Ribonükleik Asit Nedir?

Ribonükleik asit veya RNA, dünyadaki yaşamda bulunan iki tür nükleik asitten biridir. Diğeri, deoksiribonükleik asit (DNA), popüler kültürde, sıradan gözlemcilerin kafasında ve başka yerlerde uzun zamandır RNA'dan daha yüksek bir profil üstlenmiştir. Ancak RNA, daha çok yönlü nükleik asittir; DNA'dan aldığı talimatları alır ve bunları protein sentezinde yer alan çeşitli koordineli faaliyetlere dönüştürür. Bu şekilde bakıldığında, DNA, günlük olaylar düzeyinde ne olacağını nihai olarak belirleyen girdisi olan başkan veya şansölye olarak görülebilir. RNA ise asıl işleri yapan ve iş dünyasında çok çeşitli etkileyici beceriler sergileyen sadık piyadeler ve homurdanan işçilerin ordusudur. süreç.

RNA, DNA gibi bir makromoleküldür (başka bir deyişle, CO'nun aksine, nispeten çok sayıda bireysel atoma sahip bir moleküldür.₂ veya H₂O) bir polimerden veya tekrar eden kimyasal elementler zincirinden oluşan. Bu zincirdeki "bağlara" veya daha resmi olarak polimeri oluşturan monomerlere nükleotidler denir. Tek bir nükleotit, sırayla üç farklı kimyasal bölge veya kısımdan oluşur: bir pentoz şekeri, bir fosfat grubu ve bir azotlu baz. Azotlu bazlar dört farklı bazdan biri olabilir: adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve urasil (U).

Adenin ve guanin kimyasal olarak sınıflandırılır. pürinler, sitozin ve urasil olarak adlandırılan maddeler kategorisine aittir. pirimidinler. Purinler esas olarak altı üyeli bir halkaya bağlanan beş üyeli bir halkadan oluşurken, pirimidinler oldukça küçüktür ve sadece altı karbonlu bir halkaya sahiptir. Adenin ve guanin, sitozin ve urasil gibi yapı olarak birbirine çok benzer.

RNA'daki pentoz şekeri ribozbeş karbon atomlu ve bir oksijen atomlu bir halka içeren. Fosfat grubu, oksijen atomunun bir tarafındaki halkadaki bir karbon atomuna bağlanır ve azotlu baz, oksijenin diğer tarafındaki karbon atomuna bağlanır. Fosfat grubu ayrıca bitişik nükleotit üzerindeki riboza da bağlanır, böylece bir nükleotidin riboz ve fosfat kısmı birlikte RNA'nın "omurgasını" oluşturur.

Azotlu bazlar, RNA'nın en kritik parçası olarak kabul edilebilir, çünkü bunlar, bitişik nükleotidlerde üçlü gruplar halinde, son derece işlevsel öneme sahip olanlardır. Üç bitişik bazdan oluşan gruplar, adı verilen birimler oluşturur. üçlü kodlarya da kodonlar, önce DNA'ya sonra RNA'ya bağlanan bilgiyi kullanarak proteinleri bir araya getiren makinelere özel sinyaller taşır. Bu kod olduğu gibi yorumlanmadan, birazdan açıklanacağı gibi nükleotidlerin sırası önemsiz olacaktır.

Biraz biyoloji geçmişi olan insanlar "DNA" terimini duyduklarında, akla gelen ilk şeylerden birinin "çifte sarmal" olması muhtemeldir. ayırt edici DNA molekülünün yapısı 1953'te Watson, Crick, Franklin ve diğerleri tarafından aydınlatıldı ve ekibin bulguları arasında DNA'nın çift sarmallı ve sarmal olduğu da vardı. olağan şekli. RNA, aksine, hemen hemen her zaman tek sarmallıdır.

Ayrıca, bu ilgili makromoleküllerin adlarından da anlaşılacağı gibi, DNA farklı bir riboz şekeri içerir. Riboz yerine, hidroksil (-OH) gruplarından birinin yerine bir hidrojen atomuna sahip olması dışında, ribozla özdeş bir bileşik olan deoksiriboz içerir.

Son olarak, RNA'daki pirimidinler sitozin ve urasil iken, DNA'da sitozin ve timindir. Çift sarmallı DNA "merdiveni"nin "basamaklarında" adenin, timin ile ve sadece timin ile bağlanırken, sitozin guanin ile ve sadece guanin ile bağlanır. (Pürin bazlarının yalnızca DNA'nın merkezindeki pirimidin bazlarına bağlanmasının mimari bir nedeni var mı? İpucu: merdivenin "kenarları" birbirinden sabit bir mesafede kalmalıdır.) DNA kopyalandığında ve bir tamamlayıcı RNA zinciri oluşturulur, DNA'daki adenin karşısında üretilen nükleotit urasildir, timin değil. Bu ayrım, doğanın, uygunsuz olduğu hücresel ortamlarda DNA ve RNA'yı karıştırmaktan kaçınmasına yardımcı olur. ilgili enzimler üzerinde çalışan enzimler, istenmeyen davranışlardan kaynaklanabilir. moleküller.

