Biologi molekuler mempelajari struktur dan fungsi molekul zat organik yang menyusun sel hidup tumbuhan, hewan, dan manusia. Tempat khusus di antara mereka diberikan kepada sekelompok senyawa yang disebut asam nukleat (nuklir).
Ada dua jenis: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat. Yang terakhir ini memiliki beberapa modifikasi: i-RNA, t-RNA dan r-RNA, yang berbeda dalam fungsi dan lokasinya di dalam sel. Artikel ini dikhususkan untuk mempelajari pertanyaan-pertanyaan berikut: di mana rRNA disintesis dalam sel prokariotik dan eukariotik, apa struktur dan signifikansinya.
Latar belakang sejarah
Penyebutan ilmiah pertama asam ribosom dapat ditemukan dalam studi R. Weinberg dan S. Penman pada tahun 60-an abad XX, yang menggambarkan molekul polinukleotida pendek yang terkait dengan asam ribonukleat, tetapi berbeda dalam struktur spasial dan koefisien sedimentasi dari RNA informasi dan transportasi. Paling sering, molekulnyaditemukan di nukleolus, serta di organel sel - ribosom yang bertanggung jawab untuk sintesis protein seluler. Mereka disebut ribosom (asam ribonukleat ribosom).
karakteristik RNA
Asam ribonukleat, seperti DNA, adalah polimer, monomernya adalah nukleotida dari 4 jenis: adenin, guanin, urasil dan sitidin, dihubungkan oleh ikatan fosfodiester menjadi molekul beruntai tunggal panjang, dipilin dalam bentuk rantai spiral atau memiliki konformasi yang lebih kompleks. Ada juga asam ribonukleat ribosom untai ganda yang ditemukan pada virus yang mengandung RNA dan menggandakan fungsi DNA: pelestarian dan transmisi sifat turun-temurun.
Tiga jenis asam yang paling umum di dalam sel, ini adalah: matriks, atau informasional, RNA, mengangkut asam ribonukleat ribosom, tempat asam amino melekat, serta asam ribosom, yang terletak di nukleolus dan sel sitoplasma.
RNA ribosom membentuk sekitar 80% dari jumlah total asam ribonukleat dalam sel dan 60% dari massa ribosom, organoid yang mensintesis protein seluler. Semua spesies di atas disintesis (ditranskripsi) pada bagian DNA tertentu, yang disebut gen RNA. Dalam proses sintesis, molekul enzim khusus, RNA polimerase, terlibat. Tempat dalam sel di mana rRNA disintesis adalah nukleolus, yang terletak di karioplasmakernel.
Nukleolus, perannya dalam sintesis
Dalam kehidupan sel, yang disebut siklus sel, ada periode antara pembelahannya - interfase. Pada saat ini, badan padat dari struktur granular, yang disebut nukleolus, terlihat jelas di dalam inti sel, yang merupakan komponen tak terpisahkan dari sel tumbuhan dan hewan.
Dalam biologi molekuler, telah ditetapkan bahwa nukleolus adalah organel tempat rRNA disintesis. Penelitian lebih lanjut oleh ahli sitologi mengarah pada penemuan bagian DNA seluler, di mana gen yang bertanggung jawab untuk struktur dan sintesis asam ribosom ditemukan. Mereka disebut pengatur nukleolar.
Penyelenggara nuklir
Hingga 60-an abad XX, ada pendapat dalam biologi bahwa pengatur nukleolar, yang terletak di lokasi penyempitan sekunder pada pasangan kromosom ke-13, 14, 15, 21 dan 22, memiliki bentuk dari satu situs. Para ilmuwan yang terlibat dalam studi kerusakan kromosom, yang disebut aberasi, telah menemukan bahwa pada saat kromosom putus di lokasi penyempitan sekunder, pembentukan nukleolus terjadi pada setiap bagiannya.
Dengan demikian, kita dapat menyatakan sebagai berikut: pengatur nukleolus tidak terdiri dari satu, tetapi dari beberapa lokus (gen) yang bertanggung jawab untuk pembentukan nukleolus. Di dalamnya disintesis asam ribonukleat rRNA, yang membentuk subunit organel sel yang mensintesis protein - ribosom.
Apa itu ribosom?
Seperti yang disebutkan sebelumnya, ketiga tipe utamaRNA ada di dalam sel, di mana mereka disintesis di situs tertentu - gen DNA. RNA ribosom yang terbentuk sebagai hasil transkripsi membentuk kompleks dengan protein - ribonukleoprotein, dari mana bagian penyusun organel masa depan, yang disebut subunit, terbentuk. Melalui pori-pori di membran nukleus, mereka masuk ke sitoplasma dan membentuk struktur gabungan di dalamnya, yang juga mencakup molekul i-RNA dan t-RNA, yang disebut polisom.
