14.4: هيكل الحمض النووي الريبي RNA
نظره عامه
يتكون الهيكل الأساسي للحمض النووي الريبي من سكر مكون من خمسة كربون و واحد من أربع قواعد نيتروجينية. على الرغم من أن معظم الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة ، إلا أنه يمكن أن يشكل هياكل ثانوية وثالثية معقدة. تلعب هذه الهياكل أدواراً أساسية في تنظيم النسخ والترجمة.
أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي لها نفس البنية الأساسية
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي : الحمض النووي الريبي المرسال ، والحمض النووي الريبي الناقل ، والحمض النووي الريبي الريبوزي. تتكون جميع أنواع الحمض النووي الريبي الثلاثة من سلسلة أحادية الجديلة من النيوكليوتيدات. يتكون كل نيوكليوتيد من سكر ريبوز مكون من خمسة كربون. يتم ترقيم جزيئات الكربون في الريبوز من واحد إلى خمسة. يحتوي الكربون رقم خمسة على مجموعة فوسفات والكربون رقم واحد عبارة عن قاعدة نيتروجينية.
هناك أربع قواعد نيتروجينية في الحمض النووي الريبي _ الأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، واليوراسيل (U). اليوراسيل هو القاعدة الوحيدة في الحمض النووي الريبي غير الموجودة في الحمض النووي ، والتي تستخدم الثايمين (T) بدلاً من ذلك. أثناء النسخ ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي بناءً على الارتباط التكميلي لقواعد الحمض النووي الريبي الجديد مع قواعد الحمض النووي ؛ يرتبط A بـ T ، و G يرتبط بـ C ، ويرتبط C بـ G ، ويرتبط U بـ A.
تجميع الحمض النووي الريبي أحادي الاتجاه
مثل الحمض النووي ، ترتبط النيوكليوتيدات المتجاورة في الحمض النووي الريبي ببعضها البعض من خلال روابط الفوسفوديستر. تتكون هذه الروابط بين مجموعة الفوسفات لنيوكليوتيد واحد ومجموعة هيدروكسيل (OH-) على ريبوز النيوكليوتيدات المجاورة.
تضفي هذه البنية على الحمض النووي الريبي اتجاهها _ أي أن طرفي سلسلة النيوكليوتيدات مختلفان. يحمل رقم الكربون خمسة من الريبوز مجموعة فوسفات غير مرتبطة و التي تعطي الاسم للنهاية 5 ' (تُقرأ خمسة أولية). الريبوز الأخير في الطرف الآخر من سلسلة النيوكليوتيدات لديه مجموعة الهيدروكسيل الحرة (OH-) في عدد الكربون 3 ، و من ثم ، فإن هذه النهاية من جزيء الحمض الريبي يسمى نهاية 3 '. كما تضاف النيوكليوتيدات إلى السلسلة أثناء النسخ ، مجموعة فوسفات الطرف 5 ' من النيوكليوتيدات الجديدة يتفاعل مع مجموعة الهيدروكسيل للطرف 3 ' من سلسلة النمو. لذلك ، يتم تجميع الحمض الريبي دائما في اتجاه 5 'إلى 3'.
يمكن للحمض النووي الريبي تشكيل هياكل ثانوية
تتشكل الهياكل الثانوية من خلال الاقتران الأساسي التكميلي بين النيوكليوتيدات البعيدة على نفس الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة. يتم تشكيل حلقات دبوس الشعر من خلال الاقتران التكميلي للقواعد خلال ٥_١٠ نيوكليوتيدات مع بعضها البعض. تتشكل الحلقات الجذعية عن طريق اقتران القواعد التي تفصل بينها من ٥٠ إلى مئات النيوكليوتيدات. في بدائيات النوى ، تعمل هذه الهياكل الثانوية كمنظم نسخ. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل حلقة دبوس الشعر كإشارة إنهاء مثل أنه عندما تواجه إنزيمات النسخ هذه البنية ، فإنها تنفصل عن الحمض الريبي ويتوقف النسخ. الحلقات الجذعية أو حلقات دبوس الشعر في النهايات 3 'أو 5' تنظم أيضاً استقرار الحمض النووي الريبي المرسال في حقيقيات النوى عن طريق منع ارتباط الريبونيوكلييز _ والإنزيمات التي تحلل الحمض النووي الريبي.
يمكن أن تشكل الهياكل الثانوية هياكل ثلاثية أكثر تعقيداً تسمى العقد الزائفة. تتشكل العقدة الزائفة عندما تتفاعل القواعد الموجودة في مناطق حلقة الهياكل الثانوية مع القواعد التكميلية خارج الحلقة. تلعب هذه الهياكل الثلاثية أدواراً أساسية في بنية و وظيفة الحمض النووي الريبي.
الهيكل الثانوي والثالثي للحمض النووي الريبي الناقل يتيح تخليق البروتين
يعمل الحمض الريبي النووي الناقل كجزيئ محول أثناء ترجمة الحمض الريبي المرسال إلى بروتينات. في أحد طرفيه ، يحمل الحمض النووي الريبي الحمض الأميني. في الطرف الآخر ، يرتبط بكودون الحمض الريبي المرسال _ سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات تشفر حمض أميني معين. عادة ما تكون جزيئات الحمض الريبي النووي الناقل ٧٠-٨٠ نيوكليوتيد طويلة وتنطوي في بنية حلقة جذعية تشبه ورقة البرسيم. تحتوي ثلاثة من السيقان الأربعة على حلقات تحتوي على ٧-٨ قواعد. الجذع الرابع غير مطوي ويتضمن نهايات خيط الحمض النووي الريبي 5 'و 3'.تعد النهاية 3 'بمثابة موقع قبول الأحماض الأمينية.
الهيكل ثلاثي الأبعاد للحمض الريبي الناقل على شكل حرف L ، مع موقع ارتباط الأحماض الأمينية في أحد طرفيه وكودون مضاد في الطرف الآخر. مضادالكودون هي متواليات من ثلاثة نيوكليوتيدات مكملة لكودون الحمض الريبي المرسال. هذا الشكل الغريب للحمض الريبي الناقل يمكّنه من الارتباط بالريبوسومات ، حيث يحدث تخليق البروتين.