Yalnızca DNA çift sarmallıyken, RNA ayrıntılı üç boyutlu yapılar oluşturmada çok daha ustadır. Bu, hücrelerde üç temel RNA formunun gelişmesine izin verdi.

RNA, üç temel tipte gelir, ancak ek, çok belirsiz çeşitler de mevcuttur.

Haberci RNA (mRNA): mRNA molekülleri, proteinler için kodlama dizisini içerir. mRNA moleküllerinin uzunlukları büyük ölçüde değişir, ökaryotlar (esas olarak bakteri olmayan çoğu canlı), şimdiye kadar keşfedilen en büyük RNA'yı içerir. Birçok transkript 100.000 bazın (100 kilobaz veya kb) uzunluğunu aşar.

RNA'yı (tRNA) aktarın: tRNA, amino asitleri taşıyan ve onları çeviri sırasında büyüyen proteine ​​​​taşıyan kısa (yaklaşık 75 baz) bir moleküldür. tRNA'ların, X-ışını analizinde bir yonca yaprağına benzeyen ortak bir üç boyutlu düzenlemeye sahip olduğuna inanılmaktadır. Bu, bir tRNA ipliği kendi üzerine geri katlandığında tamamlayıcı bazların bağlanmasıyla meydana gelir, tıpkı bir şeridin kenarlarını yanlışlıkla bir araya getirdiğinizde bandın kendisine yapışmasına benzer.

Ribozomal RNA (rRNA): rRNA molekülleri, organel adı verilen organel kütlesinin yüzde 65 ila 70'ini oluşturur. ribozom, doğrudan çeviriye veya protein sentezine ev sahipliği yapan yapı. Ribozomlar hücre standartlarına göre çok büyüktür. Bakteriyel ribozomlar yaklaşık 2.5 milyon moleküler ağırlığa sahipken, ökaryotik ribozomlar bunun yaklaşık bir buçuk katı moleküler ağırlığa sahiptir. (Referans olarak, karbonun moleküler ağırlığı 12'dir; 300'ün üzerinde tek bir eleman yoktur.)

40S adı verilen bir ökaryotik ribozom, bir rRNA'nın yanı sıra yaklaşık 35 farklı protein içerir. 60S ribozomu üç rRNA ve yaklaşık 50 protein içerir. Dolayısıyla ribozomlar, nükleik asitlerin (rRNA) ve diğer nükleik asitlerin (mRNA) oluşturmak için kodu taşıdığı protein ürünlerinin bir karışımıdır.

Yakın zamana kadar moleküler biyologlar, rRNA'nın çoğunlukla yapısal bir rol oynadığını varsaydılar. Bununla birlikte, daha yeni bilgiler, ribozomlardaki rRNA'nın bir enzim gibi davrandığını, onu çevreleyen proteinlerin ise yapı iskelesi olarak hareket ettiğini göstermektedir.

Transkripsiyon, bir DNA şablonundan RNA sentezleme işlemidir. DNA çift sarmallı ve RNA tek sarmallı olduğundan, transkripsiyon gerçekleşmeden önce DNA zincirlerinin ayrılması gerekir.

Bazı terminoloji bu noktada yararlıdır. Herkesin duyduğu, ancak biyoloji dışı uzmanların çok az resmi olarak tanımlayabildiği bir gen, hem bir DNA parçası hem de bir DNA dizisidir. RNA sentezi için şablon ve RNA üretiminin şablondan düzenlenmesini ve kontrol edilmesini sağlayan nükleotid dizileri bölge. Protein sentezi mekanizmaları ilk kez kesin olarak tanımlandığında, bilim adamları her genin tek bir protein ürününe karşılık geldiğini varsaydılar. Bu ne kadar uygun olursa olsun (ve yüzeyde ne kadar mantıklı olursa olsun), fikrin yanlış olduğu kanıtlandı. Bazı genler, proteinleri hiç kodlamaz ve bazı hayvanlarda, "alternatif ekleme" olur. aynı gen, farklı koşullar altında farklı proteinler yapmak için tetiklenebilir. Yaygın.

RNA transkripsiyonu bir ürün üretir. tamamlayıcı DNA şablonuna. Bu, bir tür ayna görüntüsü olduğu ve daha önce belirtilen özel baz-baz eşleştirme kuralları sayesinde şablonla aynı olan herhangi bir diziyle doğal olarak eşleşeceği anlamına gelir. Örneğin, TACTGGT DNA dizisi AUGACCA RNA dizisine tamamlayıcıdır, çünkü ilk dizideki her bir baz ikinci dizide karşılık gelen bazla eşleştirilebilir (U'nun RNA'da göründüğüne dikkat edin, burada T DNA).

