الحمض النووي الريبوزي المنقول يُشار إليه باسم RNA tRNA، وأما الحمض الريبوزي المرسل فيُشار إليه باسم mRNA
ما هي RNA و tRNA
يتكون حمض الريبونوكليك من النيوكليوتيدات، ويتكون من سكر الريبوز والفوسفات وقواعد مثل الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل، ويُلعب دورًا حاسمًا في التعبير الجيني عن طريق العمل كوسيط بين المعلومات الجينية الموجودة في الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات
يتميز الحمض النووي الريبي ببنية تشبه بنية الحمض النووي تمامًا، والفرق الرئيسي بينهما هو وجود مجموعة هيدروكسيل (-OH) المفقودة في السكر الريبي الموجود في الحمض النووي الريبي.
الحمض الريبي النووي الناقل هو أصغر من ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي، ويتكون من حوالي 75-95 نوكليوتيد. يعد الحمض الريبي النووي الناقل مكونًا أساسيًا في نقل الأحماض الأمينية خلالعملية تخليق البروتين، ولذلك يُطلق عليه RNAs نقل.
يحتوي كل من الأحماض الأمينية العشرين على نوع محدد من الحمض الريبي النووي النقال، والذي يتم ربطه بسلسلة الببتيد المتنامية ونقله إليها. تعمل الـ tRNAs كمحولات أيضًا في تسلسل الجينات إلى البروتينات. وبالتالي، فإنها تسمى أيضًا جزيئات المحول.
أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي
بالإضافة إلى دور RNA الأساسي في تخليق البروتين، توجد أنواع عديدة من RNA التي تشارك في تكرار الحمض النووي وتنظيم الجينات. تم العثور على بعض أشكال RNA النووية الريبوزية في أشكال معينة فقط من الحياة، مثل الحقيقيات النووية والبكتيريا.
ميزات حمض RNA
يتم إنشاء حمض الريبونوكليك في الخلية عن طريق عملية التسجيل النسخي، وهو يحتوي على الأدينين والثايمين والسيتوزين واليوراسيل، ويختلف عن الحمض النووي بعدة طرق.
- أولا، السكريات الريبوزية المتصلة بنيوكليوتيدات الحمض النووي الريبوزي هي مجموعة هيدروكسيل صغيرة بالمقارنة مع الحمض النووي الريبي. تجعل الأحماض النووية الريبوزية أكثر تفاعلية كيميائيا.
- يستخدم الحمض النووي الثيمين لإقران زوج من السيتوزين، بينما يستخدم الحمض النووي الريبوز اليوراسيل لإقران زوج من الأدينين.
- يميل الحمض النووي إلى تشكيل حلزون مزدوج الجدائل من النيوكليوتيدات، حيث تشكل أزواج القواعد الدرجات على سلم الحلزون.
- يتم العثور على الحمض النووي الريبوزي في شكل سلسلة واحدة، ولكنه أكثر شيوعًا في تشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة، وتستخدم هذه الميزة عادةً لمنح جزيئات الحمض النووي الريبوزي وظائف محددة.
الحمض النووي الريبي الراسل (mRNa)
يمثل mRNA نسبة 5% فقط من إجمالي RNA في الخلية، وهو أكثر من 3 أنواع غير متجانسة من الحمض النووي الريبي من حيث تسلسل القاعدة والحجم، ويحمل جينًا منسوخًا من الحمض النووي أثناء النسخ في شكل ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات تسمى كودونات.
يحدد كل كودون حمضًا أمينيًا محددًا، على الرغم من أنه يمكن ترميز حمض أميني واحد بواسطة العديد من الكودونات المختلفة. على الرغم من وجود 64 كودونًا أو قاعدة ثلاثية، فقط 20 منها تمثل الأحماض الأمينية.
توجد أيضًا 3 كودونات توقف تشير إلى ضرورة توقف الريبوسومات عن إنتاج البروتين كجزء من معالجة ما بعد النسخ في حقيقة النوى، حيث يتم تغطية نهاية 5 من RNA المرسل بنوكليوتيد الغوانوزين ثلاثي الفوسفات، مما يساعد في التعرف على RNA المرسل أثناء تخليق البروتين.
الحمض النووي الريبي في الريبوسوم
تم اكتشاف الحمض النووي الريبوزي في الريبوسومات ويشكل 80٪ من إجمالي الحمض النووي الريبوزي الموجود في الخلية. يتكون الريبوسومات من وحدة فرعية كبيرة تسمى 50S ووحدة فرعية صغيرة تسمى 30S ، ويتكون كل منهمامن جزيئات الحمض النووي الريبوزي الخاصة به.
تشمل الـ rRNAs المختلفة الموجودة في الريبوسومات الـ rRNAs الصغيرة والـ rRNAs الكبيرة، والتي تتبع الوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة للريبوسوم على التوالي.
تتحد rRNA مع البروتينات والإنزيمات في السيتوبلازم لتشكيل الريبوسومات ، والتي تعمل كموقع لتوليف البروتين. تنتقل هذه الهياكل المعقدة على طول جزيء mRNA لتسهل تجميع الأحماض الأمينية لتشكيل سلسلة بولي ببتيد. تتفاعل مع الحمض الريبي النووي الناقل والجزيئات الأخرى التي تعتبر حاسمة لتوليف البروتين.
تحتوي الحمض النووي الريبي الصغير والكبير في البكتيريا على حوالي 1500 و 3000 نيوكليوتيد، على التوالي، بينما يحتوي الإنسان على حوالي 1800 و 5000 نيوكليوتيد، على التوالي، ومع ذلك، فإن بنية ووظيفة الريبوسومات متشابهة إلى حد كبير عبر جميع الأنواع .
وظائف mRNA
- تكمن الوظيفة الأساسية للـ mRNA في العمل كوسيطبين المعلومات الوراثية في الـ DNA وتسلسل البروتينات من الأحماض الأمينية.
- يحتوي RNA المُرسل على كودونات تكميلية لتسلسل النيوكليوتيدات في القالب الـ DNA ويتحكم في تكوين الأحماض الأمينية عن طريق الريبوسومات والحمض النووي الريبي المتحرك .
- يحتوي RNA المساند على مناطق تنظيمية متعددة، بما في ذلك مواقع للريبوسومات والحمض النووي النقال والعديد من البروتينات المساعدة.
الحمض النووي الريبي الريبوزومي (rRNA)
الحمض النووي الريبي الريبوزومي هو جزيء يتواجد في الخلايا ويشكل جزءا من عضية تركيب البروتين المعروفة باسم الريبوسوم. يتم نقله إلى السيتوبلازم للمساعدة في ترجمة المعلومات في RNA. تتم صناعة جزيئات الحمض الريبي النووي النقالة في منطقة متخصصة داخل نواة الخلية تسمى النواة. تظهر النواة كمنطقة كثيفة وتحتوي على الجينات التي تشفر الحمض النووي الريبي. يختلف الحمض النووي الريبي في الحجم ويمكن تمييزه بأنه كبير أو صغير.
يتضمن كل ريبوسوم واحد على الأقل من rRNA الكبير وواحد على الأقل من rRNA الصغير. في النواة، يتم تركيب rRNA الكبير والصغير مع بروتينات الريبوسوم لتكوين الوحدات الفرعية الكبيرة والصغيرة من الريبوسوم (مثل 50S و 30S على التوالي في البكتيريا).
تُسمى الوحدات الفرعية التي تُستخدم عمومًا بناءً على معدل الترسيب الخاص بها، والذي يقاس بوحدات سفيدبرغ [S]. وتُنتج بروتينات الريبوسوم في السيتوبلازم وتنقل إلى النواة للتجميع الفرعي في النواة، ثم تُعاد الوحدات الفرعية إلى السيتوبلازم للتجميع النهائي.
وظائف الحمض النووي الريبي الريبوزومي
الوظيفة الأساسية لـ rRNA هي في تخليق البروتين في الارتباط مع RNA الرسول ونقل RNA للتأكد من أن تسلسل الكودون من mRNA يتم ترجمته بدقة إلى تسلسل الحمض الأميني في البروتينات. لتحقيق ذلك ، يمتلك الحمض الريبي النووي النقال شكلاً مميزًا ثلاثي الأبعاد يتضمن حلقات داخلية تخلق مواقع محددة داخل الريبوسوم .
الموقع A و P و E. الموقع P يتصل بببتيد متنامي، والموقع A يربط الحمض النووي المتنقل القادم المشحون بالحمض الأميني. بعد تشكيل الرابطة الببتيدية، يرتبط الحمض النووي المتنقل لفترة قصيرة بالموقع E قبل مغادرة الريبوسوم. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الريبوزوم على مواقع للارتباط ببعض بروتينات الريبوزوم، وأظهر التحليل الدقيق وجود تركيبات مختلفة في كل من RNA والبروتين
أهمية البروتينات
تلعب البروتينات التي تنتجها الخلايا دورا متنوعا، إما كإنزيمات أو جزيئات هيكلية، أو كآلية نقل لمكونات خلوية مختلفة. وبعض الخلايا متخصصة أيضا في إفراز البروتينات، مثل الغدد التي تنتج إنزيمات هضمية أو هرمونات تؤثر على التمثيل الغذائي للكائن الحي بأكمله .
