Органічна речовина – рибонуклеїнова кислота – є однією з трьох головних макромолекул, що містяться в клітинах всіх живих істот. Скорочено рибонуклеїнова кислота позначається абревіатурою “РНК”. В організмі функцією цієї субстанції є збереження і передача генетичної інформації.
Нуклеїнові кислоти
За будовою РНК і ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) подібні. Ці речовини являють собою біополімери, молекули яких – це довгі ланцюги, що складаються з окремих фрагментів (залишків нуклеотидів). Будучи присутнім в кожній живій клітині, вони виконують наступні функції:
- Зберігання інформації як про саму клітину, так і про весь організм, частиною якого вона є.
- Передача інформації наступному поколінню клітин при розподілі.
- Зберігання, передача і розшифровка інформації про реалізацію ознак організму, закодованих генами.
Походження та структура
Кожен з мономерів, що складають довгу молекулу, складається з азотистої основи і приєднаних до неї фосфатних груп і вуглеводу рибози. За допомогою з’єднання рибози та фосфатного залишку здійснюється зв’язок мономерів в ланцюг.
Кодування інформації обумовлено послідовністю розташування нуклеотидів в ланцюзі.
Процес біосинтезу рибонуклеїнової кислоти в живій клітині, званий транскрипцією, здійснюється при обов’язковій присутності ферменту РНК-полімерази. З’єднання між собою мономерів (нуклеотидів), що входять до складу макромолекули, здійснюється шляхом взаємодії фосфатного залишку одного мономера з вуглеводним фрагментом іншого.
Примітно, що цей фермент (полімераза) існує в різних модифікаціях, що обумовлює синтез різних видів цієї речовини. Всі різновиди рибонуклеїнової кислоти мають подібну будову. Їх просторова структура нагадує по конфігурації листок конюшини.
Історія дослідження питання
Початок вивченню нуклеїнових кислот було покладено ще в середині XIX століття швейцарським вченим, які виявили ці речовини в клітинному ядрі. Він назвав їх нуклеїном. Наявність цих речовин в прокаріотичних бактеріальних клітинах, що не містять ядра, було доведено дещо пізніше.
В ході експерименту було продемонстровано, що РНК, що кодує структуру гемоглобіну кролика, при введенні в іншу клітину змушує її синтезувати той же самий білок. Описаний досвід наочно продемонстрував роль цієї речовини в живому організмі. Паралельно з цим ще одне дослідження показало, що клітини, активно синтезують білкові речовини, містять більшу кількість РНК, в порівнянні з іншими клітинними структурами.
Механізм синтезу самої рибонуклеїнової кислоти був відкритий в середині XX століття, за що в 1959 році була видана Нобелівська премія з медицини. Ще одна аналогічна нагорода в цій області була видана у зв’язку з розшифровкою послідовності ланцюга з 77 нуклеотидів транспортної РНК одного з видів дріжджових грибків.
Зокрема, вчений Карл Везе в 1967 році висунув теорію так званого «РНК світу». Згідно з його припущеннями, в прокаріотичних організмах ця нуклеїнова кислота виконувала наступні функції:
- Шифрування, зберігання та передача інформації, зокрема, генетичної інформації клітини. Зараз, після певних змін, які відбулися в ході еволюції, цю функцію стала виконувати дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК).
- Участь в ряді метаболічних процесів, яке проявляється в їх прискоренні (каталітична активність). У сьогоднішньому світі ця функція належить ферментам – спеціалізованим речовинам, що мають білкову природу.
Відкриття нуклеїнових кислот і успіхи в дослідженні їх властивостей та інших характеристик дали потужний поштовх у розвитку молекулярної біології. З цього моменту і бере початок дослідження механізмів передачі інформації як всередині клітин, так і між ними. Отримані експериментально дані пояснюють в тому числі й механізм успадкування деяких ознак (один з основних принципів теорії еволюції — спадковість).
Типи РНК
Залежно від функцій, виконуваних в організмі, прийнято виділяти кілька типів рибонуклеїнової кислоти. Кожен з них має своє спеціальне позначення.
Різні типи цієї речовини і відповідні функції РНК для наочності можна представити у вигляді таблиці:
| Назва | Умовні позначення | Особливості |
| Інформаційна (матрична) | іРНК (мРНК) | З усієї рибонуклеїнової кислоти, що міститься в клітині, вона становить близько 5%. Містить і передає інформацію про первинну структуру білка. Дозріваючи, стає матрицею для синтезу поліпептидної білкової молекули. Молекули інформаційної РНК присутні в клітині до тих пір, поки синтезується необхідна білкова молекула. Після того як матриця стає не потрібна, клітина її руйнує. |
| Рибосомальна | рРНК | Синтез рибосомальної РНК здійснюється в ядерці. Її молекули мають досить великі габарити, складаються з великої кількості нуклеотидів – від 3000 до 5000. Складаючи 80-85% всієї РНК клітини, має кілька різновидів, які входять до складу рибосом, відрізняючись один від одного довжиною ланцюга, виконуваними функціями, а також вторинною і третинною структурою. Молекули рибосомальної РНК зчитують інформацію, закодовану інформаційною молекулою і сприяють утворенню зв’язків між амінокислотами в білковому ланцюзі. |
| Транспортна | тРНК | Цей різновид рибонуклеїнової кислоти синтезується в ядрі клітини на основі матриці ДНК, після чого виходить в цитоплазму. Характерною рисою транспортної РНК є невеликий за мірками полімерних речовин розмір молекули (у порівнянні з молекулами тієї ж речовини, яким притаманні інші функції). Вона може містити близько 80 мономерів. Функція цієї речовини: транспорт амінокислот, які є будівельними матеріалами для протеїнів до місця складання білкової молекули. Якщо уявити просторову структуру молекули нуклеїнової кислоти у вигляді фігури, що нагадує листок конюшини, то транспортується амінокислота приєднується до його черешка. Молекула транспортної рибонуклеїнової кислоти неуніверсальна: для доставки до рибосоми кожного виду амінокислот необхідна своя різновид транспортної РНК. Всього таких видів відомо близько 60. |
Зазначені в таблиці типи РНК є основними. Крім них існують і інші різновиди цієї речовини. Всі вони в сукупності складають єдину систему, значення якої вкрай велике: вона спрямована на зчитування і відтворення спадкової інформації через синтез білкових структур.
Існує ще одна класифікації РНК; відповідно до неї, виділяють такі різновиди:
- Ядерний. Розповсюдження – ядро еукаріотичних клітин. Молекула збирається полімеразою 2 або 3 типів. Після складання виходить в цитоплазму клітини, де відбувається дозрівання; потім повертається в ядро. Бере участь в процесі дозрівання матричної РНК. У ланцюзі такої нуклеїнової кислоти знаходиться багато уридинових нуклеотидів. Є і малий (ядерцевий) підтип.
- Цитоплазматична. Знаходиться під впливом ядерного різновиду нуклеїнової кислоти. Функція – участь в антитілоутворенні в зрілих плазматичних клітинах.
- Мітохондріальна. На відміну від ядерної, розташовується в мітохондріях.
- Пластидна. Кодує гени, що забезпечують процеси транскрипції і трансляції.