Transkripsiyonun başlatılması karmaşık ama düzenli bir süreçtir. Adımlar şunları içerir:

1. Transkripsiyon faktörü proteinleri, kopyalanacak dizinin "yukarı akışındaki" bir promotöre bağlanır.
2. RNA polimeraz (yeni RNA'yı oluşturan enzim), daha çok arabadaki kontak anahtarına benzeyen DNA'nın promotör-protein kompleksine bağlanır.
3. Yeni oluşan RNA polimeraz/promoter protein kompleksi, iki tamamlayıcı DNA zincirini ayırır.
4. RNA polimeraz, her seferinde bir nükleotid olan RNA'yı sentezlemeye başlar.

DNA polimerazın aksine, RNA polimerazın ikinci bir enzim tarafından "hazırlanması" gerekmez. Transkripsiyon sadece RNA polimerazın promotör alanına bağlanmasını gerektirir.

DNA'daki genler protein moleküllerini kodlar. Bunlar hücrenin "piyadeleri" olup, hayatın devamı için gereken görevleri yerine getirirler. Bir proteini düşündüğünüzde et veya kas veya sağlıklı bir sallama düşünebilirsiniz, ancak çoğu protein günlük yaşamınızın radarı altında uçar. Enzimler, besinleri parçalamaya, yeni hücre bileşenleri oluşturmaya, nükleik asitleri (örn., DNA polimeraz) birleştirmeye ve hücre bölünmesi sırasında DNA'nın kopyalarını oluşturmaya yardımcı olan proteinlerdir.

"Gen ifadesi", varsa, genin karşılık gelen proteininin üretilmesi anlamına gelir ve bu karmaşık işlemin iki temel adımı vardır. Birincisi, daha önce ayrıntılı olarak açıklanan transkripsiyondur. Translasyonda, yeni yapılmış mRNA molekülleri çekirdekten çıkar ve ribozomların bulunduğu sitoplazmaya göç eder. (Prokaryotik organizmalarda, transkripsiyon devam ederken ribozomlar mRNA'ya bağlanabilir.)

Ribozomlar iki ayrı kısımdan oluşur: büyük alt birim ve küçük alt birim. Her alt birim genellikle sitoplazmada ayrılır, ancak bir molekül mRNA'sında bir araya gelirler. Alt birimler, daha önce bahsedilen hemen hemen her şeyden biraz içerir: proteinler, rRNA ve tRNA. tRNA molekülleri adaptör moleküllerdir: Bir uç tamamlayıcı baz eşleşmesi yoluyla mRNA'daki üçlü kodu (örneğin, UAG veya CGC) okuyabilir ve diğer uç belirli bir amino aside bağlanır. Her üçlü kod, tüm proteinleri oluşturan yaklaşık 20 amino asitten birinden sorumludur; bazı amino asitler çoklu üçlüler tarafından kodlanır (64 üçlü mümkün olduğu için bu şaşırtıcı değildir – dört baz üçüncü kuvvete yükseltilir çünkü her üçlü üç baza sahiptir - ve sadece 20 amino asit gerekli). Ribozomda, mRNA ve aminoasil-tRNA kompleksleri (bir amino asidi birbirine bağlayan tRNA parçaları) birbirine çok yakın tutulur ve baz eşleşmesini kolaylaştırır. rRNA, her bir ilave amino asidin, bir polipeptit ve son olarak bir protein haline gelen büyüyen zincire bağlanmasını katalize eder.

RNA, kendisini karmaşık şekillerde düzenleme yeteneğinin bir sonucu olarak, bir enzim olarak zayıf hareket edebilir. RNA hem genetik bilgiyi depolayabildiğinden hem de reaksiyonları katalize edebildiği için, bazı bilim adamları RNA için önemli bir rol önerdiler. "RNA Dünyası" olarak adlandırılan yaşamın kökeni. Bu hipotez, Dünya tarihinin çok gerilerinde, RNA moleküllerinin tüm Protein ve nükleik asit moleküllerinin aynı rolleri bugün oynuyor, bu şimdi imkansız olurdu, ancak bir gelecekte mümkün olabilirdi. prebiyotik dünya. RNA, hem bilgi depolama yapısı hem de temel metabolik reaksiyonlar için gerekli olan katalitik aktivitenin kaynağı olarak görev yaptıysa, En eski formlarında DNA'dan önce geldi (her ne kadar şimdi DNA tarafından yapılmış olsa da) ve gerçekten "organizmaların" başlatılması için bir platform olarak hizmet etti kendini kopyalayan.