Ribonukleinsäure (RNA) ist eine chemische Verbindung, die in Zellen und Viren vorkommt. In Zellen kann es in drei Kategorien eingeteilt werden: Ribosomal (rRNA), Messenger (mRNA) und Transfer (tRNA). Während alle drei RNA-Typen in Ribosomen, den Proteinfabriken der Zellen, zu finden sind, konzentriert sich dieser Artikel auf die beiden letztgenannten, die nicht nur in Ribosomen, existieren aber frei im Zellkern (in Zellen mit Kernen) und im Zytoplasma, dem Hauptzellkompartiment zwischen Kern und Zelle Membran. Die drei RNA-Typen arbeiten jedoch zusammen.
Was ist RNA?
mRNA und tRNA existieren in Ketten, die aus Bausteinen bestehen, die als RNA-Nukleotide bezeichnet werden. Jedes dieser aufbauenden Nukleotide besteht aus einem Zucker namens Ribose, einer energiereichen chemischen Gruppe namens Phosphat und einer von vier möglichen "Stickstoffbasen"ring- oder doppelringige Strukturen, deren Hintergrund nicht nur aus Kohlenstoffatomen, sondern auch aus vielen Stickstoffatomen aufgebaut ist (siehe Zahl). Nukleotide sind über die Phosphat- und Zuckergruppen miteinander verbunden, die ein "Rückgrat" bilden, an das die stickstoffhaltigen Basen gebunden sind, eine für jeden Ribosezucker.
Die vier stickstoffhaltigen Basen der RNA
In den meisten Fällen finden sich in der RNA vier Basen. Zwei davon, Adenin (A) und Guanin (G), enthalten zwei chemische Ringe und werden Purine genannt. Die anderen beiden, die jeweils einen chemischen Ring enthalten, sind Cytosin (C) und Uracil (U) und werden Pyrimidine genannt.
Synthese von mRNA und tRNA
mRNA und tRNA werden durch Prozesse synthetisiert, die als "Basenpaarung" und "Transkription" bezeichnet werden, wobei eine RNA-Kette neben einem Strang von Desoxyribonukleinsäure (DNA) abgelegt wird. In Bakterien und Archaeen, zwei der drei Hauptbereiche des Lebens auf der Erde, findet die RNA-Synthese statt entlang eines einzelnen Chromosoms (und einer organisierten Struktur bestehend aus einem DNA-Strang und verschiedenen Proteine). In der anderen Lebensteilung, Eukarya, findet die RNA-Synthese im Zellkern statt, wo die DNA in einem oder mehreren Chromosomen verpackt ist. Sowohl mRNA als auch tRNA enthalten Informationen in Form spezifischer Sequenzen der vier möglichen Basen in jedem ihrer Nukleotide. Diese Sequenzen wiederum werden auf der Grundlage der Nukleotidsequenz in der DNA synthetisiert, insbesondere der Abschnitt der DNA (genannt das Gen), der verwendet wurde, um den RNA-Strang während der Basenpaarung zu synthetisieren Prozess.
Funktion der mRNA
Jedes Molekül oder jede Kette von mRNA enthält Anweisungen, wie mehrere "Aminosäuren" zu einer Peptidkette verbunden werden, die zu einem Protein wird. Genauso wie Nukleotide Bausteine für RNA sind, sind Aminosäuren Bausteine für Proteine. Die Evolution hat einen "genetischen Code" hervorgebracht, bei dem jede der 20 Aminosäuren des Lebens durch eine Reihe von drei stickstoffhaltigen Basen in RNA-Nukleotiden codiert wird. Somit entspricht jedes Triplett von RNA-Nukleotiden einer Aminosäure und die Sequenz der Nukleotide diktiert die Sequenz der Aminosäuren, die in die Peptidkette eingebunden werden, die ein Protein bildet. Während in einigen Fällen eine Aminosäure durch mehrere Nukleotidtripletts repräsentiert werden kann, die Codons genannt werden, repräsentiert jedes Codon auf der RNA nur eine Aminosäure. Aus diesem Grund wird der genetische Code als "entartet" bezeichnet.
Funktion der tRNA
Während mRNA die "Botschaft" enthält, wie man Aminosäuren in eine Kette sequenziert, ist tRNA der eigentliche Übersetzer. Die Übersetzung der Sprache der RNA in die Sprache des Proteins ist möglich, denn es gibt viele Formen von tRNA, die jeweils eine Aminosäure (Proteinbaustein) darstellen und sich mit einer RNA verbinden können Kodon. So hat beispielsweise das tRNA-Molekül für die Aminosäure Alanin eine Fläche oder Bindungsstelle für Alanin und eine weitere Bindungsstelle für die drei RNA-Nukleotide, das Codon, für Alanin.
Übersetzung tritt auf in Ribosomen
Der Prozess der Übersetzung von RNA-Codonsequenzen in Aminosäuresequenzen und damit in spezifische Proteine heißt eigentlich "Übersetzung". Es kommt in Ribosomen vor, die aus rRNA und einer Vielzahl von Proteine. Während der Translation durchläuft ein mRNA-Strang ein Ribosom, wie eine altmodische Kassette, die sich durch ein Bandlesegerät bewegt. Während die mRNA durchläuft, binden tRNA-Moleküle, die die entsprechende Aminosäure tragen, an das RNA-Codon, mit dem sie übereinstimmen, und die Aminosäuresequenz wird zusammengesetzt.