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RNA: Definition und Typen

RNA-Moleküle sind einzelsträngige  Nukleinsäuren,  die aus Nukleotiden bestehen. RNA spielt eine wichtige Rolle bei der Proteinsynthese, da sie an der  Transkription. Dekodierung und  Translation  des  genetischen Codes  zur Herstellung von  Proteinen beteiligt ist. RNA steht für Ribonukleinsäure und wie  DNA enthalten RNA-Nukleotide drei Komponenten:

  • Eine stickstoffhaltige Base
  • Ein Fünf-Kohlenstoff-Zucker
  • Eine Phosphatgruppe

Die zentralen Thesen

  • RNA ist eine einzelsträngige Nukleinsäure, die aus drei Hauptelementen besteht: einer stickstoffhaltigen Base, einem Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen und einer Phosphatgruppe.
  • Messenger-RNA (mRNA), Transfer-RNA (tRNA) und ribosomale RNA (rRNA) sind die drei Haupttypen von RNA.
  • mRNA ist an der Transkription von DNA beteiligt, während tRNA eine wichtige Rolle bei der Translationskomponente der Proteinsynthese spielt.
  • Wie der Name schon sagt, befindet sich ribosomale RNA (rRNA) auf Ribosomen.
  • Ein weniger verbreiteter RNA-Typ, der als kleine regulatorische RNAs bekannt ist, besitzt die Fähigkeit, die Expression von Genen zu regulieren. MicroRNAs, eine Art regulatorischer RNA, wurden auch mit der Entwicklung einiger Krebsarten in Verbindung gebracht.

Zu den stickstoffhaltigen RNA-Basen gehören  Adenin (A)Guanin (G)Cytosin (C)  und  Uracil (U) . Der Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen (Pentose) in der RNA ist Ribose. RNA-Moleküle sind  Polymere  von Nukleotiden, die durch kovalente Bindungen zwischen dem Phosphat eines Nukleotids und dem Zucker eines anderen miteinander verbunden sind. Diese Bindungen werden Phosphodiesterbindungen genannt.
Obwohl einzelsträngig, ist RNA nicht immer linear. Es hat die Fähigkeit, sich in komplexe dreidimensionale Formen zu falten und Haarnadelschleifen zu bilden  . In diesem Fall binden die stickstoffhaltigen Basen aneinander. Adeninpaare mit Uracil (AU) und Guaninpaare mit Cytosin (GC). Haarnadelschleifen werden häufig in RNA-Molekülen wie Messenger-RNA (mRNA) und Transfer-RNA (tRNA) beobachtet.

 

Arten von RNA

Obwohl einzelsträngig, ist RNA nicht immer linear. Es hat die Fähigkeit, sich in komplexe dreidimensionale Formen zu falten und Haarnadelschleifen zu bilden. Doppelsträngige RNA (oder dsRNA) kann, wie hier zu sehen ist, verwendet werden, um die Expression spezifischer Gene zu blockieren.EQUINOX GRAPHICS / Wissenschaftliche Fotobibliothek / Getty Images

 

RNA – Moleküle sind in dem erzeugten Kern unserer Zellen und können auch in der gefunden werden Zytoplasma. Die drei Haupttypen von RNA-Molekülen sind Messenger-RNA, Transfer-RNA und ribosomale RNA.

