RNA

keumuman

RNA, atau asam ribonukleat, adalah asam nukleat yang terlibat dalam proses pengkodean, decoding, regulasi, dan ekspresi gen. Gen adalah segmen DNA yang kurang lebih panjang, yang berisi informasi mendasar untuk sintesis protein.

Gambar: Basa nitrogen dalam molekul RNA. Dari wikipedia.org

Dalam istilah yang sangat sederhana, RNA berasal dari DNA dan mewakili molekul yang melewatinya dan protein. Beberapa peneliti menyebutnya "kamus untuk terjemahan bahasa DNA ke dalam bahasa protein".

Molekul RNA berasal dari penyatuan, dalam rantai, dari sejumlah variabel ribonukleotida. Kelompok fosfat, basa nitrogen dan gula dengan 5 atom karbon, yang disebut ribosa, berpartisipasi dalam pembentukan setiap ribonukleotida tunggal.

Apa itu RNA?

RNA, atau asam ribonukleat, adalah makromolekul biologis, yang termasuk dalam kategori asam nukleat, yang memainkan peran sentral dalam pembentukan protein mulai dari DNA .

Generasi protein (yang juga merupakan makromolekul biologis) mencakup serangkaian proses seluler yang, secara bersamaan, disebut sintesis protein .

DNA, RNA, dan protein merupakan hal mendasar dalam memastikan kelangsungan hidup, perkembangan, dan berfungsinya sel-sel organisme hidup.

Apa itu DNA?

DNA, atau asam deoksiribonukleat, adalah asam nukleat lain yang ada di alam, 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, bahwa protein tergantung pada DNA.

SEJARAH RNA

Gambar: ribosa dan deoksiribosa

Penelitian RNA dimulai setelah 1868, ketika Friedrich Miescher menemukan asam nukleat.

Penemuan penting pertama dalam hal ini tertanggal antara bagian kedua tahun 1950-an dan bagian pertama tahun 1960-an. Di antara para ilmuwan yang berpartisipasi dalam penemuan ini, Severo Ochoa, Alex Rich, David Davies dan Robert Holley pantas disebutkan secara khusus.

Pada tahun 1977, sekelompok peneliti, yang dipimpin oleh Philip Sharp dan Richard Roberts, menguraikan proses penyambungan intron.

Pada 1980, Thomas Cech dan Sidney Altman mengidentifikasi ribozim.

* Harap dicatat: untuk mempelajari tentang penyambungan intron dan ribozim, lihat bab yang didedikasikan untuk sintesis dan fungsi RNA.

struktur

Dari sudut pandang kimia-biologis, RNA adalah biopolimer . Biopolimer adalah molekul alami yang besar, hasil dari penyatuan, dalam rantai atau filamen, dari banyak unit molekul yang lebih kecil, yang disebut monomer .

Monomer yang membentuk RNA adalah nukleotida .

RNA IS, SEBAGAI BIASA, RANTAI TUNGGAL

Molekul RNA adalah molekul yang biasanya terdiri dari rantai nukleotida tunggal ( filamen polinukleotida ).

Panjang RNA seluler bervariasi dari kurang dari seratus bahkan beberapa ribu nukleotida.

Jumlah nukleotida penyusun adalah fungsi dari peran yang dimainkan oleh molekul tersebut.

Perbandingan dengan DNA

Tidak seperti RNA, DNA adalah biopolimer yang umumnya dibentuk oleh dua untai nukleotida.

Bersama-sama, kedua filamen polinukleotida ini memiliki orientasi yang berlawanan dan, dengan membungkus diri mereka satu sama lain, pergi untuk menyusun spiral ganda yang dikenal sebagai " helix ganda ".

Molekul DNA manusia generik dapat mengandung sekitar 3, 3 miliar nukleotida per filamen .

STRUKTUR GENERIK NUKLEOTIDA

Menurut definisi, nukleotida adalah unit molekul yang membentuk RNA dan asam nukleat DNA.

Dari sudut pandang struktural, hasil nukleotida generik dari penyatuan tiga elemen, yaitu:

• Gugus fosfat, yang merupakan turunan dari asam fosfat;
• Pentosa, yaitu gula dengan 5 atom karbon;
• Basa nitrogen, yang merupakan molekul heterosiklik aromatik.

Pentosa adalah elemen sentral nukleotida, karena gugus fosfat dan basa nitrogen mengikatnya.

Gambar: Unsur-unsur yang membentuk nukleotida generik dari asam nukleat. Seperti dapat dilihat, gugus fosfat dan basa nitrogen terikat pada gula.

Ikatan kimia yang mengikat pentosa dan gugus fosfat bersama-sama adalah ikatan fosfodiester, sedangkan ikatan kimia yang menyatukan pentosa dan basa nitrogen adalah ikatan N-glikosidik .

APA ITU RNA PENTOSO?

