Մոլեկուլային կենսաբանությունը զբաղվում է օրգանական նյութերի մոլեկուլների կառուցվածքի և գործառույթների ուսումնասիրությամբ, որոնք կազմում են բույսերի, կենդանիների և մարդկանց կենդանի բջիջները: Դրանց մեջ առանձնահատուկ տեղ է հատկացվում միացությունների խմբին, որը կոչվում է նուկլեինաթթուներ։
Գոյություն ունի երկու տեսակ՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթու: Վերջինս ունի մի քանի մոդիֆիկացիաներ՝ i-RNA, t-RNA և r-RNA, որոնք տարբերվում են իրենց գործառույթներով և բջջում տեղակայմամբ։ Այս հոդվածը նվիրված է հետևյալ հարցերի ուսումնասիրությանը. որտեղ է սինթեզվում rRNA-ն պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներում, ինչ կառուցվածք և նշանակություն ունի:
Պատմական նախապատմություն
Ռիբոսոմային թթվի մասին առաջին գիտական հիշատակումը կարելի է գտնել XX դարի 60-ական թվականներին Ռ. Վայնբերգի և Ս. Պենմանի ուսումնասիրություններում, ովքեր նկարագրել են կարճ պոլինուկլեոտիդային մոլեկուլներ՝ կապված ռիբոնուկլեինաթթուների հետ, սակայն տարբերվում են տարածական կառուցվածքով և կառուցվածքով։ նստվածքի գործակիցը տեղեկատվության և տրանսպորտային ՌՆԹ-ից: Ամենից հաճախ՝ դրանց մոլեկուլներըհայտնաբերվել է միջուկում, ինչպես նաև բջջային օրգանելներում՝ ռիբոսոմներում, որոնք պատասխանատու են բջջային սպիտակուցի սինթեզի համար։ Դրանք կոչվում էին ռիբոսոմային (ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթուներ):
ՌՆԹ հատկանիշ
Ռիբոնուկլեինաթթուն, ինչպես ԴՆԹ-ն, պոլիմեր է, որի մոնոմերները 4 տիպի նուկլեոտիդներ են՝ ադենին, գուանին, ուրացիլ և ցիտիդին, որոնք միացված են ֆոսֆոդիստերային կապերով երկար միաշղթա մոլեկուլների մեջ՝ ոլորված մոլեկուլների տեսքով։ պարուրաձև կամ ավելի բարդ կոնֆորմացիաներ ունեցող: Կան նաև կրկնակի շղթա ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթուներ, որոնք հայտնաբերված են ՌՆԹ պարունակող վիրուսներում և կրկնօրինակում են ԴՆԹ-ի գործառույթները՝ ժառանգական հատկությունների պահպանում և փոխանցում:
Բջջում առավել տարածված են երեք տեսակի թթուներ, դրանք են՝ մատրիցային կամ տեղեկատվական, ՌՆԹ, փոխադրող ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթու, որին կցված են ամինաթթուները, ինչպես նաև ռիբոսոմային թթուն, որը գտնվում է միջուկում և բջջում։ ցիտոպլազմա.
Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն կազմում է բջջի ռիբոնուկլեինաթթուների ընդհանուր քանակի մոտ 80%-ը և ռիբոսոմի զանգվածի 60%-ը՝ օրգանոիդ, որը սինթեզում է բջջային սպիտակուցը։ Վերոհիշյալ բոլոր տեսակները սինթեզվում են (տրանսկրիպացված) ԴՆԹ-ի որոշակի հատվածներում, որոնք կոչվում են ՌՆԹ գեներ: Սինթեզի գործընթացում ներգրավված են հատուկ ֆերմենտի՝ ՌՆԹ պոլիմերազի մոլեկուլները։ Բջջում այն տեղը, որտեղ սինթեզվում է rRNA-ն, միջուկն է, որը գտնվում է կարիոպլազմայումմիջուկներ.
