Таблица виды рнк и их функции

Строение и функции ДНК и РНК (таблица)

Хорошо известно, что все формы живой материи, начиная от вирусов и заканчивая высокоорганизованными животными (в том числе человеком), обладают уникальным наследственным аппаратом. Он представлен молекулами двух видов нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой.

В этих органических веществах закодирована информация, которая передается от родительских особей к потомству при размножении.

В данной работе мы изучим как строение, так и функции ДНК и РНК в клетке, а также рассмотрим механизмы, лежащие в основе процессов передачи наследственных свойств живой материи.

Как оказалось, свойства нуклеиновых кислот, хотя и имеют некоторые общие признаки, тем не менее во многом различаются между собой. Поэтому мы сравним функции ДНК и РНК, осуществляемые этими биополимерами в клетках различных групп организмов. Таблица, представленная в работе, поможет разобраться, в чем состоит их принципиальное отличие.

Нуклеиновые кислоты – сложные биополимеры

Открытия в области молекулярной биологии, происшедшие в начале ХХ столетия, в частности, расшифровка строения дезоксирибонуклеиновой кислоты, послужили толчком для развития современной цитологии, генетики, биотехнологии и генной инженерии.

С точки зрения органической химии ДНК и РНК представляют собой высокомолекулярные вещества, состоящие из многократно повторяющихся звеньев – мономеров, называемых также нуклеотидами.

Известно, что они соединяются между собой, образуя цепи, способные к пространственной самоорганизации.

[attention type=yellow]

Такие макромолекулы ДНК часто связываются со специальными белками, имеющими особые свойства и называемыми гистонами.

[/attention]

Нуклеопротеидные комплексы образуют особые структуры – нуклеосомы, которые, в свою очередь, входят в состав хромосом.

Нуклеиновые кислоты могут находиться как в ядре, так и в цитоплазме клетки, присутствуя в составе некоторых ее органелл, например, митохондрий или хлоропластов.

Пространственная структура вещества наследственности

Чтобы понять функции ДНК и РНК, нужно детально разобраться с особенностями их строения. Как и белкам, нуклеиновым кислотам присущи несколько уровней организации макромолекул.

Первичная структура представлена полинуклеотидными цепями, вторичная и третичная конфигурации самоусложняются благодаря возникающему ковалентному типу связи.

Особая роль в поддержании пространственной формы молекул принадлежит водородным связям, а также вандерваальсовым силам взаимодействия. В результате образуется компактная структура ДНК, называемая суперспиралью.

Мономеры нуклеиновых кислот

Строение и функции ДНК, РНК, белков и других органических полимеров зависят как от качественного, так и от количественного состава их макромолекул. Оба вида нуклеиновых кислот состоят из структурных элементов, именуемых нуклеотидами.

Как известно из курса химии, строение вещества обязательно влияет на его функции. ДНК и РНК не являются исключением. Оказывается, что от нуклеотидного состава зависит вид самой кислоты и ее роль в клетке.

Каждый мономер содержит три части: азотистое основание, углевод и остаток ортофосфорной кислоты. Известно четыре вида азотистых оснований для ДНК: аденин, гуанин, тимин и цитозин. В молекулах РНК ими будут, соответственно, аденин, гуанин, цитозин и урацил.

Углевод представлен различными видами пентозы. В рибонуклеиновой кислоте находится рибоза, а в ДНК – ее обескислороженная форма, называемая дезоксирибозой.

Сначала мы рассмотрим строение и функции ДНК. РНК, имеющая более простую пространственную конфигурацию, будет изучена нами в следующем разделе. Итак, две полинуклеотидные нити удерживаются между собой многократно повторяющимися водородными связями, образующимися между азотистыми основаниями. В паре “аденин – тимин” присутствуют две, а в паре “гуанин – цитозин” – три водородные связи.

Консервативное соответствие пуриновых и пиримидиновых оснований было открыто Э. Чаргаффом и получило название принципа комплементарности. В отдельно взятой цепи нуклеотиды связаны между собой фосфодиэфирными связями, формирующимися между пентозой и остатком ортофосфорной кислоты рядом расположенных нуклеотидов.

