RNA-Struktur, Funktion, Arten von RNA

RNA-Eigenschaften, Struktur, Typen und Funktionen

  • RNA oder Ribonukleinsäure ist ein Polymer aus Nukleotiden, das aus Ribosezucker, Phosphat und Basen wie Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil besteht.
  • Es ist ein Polymermolekül, das für verschiedene biologische Rollen bei der Kodierung, Dekodierung, Regulation und Expression von Genen essentiell ist.

RNA-Struktur

  • RNA ist eine einzelsträngige Helix.
  • Der Strang hat ein 5′-Ende (mit einer Phosphatgruppe) und ein 3′-Ende (mit einer Hydroxylgruppe).
  • Es besteht aus Ribonukleotiden.
  • Die Ribonukleotide sind durch 3 ‘-> 5’ Phosphodiesterbindungen miteinander verbunden.
  • Die stickstoffhaltigen Basen, aus denen die Ribonukleotide bestehen, umfassen Adenin, Cytosin, Uracil und Guanin.

Somit umfasst der Unterschied in der Struktur der RNA von der der DNA:

Die Basen in der RNA sind Adenin (abgekürzt A), Guanin (G), Uracil (U) und Cytosin (C).

Somit wird Thymin in der DNA durch Uracil in der RNA, einem anderen Pyrimidin, ersetzt. Wie Thymin kann Uracil jedoch mit Adenin Basenpaare bilden.

  • Der Zucker in der RNA ist eher Ribose als Desoxyribose wie in der DNA.
  • Die entsprechenden Ribonukleoside sind Adenosin, Guanosin, Cytidin und Uridin. Die entsprechenden Ribonukleotide sind Adenosin-5′-triphosphat (ATP), Guanosin-5′-triphosphat (GTP), Cytidin-5′-triphosphat (CTP) und Uridin-5′-triphosphat (UTP).
RNA-Struktur, Funktion, Arten von RNA
RNA-Struktur, Funktion, Arten von RNA

RNA-Sekundärstruktur

  • Die meisten RNA-Moleküle sind einzelsträngig, aber ein RNA-Molekül kann Regionen enthalten, die eine komplementäre Basenpaarung bilden können, in der sich der RNA-Strang auf sich selbst zurückschleift.
  • In diesem Fall weist die RNA einige doppelsträngige Regionen auf.
  • Ribosomale RNAs (rRNAs) und Transfer-RNAs (tRNAs) weisen ebenso wie einige Messenger-RNAs (mRNAs) eine erhebliche Sekundärstruktur auf.

Arten von RNA

Sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten gibt es drei Haupttypen von RNA –

  1. rRNA (ribosomal)
  2. tRNA (Transfer)
  3. mRNA (Messenger)

Messenger-RNA (mRNA)

  • Macht etwa 5% der gesamten RNA in der Zelle aus.
  • Die heterogenste der drei RNA-Typen ist sowohl hinsichtlich der Basensequenz als auch der Größe.
  • Es trägt den genetischen Code, der während der Transkription aus der DNA kopiert wurde, in Form von Tripletts von Nukleotiden, die als Codons bezeichnet werden.
  • Im Rahmen der posttranskriptionellen Verarbeitung in Eukaryoten wird das 5′-Ende der mRNA mit einem Guanosintriphosphat-Nucleotid abgedeckt, das bei der mRNA-Erkennung während der Translation oder Proteinsynthese hilft.
  • In ähnlicher Weise wird dem 3′-Ende einer mRNA ein Poly-A-Schwanz oder mehrere Adenylatreste hinzugefügt, die den enzymatischen Abbau von mRNA verhindern. Sowohl das 5′- als auch das 3′-Ende einer mRNA verleihen der mRNA Stabilität.

Funktion

mRNA transkribiert den genetischen Code von DNA in eine Form, die gelesen und zur Herstellung von Proteinen verwendet werden kann. mRNA transportiert genetische Informationen vom Zellkern zum Zytoplasma einer Zelle.

Ribosomale RNA (rRNA)

  • Gefunden in den Ribosomen und machen 80% der gesamten in der Zelle vorhandenen RNA aus.
  • Ribosomen bestehen aus zwei Hauptkomponenten: den kleinen ribosomalen Untereinheiten, die die RNA lesen, und den großen Untereinheiten, die Aminosäuren zu einer Polypeptidkette verbinden. Jede Untereinheit umfasst ein oder mehrere ribosomale RNA (rRNA) -Moleküle und eine Vielzahl von ribosomalen Proteinen (r-Protein oder rProtein).
  • Verschiedene in den Ribosomen vorhandene rRNAs umfassen kleine rRNAs und große rRNAs, die ihre Anwesenheit in den kleinen und großen Untereinheiten des Ribosoms bezeichnen.
  • rRNAs verbinden sich mit Proteinen im Zytoplasma zu Ribosomen, die als Ort der Proteinsynthese fungieren und die für den Prozess benötigten Enzyme aufweisen.
  • Diese komplexen Strukturen wandern während der Translation entlang des mRNA-Moleküls und erleichtern den Aufbau von Aminosäuren zur Bildung einer Polypeptidkette. Sie binden an tRNAs und andere Moleküle, die für die Proteinsynthese entscheidend sind.

Funktion

rRNA steuert die Translation von mRNA in Proteine.

Transfer-RNA (tRNA)

  • tRNA ist die kleinste der 3 Arten von RNA mit etwa 75-95 Nukleotiden.
  • tRNAs sind ein wesentlicher Bestandteil der Translation, deren Hauptfunktion der Transfer von Aminosäuren während der Proteinsynthese ist. Daher werden sie Transfer-RNAs genannt.
  • Jede der 20 Aminosäuren hat eine spezifische tRNA, die an sie bindet und sie auf die wachsende Polypeptidkette überträgt. tRNAs wirken auch als Adapter bei der Translation der genetischen Sequenz von mRNA in Proteine. Daher werden sie auch Adaptermoleküle genannt.

Struktur der tRNA

tRNAs haben eine Kleeblattstruktur, die durch starke Wasserstoffbrücken zwischen den Nukleotiden stabilisiert wird. Abgesehen von den üblichen 4 Basen enthalten sie normalerweise einige ungewöhnliche Basen, die meist durch Methylierung der üblichen Basen gebildet werden, beispielsweise Methylguanin und Methylcytosin.

  • Drei Wasserstoffschleifen werden über Wasserstoffbrücken gebildet.
  • Das 3′-Ende dient als Aminosäureanheftungsstelle.
  • Die mittlere Schleife umfasst das Anticodon.
  • Das Anticodon ist eine Nukleotidsequenz mit drei Basen, die an das mRNA-Codon bindet.
  • Diese Wechselwirkung zwischen Codon und Anticodon spezifiziert die nächste Aminosäure, die während der Proteinsynthese hinzugefügt wird.

Funktion

Transfer-RNA bringt oder überträgt Aminosäuren auf das Ribosom, die jedem Drei-Nucleotid-Codon von rRNA entsprechen. Die Aminosäuren können dann zusammengefügt und zu Polypeptiden und Proteinen verarbeitet werden.

Andere Eigenschaften von RNA

  • RNA bildet sich im Nucleolus und bewegt sich dann abhängig von der Art der gebildeten RNA in spezialisierte Regionen des Zytoplasmas.
  • RNA, die Ribosezucker enthält, ist reaktiver als DNA und unter alkalischen Bedingungen nicht stabil. Durch die größeren helikalen Rillen der RNA kann sie leichter von Enzymen angegriffen werden.
  • RNA-Stränge werden kontinuierlich hergestellt, abgebaut und wiederverwendet.
  • RNA ist resistenter gegen Schäden durch UV-Licht als DNA.
  • Die Mutationsrate der RNA ist relativ höher.
  • Ungewöhnliche Grundlagen können vorhanden sein.
  • Die Anzahl der RNA kann von Zelle zu Zelle unterschiedlich sein.
  • Die Renaturierungsrate nach dem Schmelzen ist schnell.
  • RNA ist vielseitiger als DNA und kann zahlreiche, vielfältige Aufgaben in einem Organismus ausführen.

FUNKTIONEN VON RNA

  • RNA ist ein Nukleinsäurebotenstoff zwischen DNA und Ribosomen.
  • Es dient als genetisches Material in einigen Organismen (Viren).
  • Einige RNA-Moleküle spielen eine aktive Rolle in Zellen, indem sie biologische Reaktionen katalysieren, die Genexpression steuern oder Reaktionen auf zelluläre Signale erfassen und kommunizieren.
  • Messenger-RNA (mRNA) kopiert DNA im Kern und überträgt die Informationen zu den Ribosomen (im Zytoplasma).
  • Ribosomale RNA (rRNA) macht einen großen Teil des Ribosoms aus; liest und decodiert mRNA.
  • Transfer-RNA (tRNA) transportiert Aminosäuren zum Ribosom, wo sie zu Proteinen verbunden werden.
  • Bestimmte RNAs sind in der Lage, chemische Reaktionen wie das Schneiden und Ligieren anderer RNA-Moleküle und die Katalyse der Bildung von Peptidbindungen im Ribosom zu katalysieren. Diese sind als Ribozyme bekannt.

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