Biologjia molekulare merret me studimin e strukturës dhe funksioneve të molekulave të substancave organike që përbëjnë qelizat e gjalla të bimëve, kafshëve dhe njerëzve. Një vend të veçantë në mesin e tyre zë një grup përbërjesh të quajtura acide nukleike (bërthamore).
Ekzistojnë dy lloje: acidi deoksiribonukleik (ADN) dhe acidi ribonukleik. Ky i fundit ka disa modifikime: i-ARN, t-ARN dhe r-ARN, të cilat ndryshojnë në funksionet dhe vendndodhjen e tyre në qelizë. Ky artikull i kushtohet studimit të pyetjeve të mëposhtme: ku sintetizohet rARN në qelizat prokariote dhe eukariote, cila është struktura dhe rëndësia e saj.
Sfondi historik
Përmendja e parë shkencore e acidit ribozomal mund të gjendet në studimet e R. Weinberg dhe S. Penman në vitet 60 të shekullit XX, të cilët përshkruan molekula të shkurtra polinukleotide të lidhura me acidet ribonukleike, por të ndryshme në strukturën hapësinore dhe koeficienti i sedimentimit nga informacioni dhe ARN-ja e transportit. Më shpesh, molekulat e tyregjendet në bërthamën, si dhe në organelet qelizore - ribozomet përgjegjëse për sintezën e proteinave qelizore. Ata u quajtën ribozomale (acidet ribonukleike ribozomale).
karakteristikë ARN
Acidi ribonukleik, ashtu si ADN-ja, është një polimer, monomerët e të cilit janë nukleotide të 4 llojeve: adeninë, guaninë, uracil dhe citidinë, të lidhura me lidhje fosfodiesterike në molekula të gjata me një fije floku, të përdredhur në formën e një spirale ose që kanë konformacione më komplekse. Ekzistojnë gjithashtu acide ribozomale ribonukleike me dy zinxhirë që gjenden në viruset që përmbajnë ARN dhe që dyfishojnë funksionet e ADN-së: ruajtjen dhe transmetimin e tipareve trashëgimore.
Tre lloje acidesh janë më të zakonshmet në qelizë, këto janë: ARN matricë, ose informative, transportues i acidit ribonukleik ribozomal, me të cilin janë bashkangjitur aminoacidet, si dhe acidi ribozomal, i vendosur në nukleol dhe qelizë. citoplazmë.
ARN ribozomale përbën rreth 80% të sasisë totale të acideve ribonukleike në qelizë dhe 60% të masës së ribozomit, një organoid që sintetizon proteinat qelizore. Të gjitha speciet e mësipërme sintetizohen (transkriptohen) në seksione të caktuara të ADN-së, të quajtura gjene ARN. Në procesin e sintezës, përfshihen molekulat e një enzime të veçantë, ARN polimeraza. Vendi në qelizë ku sintetizohet rARN është bërthama, e vendosur në karioplazmëbërthamat.
Bërthama, roli i saj në sintezë
Në jetën e një qelize, të quajtur cikli qelizor, ekziston një periudhë midis ndarjeve të saj - ndërfaza. Në këtë kohë, trupat e dendur të një strukture të grimcuar, të quajtur bërthama, janë qartë të dukshme në bërthamën qelizore, të cilat janë një komponent i domosdoshëm si i qelizave bimore ashtu edhe atyre shtazore.
Në biologjinë molekulare, është vërtetuar se bërthamat janë organelet ku sintetizohet rRNA. Hulumtimet e mëtejshme nga citologët çuan në zbulimin e seksioneve të ADN-së qelizore, në të cilat u gjetën gjenet përgjegjëse për strukturën dhe sintezën e acideve ribozomale. Ata u quajtën organizatori bërthamor.
Organizator bërthamor
Deri në vitet 60 të shekullit XX, në biologji ekzistonte një mendim se organizatori bërthamor, i vendosur në vendin e shtrëngimit sekondar në çiftet e kromozomeve 13, 14, 15, 21 dhe 22, ka formën të një faqeje të vetme. Shkencëtarët e përfshirë në studimin e dëmtimeve kromozomale, të quajtura aberacione, kanë zbuluar se në momentin e thyerjes së kromozomeve në vendin e shtrëngimit sekondar, në secilën pjesë të tij ndodh formimi i bërthamave.
Kështu, mund të themi sa vijon: organizuesi nukleolar përbëhet jo nga një, por nga disa lokuse (gjene) përgjegjëse për formimin e bërthamës. Pikërisht në të sintetizohen acidet ribonukleike ribozomale rRNA, të cilat formojnë njësi të organeleve qelizore që sintetizojnë proteinat - ribozomet.
Çfarë janë ribozomet?
Siç u përmend më herët, të tre llojet kryesoreARN ekziston në qelizë, ku ato sintetizohen në vende të caktuara - gjenet e ADN-së. ARN ribozomale e formuar si rezultat i transkriptimit formon komplekse me proteina - ribonukleoproteina, nga të cilat formohen pjesët përbërëse të organelës së ardhshme, të ashtuquajturat nënnjësi. Nëpërmjet poreve në membranën bërthamore, ato kalojnë në citoplazmë dhe formojnë në të strukturat e kombinuara, të cilat përfshijnë gjithashtu molekula të i-ARN dhe t-ARN, të quajtura polisome.
