Рибосомная рнк это кратко

Обновлено: 02.07.2024

РИБОСО́МНЫЕ РИБОНУКЛЕИ́НОВЫЕ КИСЛО́ТЫ (рРНК), ос­нов­ные функ­цио­наль­ные и струк­тур­ные ком­по­нен­ты ри­бо­сом , со­став­ляю­щие от 50 до 70% их мас­сы и бо­лее 80% мас­сы всех кле­точ­ных РНК. Они оп­ре­де­ля­ют раз­ме­ры и фор­му ри­бо­сом­ных субъ­е­ди­ниц, фор­ми­ру­ют струк­тур­ный кар­кас для спе­ци­фич. раз­ме­ще­ния ри­бо­сом­ных бел­ков в ри­бо­со­ме, иг­ра­ют клю­че­вую роль в её функ­цио­ни­ро­ва­нии как мо­ле­ку­ляр­ной бе­лок­син­тези­рую­щей ма­ши­ны. Для обо­зна­че­ния разл. ти­пов рРНК, так­же как и для ри­бо­сом­ных суб­час­тиц, ис­поль­зу­ют­ся еди­ни­цы Свед­бер­га – S, ха­рак­те­ри­зую­щие их раз­ме­ры и фор­му на ос­но­ва­нии ско­ро­сти се­ди­мен­та­ции при ульт­ра­цен­три­фу­ги­ро­ва­нии. Ка­ж­дая ма­лая субъ­е­ди­ни­ца ри­бо­со­мы – 30S у про­ка­ри­от и 40S у эу­ка­ри­от – со­дер­жит од­ну мо­ле­ку­лу вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ной рРНК, ко­то­рая обо­зна­ча­ет­ся со­от­вет­ст­вен­но как 16S рРНК и 18S-по­доб­ная рРНК. Их дли­на со­став­ля­ет от 600 (у ри­бо­сом ми­то­хон­д­рий неко­то­рых ор­га­низ­мов) до 1900 (у эу­ка­ри­от) нук­лео­тид­ных ос­тат­ков (н. о.). Боль­шая ри­бо­сом­ная субъ­е­ди­ни­ца (50S у про­ка­ри­от и 60S у эу­ка­ри­от) со­дер­жит вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ную рРНК, на­зы­вае­мую со­от­вет­ст­вен­но 23S рРНК и 28S-по­доб­ной рРНК (их дли­на ко­леб­лет­ся от 2000 до 4800 н. о.), а так­же низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ную 5S рРНК дли­ной ок. 120 н. о. Кро­ме то­го, у эу­ка­ри­от рРНК боль­шой субъ­е­ди­ни­цы ас­со­ции­ро­ва­на так­же с т. н. 5,8S рРНК. Боль­шин­ст­во рРНК пред­став­ля­ют со­бой не­пре­рыв­ные по­ли­нук­лео­тид­ные це­пи; лишь в ри­бо­со­мах ми­то­хон­д­рий не­ко­то­рых ви­дов про­стей­ших со­дер­жат­ся фраг­мен­ти­ро­ван­ные мо­ле­ку­лы рРНК.

Рибосомная РНКили рибосомальный, в клеточной биологии, является наиболее важным структурным компонентом рибосом. Следовательно, они играют незаменимую роль в синтезе белков и являются наиболее распространенными по отношению к другим основным типам РНК: мессенджер и перенос.

Синтез белков является важнейшим событием во всех живых организмах. Ранее считалось, что рибосомная РНК не принимала активного участия в этом явлении и что она играла только структурную роль. В настоящее время есть доказательства того, что РНК имеет каталитические функции и является истинным катализатором синтеза белка..


  • 1 Типы
    • 1.1 Единицы Сведберга
    • 1.2 Прокариоты
    • 1.3 Эукариот
    • 2.1 Расположение генов
    • 2.2 Начало транскрипции
    • 2.3 Удлинение и конец транскрипции
    • 2.4 Посттранскрипционные модификации

    тип

    Одним из наиболее поразительных отличий между эукариотическими и прокариотическими линиями является состав с точки зрения рибосомальной РНК, которая составляет их рибосомы. Прокариоты имеют меньшие рибосомы, тогда как рибосомы у эукариот больше.

    Рибосомы делятся на большие и маленькие субъединицы. Маленькая содержит одну молекулу рибосомальной РНК, а большая содержит большую молекулу и две меньшие, в случае эукариот.

