана раней, усе тры асноўных выгляду РНК існуюць у клетцы, дзе яны сінтэзуюцца на пэўных участках - генах ДНК. Якія ўтварыліся ў выніку транскрыпцыі рибосомные РНК фармуюць комплексы з вавёркамі - рибонуклеопротеиды, з якiх утвараюцца складовыя часткі будучай арганэл, так званыя субадзінак. Праз поры ў ядзернай мембране яны пераходзяць у цытаплазму і фармуюць у ёй аб'яднаныя структуры, якое ўключае ў сябе яшчэ і малекулы і-РНК і т-РНК, званыя полісоміі.

Самі Рыбасомы могуць падзяляцца пад дзеяннем іёнаў кальцыя і існаваць асобна ў выглядзе субадзінак. Зваротны жа працэс адбываецца ў компартментах клеткавай цытаплазмы, дзе працякаюць працэсы трансляцыі - зборкі малекул клеткавых бялкоў. Чым больш актыўна клетка, чым больш інтэнсіўна ў ёй працякаюць працэсы абмену рэчываў, тым больш рыбасом яна ўтрымлівае. Напрыклад, клеткі чырвонага касцянога мозгу, гепатацытаў пазваночных жывёл і чалавека характарызуюцца вялікай колькасцю гэтых арганэл ў цытаплазме.

Як кадуюцца гены р-РНК?

Зыходзячы з вышэйсказанага, будова, віды і функцыянаванне генаў рРНК залежаць ад ядрышковых арганізатараў. У іх размяшчаюцца локуса, якія змяшчаюць гены, кадавальныя рибосомную РНК. О. Мілер, праводзячы даследаванні аагенез ў клетках трытонаў, усталяваў механізм функцыянаванне гэтых генаў. З іх сінтэзавалі копіі р-РНК (так званыя першасныя транскриптанты), якія змяшчаюць каля 13х103 нуклеатыдаў і якія маюць каэфіцыент седыментацыю 45 S. Затым гэты ланцуг праходзіла працэс паспявання, які сканчаецца адукацыяй трох малекул р-РНК з каэфіцыентамі седыментацыю 5,8 S, 28 S і 18 S.

Механізм адукацыі р-РНК

Вернемся да досведаў Мілера, які даследаваў сінтэз рибосомных РНК і даказаў, што ядрышковое ДНК служыць шаблонам (матрыцай) для адукацыі р-РНК - транскриптанта. Ён жа устанавіў, што ад колькасці малекул фермента РНК полимеразы залежыць колькасць няспелых рибосомальных кіслот (прэ-р-РНК), якія ўтвараюцца. Затым адбываецца іх паспяванне (працэсінг), і малекулы р-РНК пачынаюць тут жа звязвацца з пептыдамі, у выніку ўтворыцца рибонуклеопротеид - будаўнічы матэрыял Рыбасомы.

Асаблівасці рибосомных кіслот эукарыятычнай клетак

Маючы адзіныя прынцыпы будовы і агульныя функцыянальныя механізмы, Рыбасомы будовы пракарыятычнай і ядзерных арганізмаў ўсё ж маюць цитомолекулярные адрозненні. Каб іх высветліць, навукоўцы ўжылі метад даследавання, званы рэнтгенаструктурны аналізам. Было высветлена, што велічыня эукарыятычнай Рыбасомы, а значыць, і р-РНК, якія ўваходзяць у яе, больш і каэфіцыент седыментацыю роўны 80 S. арганэл, губляючы іёны магнію, можа дзяліцца на дзве субадзінак з паказчыкамі 60 S і 40 S. Малая часціца ўтрымлівае адну малекулу кіслаты, а вялікая - тры, то ёсць ядзерныя клеткі ўтрымліваюць Рыбасомы, якія складаюцца з 4-х полинуклеотидных спіраляў кіслаты наступных характарыстык: 28 S РНК - 5 тыс. нуклеатыдаў, 18 S - 2 тыс. 5 S - 120 нуклеатыдаў, 5, 8 S - 160. Участак, дзе сінтэзуецца рРНК ў эукарыятычнай клетках - гэта ядзерка, расп закладзенага ў кариоплазме ядра.

Рибосомные РНК пракарыёт

У адрозненне ад р-РНК, якія ўваходзяць у ядзерныя клеткі, рибосомальные рібанукляінавай кіслаты бактэрый транскрыбуюць на ўшчыльненне участку цытаплазмы, які змяшчае ДНК і званым нуклеоід. Ён змяшчае рРНК гены. Транскрыпцыя, агульная характарыстыка якой можа быць прадстаўлена ў выглядзе працэсу перапісвання інфармацыі з р-РНК генаў ДНК у паслядоўнасць нуклеатыдаў рибосомной рібанукляінавай кіслаты з улікам правілы камплементарнай генетычнага кода: адениновый нуклеоитид адпавядае урациловому, а гуаниновый - цитозиновому.

Р-РНК бактэрыі маюць меншую малекулярную масу і больш дробныя памеры, чым у ядзерных клетак. Іх каэфіцыент седыментацыю 70 S, а дзве субадзінак маюць паказчыкі 50 S і 30 S. Меншая часціца змяшчае адну малекулу р-РНК, а вялікая - дзве.

Ролю рібанукляінавай кіслаты ў працэсе трансляцыі

Галоўнай функцыяй р-РНК з'яўляецца забеспячэнне працэсу біясінтэзу клеткавага бялку - трансляцыі. Яна ажыццяўляецца толькі пры наяўнасці рыбасом, якія змяшчаюць р-РНК. Аб'ядноўваючыся ў групы, яны звязваюцца з малекулай інфармацыйнай ДНК, утвараючы поліс. Да яе з цытаплазмы клеткі падыходзяць малекулы транспартнай рибосомной рібанукляінавай кіслаты, якія нясуць амінакіслоты, якія, патрапіўшы ў полісе, звязваюцца паміж сабой пептыднымі сувязямі, утвараючы палімер - бялок. Ён з'яўляецца найважнейшым арганічным злучэннем клеткі, якія выконваюць мноства найважнейшых функцый: будаўнічую, транспартную, энергетычную, ферментатыўную, ахоўную і сігнальную.

У дадзеным артыкуле былі разгледжаны характарыстыка, будова і апісанне рибосомных нуклеінавых кіслот, якія з'яўляюцца арганічнымі біяпалімераў клетак раслін, жывёл і чалавека.