Спиральный вид обеих цепей поддерживается водородными связями, возникающими между атомами водорода и кислорода, находящимися в составе нуклеотидов. Высшая – третичная структура (суперспираль) – характерна для ядерной ДНК эукариотических клеток. В таком виде она присутствует в хроматине.

[attention type=red]

Однако бактерии и ДНК-содержащие вирусы имеют дезоксирибонуклеиновую кислоту, не связанную с белками. Она представлена кольцеобразной формой и называется плазмидой.

[/attention]

Такой же вид имеет ДНК митохондрий и хлоропластов – органелл растительных и животных клеток. Далее мы выясним, чем отличаются между собой функции ДНК и РНК. Таблица, приведенная ниже, укажет нам эти различия в строении и свойствах нуклеиновых кислот.

Рибонуклеиновая кислота

Молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной нити (исключением являются двухцепочные структуры некоторых вирусов), которая может находиться как в ядре, так и в клеточной цитоплазме. Существует несколько видов рибонуклеиновых кислот, которые разнятся между собой строением и свойствами.

Так, информационная РНК имеет наибольшую молекулярную массу. Она синтезируется в ядре клетки на одном из генов. Задача иРНК – перенести информацию о составе белка из ядра в цитоплазму.

Транспортная форма нуклеиновой кислоты присоединяет мономеры белков – аминокислоты – и доставляет их к месту биосинтеза.

Наконец, рибосомная РНК формируется в ядрышке и участвует в синтезе белка. Как видим, функции ДНК и РНК в клеточном метаболизме разнообразны и очень важны.

Они будут зависеть, прежде всего, от того, в клетках каких организмов находятся молекулы вещества наследственности.

Так, у вирусов рибонуклеиновая кислота может выступать носителем наследственной информации, тогда как в клетках эукариотических организмов эту способность имеет только дезоксирибонуклеиновая кислота.

Функции ДНК и РНК в организме

По своему значению нуклеиновые кислоты, наряду с белками, являются важнейшими органическими соединениями. Они сохраняют и передают наследственные свойства и признаки от родительской особи к потомству. Давайте определим, чем отличаются между собой функции ДНК и РНК. Таблица, представленная ниже, покажет эти различия подробнее.

Вид	Место в клетке	Конфигурация	Функция
ДНК	ядро	суперспираль	сохранение и передача наследственной информации
ДНК	митохондриихлоропласты	кольцевая (плазмида)	локальная передача наследственной информации
иРНК	цитоплазма	линейная	снятие информации с гена
тРНК	цитоплазма	вторичная	транспорт аминокислот
рРНК	ядро и цитоплазма	линейная	образование рибосом

Каковы особенности вещества наследственности вирусов?

Нуклеиновые кислоты вирусов могут иметь вид как одно-, так и двухнитевых спиралей или колец. Согласно классификации Д.Балтимора, эти объекты микромира содержат молекулы ДНК, состоящие из одной или двух цепей. К первой группе относятся возбудители герпеса и аденовирусы, а во вторую входят, например, парвовирусы.

Функции ДНК и РНК вирусов заключаются в проникновении собственной наследственной информации в клетку, проведении реакций репликации молекул вирусной нуклеиновой кислоты и сборке белковых частиц в рибосомах клетки-хозяина. В итоге весь клеточный метаболизм оказывается полностью подчинен паразитам, которые, стремительно размножаясь, приводят клетку к гибели.

РНК-содержащие вирусы

В вирусологии принято разделение этих организмов на несколько групп. Так, к первой относятся виды, которые называются одноцепочечными (+) РНК.

У них нуклеиновая кислота выполняет такие же функции, как и информационная РНК эукариотических клеток. В другую группу входят однонитевые (-) РНК.

Сначала с их молекулами происходит транскрипция, приводящая к появлению молекул(+) РНК, а те, в свою очередь, служат матрицей для сборки вирусных белков.

На основании всего вышесказанного, для всех организмов, включая и вирусы, функции ДНК и РНК кратко характеризуются так: хранение наследственных признаков и свойств организма и дальнейшая передача их потомству.

Источник: https://FB.ru/article/302540/stroenie-i-funktsii-dnk-i-rnk-tablitsa

РИБОНУКЛЕИ́НОВЫЕ КИСЛО́ТЫ

Авторы: А. А. Богданов

РИБОНУКЛЕИ́НОВЫЕ КИСЛО́ТЫ (РНК), класс нук­леи­но­вых ки­слот. Так же как и де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты (ДНК) – био­по­ли­ме­ры, в нук­лео­тид­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти ко­то­рых мо­жет быть за­пи­са­на ге­не­тич. ин­фор­ма­ция.

В то же вре­мя они вы­пол­ня­ют в клет­ке мно­гие дру­гие, ха­рак­тер­ные для бел­ков функ­ции: фер­мен­та­тив­ные (см. Ри­бо­зи­мы), ре­гу­ля­тор­ные, транс­порт­ные, за­щит­ные и струк­ту­ро­об­ра­зую­щие. В клет­ке и ви­рус­ных час­ти­цах РНК все­гда свя­за­ны с бел­ка­ми, т. е.

функ­цио­ни­ру­ют в ви­де ри­бо­нук­ле­о­про­теи­но­вых ком­плек­сов.

РНК от­кры­ты в 1889 нем. гис­то­ло­гом Р. Альт­ма­ном в дрож­жах. В по­сле­дую­щие 60 лет ус­та­нов­ле­на хи­мич. струк­ту­ра РНК и до­ка­за­но, что они при­сут­ст­ву­ют в ци­то­плаз­ме лю­бой жи­вой клет­ки, вы­пол­няя клю­че­вую роль в био­син­те­зе бел­ков; РНК бы­ли об­на­ру­же­ны так­же в ви­ру­сах рас­те­ний и жи­вот­ных.

Строение РНК

В от­ли­чие от ДНК, все кле­точ­ные и боль­шин­ст­во ви­рус­ных РНК пред­став­ля­ют со­бой ли­ней­ные од­но­тя­же­вые по­ли­ри­бо­нук­ле­о­ти­ды. Они по­строе­ны из че­ты­рёх ви­дов нук­лео­зид­ных ос­тат­ков (н. о.

) – аде­но­зи­на (А), гуа­но­зи­на (G), ци­ти­ди­на (С) и ури­ди­на (U), свя­зан­ных друг с дру­гом 3'–5'-фос­фо­ди­эфир­ны­ми свя­зя­ми. Уг­ле­вод­ные ос­тат­ки в РНК пред­став­ле­ны D-ри­бо­зой. Не­ко­то­рые ви­ды РНК со­дер­жат не­боль­шое ко­ли­че­ст­во т. н. ми­нор­ных нук­лео­ти­дов, в осн.

псев­до­ури­ди­ло­вую ки­сло­ту (ψ), и нук­лео­тид­ные зве­нья, ме­ти­лиро­ван­ные по ос­тат­кам ри­бо­зы или ге­те­ро­цик­лич. ос­но­ва­ний. Дли­на по­ли­нук­лео­тид­ных це­пей РНК ко­леб­лет­ся от не­сколь­ких де­сят­ков до не­сколь­ких ты­сяч нук­лео­тид­ных ос­тат­ков. На­ко­п­ле­на зна­чит.

ин­фор­ма­ция о нук­лео­тид­ных по­сле­до­ва­тель­но­стях (н. п.

), или пер­вич­ной струк­ту­ре, РНК; её по­лу­ча­ют ли­бо пря­мым се­к­ве­ни­ро­ва­ни­ем ин­ди­ви­ду­аль­ных РНК, ли­бо ана­ли­зи­руя транс­крип­то­мы, в ко­то­рых пред­став­ле­ны все РНК, син­те­зи­рую­щие­ся в дан­ный мо­мент в клет­ке, ли­бо вы­во­дят тео­ре­ти­че­ски из н. п. ДНК, в ко­то­рых РНК ко­ди­ро­ва­ны. Ана­лиз мас­си­вов дан­ных о н. п. РНК осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ме­то­да­ми био­ин­фор­ма­ти­ки.

