리보 핵산이란?

리보 핵산 또는 RNA는 지구상의 생명체에서 발견되는 두 가지 유형의 핵산 중 하나입니다. 다른 하나 인 데 옥시 리보 핵산 (DNA)은 평범한 관찰자들과 다른 사람들의 마음에서 오랫동안 대중 문화에서 RNA보다 더 높은 프로필을 가정 해 왔습니다. 그러나 RNA는보다 다재다능한 핵산입니다. 그것은 DNA로부터받은 지시를 받아 단백질 합성과 관련된 다양한 조정 활동으로 변환합니다. 이런 식으로 보면 DNA는 일상적인 사건의 수준에서 일어나는 일을 궁극적으로 결정하는 의견을 가진 대통령 또는 총리로 볼 수 있습니다. RNA는 실제 작업을 수행하고 다양한 인상적인 기술을 보여주는 충성스러운 보병과 지저분한 일꾼의 군대입니다. 방법.

RNA는 DNA와 마찬가지로 거대 분자 (즉, CO와 달리 상대적으로 많은 수의 개별 원자를 가진 분자입니다.₂ 또는 H₂O) 폴리머 또는 반복되는 화학 원소 사슬로 구성. 이 사슬의 "연결"또는보다 공식적으로 중합체를 구성하는 단량체를 뉴클레오티드라고합니다. 단일 뉴클레오타이드는 오탄당 당, 인산염 그룹 및 질소 염기의 세 가지 별개의 화학적 영역 또는 모이어 티로 구성됩니다. 질소 염기는 아데닌 (A), 시토신 (C), 구아닌 (G) 및 우라실 (U)의 4 가지 다른 염기 중 하나 일 수 있습니다.

아데닌과 구아닌은 화학적으로 다음과 같이 분류됩니다. 퓨린, 사이토 신과 우라실은 피리 미딘. 퓨린은 주로 6 원 고리에 연결된 5 원 고리로 구성되는 반면, 피리 미딘은 상당히 작고 6 탄소 고리 만 가지고 있습니다. 아데닌과 구아닌은 사이토 신과 우라실처럼 구조가 매우 유사합니다.

RNA의 5 탄당은 리보스, 여기에는 5 개의 탄소 원자와 1 개의 산소 원자가있는 고리가 포함됩니다. 인산기는 산소 원자의 한쪽 고리에있는 탄소 원자에 결합되고 질소 염기는 산소의 다른쪽에있는 탄소 원자에 결합됩니다. 포스페이트 그룹은 또한 인접한 뉴클레오타이드의 리보스에 결합하므로 뉴클레오타이드의 리보스와 인산 부분이 함께 RNA의 "백본"을 구성합니다.

질소 염기는 RNA의 가장 중요한 부분으로 간주 될 수 있습니다. 왜냐하면 이것이 가장 기능적으로 중요한 인접 뉴클레오티드의 3 개 그룹이기 때문입니다. 인접한 세 개의 기지 그룹은 삼중 항 코드, 또는 코돈은 첫 번째 DNA와 RNA에 연결된 정보를 사용하여 단백질을 결합하는 기계에 특별한 신호를 전달합니다. 이 코드가있는 그대로 해석되지 않으면 뉴클레오티드의 순서는 관련이 없습니다.

생물학에 약간의 지식을 가진 사람들이 "DNA"라는 용어를들을 때 가장 먼저 떠오르는 것 중 하나가 "이중 나선"일 것입니다. 독특한 DNA 분자의 구조는 1953 년 Watson, Crick, Franklin 등에 의해 밝혀졌으며, 팀의 발견 중 하나는 DNA가 이중 가닥이고 나선형이라는 것입니다. 일반적인 형태. 반대로 RNA는 사실상 항상 단일 가닥입니다.

또한 이러한 각 거대 분자의 이름에서 알 수 있듯이 DNA에는 다른 리보스 당이 포함되어 있습니다. 리보스 대신에, 리보스와 동일한 화합물 인 데 옥시 리보스를 함유하고 있는데, 이는 하이드 록실 (-OH) 그룹 중 하나 대신에 수소 원자를 가지기 때문입니다.

마지막으로 RNA의 피리 미딘은 시토신과 우라실이지만 DNA에서는 시토신과 티민입니다. 이중 가닥 DNA "사다리"의 "렁"에서 아데닌은 티민과 만 결합하고 시토신은 구아닌과 만 결합합니다. (퓨린 염기가 DNA 중심을 가로 질러 피리 미딘 염기에만 결합하는 구조적 이유를 생각할 수 있습니까? 힌트: 사다리의 "측면"은 고정 된 거리를 유지해야합니다.) DNA가 전사되고 RNA의 상보 적 가닥이 생성되고 DNA에서 아데닌을 가로 질러 생성 된 뉴클레오티드는 우라실이며, 티민이 아닙니다. 이 구별은 자연이 세포 환경에서 DNA와 RNA를 혼동하지 않도록 도와줍니다. 각각에서 작용하는 효소가 분자.

DNA만이 이중 가닥이지만 RNA는 정교한 3 차원 구조를 형성하는 데 훨씬 더 능숙합니다. 이것은 세 가지 필수 형태의 RNA가 세포에서 발생하도록 허용했습니다.

RNA는 세 가지 기본 유형으로 제공되지만 매우 모호한 추가 품종도 있습니다.

메신저 RNA (mRNA) : mRNA 분자는 단백질에 대한 코딩 서열을 포함합니다. mRNA 분자의 길이는 매우 다양하며 진핵 생물 (본질적으로 박테리아가 아닌 대부분의 생물)은 아직 발견 된 가장 큰 RNA를 포함합니다. 많은 성적표가 100,000 염기 (100 킬로베이스 또는 kb)를 초과합니다.

트랜스퍼 RNA (tRNA) : tRNA는 아미노산을 전달하고 번역하는 동안 성장하는 단백질로 이동시키는 짧은 (약 75 개 염기) 분자입니다. tRNA는 X 선 분석에서 클로버 잎처럼 보이는 일반적인 3 차원 배열을 가지고있는 것으로 믿어집니다. 이것은 실수로 스트립의 측면을 함께 가져올 때 테이프가 자체에 달라 붙는 것처럼 tRNA 가닥이 다시 접힐 때 상보 적 염기의 결합에 의해 발생합니다.

리보솜 RNA (rRNA) : rRNA 분자는 소기관 질량의 65 ~ 70 %를 차지합니다. 리보솜, 번역 또는 단백질 합성을 직접 호스팅하는 구조. 리보솜은 세포 표준에 따라 매우 큽니다. 박테리아 리보솜은 분자량이 약 250만이 고 진핵 리보솜은 분자량이 약 1.5 배입니다. (참고로 탄소의 분자량은 12입니다. 단일 요소가 300을 초과하지 않습니다.)

40S라고하는 하나의 진핵 리보솜은 하나의 rRNA와 약 35 개의 다른 단백질을 포함합니다. 60S 리보솜에는 3 개의 rRNA와 약 50 개의 단백질이 포함되어 있습니다. 따라서 리보솜은 핵산 (rRNA)과 다른 핵산 (mRNA)이 생성 할 코드를 운반하는 단백질 산물의 미시 매시입니다.

최근까지 분자 생물 학자들은 rRNA가 대부분 구조적 역할을한다고 가정했습니다. 그러나 더 최근의 정보는 리보솜의 rRNA가 효소로 작용하는 반면 주변 단백질은 스캐 폴딩으로 작용한다는 것을 나타냅니다.

전사는 DNA 템플릿에서 RNA를 합성하는 과정입니다. DNA는 이중 가닥이고 RNA는 단일 가닥이기 때문에 전사가 일어나기 전에 DNA 가닥을 분리해야합니다.

이 시점에서 일부 용어가 유용합니다. 모두가 들어 봤지만 비 생물학 전문가가 공식적으로 정의 할 수없는 유전자는 RNA 합성을위한 템플릿 및 RNA 생산을 템플릿에서 조절하고 제어 할 수있는 뉴클레오티드 시퀀스 부위. 단백질 합성의 메커니즘이 처음에 정확하게 설명되었을 때 과학자들은 각 유전자가 단일 단백질 제품에 해당한다고 가정했습니다. 이처럼 편리하고 (그리고 표면 상으로는 의미가있는만큼)이 아이디어는 잘못된 것으로 입증되었습니다. 일부 유전자는 단백질을 전혀 코딩하지 않으며 일부 동물에서는 "대체 스 플라이 싱 (alternate splicing)" 동일한 유전자가 다른 조건에서 다른 단백질을 만들기 위해 유발 될 수 있습니다. 흔한.

RNA 전사는 보완적인 DNA 템플릿에. 이는 일종의 미러 이미지이며 이전에 언급 한 특정 기본 기반 페어링 규칙 덕분에 템플릿과 동일한 시퀀스와 자연스럽게 페어링된다는 것을 의미합니다. 예를 들어, DNA 서열 TACTGGT는 RNA 서열 AUGACCA에 상보 적입니다. 첫 번째 서열의 각 염기는 두 번째 시퀀스의 해당 염기에 쌍을 이룰 수 있습니다 (U는 RNA에서 T가 나타날 수있는 곳에 나타납니다). DNA).

전사의 시작은 복잡하지만 질서있는 과정입니다. 단계는 다음과 같습니다.

1. 전사 인자 단백질은 전사 될 서열의 "상류"프로모터에 결합한다.
2. RNA 중합 효소 (새로운 RNA를 조립하는 효소) DNA의 프로모터-단백질 복합체에 결합하여 자동차의 점화 스위치와 비슷합니다.
3. 새로 형성된 RNA 중합 효소 / 프로모터-단백질 복합체는 두 개의 상보적인 DNA 가닥을 분리합니다.
4. RNA 중합 효소는 한 번에 하나의 뉴클레오티드 인 RNA 합성을 시작합니다.

DNA 중합 효소와 달리 RNA 중합 효소는 두 번째 효소에 의해 "프라이밍"될 필요가 없습니다. 전사는 RNA 중합 효소를 프로모터 영역에 결합하기 만하면됩니다.

DNA의 유전자는 단백질 분자를 암호화합니다. 이들은 생명 유지에 필요한 임무를 수행하는 감방의 "보병"입니다. 단백질을 생각할 때 고기 나 근육 또는 건강한 흔들림을 생각할 수 있지만 대부분의 단백질은 일상 생활의 레이더 아래로 날아갑니다. 효소는 단백질로, 영양분을 분해하고, 새로운 세포 구성 요소를 만들고, 핵산 (예: DNA 중합 효소)을 조립하고 세포 분열 중에 DNA를 복사하는 데 도움이되는 분자입니다.

"유전자 발현"은 유전자의 상응하는 단백질이있는 경우이를 제조하는 것을 의미하며이 복잡한 과정은 두 가지 주요 단계로 구성됩니다. 첫 번째는 이전에 자세히 설명한 전사입니다. 번역에서 새로 만들어진 mRNA 분자는 핵을 빠져 나가 리보솜이있는 세포질로 이동합니다. (원핵 생물에서 리보솜은 전사가 진행되는 동안 mRNA에 부착 될 수 있습니다.)

리보솜은 큰 하위 단위와 작은 하위 단위의 두 가지 별개의 부분으로 구성됩니다. 각 소단위는 일반적으로 세포질에서 분리되어 있지만 분자 mRNA에서 함께 모입니다. 서브 유닛에는 이미 언급 된 거의 모든 것 (단백질, rRNA 및 tRNA)이 포함되어 있습니다. tRNA 분자는 어댑터 분자입니다. 한쪽 끝은 상보 적 염기 쌍을 통해 mRNA (예: UAG 또는 CGC)의 삼중 항 코드를 읽을 수 있고 다른 쪽 끝은 특정 아미노산에 부착됩니다. 각 삼중 항 코드는 모든 단백질을 구성하는 약 20 개의 아미노산 중 하나를 담당합니다. 일부 아미노산은 다중 삼중으로 코딩됩니다 (64 삼중이 가능하므로 놀라운 일이 아닙니다. 각 삼중 항은 3 개의 염기를 가지고 있기 때문에 4 개의 염기는 3 승으로 올라갑니다. 필요). 리보솜에서 mRNA와 아미노 아실 -tRNA 복합체 (아미노산을 가로 지르는 tRNA 조각)는 매우 가깝게 유지되어 염기 쌍을 용이하게합니다. rRNA는 각각의 추가 아미노산이 성장하는 사슬에 부착되어 폴리펩티드가되고 마지막으로 단백질이됩니다.

자신을 복잡한 모양으로 배열하는 능력의 결과로 RNA는 효소로 약하게 작용할 수 있습니다. RNA는 유전 정보를 저장하고 반응을 촉매 할 수 있기 때문에 일부 과학자들은 RNA의 주요 역할을 제안했습니다. "RNA 세계"라고 불리는 생명의 기원. 이 가설은 지구 역사에서 훨씬 거슬러 올라가는 RNA 분자가 오늘날 단백질과 핵산 분자의 동일한 역할이 지금은 불가능하지만 생물 이전 세계. RNA가 정보 저장 구조이자 기본적인 대사 반응에 필요한 촉매 활동의 원천으로 작용한다면 RNA는 (지금은 DNA에 의해 만들어졌지만) 초기 형태의 DNA보다 앞서 있었고 진정한 "유기체"의 시작을위한 플랫폼 역할을했습니다. 자기 복제.