Keumuman
RNA, atau asam ribonukleat, adalah asam nukleat yang terlibat dalam proses encoding, decoding, mengatur dan mengekspresikan gen. Gen adalah segmen DNA yang kurang lebih panjang, yang berisi informasi dasar untuk sintesis protein.
Gambar: Basa nitrogen dalam molekul RNA. Dari wikipedia.org
Dalam istilah yang sangat sederhana, RNA berasal dari DNA dan mewakili molekul transisi antara DNA dan protein. Beberapa peneliti menyebutnya "kamus untuk menerjemahkan bahasa DNA ke dalam bahasa protein".
Molekul RNA berasal dari penyatuan, dalam rantai, dari sejumlah variabel ribonukleotida Gugus fosfat, basa nitrogen dan gula 5-karbon, yang disebut ribosa, berpartisipasi dalam pembentukan setiap ribonukleotida tunggal.
Apa itu RNA-nya?
RNA, atau asam ribonukleat, adalah makromolekul biologis, yang termasuk dalam kategori asam nukleat, yang memainkan peran sentral dalam pembentukan protein dari DNA.
Generasi protein (juga makromolekul biologis) mencakup serangkaian proses seluler yang, secara bersama-sama, disebut sintesis protein.
DNA, RNA dan protein sangat penting dalam memastikan kelangsungan hidup, perkembangan dan berfungsinya sel-sel organisme hidup.
Apa itu DNA?
DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah asam nukleat alami lainnya, bersama dengan RNA.
Secara struktural mirip dengan asam ribonukleat, asam deoksiribonukleat adalah warisan genetik, yaitu "penyimpan gen", yang terkandung dalam sel-sel organisme hidup. Pembentukan RNA dan, secara tidak langsung, pembentukan protein bergantung pada DNA.
SEJARAH RNA
Gambar: ribosa dan deoksiribosa
Penelitian tentang RNA dimulai setelah tahun 1868, tahun di mana Friedrich Miescher menemukan asam nukleat.
Penemuan impor pertama dalam hal ini bertanggal antara bagian kedua "50-an abad kedua puluh dan bagian pertama" 60-an. Di antara para ilmuwan yang berpartisipasi dalam penemuan ini, berikut ini pantas disebutkan secara khusus: Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies dan Robert Holley.
Pada tahun 1977, sekelompok peneliti, yang dipimpin oleh Philip Sharp dan Richard Roberts, menguraikan proses penyambungan dari intron.
Pada tahun 1980, Thomas Cech dan Sidney Altman mengidentifikasi ribozim.
* Catatan: untuk mengetahui apa itu penyambungan intron dan ribozim, lihat bab yang didedikasikan untuk sintesis JST dan fungsi.
Struktur
Dari sudut pandang kimia-biologis, RNA adalah biopolimer.Biopolimer adalah molekul alami yang besar, hasil penyatuan, dalam rantai atau filamen, dari banyak unit molekul yang lebih kecil, yang disebut monomer.
Monomer yang membentuk RNA adalah nukleotida.
ANN BIASANYA RANTAI TUNGGAL
Molekul RNA biasanya terdiri dari rantai tunggal nukleotida (untai polinukleotida).
Panjang RNA seluler bervariasi dari kurang dari seratus bahkan beberapa ribu nukleotida.
Jumlah nukleotida penyusunnya tergantung pada peran yang dimainkan oleh molekul yang bersangkutan.
Perbandingan dengan DNA
Tidak seperti RNA, DNA adalah biopolimer yang umumnya terdiri dari dua untai nukleotida.
Bersatu bersama, kedua filamen polinukleotida ini memiliki orientasi yang berlawanan dan, membungkus satu sama lain, membentuk spiral ganda yang dikenal sebagai "heliks ganda".
Sebuah molekul DNA manusia generik dapat mengandung sekitar 3,3 miliar nukleotida per untai.
STRUKTUR UMUM NUKLEOTIDA
Menurut definisi, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk asam nukleat RNA dan DNA.
Dari sudut pandang struktural, nukleotida generik dihasilkan dari penyatuan tiga elemen, yaitu:
- Gugus fosfat, yang merupakan turunan dari asam fosfat;
- Sebuah pentosa, yaitu gula dengan 5 atom karbon;
- Basa nitrogen, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.
