معلومة

6.3: بنية ونسخ الحمض النووي الريبي - علم الأحياء

6.3: بنية ونسخ الحمض النووي الريبي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • وصف التركيب الكيميائي الحيوي للنيوكليوتيدات
  • وصف أوجه التشابه والاختلاف بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي
  • اشرح كيف يتم تصنيع الحمض النووي الريبي باستخدام الحمض النووي كقالب
  • فرق بين النسخ في بدائيات النوى وحقيقيات النوى
  • وصف وظائف الأنواع الثلاثة الرئيسية للحمض النووي الريبي المستخدمة في تخليق البروتين
  • اشرح كيف يمكن أن يعمل الحمض النووي الريبي كمعلومات وراثية

من الناحية الهيكلية ، فإن الحمض النووي الريبي (RNA) يشبه إلى حد بعيد الحمض النووي. ومع ذلك ، في حين أن جزيئات الحمض النووي عادة ما تكون طويلة ومزدوجة تقطعت بهم السبل ، فإن جزيئات الحمض النووي الريبي تكون أقصر بكثير وعادة ما تكون مفردة. تؤدي جزيئات الحمض النووي الريبي مجموعة متنوعة من الأدوار في الخلية ولكنها تشارك بشكل أساسي في عملية تخليق البروتين (الترجمة) وتنظيمه.

هيكل الحمض النووي الريبي

عادة ما يكون الحمض النووي الريبي منفردًا ، ويتكون من ريبونوكليوتيدات مرتبطة بروابط الفوسفوديستر. يحتوي الريبونوكليوتيد في سلسلة الحمض النووي الريبي على ريبوز (سكر البنتوز) ، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة (A ، و U ، و G ، و C) ، ومجموعة الفوسفات. يمنح الاختلاف الهيكلي الدقيق بين السكريات ثباتًا إضافيًا للحمض النووي ، مما يجعل الحمض النووي أكثر ملاءمة لتخزين المعلومات الجينية ، في حين أن عدم الاستقرار النسبي للحمض النووي الريبي يجعله أكثر ملاءمة لوظائفه قصيرة المدى.

يشكل uracil بيريميدين الخاص بـ RNA زوجًا أساسيًا مكملًا مع الأدينين ويستخدم بدلاً من الثايمين المستخدم في الحمض النووي. على الرغم من أن الحمض النووي الريبي (RNA) محصور بمفرده ، فإن معظم أنواع جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) تُظهر اقترانًا قاعديًا واسعًا داخل الجزيء بين متواليات تكميلية داخل حبلا RNA ، مما يخلق بنية ثلاثية الأبعاد يمكن التنبؤ بها ضرورية لوظيفتها (الشكل ( PageIndex {1} ) والشكل ( PageIndex {2} )).

تمرين ( PageIndex {1} )

كيف تختلف بنية الحمض النووي الريبي عن بنية الحمض النووي؟

وظائف RNA

يخدم الحمض النووي وظيفتين أساسيتين تتعاملان مع المعلومات الخلوية. أولاً ، الحمض النووي هو المادة الجينية المسؤولة عن الوراثة ويتم نقلها من الأب إلى النسل طوال الحياة على الأرض. للحفاظ على سلامة هذه المعلومات الجينية ، يجب تكرار الحمض النووي بدقة كبيرة ، مع الحد الأدنى من الأخطاء التي تحدث تغييرات في تسلسل الحمض النووي. يحتوي الجينوم على المجموعة الكاملة من الحمض النووي داخل الخلية ويتم تنظيمه في وحدات أصغر منفصلة تسمى الجينات التي يتم ترتيبها على الكروموسومات والبلازميدات. تتمثل الوظيفة الثانية للحمض النووي في توجيه وتنظيم بناء البروتينات الضرورية للخلية للنمو والتكاثر في بيئة خلوية معينة.

في عام 1961 ، افترض العالمان الفرنسيان فرانسوا جاكوب وجاك مونود وجود وسيط بين الحمض النووي ومنتجاته البروتينية ، والتي أطلقوا عليها اسم messenger RNA.1 تم جمع الأدلة الداعمة لفرضيتهم بعد ذلك بوقت قصير تظهر أن المعلومات من الحمض النووي تنتقل إلى الريبوسوم لتخليق البروتين باستخدام الحمض النووي الريبي. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي (RNA) تشارك بشكل مباشر في تخليق البروتين ، وهي الرنا المرسال (mRNA) ، والحمض النووي الريبي (الرنا) ، والحمض النووي الريبي (الرنا) الناقل. إذا كان الحمض النووي يعمل كمكتبة كاملة للمعلومات الخلوية ، فإن mRNA يعمل كنسخة ضوئية من المعلومات المحددة المطلوبة في وقت معين والتي تعمل كتعليمات لصنع بروتين. تعمل الأنواع الأخرى ، rRNA و tRNA على المساعدة في فك تشفير mRNA في تسلسل الأحماض الأمينية الصحيحة التي تطوى بعد ذلك إلى بروتين. للبروتينات داخل الخلية العديد من الوظائف ، بما في ذلك بناء الهياكل الخلوية والعمل كمحفزات إنزيمية للتفاعلات الكيميائية الخلوية التي تعطي الخلايا خصائصها المحددة.

يتكون الجين من DNA الذي يتم "قراءته" أو نسخه لإنتاج جزيء RNA (أي نوع من RNA) أثناء عملية النسخ. يشار إلى عمليات النسخ والترجمة بشكل جماعي بالتعبير الجيني. التعبير الجيني هو تخليق بروتين معين مع سلسلة من الأحماض الأمينية المشفرة في الجين. يتم وصف تدفق المعلومات الجينية من DNA إلى RNA إلى البروتين بواسطة العقيدة المركزية (الشكل ( PageIndex {3} )). توضح هذه العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية بشكل أكبر الآلية الكامنة وراء فرضية "إنزيم واحد لجين واحد" لدى Beadle و Tatum.

النمط الجيني مقابل النمط الظاهري

النمط الجيني للخلية هو المجموعة الكاملة من الجينات التي تحتوي عليها ، في حين أن النمط الظاهري هو مجموعة الخصائص التي يمكن ملاحظتها والتي تنتج عن تلك الجينات. النمط الظاهري هو نتاج مجموعة البروتينات التي تنتجها الخلية في وقت معين ، والتي تتأثر بالنمط الجيني للخلية بالإضافة إلى التفاعلات مع بيئة الخلية. ترمز الجينات للبروتينات التي لها وظائف في الخلية. غالبًا ما ينتج عن إنتاج بروتين معين مشفر بواسطة جين فردي نمط ظاهري مميز للخلية مقارنة بالنمط الظاهري بدون هذا البروتين. لهذا السبب ، من الشائع أيضًا الإشارة إلى النمط الجيني للجين الفردي ونمطه الظاهري. على الرغم من أن التركيب الجيني للخلية يظل ثابتًا ، إلا أنه لا يتم استخدام جميع الجينات لتوجيه إنتاج البروتينات في وقت واحد. تُعرف الجينات التي يتم التعبير عنها دائمًا باسم الجينات التأسيسية ؛ تُعرف بعض الجينات التكوينية باسم جينات التدبير المنزلي لأنها ضرورية للوظائف الأساسية للخلية.