Նուկլեոլուս, նրա դերը սինթեզում
Բջջի կյանքում, որը կոչվում է բջջային ցիկլ, նրա բաժանումների միջև կա մի շրջան՝ ինտերֆազ։ Այս պահին բջջի միջուկում հստակ տեսանելի են հատիկավոր կառուցվածքի խիտ մարմիններ, որոնք կոչվում են նուկլեոլներ, որոնք և՛ բուսական, և՛ կենդանական բջիջների անփոխարինելի բաղադրիչն են։
Մոլեկուլային կենսաբանության մեջ հաստատվել է, որ միջուկներն այն օրգանելներն են, որտեղ սինթեզվում է rRNA: Ցիտոլոգների հետագա հետազոտությունները հանգեցրին բջջային ԴՆԹ-ի հատվածների հայտնաբերմանը, որոնցում հայտնաբերվել են ռիբոսոմային թթուների կառուցվածքի և սինթեզի համար պատասխանատու գեներ: Նրանք կոչվում էին միջուկային կազմակերպիչ։
Միջուկային կազմակերպիչ
Մինչև 20-րդ դարի 60-ական թվականները կենսաբանության մեջ կար կարծիք, որ միջուկային կազմակերպիչը, որը գտնվում է քրոմոսոմների 13-րդ, 14-րդ, 15-րդ, 21-րդ և 22-րդ զույգերի երկրորդական սեղմման տեղում, ունի ձև. մեկ կայքից: Գիտնականները, ովքեր զբաղվում են քրոմոսոմային վնասների ուսումնասիրությամբ, որոնք կոչվում են շեղումներ, պարզել են, որ երկրորդական կծկման վայրում քրոմոսոմի կոտրման պահին նրա յուրաքանչյուր մասի վրա տեղի է ունենում միջուկների ձևավորում։
Այսպիսով, կարող ենք արձանագրել հետևյալը. միջուկային կազմակերպիչը բաղկացած է ոչ թե մեկ, այլ մի քանի տեղամասերից (գեներից), որոնք պատասխանատու են միջուկի ձևավորման համար։ Հենց դրանում են սինթեզվում ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթուները rRNA, որոնք կազմում են սպիտակուց սինթեզող բջջային օրգանելների ենթամիավորներ՝ ռիբոսոմներ։
Ի՞նչ են ռիբոսոմները:
Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, բոլոր երեք հիմնական տեսակներըՌՆԹ-ն գոյություն ունի բջջում, որտեղ դրանք սինթեզվում են որոշակի տեղամասերում՝ ԴՆԹ գեներում: Տրանսկրիպցիայի արդյունքում առաջացած ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն սպիտակուցների հետ կազմում է կոմպլեքսներ՝ ռիբոնուկլեոպրոտեիններ, որոնցից առաջանում են ապագա օրգանելի բաղկացուցիչ մասերը, այսպես կոչված, ենթամիավորները։ Միջուկային թաղանթի ծակոտիների միջոցով նրանք անցնում են ցիտոպլազմա և դրա մեջ ձևավորում համակցված կառուցվածքներ, որոնք ներառում են նաև i-RNA և t-RNA մոլեկուլներ, որոնք կոչվում են պոլիսոմներ:
Ռիբոսոմներն իրենք կարող են առանձնացվել կալցիումի իոնների ազդեցության տակ և գոյություն ունեն առանձին որպես ենթամիավորներ: Հակառակ գործընթացը տեղի է ունենում բջջային ցիտոպլազմայի բաժանմունքներում, որտեղ տեղի են ունենում թարգմանության գործընթացները՝ բջջային սպիտակուցի մոլեկուլների հավաքումը։ Որքան ակտիվ է բջիջը, այնքան ավելի ինտենսիվ են լինում նրա մեջ նյութափոխանակության պրոցեսները, այնքան շատ ռիբոսոմներ է պարունակում։ Օրինակ, կարմիր ոսկրածուծի բջիջները, ողնաշարավորների և մարդկանց լյարդային բջիջները բնութագրվում են ցիտոպլազմայում այս օրգանելների մեծ քանակով:
Ինչպե՞ս են կոդավորված rRNA գեները:
Ելնելով վերը նշվածից՝ rRNA գեների կառուցվածքը, տեսակները և գործունեությունը կախված են միջուկային կազմակերպիչներից: Դրանք պարունակում են ռիբոսոմային ՌՆԹ կոդավորող գեներ պարունակող տեղանքներ։ Օ. Միլլերը, հետազոտություններ կատարելով տրիտոն բջիջներում օոգենեզի վերաբերյալ, հաստատել է այդ գեների գործունեության մեխանիզմը։ Դրանցից սինթեզվել են rRNA-ի (այսպես կոչված՝ առաջնային տրանսկրիպտանտների) պատճենները, որոնք պարունակում են մոտ 13x103 նուկլեոտիդներ և ունեն նստվածքի 45 S գործակից: Այնուհետև այս շղթան ենթարկվել է հասունացման գործընթացի՝ ավարտվելով երեքի ձևավորմամբ։rRNA մոլեկուլներ 5, 8 S, 28 S և 18 S նստվածքային գործակիցներով:
