אנו מסבירים מהו RNA, מה המבנה שלו ואת הפונקציות השונות שהוא מבצע. כמו כן, הסיווג וההבדלים שלו עם DNA.
מה זה RNA?
RNA (חומצה ריבונוקלאית) היא אחת מהן חומצות גרעין יסודות עבור חַיִים, אחראי, יחד עם DNA (חומצה דאוקסיריבונוקלאית), על הסינתזה של חֶלְבּוֹן ותורשה גנטית.
חומצה זו נמצאת בתוך התאים שניהם פרוקריוטים מה איקריוטים, ואפילו כייחודי חומר גנטי סוגים מסוימים של וירוסים (נגיפי RNA). הוא מורכב מא מולקולה בצורה של שרשרת בודדת של נוקלאוטידים (ריבונוקלאוטידים) שנוצרו, בתורם, על ידי סוכר (ריבוז), פוספט ואחד מארבעת הבסיסים החנקניים המרכיבים את קוד גנטי: אדנין, גואנין, ציטוזין או אורציל.
היא בדרך כלל מולקולה ליניארית, חד-גדילית (שרשרת אחת), וממלאת מגוון פונקציות בתוך תָא, מה שהופך אותו למבצע רב-תכליתי של המידע הכלול ב-DNA.
RNA התגלה לצד DNA בשנת 1867, על ידי פרידריך מישר, שקרא להם גרעין ובודד אותם מהם גרעין התא, אם כי קיומו אומת מאוחר יותר גם ב תאים פרוקריוטיים, ללא ליבה. אופן הסינתזה של RNA בתא התגלה מאוחר יותר על ידי Severo Ochoa Albornoz הספרדי, זוכה פרס נובל לרפואה ב-1959.
להבין כיצד פועל ה-RNA ומה חשיבותו לחיים ו אבולוציה אפשרו את הופעתו של שׁוֹנִים תזה על מקור החיים, כמו זה שחושף שהמולקולות של חומצת גרעין זו היו צורות החיים הראשונות שהתקיימו (ב הַשׁעָרָה של עולם ה-RNA).
מבנה RNA
גם ה-DNA וגם ה-RNA מורכבים משרשרת של יחידות המכונה מונומרים, שחוזרות על עצמן ונקראות נוקלאוטידים. נוקלאוטידים מקושרים זה לזה על ידי קשרי פוספודיסטר בעלי מטען שלילי. כל אחד מהנוקלאוטידים הללו מורכב מ:
- מולקולת סוכר פנטוזה (5 פחמן סוכר) הנקראת ריבוז (מלבד דאוקסיריבוז ב-DNA).
- קבוצת פוספט (מלחים או אסטרים של חומצה זרחתית).
- בסיס חנקני: אדנין, גואנין, ציטוזין או אורציל (באחרון הוא שונה מ-DNA, שיש בו תימין במקום אורציל).
רכיבים אלה מאורגנים על בסיס שלוש רמות מבניות:
- רמה יסודית. הוא מורכב מהרצף הליניארי של נוקלאוטידים המגדירים את המבנים הבאים.
- רמה משנית. RNA מתקפל בחזרה על עצמו עקב זיווג בסיסים תוך מולקולרי. מבנה משני הוא הצורה שהיא מקבלת במהלך הקיפול: סליל, לולאה, לולאת סיכת ראש, רב לולאה, לולאה פנימית, בליטה, פסאודו-קשר וכו'.
- רמה שליישונים. למרות ש-RNA אינו יוצר סליל כפול כמו DNA במבנה שלו, הוא כן נוטה ליצור סליל בודד כמבנה שלישוני, שכן אטומים הם מקיימים אינטראקציה עם המרחב שמסביב.
פונקציית RNA
RNA ממלא תפקידים רבים. החשוב ביותר הוא סינתזת חלבונים, שבה היא מעתיקה את הסדר הגנטי הכלול ב-DNA כדי להשתמש בו כסטנדרט בייצור חלבונים אנזימים וחומרים שונים הדרושים לתא ולאורגניזם. לשם כך היא משתמשת בריבוזומים, הפועלים כמעין מפעל חלבונים מולקולרי, והיא עושה זאת על ידי מעקב אחר התבנית שהדפיסה ה-DNA.
סוגי RNA
ישנם מספר סוגים של RNA, בהתאם לתפקידם העיקרי:
- שליח או RNA מקודד (mRNA). הוא אחראי על העתקה ונשיאת רצף חומצות האמינו המדויק של ה-DNA אל הריבוזומים, שם מקיימים הוראות וסינתזת חלבון ממשיכה.
- העבר RNA (tRNA). הוא בערך פולימרים חסרים 80 נוקלאוטידים, אשר משימתם היא להעביר חומצות אמינו לריבוזומים, שיפעלו כמכונות הרכבה, ויזמינו את חומצות האמינו הנכונות לאורך מולקולת ה-RNA שליח (mRNA) בהתבסס על הקוד הגנטי.
- RNA ריבוזומלי (rRNA). הם נמצאים בריבוזומים של התא, שם הם משולבים עם חלבונים אחרים. הם פועלים כרכיבים קטליטיים כדי "לרתך" את קשרי הפפטידים בין חומצות האמינו של החלבון החדש שעובר סינתזה. לפיכך, הם פועלים כריבוזימים.
- RNA רגולטורי. הם חלקים משלימים של RNA הממוקמים באזורים ספציפיים של mRNA או DNA, ויכולים לבצע משימות שונות: להפריע לשכפול כדי לדכא גנים ספציפיים (RNAi), לעכב שעתוק (אנטיסנס RNA), או לווסת ביטוי גנים (cRNA ארוך).
- זרז RNA. הם חלקים של RNA הפועלים כזרזים ביולוגיים על תהליכי הסינתזה עצמם כדי להפוך אותם ליעילים יותר. בנוסף, הם מבטיחים התפתחות נכונה של תהליכים אלו.
- RNA מיטוכונדריאלי. מאז מיטוכונדריה לתאים יש מערכת סינתזת חלבון משלהם, יש להם גם צורות משלהם של DNA ו-RNA.
RNA ו-DNA
ההבדל בין RNA ל-DNA מבוסס, קודם כל, על מבנהם: ל-RNA יש בסיס חנקני (אורציל) שאינו תימין והוא מורכב מסוכר שונה מזה של דאוקסיריבוז (ריבוז).
בנוסף, ל-DNA יש סליל כפול במבנה שלו, כלומר מדובר במולקולה מורכבת ויציבה יותר. RNA היא מולקולה פשוטה וקטנה יותר שיש לה אורך חיים קצר בהרבה בתאים שלנו.
ה-DNA משמש כמאגר מידע: זהו דפוס מסודר של רצף היסודות המאפשר לנו לבנות את החלבונים בגופנו. ה-RNA הוא הקורא, המתמלל והמוציא לפועל שלו: זה שאחראי על קריאת הקוד, פרשנותו והגשמתו.