تنظم الخلايا بعناية التعبير عن معظم جيناتها ، فقط باستخدام الجينات لصنع بروتينات معينة عند الحاجة إلى تلك البروتينات (الشكل ( PageIndex {4} )). إذا كانت الخلية تتطلب بروتينًا معينًا ليتم تصنيعه ، يتم "تشغيل" الجين الخاص بهذا المنتج ويتم تصنيع الحمض النووي الريبي من خلال عملية النسخ. يتفاعل الرنا المرسال بعد ذلك مع الريبوسومات والآلات الخلوية الأخرى لتوجيه تركيب البروتين الذي يشفره أثناء عملية الترجمة. يعتبر mRNA غير مستقر نسبيًا وقصير العمر في الخلية ، خاصة في الخلايا بدائية النواة ، مما يضمن أن البروتينات تُصنع عند الحاجة فقط.

تمرين ( PageIndex {2} )

  1. ما هي وظيفتا الحمض النووي؟
  2. يميز بين النمط الجيني والنمط الظاهري للخلية.
  3. كيف يمكن أن يكون للخلايا نفس التركيب الوراثي ولكنها تختلف في نمطها الظاهري؟

النسخ

أثناء عملية النسخ ، يتم نسخ المعلومات المشفرة داخل تسلسل الحمض النووي لجين واحد أو أكثر إلى خيط من الحمض النووي الريبي ، يُطلق عليه أيضًا نسخة RNA. ينتج جزيء الحمض النووي الريبي أحادي الشريطة الناتج من ريبونوكليوتيدات يحتوي على قواعد الأدينين (A) والسيتوزين (C) والجوانين (G) واليوراسيل (U) ، ويعمل كنسخة جزيئية متحركة من تسلسل الحمض النووي الأصلي. يتطلب النسخ في بدائيات النوى وفي حقيقيات النوى أن يزيل الحلزون المزدوج للحمض النووي جزئيًا في منطقة تخليق الحمض النووي الريبي. تسمى المنطقة غير الملفوفة بفقاعة النسخ. دائمًا ما ينشأ نسخ جين معين من أحد خيوط الدنا التي تعمل كقالب ، ما يسمى بالخيط المضاد للدلالة. يُعد منتج الحمض النووي الريبي مكملاً لقالب الحمض النووي وهو مطابق تقريبًا لشريط الحمض النووي غير المصطنع ، أو خيط الإحساس. والفرق الوحيد هو أنه في الحمض النووي الريبي ، يتم استبدال كل النيوكليوتيدات التائية بنكليوتيدات يو ؛ أثناء تخليق الحمض النووي الريبي ، يتم دمج U عندما يكون هناك A في الشريط التكميلي المضاد للتعبير.

النسخ في البكتيريا

تستخدم البكتيريا نفس بوليميراز الحمض النووي الريبي لنسخ جميع جيناتها. مثل بوليميريز الحمض النووي ، يضيف بوليميريز الحمض النووي الريبي النيوكليوتيدات واحدة تلو الأخرى إلى مجموعة 3’-أوه من سلسلة النوكليوتيدات المتنامية. أحد الاختلافات الحاسمة في النشاط بين بوليميراز الحمض النووي وبوليميراز الحمض النووي الريبي هو مطلب 3’-OH لإضافة النيوكليوتيدات: يتطلب بوليميريز الحمض النووي مثل هذه المجموعة 3’-أوه ، وبالتالي يستلزم التمهيدي ، في حين أن بوليميريز الحمض النووي الريبي لا. أثناء النسخ ، تتم إضافة ريبونوكليوتيد مكمل لقالب الحمض النووي إلى حبلا الحمض النووي الريبي المتنامي وتتشكل رابطة فسفودايستر تساهمية عن طريق تخليق الجفاف بين النيوكليوتيد الجديد والأخير المضاف.

المبادرة

يبدأ بدء النسخ عند المروج ، وهو تسلسل DNA ترتبط عليه آلية النسخ وتبدأ النسخ. زوج النوكليوتيدات في الحلزون المزدوج للحمض النووي الذي يتوافق مع الموقع الذي نُسخ منه أول 5 نكليوتيد من الحمض النووي الريبي هو موقع البدء. النيوكليوتيدات التي تسبق موقع البدء تسمى "المنبع" ، بينما تسمى النيوكليوتيدات التي تتبع موقع البدء نيوكليوتيدات "المصب". في معظم الحالات ، توجد المحفزات في بداية الجينات التي تنظمها. على الرغم من اختلاف تسلسل المحفز بين الجينومات البكتيرية ، إلا أنه يتم حفظ بعض العناصر. في المواضع -10 و -35 (المنبع) داخل الحمض النووي قبل موقع البدء (المعين +1) ، هناك تسلسلان إجماعيان للمروج ، أو مناطق متشابهة عبر جميع المحفزات وعبر الأنواع البكتيرية المختلفة. تسلسل الإجماع -10 ، المسمى صندوق TATA ، هو TATAAT.

استطالة

يبدأ الاستطالة في مرحلة النسخ عندما تنفصل الوحدة الفرعية لـ RNA polymerase عن البوليميراز ، مما يسمح للإنزيم الأساسي بتجميع الحمض النووي الريبي المكمل لقالب الحمض النووي في اتجاه 5 "إلى 3" بمعدل 40 نيوكليوتيد تقريبًا في الثانية. مع استمرار الاستطالة ، يتم فك الحمض النووي باستمرار قبل الإنزيم الأساسي ويتم إرجاعه خلفه (الشكل ( PageIndex {5} )).

نهاية

بمجرد نسخ الجين ، يجب أن تنفصل البلمرة البكتيرية عن قالب الحمض النووي وتحرر الحمض النووي الريبي المنشأ حديثًا. يشار إلى هذا باسم إنهاء النسخ. يتضمن قالب الحمض النووي تسلسلات نيوكليوتيد متكررة تعمل كإشارات إنهاء ، مما يتسبب في توقف بوليميريز الحمض النووي الريبي وإطلاقه من قالب الحمض النووي ، وتحرير نسخة الحمض النووي الريبي.