ՌՌՆԹ-ի առաջացման մեխանիզմ
Վերադառնանք Միլլերի փորձերին, ով ուսումնասիրել է ռիբոսոմային ՌՆԹ-ի սինթեզը և ապացուցել, որ միջուկային ԴՆԹ-ն ծառայում է որպես կաղապար (մատրիցա) rRNA-ի՝ տրանսկրիպտանտի ձևավորման համար: Նա նաև հաստատեց, որ ոչ հասուն ռիբոսոմային թթուների քանակը (նախա-ռ-ՌՆԹ), որոնք ձևավորվում են, կախված է ՌՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտի մոլեկուլների քանակից։ Այնուհետև տեղի է ունենում դրանց հասունացումը (մշակումը), և rRNA մոլեկուլներն անմիջապես սկսում են կապվել պեպտիդների հետ, ինչի արդյունքում ձևավորվում է ռիբոնուկլեոպրոտեին՝ ռիբոսոմի շինանյութը։
Ռիբոսոմային թթուների առանձնահատկությունները էուկարիոտիկ բջիջներում
Ունենալով կառուցվածքի նույն սկզբունքները և ընդհանուր ֆունկցիոնալ մեխանիզմները՝ պրոկարիոտ և միջուկային օրգանիզմների ռիբոսոմները դեռևս ունեն ցիտոմոլեկուլային տարբերություններ։ Պարզելու համար գիտնականներն օգտագործել են հետազոտության մեթոդ, որը կոչվում է ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզ: Պարզվել է, որ էուկարիոտիկ ռիբոսոմի չափը և, հետևաբար, դրանում ներառված rRNA-ն ավելի մեծ է, իսկ նստվածքի գործակիցը 80 S է։ Օրգանելը՝ կորցնելով մագնեզիումի իոնները, կարելի է բաժանել երկու ենթամիավորների՝ 60 S և 40 S ցուցանիշներով։ Փոքր մասնիկը պարունակում է թթվի մեկ մոլեկուլ, իսկ մեծը՝ երեքը, այսինքն՝ միջուկային բջիջները պարունակում են ռիբոսոմներ՝ բաղկացած հետևյալ բնութագրերով թթվի 4 պոլինուկլեոտիդային պարույրներից՝ 28 S RNA՝ 5 հազար նուկլեոտիդ, 18 S - 2 հազար 5։ S - 120 նուկլեոտիդներ, 5, 8 S - 160. Այն վայրը, որտեղ rRNA-ն սինթեզվում է էուկարիոտ բջիջներում, միջուկն է, որը գտնվում է միջուկի կարիոպլազմայում։
Պրոկարիոտների ռիբոսոմային ՌՆԹ
Ի տարբերություն r-RNA,մտնելով միջուկային բջիջներ՝ բակտերիաների ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթուները տառադարձվում են ԴՆԹ պարունակող ցիտոպլազմայի սեղմված տարածքում և կոչվում են նուկլեոիդ: Այն պարունակում է rRNA գեներ: Տրանսկրիպցիան, որի ընդհանուր բնութագիրը կարող է ներկայացվել որպես ԴՆԹ-ի գեների rRNA-ից տեղեկատվության վերաշարադրման գործընթաց ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթվի նուկլեոտիդային հաջորդականության մեջ՝ հաշվի առնելով գենետիկ կոդի փոխլրացման կանոնը՝ ադենինի նուկլեոիտիդը համապատասխանում է ուրացիլին և գուանինին։ դեպի ցիտոսին։
R-RNA բակտերիաները ունեն ավելի ցածր մոլեկուլային քաշ և ավելի փոքր չափ, քան միջուկային բջիջները: Նրանց նստվածքի գործակիցը 70 S է, և երկու ենթամիավորներն ունեն 50 S և 30 S արժեքներ: Փոքր մասնիկը պարունակում է մեկ rRNA մոլեկուլ, իսկ ավելի մեծը՝ երկու:
Ռիբոնուկլեինաթթվի դերը թարգմանության գործընթացում
Ռ-ՌՆԹ-ի հիմնական գործառույթն է ապահովել բջջային սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացը՝ թարգմանությունը: Այն իրականացվում է միայն ռ-ՌՆԹ պարունակող ռիբոսոմների առկայության դեպքում։ Միավորվելով խմբերի` դրանք կապվում են տեղեկատվական ԴՆԹ մոլեկուլին` ձևավորելով պոլիսոմ: Փոխադրող ռիբոսոմային ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլները՝ կրող ամինաթթուներ, որոնք հայտնվելով պոլիսոմում, կապվում են միմյանց հետ պեպտիդային կապերով, ձևավորում են պոլիմեր՝ սպիտակուց։ Այն բջջի ամենակարևոր օրգանական միացությունն է, որը կատարում է բազմաթիվ կարևոր գործառույթներ՝ շինարարական, տրանսպորտային, էներգետիկ, ֆերմենտային, պաշտպանիչ և ազդանշանային։
Այս հոդվածը ուսումնասիրել է ռիբոսոմային նուկլեինաթթուների բնութագրերը, կառուցվածքը և նկարագրությունը, որոնքԲույսերի, կենդանիների և մարդու բջիջների օրգանական բիոպոլիմերներ.