    Самая маленькая рибосомная РНК в бактериях может иметь от 1500 до 3000 нуклеотидов. У людей рибосомная РНК достигает более длинных длин, от 1800 до 5000 нуклеотидов.

    Рибосомы - это физические объекты, в которых происходит синтез белка. Они состоят примерно из 60% рибосомальной РНК. Остальные белки.

    Единицы Сведберга

    Одним из интересных свойств этого устройства является то, что оно не является аддитивным, то есть 10S плюс 10S не являются 20S. По этой причине существует некоторая путаница, связанная с окончательным размером рибосом..

    прокариоты

    У бактерий, архей, митохондрий и хлоропластов небольшая единица рибосомы содержит 16S рибосомную РНК. В то время как большая субъединица содержит два вида рибосомальной РНК: 5S и 23S.

    эукариот

    Эукариоты, с другой стороны, 18S рибосомная РНК обнаружена в малой субъединице, а большая субъединица, 60S, содержит три типа рибосомальной РНК: 5S, 5.8S и 28S. В этой линии рибосомы, как правило, крупнее, сложнее и обильнее, чем у прокариот..

    Как это синтезируется?

    Расположение генов

    Рибосомная РНК является центральным компонентом рибосом, поэтому ее синтез является обязательным событием в клетке. Синтез происходит в ядрышке, области внутри ядра, которая не ограничена биологической мембраной..

    Механизм отвечает за сборку единиц рибосом в присутствии определенных белков.

    Гены рибосомальной РНК организованы по-разному в зависимости от происхождения. Напомним, что ген представляет собой сегмент ДНК, который кодирует фенотип.

    Начало транскрипции

    В клетке РНК-полимераза является ферментом, ответственным за добавление нуклеотидов к цепям РНК. Они образуют их молекулы из молекулы ДНК. Этот процесс формирования РНК, следующей за ДНК, как темперированной, известен как транскрипция. Существует несколько типов РНК-полимераз.

    Обычно транскрипция рибосомальных РНК осуществляется РНК-полимеразой I, за исключением 5S рибосомальной РНК, транскрипция которой осуществляется РНК-полимеразой III. 5S также имеет особенность в том, что он транскрибируется из ядрышка.

    Промоторы синтеза РНК состоят из двух элементов, богатых последовательностями GC и центральной области, здесь начинается транскрипция.

    У людей факторы транскрипции, необходимые для процесса, присоединяются к центральному региону и дают начало комплексу перед инициацией, который состоит из блока TATA и факторов, связанных с TBP..

    Как только все факторы собраны вместе, РНК-полимераза I вместе с другими факторами транскрипции связывается с центральной областью промотора с образованием комплекса инициации.

    Удлинение и конец транскрипции

    Впоследствии происходит второй этап процесса транскрипции: удлинение. Здесь сама транскрипция происходит и включает присутствие других каталитических белков, таких как топоизомераза.

    У эукариот транскрипционные единицы рибосомных генов имеют последовательность ДНК на 3'-конце с последовательностью, известной как Sal box, которая указывает на конец транскрипции.

    После транскрипции рибосомальных РНК, упорядоченных в тандеме, происходит биогенез рибосом в ядрышке. Транскрипты рибосомных генов созревают и связываются с белками с образованием рибосомных единиц.

    Процесс приводит к 20S посредникам, содержащим 18S и 32S рРНК, которые содержат 5,8S и 28S рРНК.

    Посттранскрипционные модификации

    После возникновения рибосомальных РНК они подвергаются дополнительным модификациям. Они включают метилирование (добавление метильной группы) примерно 100 нуклеотидов на рибосому в 2'-ОН-группе рибосомы. Кроме того, происходит изомеризация более 100 уридинов в псевдоуридиновую форму.

    структура

    Как и ДНК, РНК состоит из азотистого основания, связанного ковалентной связью с фосфатным остовом..

    Четыре азотистых основания, которые формируют их, являются аденином, цитозином, урацилом и гуанином. Однако, в отличие от ДНК, РНК - это не двухзонная молекула, а простая полоса.

    Подобно трансферной РНК, рибосомная РНК характеризуется довольно сложной вторичной структурой со специфическими связывающими областями, которые распознают мессенджерную РНК и переносят РНК..

    функции

    Основная функция рибосомальной РНК состоит в том, чтобы обеспечить физическую структуру, которая позволяет принимать мессенджерную РНК и декодировать ее в аминокислоты, образуя белки.