تمرين ( PageIndex {3} )

  1. أين يربط عامل σ من بوليميراز الحمض النووي الريبي الحمض النووي لبدء النسخ؟
  2. ما الذي يحدث لبدء نشاط بلمرة RNA polymerase؟
  3. من أين تأتي إشارة إنهاء النسخ؟

النسخ في حقيقيات النوى

تؤدي بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الأساس نفس عملية النسخ ، مع بعض الاختلافات المهمة. تستخدم حقيقيات النوى ثلاثة أنواع مختلفة من بوليميرات RNA polymerases I و II و III ، وكلها تختلف هيكليًا عن بوليميراز الحمض النووي الريبي البكتيري. كل منها يقوم بنسخ مجموعة فرعية مختلفة من الجينات. ومن المثير للاهتمام ، أن العتائق تحتوي على بوليميريز RNA واحد يرتبط ارتباطًا وثيقًا ببوليميراز الحمض النووي الريبي II حقيقي النواة منه بنظيره البكتيري. عادةً ما تكون mRNAs حقيقية النواة أحادية النواة أيضًا ، مما يعني أن كل منها يشفر فقط عديد ببتيد واحد ، في حين أن mRNAs بدائية النواة للبكتيريا والعتائق عادة ما تكون متعددة النوى ، مما يعني أنها تقوم بتشفير متعدد البيبتيدات.

يتمثل الاختلاف الأكثر أهمية بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في نواة الأخير المرتبطة بالغشاء ، والتي تؤثر على سهولة استخدام جزيئات الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين. مع ارتباط الجينات بالنواة ، يجب على الخلية حقيقية النواة نقل جزيئات الحمض النووي الريبي المشفر للبروتين إلى السيتوبلازم ليتم ترجمتها. يجب أن تخضع النصوص الأولية لترميز البروتين ، جزيئات الحمض النووي الريبي المُصنَّعة مباشرةً بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي ، لعدة خطوات معالجة لحماية جزيئات الحمض النووي الريبي من التدهور أثناء نقلها من النواة إلى السيتوبلازم وترجمتها إلى بروتين. على سبيل المثال ، قد تستمر mRNAs حقيقية النواة لعدة ساعات ، في حين أن mRNA بدائية النواة النموذجية لا تدوم أكثر من 5 ثوانٍ.

النسخة الأولية (تسمى أيضًا pre-mRNA) مغلفة أولاً ببروتينات RNA المثبتة لحمايتها من التدهور أثناء معالجتها وتصديرها من النواة. يبدأ النوع الأول من المعالجة بينما لا يزال يتم تصنيع النسخة الأولية ؛ تتم إضافة نوكليوتيد خاص ، يسمى غطاء 5 ، إلى نهاية 5 بوصات من النص المتزايد. بالإضافة إلى منع التدهور ، تتعرف العوامل المشاركة في تخليق البروتين اللاحق على الغطاء ، مما يساعد على بدء الترجمة بواسطة الريبوسومات. بمجرد اكتمال الاستطالة ، يضيف إنزيم معالجة آخر سلسلة من حوالي 200 نيوكليوتيدات أدينين إلى الطرف 3 ، تسمى ذيل poly-A. يحمي هذا التعديل أيضًا pre-mRNA من التدهور والإشارات إلى العوامل الخلوية التي يحتاجها النص إلى تصديره إلى السيتوبلازم.

تتكون الجينات حقيقية النواة التي تشفر عديد الببتيدات من تسلسلات تشفير تسمى exons (السابق-on يدل على أنهم كذلك السابقمضغوط) ومتواليات متداخلة تسمى إنترونات (int-ron يدل على intدور ervening). لا تقوم تسلسلات الحمض النووي الريبي المنسوخة المقابلة للإنترونات بتشفير مناطق بولي ببتيد وظيفي وتتم إزالتها من ما قبل الرنا المرسال أثناء المعالجة. من الضروري أن يتم إزالة جميع تسلسلات الحمض النووي الريبي المشفرة بشكل كامل ودقيق من ما قبل الرنا المرسال قبل تخليق البروتين بحيث يتم ربط متواليات الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة إكسون معًا لتشفير بولي ببتيد وظيفي. إذا أخطأت العملية حتى بواسطة نيوكليوتيد واحد ، فسيتم تغيير تسلسل الإكسونات الملتصقة ، وسيكون البولي ببتيد الناتج غير وظيفي ، وسوف نناقش لاحقًا في قسم الطفرات. تسمى عملية إزالة تسلسل الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة الإنترون وإعادة توصيل تلك المشفرة بواسطة exons الربط RNA ويتم تسهيلها من خلال عمل spliceosome الذي يحتوي على بروتينات ريبونوكليو نووية صغيرة (snRNPs). تتم إزالة تسلسلات الحمض النووي الريبي المشفر بواسطة Intron من الحمض النووي الريبي السابق أثناء وجوده في النواة. على الرغم من عدم ترجمتها ، يبدو أن للإنترونات وظائف مختلفة ، بما في ذلك تنظيم الجينات ونقل mRNA. عند الانتهاء من هذه التعديلات ، يتم نقل النسخة الناضجة ، الحمض النووي الريبي (mRNA) الذي يشفر متعدد الببتيد ، خارج النواة ، متجهًا إلى السيتوبلازم للترجمة. يمكن تقسيم الإنترونات بشكل مختلف ، مما يؤدي إلى تضمين exons مختلفة أو استبعادها من منتج mRNA النهائي. تُعرف هذه العملية باسم الربط البديل. تتمثل ميزة الربط البديل في إمكانية إنشاء أنواع مختلفة من نصوص الرنا المرسال ، وكلها مشتقة من تسلسل الحمض النووي نفسه. في السنوات الأخيرة ، ثبت أن بعض الأركيا لديها أيضًا القدرة على لصق ما قبل الرنا المرسال.

الشكل ( PageIndex {6} ): يحتوي مرنا حقيقيات النوى على إنترونات يجب تقسيمها. تمت إضافة غطاء 5 'و 3' poly-A.

تصور كيف يحدث التضفير mRNA من خلال مشاهدة العملية أثناء العمل في هذا الفيديو. انظر كيف تتم إزالة الإنترونات أثناء تضفير RNA هنا.

تمرين ( PageIndex {4} )

  1. في الخلايا حقيقية النواة ، كيف يتم تعديل نسخة الحمض النووي الريبي من جين لبروتين بعد نسخه؟
  2. هل تحتوي الإكسونات أو الإنترونات على معلومات عن تسلسل البروتين؟

دور الـ RNAs الأخرى

النوعان الآخران من RNA ، rRNA و tRNA ، هما نوعان ثابتان من RNA. في بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، يتم ترميز الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) والرنا الريباسي (الحمض النووي الريبي) في الحمض النووي ، ثم يتم نسخهما إلى جزيئات طويلة من الحمض النووي الريبي التي يتم قطعها لإطلاق أجزاء أصغر تحتوي على أنواع الحمض النووي الريبي الناضجة الفردية. في حقيقيات النوى ، يحدث تخليق وقطع وتجميع الرنا الريباسي في ريبوسومات في منطقة النواة من النواة ، ولكن هذه الأنشطة تحدث في سيتوبلازم بدائيات النوى. لا يحمل أي من هذين النوعين من الحمض النووي الريبي تعليمات لتوجيه تخليق بولي ببتيد ، لكنهما يلعبان أدوارًا مهمة أخرى في تخليق البروتين.

