Молекулалық биология өсімдіктердің, жануарлардың және адамның тірі жасушаларын құрайтын органикалық заттардың молекулаларының құрылысы мен қызметтерін зерттейді. Олардың арасында нуклеиндік (ядролық) қышқылдар деп аталатын қосылыстар тобы ерекше орын алады.
Екі түрі бар: дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) және рибонуклеин қышқылы. Соңғысының бірнеше модификациясы бар: i-РНҚ, т-РНҚ және r-РНҚ, олар атқаратын қызметімен және жасушадағы орналасуымен ерекшеленеді. Бұл мақала келесі сұрақтарды зерттеуге арналған: рРНҚ прокариоттық және эукариоттық жасушаларда қай жерде синтезделеді, оның құрылымы мен маңызы қандай.
Тарихи дерек
Рибосомалық қышқыл туралы алғашқы ғылыми сөзді ХХ ғасырдың 60-жылдарында Р. Вайнберг пен С. Пенманның зерттеулерінде кездестіруге болады, олар рибонуклеин қышқылдарымен байланысты қысқа полинуклеотидті молекулаларды сипаттаған, бірақ кеңістіктік құрылымы мен айырмашылығы бар ақпараттық және транспорттық РНҚ-дан седиментация коэффициенті. Көбінесе олардың молекулаларыядрошықта, сондай-ақ жасушалық ақуыздың синтезіне жауап беретін жасуша органеллаларында - рибосомаларда кездеседі. Олар рибосомалық (рибосомалық рибонуклеин қышқылдары) деп аталды.
РНҚ сипаттамасы
Рибонуклеин қышқылы ДНҚ сияқты полимер, мономерлері 4 типті нуклеотидтер: аденин, гуанин, урацил және цитидин, фосфодиэфирлік байланыстар арқылы ұзын бір тізбекті молекулаларға біріктірілген, пішінде бұралған. спиральды немесе күрделі конформациясы бар. Сондай-ақ құрамында РНҚ бар вирустарда кездесетін және ДНҚ функцияларын қайталайтын қос тізбекті рибосомалық рибонуклеин қышқылдары бар: тұқым қуалайтын белгілерді сақтау және беру.
Жасушада қышқылдардың үш түрі жиі кездеседі, олар: матрицалық немесе ақпараттық РНҚ, аминқышқылдары қосылатын тасымалдаушы рибосомалық рибонуклеин қышқылы, сонымен қатар ядрошықта және жасушада орналасқан рибосомалық қышқыл. цитоплазма.
Рибосомалық РНҚ жасушадағы рибонуклеин қышқылдарының жалпы санының шамамен 80% және жасушалық ақуызды синтездейтін органоид рибосома массасының 60% құрайды. Жоғарыда аталған барлық түрлер РНҚ гендері деп аталатын ДНҚ-ның белгілі бір бөлімдерінде синтезделеді (транскрипцияланады). Синтез процесіне арнайы фермент РНҚ-полимеразаның молекулалары қатысады. Жасушадағы рРНҚ синтезделетін орын кариоплазмада орналасқан ядрошық.ядролар.
Ядрошық, оның синтездегі рөлі
Жасуша циклі деп аталатын жасуша тіршілігінде оның бөлінулері арасында кезең – интерфаза болады. Бұл кезде өсімдік және жануарлар жасушаларының ажырамас құрамдас бөлігі болып табылатын жасуша ядросында ядрошық деп аталатын түйіршікті құрылымның тығыз денелері анық көрінеді.
Молекулалық биологияда ядрошықтар рРНҚ синтезделетін органеллалар екені анықталды. Цитологтардың одан әрі зерттеулері жасушалық ДНҚ бөлімдерінің ашылуына әкелді, онда рибосомалық қышқылдардың құрылымы мен синтезіне жауапты гендер табылды. Олар ядролық ұйымдастырушы деп аталды.
Ядролық ұйымдастырушы
ХХ ғасырдың 60-жылдарына дейін биологияда хромосомалардың 13, 14, 15, 21 және 22 жұптарындағы екінші реттік тарылу орнында орналасқан ядролық ұйымдастырушы нысаны бар деген пікір болды. бір сайттан. Аберрациялар деп аталатын хромосомалық зақымдануды зерттеумен айналысқан ғалымдар екінші реттік тарылу орнында хромосоманың үзілу сәтінде оның әрбір бөлігінде ядрошықтардың түзілетінін анықтады.
Осылайша, мынаны айтуға болады: ядролық ұйымдастырушы бір емес, ядрошық түзілуіне жауапты бірнеше локустардан (гендерден) тұрады. Дәл онда рибосомалық рибонуклеин қышқылдары рРНҚ синтезделеді, олар ақуыз синтездейтін жасуша органеллалары – рибосомалардың суббірліктерін құрайды.
Рибосомалар дегеніміз не?
Бұрын айтылғандай, барлық үш негізгі түріРНҚ жасушада бар, олар белгілі бір жерлерде синтезделеді - ДНҚ гендер. Транскрипция нәтижесінде түзілген рибосомалық РНҚ белоктармен – рибонуклеопротеидтермен комплекстер түзеді, олардан болашақ органоидтың құрамдас бөліктері, суббірліктер деп аталатындар түзіледі. Ядролық мембранадағы кеуектер арқылы олар цитоплазмаға өтіп, онда полисома деп аталатын i-РНҚ және т-РНҚ молекулаларын қамтитын біріккен құрылымдарды құрайды.