    Белки - это биомолекулы с широким спектром функций - от транспорта кислорода, такого как гемоглобин, до поддерживающих функций..

    применимость

    Рибосомная РНК широко используется как в области молекулярной биологии и эволюции, так и в медицине..

    Если кто-то хочет знать филогенетические отношения, то возникает больше проблем между двумя группами организмов - то есть, как организмы связаны друг с другом, с точки зрения родства - гены рибосомной РНК обычно используются в качестве меток..

    Фактически, одна из самых известных филогенетических реконструкций в области биологии была проведена Карлом Возе и его сотрудниками с использованием 16S рибосомных последовательностей РНК. Результаты этого исследования позволили разделить живые организмы на три области: археи, бактерии и эукариоты..

    С другой стороны, рибосомная РНК обычно является мишенью для многих антибиотиков, которые используются в области медицины для лечения широкого спектра заболеваний. Логично предположить, что, атакуя систему производства белка бактерии, она будет немедленно затронута.

    эволюция

    Предполагается, что рибосомы, как мы их знаем сегодня, начали свое образование в очень отдаленные времена, близкие к образованию LUCA (по его инициалам в Английский последний универсальный общий предок или последний универсальный общий предок).

    Фактически, одна из гипотез о происхождении жизни гласит, что жизнь возникла из молекулы РНК - поскольку она обладает необходимыми автокаталитическими возможностями, чтобы считаться одной из молекул-предшественников жизни..

    Исследователи предполагают, что предшественники существующих рибосом не были столь же селективны с аминокислотами, принимая оба изомера l и d. В настоящее время широко известно, что белки образуются исключительно из аминокислот.

    Кроме того, рибосомная РНК обладает способностью катализировать реакцию пептидилтрансферазы, которая служит хранилищем нуклеотидов в сочетании с его каталитическими возможностями, что делает ее ключевым элементом в эволюции первых форм на Земле..

    Структура и типы РНК человека: транспортная, ядерная, рибосомальная, митохондриальная и т.д.

    Гетерогенная ядерная и информационная РНК

    ГяРНК и её производное — информационная (или матричная) РНК переносят генетическую информацию от ядерной ДНК к цитоплазме.

    Количество видов гяРНК равно количеству генов, так как она служит прямой копией кодирующих последовательностей генома. В процессе транскрипции РНК с ДНК ключевую роль играет фермент РНК-полимераза II. Информационная РНК образуется в результате процессинга гяРНК, при котором происходят вырезание некодирующих участков (интронов) и склеивание кодирующих экзонов. Таким образом, в состав иРНК входят кодирующая информация соответствующих видов гяРНК, а также фланкирующий лидерный и трейлерный участки, по этой причине она значительно короче.

    Транспортная РНК

    Так, например, тРНК, антикодон которой имеет последовательность 5'-ЦЦА-3', может нести только аминокислоту триптофан. Следует отметить, что данная зависимость лежит в основе передачи генетической информации, носителем которой выступает тРНК.

    Транскрипция молекул тРНК происходит с кодирующих её последовательностей в ДНК при участии фермента РНК-полимеразы III. Различают более 40 семейств тРНК, которые, в свою очередь, подразделяют на несколько видов.

    РНК человека

    Рибосомальная РНК

    Существует несколько субъединиц рРНК, которые различаются по коэффициенту седиментации (осаждения), измеряемому в единицах Сведберга (S). Данный коэффициент зависит от скорости осаждения субъединиц при центрифугировании в насыщенной водной среде.

    Траскрипция рРНК с ДНК происходит при помощи двух дополнительных РНК-полимераз. РНК-полимераза I транскрибирует 5S, 5,8S и 28S в виде одного длинного 45S-тpaнскрипта, который затем разделяется на необходимые части. Таким образом обеспечивается равное количество молекул. В организме человека в каждом гаплоидном геноме присутствует примерно 250 копий последовательности ДНК, кодирующей 45S-транскрипт. Они расположены в пяти кластерных тандемных повторах в коротких плечах хромосом 13, 14, 15, 21 и 22.
    Данные участки известны как ядрышковые организаторы, так как их транскрипция и последующий процессинг 45S-транскрипта происходят внутри ядрышка.

    Не менее чем в трёх кластерах хромосомы 1 существует 2000 копий 5S-pPHK гена. Их транскрипция протекает в присутствии РНК-полимеразы III снаружи ядрышка. Затем они доставляются к местам сборки рибосом при помощи рибосомальных белков.
    В рРНК насчитывают около 95 псевдоуридиновых участков, образованных посредством изомеризации уридина малой ядрышковой РНК.