تتكون الريبوسومات من الرنا الريباسي والبروتين. كما يوحي اسمه ، فإن الرنا الريباسي هو أحد المكونات الرئيسية للريبوسومات ، حيث يتكون ما يصل إلى 60 ٪ من الريبوسوم بالكتلة ويوفر الموقع الذي يرتبط فيه الرنا المرسال. يضمن الرنا الريباسي المحاذاة الصحيحة للـ mRNA و tRNA والريبوسومات ؛ يحتوي الرنا الريباسي للريبوسوم أيضًا على نشاط إنزيمي (peptidyl transferase) ويحفز تكوين روابط الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية المتوافقة أثناء تخليق البروتين. على الرغم من أنه كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الرنا الريباسي يؤدي دورًا هيكليًا في المقام الأول ، فقد ثبت دوره التحفيزي داخل الريبوسوم في عام 2000.2 تمكن العلماء في مختبرات توماس ستيتز (1940 -) وبيتر مور (1939 -) في جامعة ييل من بلورة بنية الريبوسوم من Haloarcula marismortui، آركوس محبة للملوحة معزولة عن البحر الميت. نظرًا لأهمية هذا العمل ، شارك Steitz جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2009 مع علماء آخرين قدموا مساهمات كبيرة في فهم بنية الريبوسوم.

نقل الحمض النووي الريبي هو النوع الرئيسي الثالث من الحمض النووي الريبي وواحد من أصغر أنواع الحمض النووي الريبي ، وعادة ما يتراوح طوله بين 70 و 90 نيوكليوتيدات فقط. يحمل الحمض الأميني الصحيح إلى موقع تخليق البروتين في الريبوسوم. إن الاقتران الأساسي بين الحمض النووي الريبي (tRNA) و mRNA هو الذي يسمح بإدخال الحمض الأميني الصحيح في سلسلة البولي ببتيد التي يتم تصنيعها (الشكل ( PageIndex {7} )). يمكن أن تؤدي أي طفرات في الحمض النووي الريبي (tRNA) أو الرنا الريباسي (rRNA) إلى مشاكل عامة للخلية لأن كلاهما ضروري لتخليق البروتين المناسب (Table ( PageIndex {1} )).

الجدول ( PageIndex {1} ): بنية ووظيفة الحمض النووي الريبي
مرناالرنا الريباسيالحمض الريبي النووي النقال
بنيةالحمض النووي الريبي قصير وغير مستقر أحادي الشريطة يتوافق مع جين مشفر داخل الحمض النوويتشكل جزيئات الحمض النووي الريبي الطويلة والمستقرة 60٪ من كتلة الريبوسومقصير (70-90 نيوكليوتيدات) ، RNA مستقر مع اقتران قاعدي جزيئي واسع ؛ يحتوي على موقع ربط الأحماض الأمينية وموقع ربط mRNA
وظيفةيعمل كوسيط بين الحمض النووي والبروتين ؛ يستخدمه الريبوسوم لتوجيه تخليق البروتين الذي يشفرهيضمن المحاذاة الصحيحة لـ mRNA و tRNA والريبوسوم أثناء تخليق البروتين ؛ يحفز تكوين رابطة الببتيد بين الأحماض الأمينيةيحمل الحمض الأميني الصحيح إلى موقع تخليق البروتين في الريبوسوم

تمرين ( PageIndex {5} )

ما هي وظائف الأنواع الرئيسية الثلاثة لجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) المشاركة في تخليق البروتين؟

RNA كمعلومات وراثية

على الرغم من أن الحمض النووي الريبي لا يعمل كمعلومات وراثية في الخلايا ، فإن الحمض النووي الريبي يحمل هذه الوظيفة للعديد من الفيروسات التي لا تحتوي على الحمض النووي. وبالتالي ، من الواضح أن الحمض النووي الريبي لديه القدرة الإضافية للعمل كمعلومات وراثية. على الرغم من أن الحمض النووي الريبي عادة ما يكون منفردًا داخل الخلايا ، إلا أن هناك تنوعًا كبيرًا في الفيروسات. الفيروسات الأنفية التي تسبب نزلات البرد. فيروسات الانفلونزا وفيروس الإيبولا هما فيروسات RNA وحيدة الشريطة. تعد فيروسات الروتا ، التي تسبب التهاب المعدة والأمعاء الحاد لدى الأطفال وغيرهم من الأفراد الذين يعانون من نقص المناعة ، أمثلة على فيروسات RNA مزدوجة الشريطة. نظرًا لأن الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة غير شائع في الخلايا حقيقية النواة ، فإن وجوده يعمل كمؤشر للعدوى الفيروسية.

المفاهيم الأساسية والملخص

  • حمض الريبونوكليك (RNA) عادة ما يكون منفرد الذي تقطعت به السبل ويحتوي على الريبوز مثل سكر البنتوز و uracil بيريميدين بدلاً من الثايمين. يمكن أن يخضع حبلا الحمض النووي الريبي (RNA) لإقران أساسي داخل الجزيء لتكوين بنية ثلاثية الأبعاد.
  • خلال النسخ، يتم استخدام المعلومات المشفرة في الحمض النووي لصنع الحمض النووي الريبي.
  • بوليميراز الحمض النووي الريبي يصنع الحمض النووي الريبي RNA ، باستخدام الشريط المضاد للدلالة من الحمض النووي كقالب عن طريق إضافة نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي التكميلية إلى الطرف الثالث من الشريط المتنامي.
  • يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالحمض النووي في تسلسل يسمى أ المروجين أثناء ال بدء النسخ.
  • كثيرًا ما يتم نسخ الجينات التي تشفر البروتينات ذات الوظائف ذات الصلة تحت سيطرة محفز واحد في بدائيات النوى ، مما يؤدي إلى تكوين مرنا متعدد الكيسات جزيء يشفر متعدد الببتيدات.
  • على عكس بوليميريز الحمض النووي ، لا يتطلب بوليميراز الحمض النووي الريبي مجموعة 3’-OH لإضافة النيوكليوتيدات ، لذلك التمهيدي ليست هناك حاجة أثناء البدء.
  • إنهاء النسخ يحدث في البكتيريا عندما يواجه بوليميراز الحمض النووي الريبي تسلسلات معينة من الحمض النووي تؤدي إلى توقف البوليميراز. ينتج عن هذا إطلاق بوليميريز الحمض النووي الريبي من حبلا قالب الحمض النووي ، وتحرير نسخة RNA.
  • حقيقيات النوى لها ثلاثة أنواع مختلفة من بلمرات الحمض النووي الريبي. تحتوي حقيقيات النوى أيضًا على مرنا أحادي ، كل منها يشفر فقط عديد ببتيد واحد.
  • تتم معالجة النصوص الأولية حقيقية النواة بعدة طرق ، بما في ذلك إضافة ملف 5 'غطاء و 3′-ذيل بولي، إلى جانب الربط، لتوليد جزيء mRNA ناضج يمكن نقله خارج النواة ويكون محميًا من التدهور.
  • هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي ، وكلها تشارك في تخليق البروتين.
  • رسول RNA (مرنا) بمثابة وسيط بين الحمض النووي وتركيب منتجات البروتين أثناء الترجمة.
  • RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي) هو نوع من الحمض النووي الريبي المستقر الذي يعد مكونًا رئيسيًا للريبوسومات. إنه يضمن المحاذاة الصحيحة لـ mRNA والريبوسومات أثناء تخليق البروتين ويحفز تكوين روابط الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية المتوافقة أثناء تخليق البروتين.
  • نقل الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي النقال) هو نوع صغير من الحمض النووي الريبي المستقر الذي يحمل حمض أميني إلى الموقع المقابل لتخليق البروتين في الريبوسوم. إن الاقتران الأساسي بين الحمض الريبي النووي النقال و mRNA هو الذي يسمح بإدخال الحمض الأميني الصحيح في سلسلة البولي ببتيد التي يتم تصنيعها.
  • على الرغم من عدم استخدام RNA للمعلومات الجينية طويلة المدى في الخلايا ، فإن العديد من الفيروسات تستخدم RNA كموادها الجينية.