Pentosa mewakili elemen pusat nukleotida, karena gugus fosfat dan basa nitrogen mengikatnya.
Gambar: Unsur-unsur yang membentuk nukleotida generik asam nukleat. Seperti dapat dilihat, gugus fosfat dan basa nitrogen berikatan dengan gula.
Ikatan kimia yang mengikat pentosa dan gugus fosfat bersama-sama adalah ikatan fosfodiester, sedangkan ikatan kimia yang mengikat pentosa dan basa nitrogen adalah ikatan N-glikosidik.
APA ITU PENTOSA RNA?
Premis: ahli kimia telah memikirkan penomoran karbon yang membentuk molekul organik, sedemikian rupa untuk menyederhanakan studi dan deskripsi mereka. Oleh karena itu, di sini 5 karbon dari pentosa menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5. Kriteria untuk menetapkan angka cukup kompleks, oleh karena itu kami menganggap tepat untuk mengabaikan penjelasannya.
Gula 5-karbon, yang membedakan struktur nukleotida RNA, adalah ribosa.
Dari 5 atom karbon ribosa, mereka pantas disebutkan secara khusus:
- NS karbon 1, karena itulah yang mengikat basa nitrogen, melalui ikatan N-glikosidik.
- NS karbon 2, karena itulah yang membedakan pentosa nukleotida RNA dari pentosa nukleotida DNA. Terhubung ke 2 karbon RNA ada atom oksigen dan atom hidrogen, yang bersama-sama membentuk gugus OH hidroksil.
- NS karbon 3, karena itu adalah salah satu yang berpartisipasi dalam ikatan antara dua nukleotida berurutan.
- NS karbon 5, karena itulah yang bergabung dengan gugus fosfat, melalui ikatan fosfodiester.
Karena adanya gula ribosa, nukleotida RNA mengambil nama spesifik ribonukleotida.
Perbandingan dengan DNA
Pentosa yang menyusun nukleotida DNA adalah deoksiribosa.
Deoksiribosa berbeda dari ribosa oleh kurangnya atom oksigen pada karbon 2.
Oleh karena itu, ia tidak memiliki gugus hidroksil OH yang mencirikan gula 5-karbon RNA.
Karena adanya gula deoksiribosa, nukleotida DNA juga dikenal sebagai deoksiribonukleotida.
JENIS NUKLEOTIDA DAN DASAR NITROGEN
RNA memiliki 4 jenis nukleotida yang berbeda.
Untuk membedakan 4 jenis nukleotida yang berbeda ini hanya basa nitrogennya saja.
Untuk alasan yang jelas, oleh karena itu, basa nitrogen RNA adalah 4, khususnya: adenin (disingkat A), guanin (G), sitosin (C) dan urasil (U).
Adenin dan guanin termasuk dalam golongan purin, senyawa heterosiklik aromatik cincin ganda.
Sitosin dan urasil, di sisi lain, termasuk dalam kategori pirimidin, senyawa heterosiklik aromatik cincin tunggal.
Perbandingan dengan DNA
Basa nitrogen yang membedakan nukleotida DNA sama dengan basa RNA, kecuali urasil. Di tempat yang terakhir "c" adalah basa nitrogen yang disebut timin (T), yang termasuk dalam kategori pirimidin.
LINK ANTARA NUKLEOTIDA
Setiap nukleotida yang membentuk untai RNA apa pun berikatan dengan nukleotida berikutnya melalui ikatan fosfodiester antara karbon 3 pentosanya dan gugus fosfat dari nukleotida yang segera menyusul.
AKHIR MOLEKUL RNA
Setiap untai polinukleotida RNA memiliki dua ujung, yang dikenal sebagai 5 "ujung (baca" ujung lima prima") dan ujung 3 (baca "ujung tiga prima").
Dengan konvensi, ahli biologi dan ahli genetika telah menetapkan bahwa "ujung 5" mewakili kepala untai RNA, sementara "ujung 3" mewakili ekornya.
Dari sudut pandang kimia, "ujung 5" bertepatan dengan gugus fosfat dari nukleotida pertama dari rantai polinukleotida, sedangkan "ujung 3" bertepatan dengan gugus hidroksil yang ditempatkan pada karbon 3 dari nukleotida terakhir dari rantai yang sama.