    Малая ядерная РНК. Превращение гяРНК в иРНК путём удаления интронов проходит в ядерном комплексе РНК-белков, называемом сплайсомой. У каждой сплайсомы есть ядро, состоящее из трёх малых (низкомолекулярных) ядерных рибонуклео-протеинов, или снурпов. Каждый снурп содержит хотя бы одну малую ядерную РНК и несколько белков. Существует несколько сотен различных малых ядерных РНК, транскрибируемых в основном РНК-полимеразой II.
    Считают, что их основная функция — распознавание специфических рибонуклеиновых последовательностей посредством спаривания оснований по типу РНК—РНК. Для процессинга гяРНК наиболее важны Ul, U2, U4/U6 и U5.

    Малая ядрышковая РНК. Малая (низкомолекулярная) ядрышковая РНК в основном участвует в направлении или проведении модификаций оснований в рРНК и малой ядерной РНК, таких, как, например, метилирование и псевдоуридинизация. Большинство малых ядрышковых РНК находятся в интронах других генов.

    Сигналраспознающая РНК. Сигналраспознающая РНК распознаёт сигнальную последовательность белков, предназначенных для экспрессии, и участвует в их переносе через цитоплазматическую мембрану.

    Митохондриальная РНК

    Митохондриальная ДНК представляет собой непрерывную петлю и кодирует 13 полипептидов, 22 тРНК и 2 рРНК (16S и 23S). Большинство генов находятся на одной (тяжёлой) цепи, однако некоторое их количество расположено и на комплементарной ей лёгкой. При этом обе цепи транскрибируются в виде непрерывных транскриптов при помощи митохондриоспецифической РНК-полимеразы. Данный фермент кодируется ядерным геном. Длинные молекулы РНК затем расщепляются на 37 отдельных видов, а мРНК, рРНК и тРНК совместно транслируют 13 мРНК. Большое количество дополнительных белков, которые поступают в митохондрию из цитоплазмы, транслируются с ядерных генов.

    У пациентов с системной красной волчанкой обнаруживают антитела к снурп-белкам собственного организма. Кроме того, считают, что определённый набор генов малой ядерной РНК хромосомы 15q играет важную роль в патогенезе синдрома Прадера—Вилли (наследственное сочетание олигофрении, низкого роста, ожирения, гипотонии мышц).

    Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

    Рибосо́мные рибонуклеи́новые кисло́ты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процесса трансляции - считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами.

    Содержание

    Рибосомные субчастицы и номенклатура рРНК


    Большая рибосомная субчастица 50S.
    Жёлтым показана рРНК, синим - белки нуклеопротеидного комплекса субчастичы.

    На электронно-микроскопических изображениях интактных рибосом заметно, что они состоят из двух отличающихся размерами субчастиц. Связь между этими субчастицами относительно слаба: при изменении параметров среды, ведущему к электростатическому дезэкранированию фосфатных групп рРНК (например, при снижении концентрации ионов магния) рибосома диссоциирует на субчастицы, такая диссоциация обратима: при восстановлении параметров среды субчастицы реассоциируют в исходные рибосомы.

    Отношение масс субчастиц составляет ~2:1; массы, в свою очередь выражаются в измеряемых напрямую константах седиментации (скорость осаждения в единицах Сведберга, S) при ультрацентрифуговании, именно этот параметр и лёг в основу номенклатуры рРНК и, рибосом и рибосомных субчастиц: используются обозначения вида

    [коэффициент седиментации]S

    Так, например, рибосомная РНК прокариот с коэффициентом седиментации 16 единиц Сведберга обозначается как 16S рРНК.

    Поскольку коэффициенты седиментации зависят не только от молекулярной массы, но и от формы частиц, седиментационные коэффициенты при диссоциации неаддитивны: так, например, бактериальные рибосомы с молекулярной массой ~3*10 6 Дальтон имеет коэффициент седиментации 70S, обозначается как 70S и диссоциирует на субъединицы 50S и 30S:

    \to

    70S 50S + 30S

    Синтез

    Микрофотография клеточного ядра с ядрышком (тёмное образование) - местом синтеза рРНК и сборки рибосомных субчастиц

    Рибосомная РНК составляет большую долю (до 80%) всей клеточной РНК, такое количество рРНК требует интенсивной транскрипции кодирующих её генов. Такая интенсивность обеспечивается большим количеством копий кодирующих рРНК генов: у эукариот насчитывается от нескольких сотен (~200 у дрожжей) до десятков тысяч (для различных линий хлопка сообщалось о 50 - 120 тыс. копий) генов, организованных в массивы тандемных повторов.

    У человека гены, кодирующие рРНК, также организованы в группы тандемных повторов, расположеннных в центральных областях короткого плеча 13, 14, 15, 21 и 22-й хромосом.

    Синтезируются РНК-полимеразой I в виде длинной молекулы пред-рибосомальной РНК, которая разрезается на отдельные РНК, составляющие основу рибосом. У бактерий и архей начальный транскрипт обычно включает 16S, 23S и 5S рРНК, между которыми находятся удаляемые в процессе обработки пре-рРНК последовательности. Обычно между 16S и 23S рРНК генами расположен один или несколько генов тРНК; так, у E. coli начальный транскрипт такой группы генов имеет следующую последовательность:

    (16S рРНК) - (1-2 тРНК) - (23S рРНК) - (5S рРНК) - (0-2 тРНК)

    Такой транскрипт расщепляется на фрагменты пред-рРНК и тРНК ферментом рибонуклеазой III.

    У эукариот 18S, 5.8S и 25/28 рРНК ко-транскрибируются РНК-полимеразой I, в то время как ген 5S рРНК транскибируется РНК-полимеразой III.

    У эукариот места сосредоточения генов, кодирующих рРНК, обычно хорошо заметны в ядре клетки, благодаря скоплению вокруг них субъединиц рибосом, самосборка которых происходит тут же. Эти скопления хорошо прокрашиваются цитологическими красителями и известны под названием ядрышко. Соответственно, наличие ядрышек характерно не для всех фаз клеточного цикла: при делении клетки в профазе ядрышко диссоциирует, поскольку синтез рРНК приостанавливается и вновь образуется в конце телофазы при возобновлении синтеза рРНК.

    Сравнительный анализ про- и эукариотических рРНК

    Рибосомальные РНК (как и рибосомы) прокариот и эукариот отличаются друг от друга, хотя и обнаруживают значительное сходство участков последовательностей. 70S рибосома прокариот состоит из большой 50S субъединицы (построенной на основе двух молекул рРНК — 5S и 23S) и малой 30S субъединицы (построенной на основе 16S рРНК). 80S рибосома эукариот состоит из большой 60S субъединицы (построенной на основе трех молекул рРНК — 5S, 5,8S и 28S) и малой 40S субъединицы (построенной на основе 18S рРНК).

    Использование информации о последовательности

    Информация о рРНК определённого организма используется в медицине и эволюционной биологии.

    В клетке молекулы РНК содержат ядра, цитоплазма, а также органоиды, в которых происходит синтез белка: рибосомы, митохондрии, хлоропласты.

    Рибонуклеиновая кислота ( РНК ) — биополимер, представляющий собой одну цепочку нуклеотидов. Мономеры (нуклеотиды) РНК состоят из пятиуглеродного сахара — рибозы , остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

    нуклеотиды РНК.jpg

    Три азотистых основания в молекулах РНК такие же, как и у ДНК — аденин , гуанин , цитозин , а четвертым является урацил .

    НК.jpg


    Образование полимера РНК происходит также, как и у ДНК — за счёт ковалентных связей между углеводом рибозой одного нуклеотида и фосфорной кислоты другого.

    Информационные РНК ( иРНК ) образуются в ядре на ДНК при участии фермента РНК-полимеразы. В клетке их содержание составляет приблизительно \(5\) % от всех РНК.

    ДНК_иРНК — копия.jpg

    Рибосомные РНК ( рРНК ) синтезируются в ядрышке и составляют основу рибосом, формируя активный центра рибосомы, в котором осуществляется биосинтез белка. рРНК составляют примерно \(85\) % всей РНК клетки.

    Транспортные РНК ( тРНК ) тоже собираются в ядре, а затем перемещаются в цитоплазму. Они образованы небольшим количеством нуклеотидов (\(70\)–\(90\)). В клетке тРНК содержится примерно \(10\) % .


    тРНК транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме. Каждый вид аминокислот переносится отдельным видом тРНК.


    тРНК.jpg

    Три вида РНК составляют общую функциональную систему, обеспечивающую реализацию генетической информации через синтез специфических для клетки белков.

    Читайте также: