РІЗНОМАНІТНІСТЬ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ. ТИПИ РНК

Розділ 2 Молекулярний рівень організації живої природи

Тема 5. Біомолекулярний склад живого

§ 26. РІЗНОМАНІТНІСТЬ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ. ТИПИ РНК

Терміни та поняття: дезоксирибонуклеотиди, дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), рибонуклеотиди, рибонуклеїнові кислоти (РНК): рибосомальна (рРНК), транспортна (тРНК) та інформаційна (іРНК).

Якими бувають нуклеїнові кислоти. Дослідження хімічної структури молекул і розподілу нуклеїнових кислот у клітині показали, що в різних її частинах і органелах зустрічають ся молекули різної структури

й розмірів. Більшість полінуклеотидів, зосереджених у ядрі, побудовані з мономерів на основі моносахариду дезоксирибози і являють собою величезні молекули, що складаються з мільйонів нуклеотидів. Для них характерні чотири типинуклеотидів (А, Т, Г, Ц) (табл. 7) і лінійна дволанцюгова структура. Оскільки ці макромолекули мають властивості кис лот і побудовані з дезоксирибонуклеотидів, то вони отримали назву дезоксирибонуклеїнова кислота, або ДНК.

 РІЗНОМАНІТНІСТЬ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ. ТИПИ РНК

Мал. 137.Порівняльні схеми

будови фрагментів молекул: а – РНК; б – ДНК

У цитоплазмі клітин усіх організмів без винятку знаходяться більш різноманітні, ніж в ядрі, полінуклеотиди. Крім ДНК, якої поза ядром зовсім небагато, тут зосереджені полінуклеотиди, побудовані на основі рибози (рибонуклеотиди) – рибонуклеїнові кислоти (РНК). До їх складу також входять чотири типи нуклеотидів, але в них тимін заміщений урацилом. Крім того, молекули РНК набагато дрібніші (від 75 до кількох тисяч нуклеотидів) і мають одноланцюгову структуру. Через те, що до складу РНК входить рибоза, у якої на одну гідроксильну групу більше, то РНК легше гідролізується і є менш стабільною, ніж ДНК. РНК може міститися й у вірусах, але розміри цих молекул набагато більші, ніж у клітинах – 20-25 тис. нуклеотидів, причому РНК вірусів іноді може мати дволанцюгову структуру.

Таким чином, між ДНК і РНК (мал. 137), що містяться в клітинах організмів, існує три головні відмінності:

– ДНК містить дезоксирибозу, РНК – рибозу;

– ДНК складається з нуклеотидів А, Т, Г, Ц, а РНК – з А, У, Г, Ц, тобто тимін заміщений урацилом;

– Молекули ДНК являють собою величезні дволан – цюгові молекули, що складаються з мільйонів нук ле о тидів. Мо ле ку ли ж РНК – одноланцюгові, набагато коротші і складаються з нуклеотидів, кількість яких коливається від десятків до тисяч.

Якими бувають РНК. Дослідження показали, що у клітинах всіх живих організмів обов’язково є РНК трьох основних типів і всі вони беруть участь в одному процесі – біосинтезі білка, здійснюючи ті або інші його етапи. Близько 90 % РНК перебувають у цитоплазмі, інша частина – в ядрі.

Рибосомальна РНК (рРНК). Вміст рРНК у клітині найбільший і становить 75-85 % цієї речовини клітини. Міститься вона у клітині у вигляді солі Магнію. Насправді рРНК – це не одна молекула, а сукупність молекул декількох типів з різною кількістю нуклеотидних залишків (від 1,5-2 до 2,5-4 тисяч).

Подібно до білків, молекули рРНК формують складну тривимірну структуру і мають унікальну властивість – каталізують хімічні реакції. Цей тип РНК є основною речовиною рибосом – особливих органел клітини, в яких відбувається біосинтез білка. Молекули рРНК утворюють із рибосомальними білками сполуки – нуклеопротеїди. Синтезується рРНК у чітко визначених ділянках ядра – ядерцях.

Транспортна РНК (тРНК). Найменші за розмірами молекули РНК, що нараховують від 70 до 90 нуклеотидів. Становлять 15 % загальної маси РНК клітини. Усього ж відомо понад 80 видів тРНК. Тривимірна структура вигадлива, специфічна й стабільна – за формою нагадує листок конюшини (мал. 138). Призначена тРНК для транспортування амінокислот, задіяних у біосинтезі певного білка, причому на кожну з 20 амінокислот припадає одна і більше видів тРНК.

Інформаційна РНК (іРНК), або матрична РНК (мРНК). Питома вага серед різних типів РНК – 1-5 %. Молекули іРНК містять від 100 до 6000 залишків нуклеотидів. Синтезується, як і всі інші РНК, у ядрі, де її концентрація найвища. Має ниткоподібну форму. Молекули іРНК нестійкі й у цитоплазмі швидко розпадаються. Свою назву іРНК отримала через те, що в ній певним чином закодована інформація про послідовність амінокислот у білках, і за нею, як за матрицею, йде біосинтез білків. Зважаючи на те, що кожному виду білка чітко відповідає свій тип іРНК, то цей тип РНК є найрізноманітнішим. Масштаби цієї різноманітності можна оцінити, якщо врахувати, що в одній клітині може синтезуватися близько однієї тисячі білків.

Нуклеїнові кислоти поділяються на два типи. Молекули РНК містять моносахарид рибозу, чотири типи нітрогеновмісних основ (А, У, Г, Ц), мають відносно невеликі розміри, складаються з одного ланцюга і зосереджені головним чином у цитоплазмі клітини. Тоді як ДНК побудована з дезоксирибонуклеотидів, замість урацилового нуклеотиду має тиміновий, представлена подвійними (дволанцюговими) молекулами, що складаються з мільйонів пар нуклеотидів, і міститься головним чином у ядрі.

Виділяють три основних типи молекул РНК, які відрізняються розмірами, просторовою формою і роллю у біосинтезі білка.

 РІЗНОМАНІТНІСТЬ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ. ТИПИ РНК

Мал. 138.Схема будови молекули транспортної РНК (так званий “кленовий листок”)




РІЗНОМАНІТНІСТЬ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ. ТИПИ РНК