Kakšne so funkcije mRNA in tRNA?

Ribonukleinska kislina (RNA) je kemična spojina, ki obstaja v celicah in virusih. V celicah ga lahko razdelimo v tri kategorije: ribosomsko (rRNA), sel (mRNA) in prenos (tRNA). Medtem ko lahko vse tri vrste RNK najdemo v ribosomih, tovarnah beljakovin celic, se ta članek osredotoča na zadnji dve, ki jih najdemo ne le znotraj ribosomi, vendar prosto obstajajo v celičnem jedru (v celicah, ki imajo jedra) in v citoplazmi, glavnem predelu celice med jedrom in celico membrano. Tri vrste RNA pa delujejo usklajeno.

mRNA in tRNA obstajajo v verigah, sestavljenih iz gradnikov, imenovanih nukleotidi RNA. Vsak od teh gradbenih nukleotidov je sestavljen iz sladkorja, imenovanega riboza, visokoenergijske kemične skupine, imenovane fosfat, in enega od štirih možnih "dušikove baze" obročaste ali dvojno obročaste strukture, katerih ozadje je zgrajeno ne samo iz atomov ogljika, temveč tudi iz številnih atomov dušika (glej slika). Nukleotidi se med seboj povezujejo s fosfatnimi in sladkornimi skupinami, ki tvorijo "hrbtenico", na katero so vezane dušikove baze, po eno za vsak ribozni sladkor.

V RNA v večini primerov najdemo štiri baze. Dva izmed njih, adenin (A) in gvanin (G), vsebujeta dva kemična obroča in se imenujeta purini. Druga dva, ki vsebujeta po en kemični obroč, sta citozin (C) in uracil (U) in se imenujeta pirimidini.

mRNA in tRNA se sintetizirata s postopki, imenovanimi "seznanjanje baz" in "transkripcija", pri čemer je veriga RNA položena skupaj z verigo deoksiribonukleinske kisline (DNA). Pri bakterijah in arhejah, dveh od treh glavnih delitev življenja na Zemlji, poteka sinteza RNK vzdolž enega samega kromosoma (in organizirane strukture, sestavljene iz verige DNA in različnih beljakovine). V drugi življenjski skupini, evkariji, poteka sinteza RNA znotraj jedra, kjer je DNA zapakirana v enega od več kromosomov. Tako mRNA kot tRNA vsebujejo informacije v obliki posebnih zaporedij štirih možnih baz v vsakem od njihovih nukleotidov. Ta zaporedja se nato sintetizirajo na podlagi zaporedja nukleotidov v DNA, natančneje na odsek DNA (imenovan gen), ki je bil uporabljen za sintezo verige RNA med spajanjem baz proces.

Vsaka molekula ali veriga mRNA vsebuje navodila, kako povezati več "aminokislin" v peptidno verigo, ki postane beljakovina. Enako kot nukleotidi gradijo bloke za RNA, aminokisline gradijo bloke za beljakovine. Evolution je ustvaril "genetsko kodo", v kateri je vsaka od 20 aminokislin v življenju kodirana z vrsto treh dušikovih baz v nukleotidih RNA. Tako vsak triplet nukleotidov RNA ustreza eni aminokislini in zaporedju nukleotidov narekuje zaporedje aminokislin, ki bodo povezane v peptidno verigo, ki tvori beljakovine. Medtem ko je aminokislino v nekaterih primerih mogoče predstaviti z več nukleotidnimi trojčki, imenovanimi kodoni, pa vsak kodon na RNA predstavlja samo eno aminokislino. Iz tega razloga naj bi bila genetska koda "izrojena".

Medtem ko mRNA vsebuje "sporočilo", kako aminokisline sekvencirati v verigo, je tRNA dejanski prevajalec. Možen je prevod jezika RNA v jezik beljakovin, ker jih je veliko oblike tRNA, od katerih vsaka predstavlja aminokislino (gradnik beljakovin) in se lahko poveže z RNA kodon. Tako ima na primer molekula tRNA za aminokislinsko alanin površino ali vezno mesto za alanin in drugo vezno mesto za tri nukleotide RNA, kodon, za alanin.

Postopek prevajanja kodonskih zaporedij RNA v aminokislinska zaporedja in s tem v specifične beljakovine pravzaprav se imenuje "prevod". Pojavlja se v ribosomih, ki so sestavljeni iz rRNA in različnih beljakovin. Med prevajanjem pramen mRNA prehaja skozi ribosom, kot staromodni kasetofon, ki se premika skozi čitalec traku. Ko se mRNA premika, se molekule tRNA, ki nosijo ustrezno aminokislino, vežejo na kodon RNA, s katerim se ujemajo, in zaporedje aminokislin sestavi skupaj.