Premis: ahli kimia telah memikirkan penomoran bara yang membentuk molekul organik, sedemikian rupa untuk menyederhanakan studi dan deskripsi mereka. Di sini, kemudian, bahwa 5 bara pentosa menjadi: karbon 1, karbon 2, karbon 3, karbon 4 dan karbon 5. Kriteria untuk menetapkan bilangan tersebut cukup kompleks, oleh karena itu kami menganggap pantas untuk menghilangkan penjelasan.

Gula dengan 5 atom karbon, yang membedakan struktur nukleotida RNA, adalah ribosa .

Dari 5 atom karbon ribosa, mereka pantas disebutkan secara khusus:

• Karbon 1, karena itu yang mengikat basa nitrogen, melalui ikatan N-glikosidik.
• Karbon 2, karena itulah yang membedakan pentosa nukleotida RNA dari pentosa nukleotida DNA. Terhubung ke karbon 2 RNA ada atom oksigen dan atom hidrogen, yang, bersama-sama, membentuk gugus hidroksil OH .
• Karbon 3, karena itulah yang berpartisipasi dalam hubungan antara dua nukleotida berturut-turut .
• Karbon 5, karena itulah yang bergabung dengan gugus fosfat, melalui ikatan fosfodiester.

Karena adanya gula ribosa, nukleotida RNA disebut ribonukleotida .

Perbandingan dengan DNA

Pentosa yang membentuk nukleotida DNA adalah deoksiribosa .

Deoksiribosa berbeda dari ribosa karena kurangnya atom oksigen pada karbon 2.

Dengan demikian, ia tidak memiliki gugus OH hidroksil yang mencirikan gula RNA 5-karbon.

Karena adanya gula deoksiribosa, nukleotida DNA juga dikenal sebagai deoksiribonukleotida .

JENIS-JENIS NUCLEOTIDA DAN NITROGEN

RNA memiliki 4 jenis nukleotida .

Hanya basa nitrogen yang membedakan 4 jenis nukleotida yang berbeda ini.

Karena alasan yang jelas, oleh karena itu, ada 4 basa nitrogen RNA, khususnya: adenin (disingkat A), guanin (G), sitosin (C) dan urasil (U).

Adenin dan guanin termasuk dalam golongan purin, senyawa heterosiklik aromatik cincin ganda.

Di sisi lain, sitosin dan urasil termasuk dalam kategori pirimidin, senyawa heterosiklik aromatik cincin tunggal.

Perbandingan dengan DNA

Basa nitrogen yang membedakan nukleotida DNA sama dengan RNA, kecuali untuk urasil. Alih-alih yang terakhir ada basa nitrogen yang disebut timin (T), yang termasuk dalam kategori pirimidin.

OLEH DI ANTARA NUKLEOTIDA

Setiap nukleotida yang membentuk untai RNA apa pun berikatan dengan nukleotida berikutnya, melalui ikatan fosfodiester antara karbon 3 pentosa dan kelompok fosfat nukleotida berikut.

AKHIR MOBIL RNA

Setiap filamen polynucleotide RNA memiliki dua ujung, yang dikenal sebagai ujung 5 ' (baca "berakhir lima pertama") dan berakhir 3' (berbunyi "ujung tiga pertama").

Dengan konvensi, ahli biologi dan ahli genetika telah menetapkan bahwa ujung 5 'mewakili kepala filamen RNA, sedangkan 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 kelompok hidroksil yang ditempatkan pada karbon 3 dari nukleotida terakhir dari rantai yang sama.

Atas dasar organisasi inilah, dalam genetika dan buku biologi molekuler, untaian polinukleotida dari asam nukleat dijelaskan sebagai berikut: P-5 '→ 3'-OH (* NB: huruf P menunjukkan atom dari fosfor dari gugus fosfat).

Dengan menerapkan konsep 5 'ujung dan 3' ujung ke nukleotida tunggal, ujung 5 'yang terakhir adalah gugus fosfat terikat pada karbon 5, sedangkan ujungnya 3' adalah gugus hidroksil yang dikombinasikan dengan karbon 3.

Dalam kedua kasus tersebut, pembaca diundang untuk memperhatikan perulangan numerik: gugus fosfat ujung 5 'pada karbon 5 dan gugus hidroksil ujung 3' pada karbon 3.

lokalisasi

Dalam sel berinti (yaitu dengan nukleus) dari makhluk hidup, molekul RNA dapat ditemukan di dalam nukleus dan di sitoplasma .

Lokalisasi luas ini bergantung pada fakta bahwa beberapa proses seluler, dengan RNA sebagai protagonis, terletak di dalam 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.

ringkasan

Proses sintesis RNA didasarkan pada enzim intraseluler (yaitu terletak di dalam sel), yang disebut RNA polimerase (NB: 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, itu adalah semacam mesin fotokopi yang menyalin apa yang membawa DNA kembali ke bahasa yang berbeda, yaitu bahasa RNA.

Selain itu, proses sintesis RNA ini, oleh RNA polimerase, menggunakan 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, karena pembaca akan dapat memastikan dalam bab-bab berikutnya, memiliki peran biologis yang berbeda dalam konteks kehidupan seluler.

BAGAIMANA POLIMERASE RNA BEKERJA

RNA polimerase dapat:

• Mengenali, pada DNA, situs dari mana untuk memulai transkripsi,
• Mengikat DNA,
• Pisahkan dua untai polinukleotida DNA (yang disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa nitrogen), sehingga hanya bertindak pada satu untai, dan
• Mulailah sintesis transkrip RNA.

Masing-masing tahap ini terjadi setiap kali RNA polimerase akan melakukan proses transkripsi. Karena itu, semua itu adalah langkah wajib.

RNA polimerase mensintesis molekul RNA dalam arah 5 ' → 3' . Saat ia menambahkan ribonukleotida ke molekul RNA yang baru lahir, ia bergerak ke untai cetakan DNA dalam arah 3 ' → 5' .

MODIFIKASI TRANSCRIPT RNA

Setelah transkripsi, RNA mengalami beberapa modifikasi, termasuk: penambahan beberapa urutan nukleotida di kedua ujungnya, hilangnya apa yang disebut intron (proses yang dikenal sebagai splicing ), dll.

Oleh karena itu, sehubungan dengan segmen DNA asli, RNA yang dihasilkan memiliki beberapa perbedaan relatif terhadap panjang rantai polinukleotida (secara umum lebih pendek).

jenis

Ada beberapa jenis RNA .

Yang paling dikenal dan dipelajari adalah: transport RNA (atau transfer RNA atau tRNA ), RNA messenger (atau RNA messenger atau mRNA ), RNA ribosom (atau RNA ribosom atau rRNA ) dan RNA nuklir kecil (atau RNA atau snRNA nuklir kecil ).

Meskipun mereka mencakup 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.

JENIS RNA MASIH LAINNYA

Dalam sel-sel organisme eukariotik, para peneliti menemukan jenis RNA lain, selain 4 yang disebutkan di atas. Sebagai contoh:

• RNA mikro (atau miRNA ), yang merupakan filamen dengan panjang sedikit lebih besar dari 20 nukleotida, dan
• 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 merupakan makromolekul biologis dari jalur 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 dicakup oleh RNA, adalah: "RNA adalah asam nukleat yang terlibat dalam pengkodean, dekode, regulasi, dan ekspresi gen".

RNA adalah salah satu dari tiga elemen kunci dari apa yang disebut dogma sentral biologi molekuler, yang menyatakan: "RNA berasal dari DNA, dari mana, pada gilirannya, protein diturunkan" ( DNA → RNA → protein ).

TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI

Secara singkat, transkripsi adalah serangkaian reaksi seluler yang mengarah pada pembentukan molekul RNA, mulai dari DNA.

Penerjemahan, di sisi lain, adalah serangkaian proses seluler yang berakhir dengan produksi protein, dimulai dari molekul RNA yang dihasilkan selama proses transkripsi.

Ahli biologi dan ahli genetika telah menciptakan istilah "terjemahan", karena dari bahasa nukleotida kita beralih ke bahasa asam amino.

JENIS DAN FUNGSI

Proses transkripsi dan terjemahan melihat semua jenis JST yang disebutkan sebelumnya (tRNA, mRNA, dll.) Sebagai protagonis:

• MRNA adalah molekul RNA yang mengkode protein . Dengan kata lain, mRNA adalah protein sebelum proses menterjemahkan nukleotida menjadi asam amino protein.

  MRNA mengalami beberapa modifikasi setelah transkripsi mereka.

• TRNA adalah molekul RNA yang tidak mengkode, tetapi masih penting untuk pembentukan protein. Faktanya, mereka memainkan peran kunci dalam menguraikan apa yang dilaporkan oleh molekul mRNA.

  Nama "transport RNA" berasal dari fakta bahwa JST ini membawa asam amino. Untuk lebih tepatnya, setiap asam amino berhubungan dengan tRNA tertentu.

  TRNA berinteraksi dengan mRNA, melalui tiga nukleotida tertentu dari urutannya.

• RRNA adalah molekul RNA yang membentuk ribosom . Ribosom adalah struktur seluler kompleks, yang, bergerak sepanjang mRNA, menyatukan asam amino protein.

  Ribosom generik berisi, di dalamnya, beberapa situs, di mana ia dapat menampung tRNA dan membuatnya bertemu dengan mRNA. Di sinilah ketiga nukleotida tertentu yang disebutkan di atas berinteraksi dengan messenger RNA.

• SnRNA adalah molekul RNA yang berpartisipasi dalam proses penyambungan intron pada mRNA. Intron adalah segmen pendek dari mRNA non-coding, tidak berguna untuk keperluan sintesis protein.
• Ribozim adalah molekul RNA yang mengkatalisasi pemotongan filamen ribonukleotida, jika perlu.

Gambar: terjemahan mRNA.