Ribosom itu sendiri dapat dipisahkan di bawah aksi ion kalsium dan ada secara terpisah sebagai subunit. Proses sebaliknya terjadi di kompartemen sitoplasma sel, di mana proses translasi terjadi - perakitan molekul protein seluler. Semakin aktif sel, semakin intens proses metabolisme di dalamnya, semakin banyak ribosom yang dikandungnya. Misalnya, sel-sel sumsum tulang merah, hepatosit vertebrata dan manusia dicirikan oleh sejumlah besar organel ini di dalam sitoplasma.
Bagaimana gen rRNA dikodekan?
Berdasarkan uraian di atas, struktur, jenis dan fungsi gen rRNA bergantung pada penyelenggara nukleolar. Mereka mengandung lokus yang mengandung gen yang mengkode RNA ribosom. O. Miller, yang melakukan penelitian tentang oogenesis dalam sel kadal air, menetapkan mekanisme fungsi gen-gen ini. Salinan rRNA (yang disebut transkriptan primer) disintesis dari mereka, mengandung sekitar 13x103 nukleotida dan memiliki koefisien sedimentasi 45 S. Kemudian rantai ini mengalami proses pematangan, berakhir dengan pembentukan tigaMolekul rRNA dengan koefisien sedimentasi 5, 8 S, 28 S, dan 18 S.
Mekanisme pembentukan rRNA
Mari kembali ke eksperimen Miller, yang menyelidiki sintesis RNA ribosom dan membuktikan bahwa DNA nukleolar berfungsi sebagai cetakan (matriks) untuk pembentukan rRNA - transkriptan. Dia juga menetapkan bahwa jumlah asam ribosom yang belum matang (pre-r-RNA) yang terbentuk tergantung pada jumlah molekul enzim RNA polimerase. Kemudian pematangan (pemrosesan) terjadi, dan molekul rRNA segera mulai mengikat peptida, menghasilkan pembentukan ribonukleoprotein, bahan pembangun ribosom.
Fitur asam ribosom dalam sel eukariotik
Memiliki prinsip struktur dan mekanisme fungsional yang sama, ribosom organisme prokariotik dan nukleus masih memiliki perbedaan sitomolekuler. Untuk mengetahuinya, para ilmuwan menggunakan metode penelitian yang disebut analisis difraksi sinar-x. Ditemukan bahwa ukuran ribosom eukariotik, dan karenanya rRNA yang termasuk di dalamnya, lebih besar dan koefisien sedimentasi adalah 80 S. Organel, kehilangan ion magnesium, dapat dibagi menjadi dua subunit dengan indikator 60 S dan 40 S Sebuah partikel kecil mengandung satu molekul asam, dan yang besar satu - tiga, yaitu sel nuklir mengandung ribosom yang terdiri dari 4 heliks asam polinukleotida dengan karakteristik sebagai berikut: 28 S RNA - 5 ribu nukleotida, 18 S - 2 ribu 5 S - 120 nukleotida, 5, 8 S - 160. Tempat sintesis rRNA dalam sel eukariotik adalah nukleolus, terletak di karioplasma nukleus.
RNA ribosomal prokariota
Tidak seperti r-RNA,memasuki sel nukleus, asam ribonukleat bakteri ditranskripsi di area padat sitoplasma yang mengandung DNA dan disebut nukleoid. Ini mengandung gen rRNA. Transkripsi, karakteristik umum yang dapat direpresentasikan sebagai proses penulisan ulang informasi dari rRNA gen DNA menjadi urutan nukleotida asam ribonukleat ribosom, dengan mempertimbangkan aturan komplementaritas kode genetik: adenin nukleoitida sesuai dengan urasil, dan guanin menjadi sitosin.
Bakteri R-RNA memiliki berat molekul lebih rendah dan ukuran lebih kecil daripada sel inti. Koefisien sedimentasinya adalah 70 S, dan kedua subunit memiliki nilai 50 S dan 30 S. Partikel yang lebih kecil mengandung satu molekul rRNA, dan yang lebih besar mengandung dua.
Peran asam ribonukleat dalam proses translasi
Fungsi utama r-RNA adalah memastikan proses biosintesis protein seluler - translasi. Ini dilakukan hanya dengan adanya ribosom yang mengandung r-RNA. Menggabungkan ke dalam kelompok, mereka mengikat molekul DNA informasi, membentuk polisom. Molekul asam ribonukleat ribosom mengangkut, membawa asam amino, yang, sekali dalam polisom, mengikat satu sama lain dengan ikatan peptida, membentuk polimer - protein. Ini adalah senyawa organik yang paling penting dari sel, yang melakukan banyak fungsi penting: bangunan, transportasi, energi, enzimatik, pelindung dan sinyal.
Artikel ini membahas tentang karakteristik, struktur, dan deskripsi asam nukleat ribosom, yaitu:biopolimer organik sel tumbuhan, hewan dan manusia.