Berdasarkan organisasi inilah, dalam buku-buku genetika dan biologi molekuler, filamen polinukleotida dari setiap asam nukleat dijelaskan sebagai berikut: P-5 "→ 3" -OH (* Catatan: huruf P menunjukkan " atom fosfor dari gugus fosfat).
Menerapkan konsep 5 "ujung dan 3" ujung ke nukleotida tunggal, "5 ujung" yang terakhir adalah gugus fosfat yang terikat pada karbon 5, sedangkan ujung 3 "nya adalah gugus hidroksil yang bergabung dengan karbon 3.
Dalam kedua kasus, s "mengundang pembaca untuk memperhatikan pengulangan numerik: ujung 5" - gugus fosfat pada karbon 5 dan ujung 3 "- gugus hidroksil pada karbon 3.
Lokasi
Dalam sel-sel berinti (yaitu nukleus) makhluk hidup, molekul RNA dapat ditemukan baik di dalam nukleus maupun di dalam sitoplasma.
Lokalisasi yang luas ini tergantung pada fakta bahwa beberapa proses seluler, yang memiliki RNA sebagai protagonis, terletak di nukleus, sementara yang lain terjadi di sitoplasma.
Perbandingan dengan DNA
DNA organisme eukariotik (oleh karena itu juga DNA manusia) terletak hanya di dalam inti sel.
- RNA adalah molekul biologis yang lebih kecil dari DNA, biasanya terdiri dari satu untai nukleotida.
- Pentosa yang merupakan nukleotida asam ribonukleat adalah ribosa.
- Nukleotida RNA juga dikenal sebagai ribonukleotida.
- RNA asam nukleat hanya berbagi 3 dari 4 basa nitrogen dengan DNA.Bahkan, bukannya timin, ia memiliki basa nitrogen urasil.
- RNA dapat berada di berbagai kompartemen sel, dari nukleus hingga sitoplasma.
Perpaduan
Proses sintesis RNA memiliki protagonis enzim intraseluler (yaitu terletak di dalam sel), yang disebut RNA polimerase (N.B: enzim adalah protein).
RNA polimerase sel menggunakan DNA, yang ada di dalam inti sel yang sama, seolah-olah itu adalah cetakan, untuk membuat RNA.
Dengan kata lain, ini adalah sejenis mesin fotokopi yang menyalin apa yang dilaporkan DNA dalam bahasa yang berbeda, yaitu bahasa "RNA".
Selain itu, proses sintesis RNA ini, dengan kerja RNA polimerase, mengambil nama ilmiah transkripsi.
Organisme eukariotik, seperti manusia, memiliki 3 kelas RNA polimerase yang berbeda: RNA polimerase I, RNA polimerase II dan RNA polimerase III.
Setiap kelas RNA polimerase menciptakan jenis RNA tertentu, yang pembaca akan dapat memastikan di bab-bab berikutnya, memiliki peran biologis yang berbeda dalam konteks kehidupan seluler.
BAGAIMANA POLIMERASE RNA BEKERJA
Sebuah "RNA polimerase mampu:
- Kenali, pada DNA, situs untuk memulai transkripsi,
- Mengikat DNA,
- Pisahkan dua untai polinukleotida DNA (yang disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa nitrogen), sehingga hanya bekerja pada satu untai, dan
- Mulailah sintesis transkrip RNA.
Masing-masing langkah ini terjadi setiap kali "RNA polimerase akan melakukan proses transkripsi. Oleh karena itu, semuanya adalah langkah wajib."
RNA polimerase mensintesis molekul RNA dalam arah 5 "→ 3". Saat menambahkan ribonukleotida ke molekul RNA yang baru lahir, ia bergerak ke untai DNA template dalam arah 3 "→ 5".
MODIFIKASI TRANSKRIP RNA
Setelah transkripsi, RNA mengalami beberapa modifikasi, termasuk: penambahan beberapa urutan nukleotida di kedua ujungnya, hilangnya apa yang disebut intron (proses yang dikenal sebagai penyambungan) dll.
Oleh karena itu, dibandingkan dengan segmen DNA asli, RNA yang dihasilkan memiliki beberapa perbedaan dalam panjang rantai polinukleotida (umumnya lebih pendek).
Jenis
Ada berbagai jenis RNA.
