РНК

РНК — будова, види, функції молекули



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

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.

Основним фактором, що відрізняє один від одного рибонуклеїнову і дезоксирибонуклеїнову кислоти, є що входять до їх складу вуглеводи, а саме дезоксирибоза в ДНК і рибоза в РНК.

Походження та структура

Види нуклеїнових кислот

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.

Матрицею, на основі якої синтезуються молекули цієї речовини, може служити і молекула ДНК, і інша молекула РНК. Зокрема, на основі нуклеїнової кислоти з рибозою відбувається реплікація РНК-вірусів.

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

Нуклеїнові кислоти - визначення

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.

Припущення про роль РНК, яку вона відіграє в біосинтезі білкових молекул, було зроблено в 1939 році.

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.

На думку деяких вчених, функція РНК процесі еволюції зазнала деяких змін.

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

Що таке нуклеїнові кислоти

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.

Приклад будови РНК
Приклад будови РНК

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.

В основі такого підрозділу лежить місце її знаходження всередині клітини.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *