Σύνθεση ριβονουκλεϊκού οξέος

ο Σύνθεση ριβονουκλεϊκού οξέος αποτελεί προϋπόθεση για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Τα ριβονουκλεϊκά οξέα μεταφέρουν τις γενετικές πληροφορίες από το DNA στις πρωτεΐνες. Σε ορισμένους ιούς, τα ριβονουκλεϊκά οξέα αντιπροσωπεύουν ακόμη και ολόκληρο το γονιδίωμα.

Τι είναι η σύνθεση ριβονουκλεϊκού οξέος;

Η σύνθεση του ριβονουκλεϊκού οξέος λαμβάνει χώρα πάντα στο DNA. Εκεί, συμπληρωματικά ριβονουκλεοτίδια συναρμολογούνται σε ένα κλώνο RNA χρησιμοποιώντας μια ενζυματικά ελεγχόμενη διαδικασία. Το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) έχει παρόμοια δομή με το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA). Αποτελείται από νουκλεοβάσεις, ένα υπόλειμμα σακχάρου και φωσφορικά άλατα. Όταν συγκεντρωθούν, τα τρία δομικά στοιχεία σχηματίζουν ένα νουκλεοτίδιο. Η ζάχαρη αποτελείται από ριβόζη. Είναι μια πεντόζη με πέντε άτομα άνθρακα. Η διαφορά στο DNA είναι ότι το σάκχαρο στη θέση 2 στον δακτύλιο πεντόζης περιέχει μια ομάδα υδροξυλίου αντί ενός ατόμου υδρογόνου.

Η ριβόζη εστεροποιείται με φωσφορικό οξύ σε δύο σημεία. Αυτό δημιουργεί μια αλυσίδα με εναλλασσόμενες μονάδες ριβόζης και φωσφορικών. Μια νουκλεοβάση συνδέεται γλυκοζιδικά στην πλευρά της ριβόζης. Τέσσερις διαφορετικές νουκλεοβάσεις είναι διαθέσιμες για τη δημιουργία του RNA. Αυτές είναι οι βάσεις πυριμιδίνης κυτοσίνη και ουρακίλη και οι βάσεις πουρίνης αδενίνη και γουανίνη.

Η θυμίνη βάσης αζώτου βρίσκεται στο DNA αντί της ουρακίλης. Τρία νουκλεοτίδια στη σειρά σχηματίζουν τριπλό το οποίο κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Ο κωδικός καθορίζεται με τη σειρά των νουκλεϊκών βάσεων (βάσεις αζώτου). Σε αντίθεση με το DNA, το RNA είναι μονόκλωνο. Αυτό προκαλείται από την ομάδα υδροξυλίου στη θέση 2 της ριβόζης.

Λειτουργία & εργασία

Στη σύνθεση ριβονουκλεϊκού οξέος, συντίθενται διαφορετικοί τύποι RNA. Σε αντίθεση με το DNA, το RNA δεν χρησιμοποιείται για μακροχρόνια αποθήκευση γενετικών πληροφοριών, αλλά για τη μετάδοσή του.

Το messenger RNA (mRNA) είναι υπεύθυνο για αυτό. Αντιγράφει τις γενετικές πληροφορίες από το DNA και τις μεταδίδει στο ριβόσωμα, όπου πραγματοποιείται σύνθεση πρωτεϊνών. Οι πληροφορίες αποθηκεύονται προσωρινά μόνο στο RNA. Μετά τη λήξη της πρωτεϊνικής σύνθεσης, διασπάται ξανά.

Το tRNA και το rRNA δεν φέρουν γενετικές πληροφορίες, αλλά βοηθούν στη δημιουργία πρωτεϊνών στο ριβόσωμα. Άλλα ριβονουκλεϊκά οξέα είναι υπεύθυνα για την έκφραση γονιδίων. Είναι επομένως υπεύθυνοι για τις γενετικές πληροφορίες που πρέπει να διαβάζονται καθόλου. Συμβάλλουν επίσης στη διαφοροποίηση των κυττάρων. Τέλος, υπάρχει RNA που αναλαμβάνει ακόμη και καταλυτικές λειτουργίες.

Ορισμένοι ιοί περιέχουν μόνο RNA αντί για DNA. Αυτό σημαίνει ότι ο γενετικός κώδικας τους αποθηκεύεται στο RNA. Ωστόσο, το RNA μπορεί να συντεθεί μόνο χρησιμοποιώντας DNA. Επομένως, οι ιοί μπορούν να ζουν και να πολλαπλασιάζονται μόνο σε ένα κύτταρο ξενιστή.

Στη σύνθεση ριβονουκλεϊκού οξέος, το ένζυμο RNA πολυμεράση καταλύει το σχηματισμό RNA στο DNA, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την ακριβή μεταφορά του γενετικού κώδικα. Η μεταγραφή ξεκινά δεσμεύοντας την πολυμεράση RNA σε έναν προαγωγό. Αυτή είναι μια συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων στο DNA. Σε μια σύντομη έκταση του DNA, η διπλή έλικα διασπάται σπάζοντας τον δεσμό υδρογόνου. Στη διαδικασία, συμπληρωματικά ριβονουκλεοτίδια συνδέονται στις αντίστοιχες βάσεις στον κωδικογόνο κλώνο του DNA.

Οι ομάδες ριβόζης και φωσφορικών ενώνονται για να σχηματίσουν έναν εστερικό δεσμό, δημιουργώντας τον κλώνο του RNA. Το DNA ανοίγει μόνο σε σύντομο τμήμα. Το τμήμα του κλώνου RNA που έχει ήδη συντεθεί προεξέχει από αυτό το άνοιγμα. Η σύνθεση του ριβονουκλεϊκού οξέος τελειώνει σε μια περιοχή του DNA που ονομάζεται τερματιστής. Υπάρχει ένας κωδικός στάσης εκεί. Όταν επιτευχθεί ο κωδικός τερματισμού, η πολυμεράση RNA αποσπάται από το DNA και το RNA που σχηματίζεται απελευθερώνεται.

Ασθένειες και παθήσεις

Η σύνθεση του ριβονουκλεϊκού οξέος είναι μια θεμελιώδης διαδικασία, επομένως μια διαταραχή έχει καταστροφικές συνέπειες για τον οργανισμό. Για να είναι σε θέση να συνθέσουν πρωτεΐνες, δεν πρέπει να υπάρχουν σημαντικές αποκλίσεις στη σύνθεση. Ωστόσο, ορισμένα ξένα σωματίδια RNA μπορούν να επαναπρογραμματίσουν ολόκληρο το κύτταρο έτσι ώστε το σωματικό κύτταρο να συνθέτει μόνο ξένο RNA. Αυτή η διαδικασία είναι κοινή και παίζει μεγάλο ρόλο στις ιογενείς λοιμώξεις.

Οι ιοί δεν μπορούν να πολλαπλασιαστούν μόνοι τους. Είστε πάντα εξαρτημένοι από ένα κελί κεντρικού υπολογιστή. Υπάρχουν τόσο ιοί DNA όσο και καθαροί ιοί RNA. Και οι δύο τύποι διεισδύουν στο κύτταρο και ενσωματώνουν το γενετικό τους υλικό στον γενετικό κώδικα του κυττάρου ξενιστή. Το κύτταρο αρχίζει να αναπαράγει μόνο το γενετικό υλικό του ιού. Το κύτταρο παράγει ιούς έως ότου πεθάνει. Οι νεοσυσταθέντες ιοί διεισδύουν σε περαιτέρω κύτταρα και συνεχίζουν το έργο καταστροφής τους

Οι ιοί RNA δημιουργούν το γενετικό τους υλικό στο DNA με τη βοήθεια του ενζύμου αντίστροφης μεταγραφάσης. Μετά την ολοκλήρωση, κυριαρχεί η σύνθεση του ιικού RNA, το οποίο στη συνέχεια επιστρέφεται στο επόμενο κύτταρο. Οι ρετροϊοί ανήκουν επίσης στους ιούς RNA. Ένας πολύ γνωστός ρετροϊός είναι ο ιός HI. Οι ρετροϊοί, ωστόσο, είναι μια ειδική περίπτωση, αν και ενσωματώνουν επίσης το γενετικό τους υλικό στο DNA μέσω αντίστροφης μεταγραφάσης, οι νέοι ιοί που δημιουργούνται αφήνουν το κύτταρο χωρίς να το καταστρέψουν. Αυτό επιτρέπει στα μολυσμένα κύτταρα να γίνουν μια σταθερή πηγή ιών.

Στην παραγωγή νέων ιών, ωστόσο, συμβαίνουν επίσης μεταλλάξεις, οι οποίες αλλάζουν μόνιμα τον ιό. Το ανοσοποιητικό σύστημα σχηματίζει αντισώματα εναντίον των υπαρχόντων ιών, αλλά προτού καταστραφούν, ο γενετικός κώδικας έχει αλλάξει τόσο πολύ ώστε τα αντισώματα που έχουν σχηματιστεί δεν είναι πλέον αποτελεσματικά. Ο οργανισμός πρέπει να συνεχίσει να παράγει νέα αντισώματα. Το ανοσοποιητικό σύστημα είναι τόσο αγχωμένο που χάνει μόνιμα την αντοχή του σε βακτήρια, μύκητες και ιούς.