Рибосомалардың өзі кальций иондарының әсерінен бөлінуі мүмкін және суббірліктер ретінде бөлек өмір сүреді. Кері процесс жасуша цитоплазмасының бөлімдерінде жүреді, онда трансляция процестері - жасушалық ақуыз молекулаларының жиналуы жүреді. Жасуша неғұрлым белсенді болса, ондағы зат алмасу процестері неғұрлым қарқынды болса, соғұрлым оның құрамында рибосомалар көп болады. Мысалы, қызыл сүйек кемігінің жасушалары, омыртқалы жануарлар мен адамның гепатоциттері цитоплазмада осы органеллалардың көп болуымен сипатталады.
РРНҚ гендері қалай кодталады?
Жоғарыда айтылғандардың негізінде рРНҚ гендерінің құрылымы, түрлері және қызметі ядролық ұйымдастырушыларға байланысты. Олардың құрамында рибосомалық РНҚ-ны кодтайтын гендер бар локустар бар. О. Миллер тритон жасушаларында оогенезге зерттеу жүргізе отырып, бұл гендердің қызмет ету механизмін анықтады. Олардан шамамен 13x103 нуклеотидтен тұратын және шөгу коэффициенті 45 S болатын рРНҚ көшірмелері (бастапқы транскриптанттар деп аталады) синтезделді. Содан кейін бұл тізбек үш түзумен аяқталатын жетілу процесінен өтті. Седиментация коэффициенттері 5, 8 S, 28 S және 18 S болатын рРНҚ молекулалары.
рРНҚ түзілу механизмі
Рибосомалық РНҚ синтезін зерттеп, ядролық ДНҚ рРНҚ – транскриптант түзілу үшін шаблон (матрица) қызметін атқаратынын дәлелдеген Миллердің тәжірибелеріне оралайық. Ол сондай-ақ түзілетін жетілмеген рибосомалық қышқылдардың (р-РНҚ-ға дейінгі) саны РНҚ-полимераза ферментінің молекулаларының санына байланысты екенін анықтады. Содан кейін олардың жетілуі (өңдеу) жүреді де, рРНҚ молекулалары бірден пептидтермен байланыса бастайды, нәтижесінде рибосоманың құрылыс материалы рибонуклеопротеин түзіледі.
Эукариоттық жасушалардағы рибосомалық қышқылдардың ерекшеліктері
Құрылыс принциптері мен ортақ функционалдық механизмдерге ие бола отырып, прокариоттық және ядролық организмдердің рибосомаларында әлі де цитомолекулалық айырмашылықтар бар. Мұны білу үшін ғалымдар рентгендік дифракциялық талдау деп аталатын зерттеу әдісін қолданды. Эукариоттық рибосоманың мөлшері, демек, оған кіретін рРНҚ үлкенірек және седиментация коэффициенті 80 S болатыны анықталды. Магний иондарын жоғалтқан органелланы 60 S және 40 S индикаторлары бар екі суббірлікке бөлуге болады.. Кіші бөлшекте қышқылдың бір молекуласы, ал үлкенінде – үш, яғни ядро жасушаларында келесі сипаттамалардағы қышқылдың 4 полинуклеотидті спиральдан тұратын рибосомалары болады: 28 S РНҚ – 5 мың нуклеотид, 18 S – 2 мың 5. S - 120 нуклеотидтер, 5, 8 S - 160. Эукариоттық жасушаларда рРНҚ синтезделетін жер ядроның кариоплазмасында орналасқан ядрошық.
Прокариоттардың рибосомалық РНҚ
r-РНҚ-дан айырмашылығы,Ядролық жасушаларға еніп, бактериялардың рибосомалық рибонуклеин қышқылдары ДНҚ бар цитоплазманың тығыздалған аймағында транскрипцияланады және нуклеоид деп аталады. Оның құрамында рРНҚ гендері бар. Транскрипция, оның жалпы сипаттамасы генетикалық кодтың комплементарлылық ережесін ескере отырып, ДНҚ гендерінің рРНҚ-сынан ақпаратты рибосомалық рибонуклеин қышқылының нуклеотидтік тізбегіне қайта жазу процесі ретінде ұсынылуы мүмкін: аденин нуклеоитиді урацилге, ал гуанинге сәйкес келеді. цитозинге.
R-РНҚ бактерияларының молекулалық салмағы ядролық жасушаларға қарағанда кішірек. Олардың шөгу коэффиценті 70 S, ал екі бөлімшенің мәндері 50 S және 30 S. Кіші бөлшекте бір рРНҚ молекуласы, ал үлкенінде екі молекула бар.
Рибонуклеин қышқылының аударма процесіндегі рөлі
r-РНҚ-ның негізгі қызметі жасушалық ақуыз биосинтезі – трансляция процесін қамтамасыз ету. Ол r-РНҚ бар рибосомалардың қатысуымен ғана жүзеге асады. Топтарға біріге отырып, олар полисома түзе отырып, ақпараттық ДНҚ молекуласымен байланысады. Амин қышқылдарын тасымалдайтын рибосомалық рибонуклеин қышқылының молекулалары полисомада бір-бірімен пептидтік байланыс арқылы байланысып, полимер – ақуыз түзеді. Бұл жасушаның ең маңызды органикалық қосылысы, ол көптеген маңызды функцияларды орындайды: құрылыс, тасымалдау, энергетикалық, ферментативті, қорғаныс және сигнал беру.
Бұл мақалада рибосомалық нуклеин қышқылдарының сипаттамалары, құрылымы және сипаттамасы қарастырылды, оларөсімдік, жануар және адам жасушаларының органикалық биополимерлері.