الريبوسومات و النسخ و الترجمة
المعلومات الجينية المخزنة في الحمض النووي هي أرشيف حي للتعليمات التي تستخدمها الخلايا لإنجاز وظائف الحياة. داخل كل خلية ، تبحث المحفزات عن المعلومات المناسبة من هذا الأرشيف وتستخدمها لبناء بروتينات جديدة بروتينات تشكل هياكل الخلية ، وتدير التفاعلات البيوكيميائية في الخلية ، ويتم تصنيعها أحيانًا للتصدير.
على الرغم من أن جميع الخلايا الموجودة في كائن متعدد الخلايا تحتوي على نفس المعلومات الوراثية، إلا أن الخلايا المختلفة من حيث الوظيفة داخل الكائن تستخدم مجموعات مختلفة من المحفزات للتعبير عن أجزاء محددة فقط من هذه التعليمات لإنجاز وظائف الحياة.
عندما تنقسم الخلية، تنشأ نسخة واحدة من معلوماتها الوراثية على شكل جزيئات DNA لكل خلية جديدة، وتحدد دقة هذه النسخ الصفات الوراثية والصحية للخلايا الناتجة، لذلك يجب أن تكون عملية نسخ الحمض النووي دقيقة قدر الإمكان.
أحد العوامل التي تساعد على ضمان التكرار الدقيق هو التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي نفسه. على وجه الخصوص ، تتكون خيوط الحلزون المزدوج للحمض النووي من مجموعات من الجزيئات تسمى النيوكليوتيدات . يتكون الحمض النووي من أربعة نيوكليوتيدات مختلفة فقط الأدينين ، الثايمين ، السيتوزين، الجوانين.
كل منها سمي بالقاعدة النيتروجينية التي يحتوي عليها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النيوكليوتيدات التي تشكل خيطًا واحدًا من الحلزون المزدوج للحمض النووي ترتبط دائمًا بالنوكليوتيدات في الخيط الآخر وفقًا لنمط يُعرف بالاقتران الأساسي التكميلي . أثناء انقسام الخلية ، تتفكك الخيوط المزدوجة ويعمل كل ضفيرة كقالب لتجميع حبلًا تكميلي جديد.
في الكائنات الحية متعددة الخلايا، تحمل كل خلية نفس الحمض النووي، ولكن تستخدم هذه المعلومات الجينية بطرق مختلفة من قبل أنواع مختلفة من الخلايا. وبعبارة أخرى، فإن ما تقوم به الخلية داخل الكائن الحي يتم تحديده بما يتم التعبير عنه من جيناتها. فعلى سبيل المثال، تقوم الخلايا العصبية بتجميع مواد كيميائية تسمى الناقلات العصبية، وتستخدمها لإرسال رسائل إلى خلايا أخرى، بينما تحمل خلايا العضلات نفس البروتينات الأساسية لتقلصاتها.
وظيفة الريبوسومات
الريبوسومات هي مواقع داخل الخلية حيث يتم إنتاج البروتينات، وتحتوي الخلايا على العديد من الريبوسومات، ويتوقف عددها على نشاط الخلية في إنتاج البروتينات، فعلى سبيل المثال، تحتوي الخلايا السريعة النمو عادة على عدد كبير من الريبوسومات.
الريبوسومات هي مجموعات من جزيئات RNA الريبي والبروتينات، ويمكن رؤيتها في صور الميكروغرام الإلكترونية للخلايا. في بعض الأحيان، تكون الريبوسومات مرئية كمجموعات تسمى بوليريبوسومات.
في حقيقيات النوى (ولكن ليس في بدائيات النوى) ، ترتبط بعض الريبوسومات بالأغشية الداخلية ، حيث تقوم بتوليف البروتينات التي ستقيم لاحقًا في تلك الأغشية ، أو مخصصة للإفراز . على الرغم من وجود عدد قليل من جزيئات RNA الريبي في كل ريبوسوم ، فإن هذه الجزيئات تشكل حوالي نصف الكتلة الريبوزومية. تتكون الكتلة المتبقية من عدد من البروتينات ما يقارب من 60 في خلايا بدائية النواة وأكثر من 80 في خلايا حقيقية النواة.