الحواشي

  1. 1 أ. ريتش. "عصر صحوة الحمض النووي الريبي: البيولوجيا الهيكلية للحمض النووي الريبي في السنوات الأولى." المراجعات الفصلية للفيزياء الحيوية 42 لا. 2 (2009): 117-137.
  2. 2 P. نيسن وآخرون. "الأساس الهيكلي لنشاط الريبوسوم في تخليق رابطة الببتيد." علم 289 لا. 5481 (2000): 920-930.

39 النسخ: من DNA إلى RNA

تؤدي كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الأساس نفس عملية النسخ ، مع اختلاف مهم في النواة المرتبطة بالغشاء في حقيقيات النوى. مع ارتباط الجينات بالنواة ، يحدث النسخ في نواة الخلية ويجب نقل نسخة mRNA إلى السيتوبلازم. تفتقر بدائيات النوى ، التي تشمل البكتيريا والعتائق ، إلى نوى مرتبطة بالغشاء وعضيات أخرى ، ويحدث النسخ في سيتوبلازم الخلية.

يتطلب النسخ أن يزيل الحلزون المزدوج للحمض النووي جزئيًا في منطقة تخليق الرنا المرسال. يُطلق على تسلسل الحمض النووي الذي ترتبط به البروتينات والإنزيمات المشاركة في النسخ لبدء العملية a المروجين. في معظم الحالات ، توجد المحفزات في بداية الجينات التي تنظمها. يعد التسلسل المحدد للمحفز مهمًا جدًا لأنه يحدد ما إذا كان الجين المقابل يتم نسخه طوال الوقت ، أو في بعض الأوقات ، أو نادرًا على الإطلاق.

الشكل 2: يبدأ بدء النسخ عندما يتم فك الحمض النووي ، مكونًا فقاعة نسخ. ترتبط الإنزيمات والبروتينات الأخرى المشاركة في النسخ عند المحفز. لاحظ الاقتران الأساسي بين نسخة RNA وخيط قالب DNA. من: Wikimedia public domain.

ينطلق النسخ دائمًا من أحد خيوط الحمض النووي ، وهو ما يسمى بـ ستراند قالب. يُعد منتج mRNA مكملاً لخيط القالب وهو مطابق تقريبًا لشريط الحمض النووي الآخر ، المسمى حبلا غير قالب، باستثناء أن الحمض النووي الريبي يحتوي على اليوراسيل (U) بدلاً من الثايمين (T) الموجود في الحمض النووي. هذا يعني أن قواعد الاقتران بين جزيء DNA وجزيء RNA هي:

الحمض النووي RNA
أ يو
تي أ
ج جي
جي ج

انزيم يسمى بوليميراز الحمض النووي الريبي يستمر على طول قالب الحمض النووي مضيفًا النيوكليوتيدات عن طريق الاقتران الأساسي مع قالب الحمض النووي بطريقة مشابهة لتكرار الحمض النووي.

الشكل 3: أثناء الاستطالة ، يتتبع بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) على طول قالب الحمض النووي ، ويوليف mRNA في اتجاه 5 إلى 3 ، ثم يفسد ثم يعيد DNA أثناء قراءته. مرة أخرى ، لاحظ الاقتران الأساسي بين خيط قالب DNA والحمض النووي الريبي المتشكل حديثًا.

بمجرد نسخ الجين ، يجب توجيه بوليميريز الحمض النووي الريبي للفصل عن قالب الحمض النووي وتحرير الرنا المرسال الجديد.

في خلية بدائية النواة ، بحلول الوقت الذي ينتهي فيه النسخ ، يكون النص قد تم استخدامه بالفعل لبدء عمل نسخ من البروتين المشفر لأن عمليتي النسخ والترجمة يمكن أن تحدثا في نفس الوقت لأن كلاهما يحدث في السيتوبلازم (الشكل 4). في المقابل ، لا يمكن أن يحدث النسخ والترجمة في وقت واحد في الخلايا حقيقية النواة لأن النسخ يحدث داخل النواة وتحدث الترجمة في الخارج في السيتوبلازم.

الشكل 4: يمكن للبوليميرات المتعددة نسخ جين بكتيري واحد بينما تقوم العديد من الريبوسومات بترجمة نصوص الرنا المرسال في نفس الوقت إلى بولي ببتيدات. بهذه الطريقة ، يمكن أن يصل بروتين معين بسرعة إلى تركيز عالٍ في الخلية البكتيرية.


محتويات

يمكن تصنيف المخففات وفقًا لنوع الجزيء الذي يؤدي إلى التغيير في بنية الحمض النووي الريبي. من المحتمل أن تكون آليات التوهين والنسخ قد تطورت مبكرًا ، ربما قبل فصل العتائق / البكتيريا ، وقد تطورت منذ ذلك الحين لاستخدام عدد من جزيئات الاستشعار المختلفة (تم العثور على أوبرون التريبتوفان للتوهين الحيوي يستخدم ثلاث آليات مختلفة في كائنات مختلفة). 1]

توهين جزيء صغير (المحولات الريبية) تحرير

تربط تسلسلات Riboswitch (في نسخة زعيم mRNA) جزيئات مثل الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والسكريات والفيتامينات وأيونات المعادن وغيرها من الروابط الصغيرة [2] التي تسبب تغيرًا في تكوين الحمض النووي الريبي. معظم هذه المخففات مثبطة وتستخدمها الجينات للإنزيمات التخليقية الحيوية أو الناقلات [2] التي يرتبط تعبيرها عكسيًا بتركيز المستقلبات المقابلة لها. مثال - التخليق الحيوي للكوبالامين ، ومفتاح AMP-GMP الدوري ، والتخليق الحيوي لليسين ، والتخليق الحيوي للجليسين ، ومفتاح الفلورويد ، إلخ.

