ما هي وظائف mRNA و tRNA؟

الحمض النووي الريبي (RNA) هو مركب كيميائي موجود داخل الخلايا والفيروسات. في الخلايا ، يمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات: Ribosomal (rRNA) و Messenger (mRNA) و Transfer (tRNA). بينما يمكن العثور على الأنواع الثلاثة من الحمض النووي الريبي في الريبوسومات ، وهي مصانع البروتين في الخلايا ، تركز هذه المقالة على النوعين الأخيرين ، اللذين لا يوجدان فقط في الريبوسومات ، ولكنها توجد بحرية في نواة الخلية (في الخلايا التي تحتوي على نوى) وفي السيتوبلازم ، وهو حجرة الخلية الرئيسية بين النواة والخلية غشاء. ومع ذلك ، تعمل الأنواع الثلاثة من الحمض النووي الريبي في تناغم.

توجد mRNA و tRNA في سلاسل تتكون من لبنات بناء تسمى نيوكليوتيدات RNA. يتكون كل من نيوكليوتيدات البناء هذه من سكر يسمى الريبوز ، ومجموعة كيميائية عالية الطاقة تسمى الفوسفات ، وواحد من أربعة أنواع ممكنة "القواعد النيتروجينية" الهياكل الحلقية أو مزدوجة الحلقات التي بنيت خلفيتها ليس فقط من ذرات الكربون ولكن من العديد من ذرات النيتروجين أيضًا (انظر الشكل). ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض عن طريق مجموعات الفوسفات والسكر ، والتي تشكل "العمود الفقري" الذي ترتبط به القواعد النيتروجينية ، واحدة لكل سكر ريبوز.

في معظم الحالات ، توجد أربع قواعد في الحمض النووي الريبي. اثنان منها ، الأدينين (A) والجوانين (G) ، تحتويان على حلقتين كيميائيتين وتسمى البيورينات. الاثنان الآخران ، يحتوي كل منهما على حلقة كيميائية واحدة ، وهما السيتوزين (C) واليوراسيل (U) ، ويطلق عليهما بيريميدين.

يتم تصنيع mRNA و tRNA من خلال عمليات تسمى "الاقتران الأساسي" و "النسخ" ، حيث يتم وضع سلسلة من الحمض النووي الريبي ، جنبًا إلى جنب مع خيط من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA). يحدث تخليق الحمض النووي الريبي في البكتيريا والعتائق ، وهما من الأقسام الثلاثة الرئيسية للحياة على الأرض على طول كروموسوم واحد (وهيكل منظم يتكون من خيط من الحمض النووي ومتنوع البروتينات). في القسم الآخر من الحياة ، حقيقيات النوى ، يحدث تخليق الحمض النووي الريبي داخل النواة ، حيث يتم حزم الحمض النووي داخل واحد من الكروموسومات الأخرى. يحتوي كل من mRNA و tRNA على معلومات في شكل تسلسلات محددة من القواعد الأربعة المحتملة في كل من النيوكليوتيدات الخاصة بهم. يتم تصنيع هذه التسلسلات ، بدورها ، بناءً على تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي ، وتحديداً قسم من الحمض النووي (يسمى الجين) والذي تم استخدامه لتركيب خيط RNA أثناء الاقتران الأساسي عملية.

يحمل كل جزيء أو سلسلة من mRNA تعليمات حول كيفية توصيل العديد من "الأحماض الأمينية" في سلسلة الببتيد ، والتي تصبح بروتينًا. بنفس الطريقة التي تعتبر بها النيوكليوتيدات لبنات بناء لـ RNA ، فإن الأحماض الأمينية هي لبنات بناء البروتينات. أنتج التطور "شفرة جينية" حيث يتم ترميز كل حمض أميني من الأحماض الأمينية العشرين في الحياة بسلسلة من ثلاث قواعد نيتروجينية في نيوكليوتيدات الرنا. وهكذا ، فإن كل ثلاثية من نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي تتوافق مع حمض أميني واحد ، وتسلسل النيوكليوتيدات تملي تسلسل الأحماض الأمينية التي سيتم ربطها بسلسلة الببتيد التي تصنع البروتين. بينما في بعض الحالات يمكن تمثيل الحمض الأميني بواسطة عدة توائم نيوكليوتيدات متعددة ، تسمى الكودونات ، فإن كل كودون على الحمض النووي الريبي يمثل حمضًا أمينيًا واحدًا فقط. لهذا السبب ، يُقال إن الشفرة الجينية "متدهورة".

بينما يحتوي mRNA على "الرسالة" المتعلقة بكيفية تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة ، فإن tRNA هو المترجم الفعلي. من الممكن ترجمة لغة الحمض النووي الريبي إلى لغة البروتين ، لأن هناك الكثير منها أشكال من الحمض النووي الريبي ، كل منها يمثل حمضًا أمينيًا (لبنة بناء البروتين) وقادر على الارتباط مع الحمض النووي الريبي كودون. وهكذا ، على سبيل المثال ، يحتوي جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) للحمض الأميني ألانين على منطقة أو موقع ارتباط للألانين وموقع ارتباط آخر لنيوكليوتيدات الرنا الثلاثة ، الكودون ، للألانين.

عملية ترجمة تسلسلات كودون الحمض النووي الريبي إلى تسلسلات من الأحماض الأمينية وبالتالي إلى بروتينات محددة في الواقع يسمى "ترجمة". يحدث في الريبوسومات ، والتي تتكون من الرنا الريباسي ومجموعة متنوعة من البروتينات. أثناء الترجمة ، يمر شريط من الرنا المرسال عبر الريبوسوم ، مثل شريط كاسيت قديم يتحرك عبر قارئ الشريط. أثناء تحرك mRNA ، ترتبط جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) التي تحمل الحمض الأميني المناسب بكودون الحمض النووي الريبي (RNA) الذي تتطابق معه ، ويتم وضع تسلسل الأحماض الأمينية معًا.