Ribozomet vetë mund të ndahen nën veprimin e joneve të kalciumit dhe ekzistojnë veçmas si nënnjësi. Procesi i kundërt ndodh në ndarjet e citoplazmës qelizore, ku zhvillohen proceset e përkthimit - grumbullimi i molekulave të proteinave qelizore. Sa më aktive të jetë qeliza, aq më intensive janë proceset metabolike në të, aq më shumë ribozome përmban. Për shembull, qelizat e palcës së eshtrave të kuqe, hepatocitet e vertebrorëve dhe të njerëzve karakterizohen nga një numër i madh i këtyre organeleve në citoplazmë.
Si kodohen gjenet rRNA?
Bazuar në sa më sipër, struktura, llojet dhe funksionimi i gjeneve të rRNA varen nga organizatorët nukleolarë. Ato përmbajnë lokuse që përmbajnë gjene që kodojnë ARN ribozomale. O. Miller, duke kryer kërkime mbi oogjenezën në qelizat e tritonit, vendosi mekanizmin e funksionimit të këtyre gjeneve. Prej tyre u sintetizuan kopje të rARN (të ashtuquajturit transkriptantë primar), që përmbanin rreth 13x103 nukleotide dhe kishin një koeficient sedimentimi 45 S. Më pas ky zinxhir iu nënshtrua një procesi maturimi, duke përfunduar me formimin e treMolekulat e rRNA me koeficientë sedimentimi prej 5, 8 S, 28 S dhe 18 S.
Mekanizmi i formimit të rARN
Le të kthehemi te eksperimentet e Millerit, i cili hetoi sintezën e ARN ribozomale dhe vërtetoi se ADN-ja nukleolare shërben si shabllon (matricë) për formimin e rRNA - një transkriptues. Ai gjithashtu vërtetoi se numri i acideve ribozomale të papjekura (pre-r-ARN) që formohen varet nga numri i molekulave të enzimës ARN polimerazë. Më pas ndodh maturimi (përpunimi) i tyre dhe molekulat e rARN menjëherë fillojnë të lidhen me peptidet, duke rezultuar në formimin e një ribonukleoproteine, materiali ndërtues i ribozomit.
Veçoritë e acideve ribozomale në qelizat eukariote
Duke pasur të njëjtat parime të strukturës dhe mekanizmat e përbashkët funksionalë, ribozomet e organizmave prokariotikë dhe bërthamorë kanë ende dallime citomolekulare. Për të zbuluar, shkencëtarët përdorën një metodë kërkimore të quajtur analiza e difraksionit me rreze x. U zbulua se madhësia e ribozomit eukariotik, dhe rrjedhimisht ARN-ja e përfshirë në të, është më e madhe dhe koeficienti i sedimentimit është 80 S. Organela, duke humbur jonet e magnezit, mund të ndahet në dy nënnjësi me tregues 60 S dhe 40 S. Një grimcë e vogël përmban një molekulë acidi, dhe një e madhe një - tre, domethënë qelizat bërthamore përmbajnë ribozome të përbëra nga 4 spirale polinukleotide të acidit me karakteristikat e mëposhtme: 28 S ARN - 5 mijë nukleotide, 18 S - 2 mijë 5 S - 120 nukleotide, 5, 8 S - 160. Vendi ku sintetizohet rRNA në qelizat eukariote është bërthama, e vendosur në karioplazmën e bërthamës.
ARN ribozomale e prokariotëve
Ndryshe nga r-ARN,duke hyrë në qelizat bërthamore, acidet ribozomale ribonukleike të baktereve transkriptohen në një zonë të ngjeshur të citoplazmës që përmban ADN dhe quhet nukleoid. Ai përmban gjene rRNA. Transkriptimi, karakteristika e përgjithshme e të cilit mund të përfaqësohet si një proces i rishkrimit të informacionit nga rRNA e gjeneve të ADN-së në një sekuencë nukleotide të acidit ribonukleik ribozomal, duke marrë parasysh rregullin e komplementaritetit të kodit gjenetik: nukleotidi i adeninës korrespondon me uracilin dhe guaninën. ndaj citozinës.
Bakteret
R-ARN kanë një peshë molekulare më të ulët dhe madhësi më të vogël se ajo e qelizave bërthamore. Koeficienti i tyre i sedimentimit është 70 S, dhe dy nënnjësitë kanë vlera 50 S dhe 30 S. Grimca më e vogël përmban një molekulë rARN dhe ajo më e madhe përmban dy.
Roli i acidit ribonukleik në procesin e përkthimit
Funksioni kryesor i r-ARN është të sigurojë procesin e biosintezës - përkthimit të proteinave qelizore. Ajo kryhet vetëm në prani të ribozomeve që përmbajnë r-ARN. Duke u kombinuar në grupe, ato lidhen me molekulën informative të ADN-së, duke formuar një polisom. Molekulat e transportit të acidit ribosomik ribonukleik, bartës të aminoacideve, të cilat pasi hyjnë në polisom, lidhen me njëra-tjetrën me anë të lidhjeve peptide, formojnë një polimer - proteinë. Është përbërja organike më e rëndësishme e qelizës, e cila kryen shumë funksione të rëndësishme: ndërtimi, transporti, energjie, enzimatike, mbrojtëse dhe sinjalizuese.
Ky artikull shqyrtoi karakteristikat, strukturën dhe përshkrimin e acideve nukleike ribozomale, të cilat janëbiopolimere organike të qelizave bimore, shtazore dhe njerëzore.