T- مربعات تحرير

ترتبط هذه العناصر بـ tRNAs محددة غير مشحونة وتعديل التعبير عن عوامل synthetase aminoacyl-tRNA المقابلة. [1] المستويات العالية من الحمض الريبي النووي النقال غير المشحون تعزز التسلسل المضاد للفاصل الذي يؤدي إلى زيادة تركيزات الحمض الريبي النووي النقال المشحون. يعتبر البعض هذه عائلة منفصلة من المحولات الريبية [3] ولكنها أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ من الفئة السابقة من المخففات.

تحرير التوهين بوساطة البروتين

قد تمنع تفاعلات البروتين والحمض النووي الريبي تشكيل بنية مضادة للفصل أو تثبت استقرارها. [1]

تحرير التوهين بوساطة الريبوسوم

في هذه الحالة RNA polymerase يعتمد على نشاط الريبوسوم (المتأخر) إذا توقف الريبوسوم مؤقتًا بسبب عدم كفاية الحمض الريبي النووي النقال المشحون ثم يفضل الهيكل المضاد للفصل. مثال المخفف المتعارف عليه لـ trp يستخدم operon هذه الآلية في بكتريا قولونية.

تعديل موازين الحرارة RNA

تقدم تشكيلات الحلقة المعتمدة على درجة الحرارة الاعتماد على درجة الحرارة في التعبير عن عوامل المصب. تعمل كل هذه العناصر بطريقة تعتمد على الترجمة من خلال التحكم في إمكانية الوصول إلى تسلسل Shine-Dalgarno ، على سبيل المثال التعبير عن الجزر المسببة للأمراض لبعض البكتيريا عند دخولها إلى مضيف. [2] [4] تتنبأ البيانات الحديثة بوجود بنى ثانوية بديلة تعتمد على درجة الحرارة (بما في ذلك عوامل الإنهاء المستقلة Rho) في بداية بروتينات الصدمة الباردة في بكتريا قولونية. [2]

لوحظ التوهين لأول مرة بواسطة Charles Yanofsky في أوبرا trp لـ بكتريا قولونية. [5] الملاحظة الأولى كانت مرتبطة بحقيقتين علميتين منفصلتين. الطفرات التي تسببت في القضاء على جين trp R (الكابت) لا تزال تُظهر بعض التنظيم لأوبرون trp (لم يتم تحريض / قمع هذه الطفرات بشكل كامل بواسطة التربتوفان). يبلغ النطاق الإجمالي لتنظيم مشغل trp حوالي 700 X (تشغيل / إيقاف). عندما تم إخراج مكبّر trp ، لا يزال المرء يحصل على حوالي 10 X تنظيم بسبب غياب أو وجود trp. عندما تم تحديد تسلسل بداية مشغل trp ، شوهد إطار قراءة مفتوح غير عادي (ORF) يسبق مباشرة ORFs للجينات الهيكلية المعروفة لأنزيمات التربتوفان التخليقية الحيوية. تمت ملاحظة المعلومات الهيكلية العامة الموضحة أدناه من تسلسل عامل trp.

أولاً ، لاحظ يانوفسكي أن ORF يحتوي على اثنين من أكواد Trp الترادفية وأن البروتين يحتوي على تركيبة Trp في المائة والتي كانت حوالي 10 × طبيعي. ثانيًا ، احتوى الرنا المرسال في هذه المنطقة على مناطق من التناظر الثنائي مما يسمح له بتكوين بنيتين ثانويتين متنافيتين. بدا أحد الهياكل تمامًا مثل إشارة إنهاء النسخ المستقلة عن rho. الهيكل الثانوي الآخر ، إذا تم تشكيله ، سيمنع تكوين هذا الهيكل الثانوي وبالتالي فاصل. هذا الهيكل الآخر يسمى "الاستباقية".

مثال على ذلك هو trp الجين في البكتيريا. عندما يكون هناك مستوى عالٍ من التربتوفان في المنطقة ، فإنه من غير المجدي للبكتيريا أن تصنع المزيد. عندما يربط بوليميراز الحمض النووي الريبي وينسخ ملف trp الجين ، سيبدأ الريبوسوم في الترجمة. (يختلف هذا عن الخلايا حقيقية النواة ، حيث يجب أن يخرج الحمض النووي الريبي من النواة قبل بدء الترجمة.) يحتوي تسلسل المخفف ، الذي يقع بين تسلسل زعيم الرنا المرسال (5 'UTR) وتسلسل الجينات trp operon ، على أربعة مجالات ، حيث يمكن للمجال 3 أن يقترن مع المجال 2 أو المجال 4.

يحتوي تسلسل المخفف في المجال 1 على تعليمات حول تخليق الببتيد الذي يتطلب التربتوفان. سيسمح المستوى العالي من التربتوفان للريبوسومات بترجمة مجالات تسلسل المخفف 1 و 2 ، مما يسمح للمجالين 3 و 4 بتكوين بنية دبوس الشعر ، مما يؤدي إلى إنهاء نسخ مشغل trp. نظرًا لأن جينات ترميز البروتين لا يتم نسخها بسبب الإنهاء المستقل لـ rho ، فلا يتم تصنيع التربتوفان.

في المقابل ، يعني المستوى المنخفض من التربتوفان أن الريبوسوم سيتوقف في المجال 1 ، مما يتسبب في المجالين 2 و 3 لتشكيل بنية دبوس شعر مختلفة لا تشير إلى إنهاء النسخ. لذلك ، سيتم نسخ باقي الأوبرا وترجمته ، بحيث يمكن إنتاج التربتوفان. وبالتالي ، فإن المجال 4 هو عامل مخفف. بدون المجال 4 ، يمكن أن تستمر الترجمة بغض النظر عن مستوى التربتوفان. [6] تمت ترجمة كودونات التسلسل المخفف إلى ببتيد قائد ، ولكنه ليس جزءًا من تسلسل جين أوبرون trp. يتيح المخفف مزيدًا من الوقت لمجالات تسلسل المخفف لتشكيل هياكل حلقة ، ولكنه لا ينتج بروتينًا يستخدم في تخليق التربتوفان لاحقًا.

التوهين هو آلية ثانية للتغذية المرتدة السلبية في مشغل trp. بينما يقلل مثبط TrpR النسخ بمعامل 70 ، يمكن للتوهين أن ينقصه بمعامل 10 ، مما يسمح بقمع متراكم يبلغ حوالي 700 ضعف. أصبح التوهين ممكنًا من خلال حقيقة أنه في بدائيات النوى (التي لا تحتوي على نواة) ، تبدأ الريبوسومات في ترجمة mRNA بينما لا يزال بوليميريز RNA يقوم بنسخ تسلسل الحمض النووي. يسمح هذا لعملية الترجمة بالتأثير بشكل مباشر على نسخ المعامل.

في بداية الجينات المنسوخة لأوبرون trp يوجد تسلسل من 140 نيوكليوتيد يسمى نص القائد (trpL). تتضمن هذه النسخة أربعة متواليات قصيرة محددة من 1 إلى 4. التسلسل 1 مكمل جزئيًا للمتسلسلة 2 ، وهو مكمل جزئيًا للتسلسل 3 ، والذي يكمل جزئيًا التسلسل 4. وبالتالي ، يمكن أن تتكون ثلاثة هياكل ثانوية متميزة (دبابيس الشعر): 1-2 ، 2-3 أو 3-4. يمنع تهجين الخيوط 1 و 2 لتشكيل البنية 1-2 تكوين البنية 2-3 ، بينما يمنع تكوين 2-3 تكوين 3-4. البنية 3-4 عبارة عن تسلسل إنهاء النسخ ، بمجرد أن تتشكل بوليميريز الحمض النووي الريبي سوف تنفصل عن الحمض النووي ولن يحدث نسخ الجينات الهيكلية للأوبون.

يُطلق على جزء من رموز نسخة القائد لببتيد قصير مكون من 14 حمضًا أمينيًا اسم الببتيد القائد. يحتوي هذا الببتيد على اثنين من بقايا التربتوفان المتجاورة ، وهو أمر غير معتاد ، لأن التربتوفان هو حمض أميني غير شائع إلى حد ما (حوالي واحد من كل مائة من البقايا في بروتين الإشريكية القولونية النموذجية هو التربتوفان). إذا حاول الريبوسوم ترجمة هذا الببتيد بينما كانت مستويات التربتوفان في الخلية منخفضة ، فسوف يتوقف عند أي من كودونات trp. أثناء توقفه ، يحمي الريبوسوم فعليًا التسلسل 1 من النص ، وبالتالي يمنعه من تكوين البنية الثانوية 1-2. بعد ذلك يكون التسلسل 2 حرًا في التهجين مع التسلسل 3 لتشكيل البنية 2-3 ، والتي تمنع بعد ذلك تكوين دبوس الشعر 3-4 النهايات. إن بوليميراز الحمض النووي الريبي حر في مواصلة نسخ الأوبون بالكامل. إذا كانت مستويات التربتوفان في الخلية عالية ، فسيقوم الريبوسوم بترجمة الببتيد القائد بالكامل دون انقطاع وسيتوقف فقط أثناء إنهاء الترجمة عند كودون الإيقاف. عند هذه النقطة ، يحمي الريبوسوم جسديًا كلاً من التسلسل 1 و 2. التسلسلان 3 و 4 يتمتعان بالحرية لتشكيل الهيكل 3-4 الذي ينهي النسخ. والنتيجة النهائية هي أن الأوبرا سيتم نسخه فقط عندما يكون التربتوفان غير متاح للريبوسوم ، بينما يتم التعبير عن نص trpL بشكل أساسي.

للتأكد من أن الريبوسوم يربط ويبدأ ترجمة نص القائد فورًا بعد تركيبه ، يوجد موقع إيقاف مؤقت في تسلسل trpL. عند الوصول إلى هذا الموقع ، يوقف بوليميراز الحمض النووي الريبي النسخ مؤقتًا وينتظر على ما يبدو بدء الترجمة. تسمح هذه الآلية بمزامنة النسخ والترجمة ، وهي عنصر أساسي في التوهين.

تنظم آلية توهين مماثلة تخليق الهيستيدين والفينيل ألانين والثريونين.

تتضمن الآلية المقترحة لكيفية تنظيم هذا الهيكل الثانوي لـ mRNA والببتيد زعيم trp نسخ الإنزيمات التخليقية الحيوية trp ما يلي.

  • يبدأ RNAP نسخ مروج trp.
  • يتوقف RNAP مؤقتًا عند حوالي 90 نيوكليوتيد في بنية ثانوية (؟ أول واحد معروض أعلاه؟).
  • تشرك الريبوسومات هذا الرنا المرسال الناشئ وتبدأ ترجمة الببتيد القائد.
    • ثم يتم "تحرير" RNAP من التوقف المؤقت وتواصل النسخ.
    • إذا توقفت أكشاك الريبوسوم في أكواد Trp الترادفية ، في انتظار الحمض الريبي النووي النقال المناسب ، يتم عزل المنطقة 1 داخل الريبوسوم وبالتالي لا يمكن أن تتزاوج مع المنطقة 2. وهذا يعني أن المنطقة 2 و 3 تصبحان أساسًا قبل أن يتم نسخ المنطقة 4. هذا يفرض على المنطقة 4 عندما يتم جعلها مفردة تقطعت بهم السبل ، مما يمنع تكوين بنية المنطقة الفاصلة 3/4. سيستمر النسخ بعد ذلك.
    • إذا قام الريبوسوم بترجمة الببتيد القائد دون تردد ، فإنه يغطي جزءًا من المنطقة 2 يمنعه من الاقتران الأساسي بالمنطقة 3. ثم عندما يتم نسخ المنطقة 4 ، فإنه يشكل جذعًا وحلقة مع المنطقة 3 وينتهي النسخ ، مما يؤدي إلى إنشاء كاليفورنيا. 140 نسخة أساسية.

    يحدد موقع الريبوسومات أي الهياكل الثانوية البديلة تتشكل.

    أدى اكتشاف هذا النوع من الآليات للتحكم في تعبير الجينات في أوبرون اصطناعي إلى إعادة اكتشافه في مجموعة متنوعة من هذه الأوبراونات التي لم يتم اكتشاف مثبطات لها مطلقًا. على سبيل المثال:

    مشغل زعيم الببتيد مقالة - سلعة
    الهيستيدين توقف MTRVQFKHHHHHHHPD زعيم أوبرا هيستيدين
    ثريونين توقف MKRISTTITTTITITTGNGAG زعيم أوبرا ثريونين
    Ilv (GEDA) توقف MTALLRVISLVISVVVIIIPPCGAALGRGKA
    IlvB توقف MTTSMLNAKLLPTAPSAAVVVVRVVVVVGNAP
    يسين توقف MSHIVRFTGLLLLNAFIVRGRPVGGIQH زعيم أوبرا Leucine / عزر RNA زعيم Lactis-leu-phe
    فينيل ألانين توقف MKHIPFFFAFFFTFP عزر RNA زعيم Lactis-leu-phe

    أظهرت الأبحاث التي أجريت على معالجة microRNA دليلاً على عملية التوهين في حقيقيات النوى. بعد الانقسام الداخلي النووي المشترك للنسخ المشترك بواسطة Drosha 5 '- & gt3' قد ينهي XRN2 النسخ الإضافي بواسطة آلية الطوربيد.


    هيكل الحمض النووي والحمض النووي الريبي - ورقة التخطيط 2.6

    ورقة التخطيط لبنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي فهم (ق) بنية الحمض النووي (دليل جديد) السؤال (الأسئلة) الأساسية قصة الحياة ، هو فيلم بي بي سي عن اكتشاف بنية الحمض النووي بواسطة واتسون وكريك الذي يصف السباق لإيجاد الهيكل بالإضافة إلى التوترات بين روزاليند فرانكلين وويلكينز وواتسون وكريك. حسنًا / طبيعة العلوم / IMSkills سيكون لدى الطلاب

    للوصول إلى محتويات هذا الموقع بالكامل ، تحتاج إلى تسجيل الدخول أو الاشتراك فيه.


    في حقيقيات النوى ، يحدث نسخ وتعديل الرنا المرسال حصريًا في النواة. بعد معالجة الرنا المرسال ، ينتقل الرنا المرسال الناضج من النواة عبر مسام نووي. في ال العصارة الخلوية ، الجسم السائل للخلية خارج النواة ، يرتبط الرنا المرسال الناضج بالريبوسوم ويمر من خلال الترجمة. يُعتقد أن هذا الفصل بين النسخ والترجمة يوفر تحكمًا أكبر في تنظيم الجينات ، وتحديدًا عن طريق إزالة الإنترونات من ما قبل الرنا المرسال. يُفترض أيضًا أن الحمض النووي حقيقي النواة أقل عرضة للطفرات من بدائيات النوى ، بسبب الحاجز المادي للمغلف النووي بين الحمض النووي والعصارة الخلوية.

    ترجمة

    الشروع في الترجمة

    بدء الترجمة

    تبدأ الترجمة عندما يتصل mRNA بـ وحدة فرعية صغيرة الريبوسوم . تتكون الريبوسومات من بروتينات ونوع آخر من الحمض النووي الريبي ، RNA الريبوسوم (أو الرنا الريباسي). يبدأ بدء الترجمة عندما يرتبط الرنا الريباسي بتسلسل معين من الرنا المرسال ، والمعروف باسم موقع ربط الريبوسوم . يعتمد هذا الاتصال على الاقتران الأساسي التكميلي لنيوكليوتيدات R المجاورة للـ rRNA و mRNA ، والتي يتم توجيهها إلى مكانها بواسطة بروتينات خاصة تعرف باسم عوامل البدء. يعمل أحد عوامل البدء أيضًا كمحطة إرساء لأول tRNA للاتصال بـ ابدأ الكودون من mRNA ، وهو AUG لتخليق جميع البروتينات. تمتلك tRNAs رمزًا ثلاثيًا مكملاً يتصل بكودون mRNA ، والمعروف باسم أنتيكودون. إن anticodon من الحمض الريبي النووي النقال الأولي هو UAC. يرتبط الحمض الأميني الميثيونين (Met) بالحمض الأميني tRNA الأولي. بمجرد إقران anticodon (UAC) من الحمض الريبي النووي النقال الأولي المحتوي على الميثيونين بنجاح مع كودون البدء التكميلي لـ mRNA (AUG) ، وحدة فرعية كبيرة من الريبوسوم يعلق على مرنا. يعمل الحمض الريبي النووي النقال الأولي (مع مضاد الكودون ، UAC) كمفتاح ، حيث يقفل الوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة مع mRNA المحصور بينهما. بمجرد إرفاق كلتا الوحدتين الفرعيتين ، تتم إزالة عوامل البدء. بعد أن يشير الحمض الريبي النووي النقال الأولي إلى ارتباط الوحدة الفرعية الكبيرة للريبوسوم ، تدخل جميع الحمض النووي الريبي اللاحق الوحدة الفرعية الكبيرة من خلال موقعها أ. يدخل الحمض الريبي النووي النقال التالي الموقع A بسبب الاقتران الأساسي التكميلي لكودون mRNA و anticodon من الحمض الريبي النووي النقال. بمجرد نجاح الاقتران بين الكودون والمضاد للكودون ، يتم وضع الحمض النووي الريبي الجديد في الموقع A بحيث يكون الحمض الأميني الذي يحمله مجاورًا للحمض الأميني الموجود بالفعل في موقع P. هذا القرب يشجع أ السندات الببتيد لتشكيل بين اثنين من الأحماض الأمينية المجاورة.

    استطالة الترجمة

    بمجرد تكوين رابطة الببتيد بين أول اثنين من الأحماض الأمينية ، يتحرك mRNA ثلاثة أزواج أساسية من الموقع A نحو الموقع E. ينتقل الحمض الريبي النووي النقال الأولي من موقع P إلى موقع E وينتقل الحمض الريبي النووي النقال الثاني من الموقع A إلى الموقع P. يدخل الحمض الريبي النووي النقال الجديد في الموقع A بسبب الاقتران الأساسي التكميلي القائم على الكودون. تتشكل روابط ببتيدية أخرى بين الأحماض الأمينية المجاورة حديثًا المتصلة بـ tRNAs في موقع A و P.

    استطالة الترجمة

    بمجرد تكوين رابطة الببتيد الثانية ، يتحرك الرنا المرسال مرة أخرى في اتجاه المصب (5 'إلى 3') على الريبوسوم. تنتقل الحمض النووي الريبي من موقع A إلى موقع P إلى موقع E. في الخطوة التالية ، يتم إخراج الحمض الريبي النووي النقال الموجود في الموقع E من الريبوسوم. تكرر عملية الاستطالة هذه العملية آلاف المرات حتى يصل الرنا المرسال إلى إشارة إنهاء.

    إنهاء الترجمة

    إنهاء الترجمة

    تُعرف إشارة الإنهاء باسم كودون الإيقاف. على عكس جميع الكودونات الأخرى ، فإن الحمض النووي الريبي المكمّل لكودون الإيقاف لا يحتوي على حمض أميني مرتبط به. يُعرف هذا الحمض الريبي النووي النقال باسم أ عامل الافراج ويفكك الرابطة التي تربط الحمض النووي الريبي بالحمض الأميني في موقع P ، ويطلق سلسلة البولي ببتيد. بمجرد إطلاق البروتين من الريبوسوم ، تتفكك كل من الحمض النووي الريبي ، والـ mRNA ، والوحدة الفرعية الكبيرة والوحدة الفرعية الصغيرة للريبوسوم. يعمل البروتين بكامل طاقته (ما لم يكن هناك حاجة إلى مزيد من التعديل) ، ويمكن للـ mRNA أن يدخل الترجمة مرة أخرى وينتج المزيد من البروتينات.


    شاهد الفيديو: علم الأحياء تحت المجهر: ما الحمض النووي والحمض النووي الريبي (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Anwell

    فعلت أنك لا تعود. ماحدث قد حدث.

  2. Gojar

    نعم حقا. كل ما سبق قال الحقيقة. دعونا نناقش هذا السؤال.

  3. Tamas

    انت على حق تماما. هناك شيء ما فيه أيضًا ، يبدو لي فكرة ممتازة. أنا أتفق معك.

  4. Launcelot

    على السؤال "ماذا تفعل هنا؟" أجاب 72٪ بالنفي. أنت متعاون للغاية - هنا لدينا الفجور ... لم يمت أحد من قبل بسبب العجز الجنسي ، رغم أنه لم يولد أحد. من الأسهل على الرجل قطع علاقة في العشرين من عمره أكثر من قطع علاقة عمرها عشرين عامًا. الفتاة لا تمارس الجنس - لقد استرخيت فقط ...

  5. Bosworth

    أقترح عليك زيارة موقع يوجد فيه الكثير من المعلومات حول هذا السؤال.

  6. Jorie

    ما النتائج؟

  7. Fegrel

    تمت إزالة السؤال



اكتب رسالة