  • Messenger-RNA (mRNA) spielt eine wichtige Rolle bei der Transkription von DNA. Die Transkription ist der Prozess bei der Proteinsynthese, bei dem die in der DNA enthaltene genetische Information in eine RNA-Nachricht kopiert wird. Während der Transkription wickeln bestimmte Proteine, sogenannte Transkriptionsfaktoren, den DNA-Strang ab und ermöglichen es dem Enzym RNA-Polymerase, nur einen einzigen DNA-Strang zu transkribieren. Die DNA enthält die vier Nukleotidbasen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T), die miteinander gepaart sind (AT und CG). Wenn die RNA-Polymerase die DNA in ein mRNA-Molekül transkribiert, paart sich Adenin mit Uracil und Cytosin mit Guanin (AU und CG). Am Ende der Transkription wird mRNA zum Abschluss der Proteinsynthese zum Zytoplasma transportiert.
  • Transfer-RNA (tRNA) spielt eine wichtige Rolle im Translationsteil der Proteinsynthese. Seine Aufgabe ist es, die Botschaft innerhalb der Nukleotidsequenzen von mRNA in spezifische Aminosäuresequenzen zu übersetzen. Die Aminosäuresequenzen werden zu einem Protein zusammengefügt. Transfer-RNA ist wie ein Kleeblatt mit drei Haarnadelschleifen geformt. Es enthält eine Aminosäureanheftungsstelle an einem Ende und einen speziellen Abschnitt in der mittleren Schleife, der als Anticodonstelle bezeichnet wird. Das Anticodon erkennt einen spezifischen Bereich auf der mRNA, der als Codon bezeichnet wird. Ein Codon besteht aus drei kontinuierlichen Nukleotidbasen, die für eine Aminosäure kodieren oder das Ende der Translation signalisieren. Transfer-RNA zusammen mit Ribosomen liest die mRNA-Codons und produziert eine Polypeptidkette. Die Polypeptidkette wird mehreren Modifikationen unterzogen, bevor sie zu einem voll funktionsfähigen Protein wird.
  • Ribosomale RNA (rRNA) ist ein Bestandteil von Zellorganellen, die als Ribosomen bezeichnet werden. Ein Ribosom besteht aus ribosomalen Proteinen und rRNA. Ribosomen bestehen typischerweise aus zwei Untereinheiten: einer großen Untereinheit und einer kleinen Untereinheit. Ribosomale Untereinheiten werden im Kern vom Nucleo
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    synthetisiert . Ribosomen enthalten eine Bindungsstelle für mRNA und zwei Bindungsstellen für tRNA, die sich in der großen ribosomalen Untereinheit befinden. Während der Translation bindet sich eine kleine ribosomale Untereinheit an ein mRNA-Molekül. Gleichzeitig erkennt ein Initiator-tRNA-Molekül eine spezifische Codonsequenz auf demselben mRNA-Molekül und bindet an diese. Eine große ribosomale Untereinheit verbindet sich dann mit dem neu gebildeten Komplex. Beide ribosomalen Untereinheiten wandern entlang des mRNA-Moleküls und übersetzen dabei die Codons auf mRNA in eine Polypeptidkette. Ribosomale RNA ist für die Bildung der Peptidbindungen zwischen den Aminosäuren in der Polypeptidkette verantwortlich. Wenn ein Terminationscodon auf dem mRNA-Molekül erreicht ist, endet der Translationsprozess. Die Polypeptidkette wird aus dem tRNA-Molekül freigesetzt und das Ribosom spaltet sich wieder in große und kleine Untereinheiten auf.

 

MicroRNAs

Einige RNAs, die als kleine regulatorische RNAs bekannt sind, können die Genexpression regulieren   . MicroRNAs (miRNAs) sind eine Art regulatorischer RNA, die die Genexpression durch Anhalten der Translation hemmen kann. Sie binden dazu an eine bestimmte Stelle auf der mRNA und verhindern so die Translation des Moleküls. MicroRNAs wurden auch mit der Entwicklung einiger Krebsarten und einer bestimmten Chromosomenmutation in Verbindung gebracht, die   als Translokation bezeichnet wird.

 

RNA übertragen

RNA übertragen.Darryl Leja / NHGRI

 

Transfer-RNA (tRNA) ist ein RNA-Molekül, das die Proteinsynthese unterstützt. Seine einzigartige Form enthält eine Aminosäure- Bindungsstelle an einem Ende des Moleküls und eine Anticodon-Region am gegenüberliegenden Ende der Aminosäure-Bindungsstelle. Während der Translation erkennt die Anticodon-Region der tRNA einen spezifischen Bereich auf der Messenger-RNA (mRNA), der als Codon bezeichnet wird. Ein Codon besteht aus drei kontinuierlichen Nukleotidbasen, die eine bestimmte Aminosäure spezifizieren oder das Ende der Translation signalisieren. Das tRNA-Molekül bildet mit seiner komplementären Codonsequenz auf dem mRNA-Molekül Basenpaare. Die an das tRNA-Molekül gebundene Aminosäure befindet sich daher an der richtigen Position in der wachsenden Proteinkette .

 

Quellen

  • Reece, Jane B. und Neil A. Campbell. Campbell Biology . Benjamin Cummings, 2011.

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