Yang paling dikenal dan dipelajari adalah: "transport RNA (atau transfer RNA atau tRNA), "messenger RNA (atau messenger RNA atau mRNA), "ribosomal RNA (atau ribosomal RNA atau rRNA) dan RNA nuklir kecil (atau RNA nuklir kecil atau snRNA).
Meskipun mereka memainkan peran spesifik yang berbeda, tRNA, mRNA, rRNA dan snRNA semuanya berkontribusi pada realisasi tujuan bersama: sintesis protein, mulai dari urutan nukleotida yang ada dalam DNA.
MASIH JENIS RNA LAIN
Dalam sel organisme eukariotik, para peneliti menemukan jenis RNA lain, selain 4 yang disebutkan di atas. Contohnya:
- RNA mikro (atau miRNA), yang merupakan untaian dengan panjang lebih dari 20 nukleotida, e
- RNA yang membentuk ribozim Ribozim adalah molekul RNA dengan aktivitas katalitik, seperti enzim.
MiRNA dan ribozim juga berpartisipasi dalam proses sintesis protein, seperti tRNA, mRNA, dll.
Fungsi
RNA mewakili makromolekul biologis dari bagian antara DNA dan protein, yaitu biopolimer panjang yang unit molekulnya adalah asam amino.
RNA sebanding dengan kamus informasi genetik, karena memungkinkan untuk menerjemahkan segmen nukleotida DNA (yang kemudian disebut gen) menjadi asam amino protein.
Salah satu deskripsi yang paling sering dari peran fungsional, yang dimainkan oleh "RNA, adalah:" RNA adalah "asam nukleat yang terlibat dalam pengkodean, decoding, regulasi dan ekspresi gen".
"RNA adalah salah satu dari tiga elemen kunci dari apa yang disebut dogma sentral biologi molekuler, yang menyatakan:" Dari DNA diperoleh "RNA, dari mana, pada gilirannya, protein diturunkan" (DNA → RNA → protein).
TRANSKRIPSI DAN TERJEMAHAN
Secara singkat, transkripsi adalah rangkaian reaksi seluler yang mengarah pada pembentukan molekul RNA, dimulai dengan DNA.
Terjemahan, di sisi lain, adalah serangkaian proses seluler yang diakhiri dengan produksi protein, mulai dari molekul RNA yang dihasilkan selama proses transkripsi.
Ahli biologi dan genetika telah menciptakan istilah "terjemahan", karena dari bahasa nukleotida kita beralih ke bahasa asam amino.
JENIS DAN FUNGSI
Proses transkripsi dan translasi melihat semua jenis RNA yang disebutkan di atas sebagai protagonis (tRNA, mRNA, dll.):
- mRNA adalah molekul RNA yang mengkode protein. Dengan kata lain, mRNA adalah protein sebelum proses penerjemahan nukleotida menjadi asam amino protein.
MRNA mengalami beberapa modifikasi setelah transkripsi. - TRNA adalah molekul RNA non-coding, tetapi tetap penting untuk pembentukan protein. Faktanya, mereka memainkan peran kunci dalam menguraikan apa yang dilaporkan molekul mRNA.
Nama "transport RNA" berasal dari fakta bahwa RNA ini membawa asam amino pada mereka. Untuk lebih tepatnya, setiap asam amino sesuai dengan tRNA tertentu.
TRNA berinteraksi dengan mRNA melalui tiga nukleotida tertentu dalam urutannya. - RRNA adalah molekul RNA yang membentuk ribosom. Ribosom adalah struktur seluler kompleks yang, bergerak di sepanjang mRNA, menyatukan asam amino protein.
Ribosom generik mengandung, di dalamnya, beberapa situs, di mana ia mampu menampung tRNA dan membuatnya bertemu dengan mRNA.Di sinilah tiga nukleotida tertentu yang disebutkan di atas berinteraksi dengan RNA pembawa pesan. - SnRNA adalah molekul RNA yang berpartisipasi dalam proses penyambungan intron hadir pada mRNA Intron adalah segmen pendek mRNA non-coding, tidak berguna untuk keperluan sintesis protein.
- Ribozymes adalah molekul RNA yang mengkatalisis pemotongan untaian ribonukleotida, jika diperlukan.
Gambar: translasi mRNA.