Прин­ци­пы ор­га­ни­за­ции мак­ро­мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ры РНК сфор­му­ли­ро­ва­ны на ру­бе­же 1950–60-х гг. Ж. Фре­ско и П. До­ти (США) и А. С. Спи­ри­ным. Бы­ло по­сту­ли­ро­ва­но, что осн.

[attention type=green]

эле­мен­том вто­рич­ной струк­ту­ры РНК яв­ля­ют­ся ко­рот­кие, за­час­тую не­со­вер­шен­ные (с «вы­пет­ли­ва­ния­ми») ан­ти­па­рал­лель­ные двой­ные спи­ра­ли, об­ра­зуе­мые за счёт ком­пле­мен­тар­ных взаи­мо­дей­ст­вий смеж­ных уча­ст­ков по­ли­нук­лео­тид­ной це­пи.

[/attention]

Дву­спи­раль­ные уча­ст­ки РНК фор­ми­ру­ют­ся как за счёт стан­дарт­но­го уот­сон-кри­ковско­го спа­ри­ва­ния ос­но­ва­ний (G-C и A-U), так и за счёт об­ра­зо­ва­ния срав­ни­тель­но не­боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва не­стан­дарт­ных пар (G-U, G-A, U-U, A-C).

При ком­пакт­ном сво­ра­чи­ва­нии це­пи дву­спи­раль­ные об­лас­ти в РНК мо­гут быть об­ра­зо­ва­ны не толь­ко ме­ж­ду со­сед­ни­ми сег­мен­та­ми, но и ме­ж­ду дос­та­точ­но уда­лён­ны­ми об­лас­тя­ми по­ли­нук­лео­тид­ной це­пи. С од­но­го края дву­спи­раль­ные уча­ст­ки замк­ну­ты од­но­тя­же­вы­ми сег­мен­та­ми разл.

дли­ны и т. о. име­ют вид «шпиль­ки»; со­сед­ние «шпиль­ки» так­же свя­за­ны друг с дру­гом од­но­тя­же­вы­ми уча­ст­ка­ми. До­ка­за­но, что та­кой спо­соб ор­га­ни­за­ции вто­рич­ной струк­ту­ры яв­ля­ет­ся уни­вер­саль­ным для всех од­но­тя­же­вых РНК.

Эле­мен­ты вто­рич­ной струк­ту­ры РНК взаи­мо­дей­ст­ву­ют друг с дру­гом, в ре­зуль­та­те че­го фор­ми­ру­ет­ся ком­пакт­ная уни­каль­ная тре­тич­ная струк­ту­ра РНК. Тре­тич­ные кон­так­ты в РНК соз­да­ют­ся взаи­мо­дей­ст­ви­ем её од­но­тя­же­вых сег­мен­тов друг с дру­гом и с дву­спи­раль­ны­ми сег­мен­та­ми.

При­ме­ром дос­та­точ­но ши­ро­ко рас­про­стра­нён­но­го тре­тич­но­го кон­так­та в РНК мо­гут слу­жить т. н. А-ми­нор­ные взаи­мо­дей­ст­вия, ко­гда ос­но­ва­ния аде­ни­ло­вых н. о. од­но­тя­же­вых сег­мен­тов РНК встраи­ва­ют­ся в же­лоб­ки спи­раль­ных рай­онов РНК, об­ра­зуя там спе­ци­фич. во­до­род­ные свя­зи.

Тре­тич­ная струк­ту­ра РНК ста­би­ли­зи­ру­ет­ся бел­ка­ми и ио­на­ми маг­ния. Ны­не из­вест­ны про­стран­ст­вен­ные струк­ту­ры разл.

РНК как в сво­бод­ном, так и в свя­зан­ном с бел­ка­ми со­стоя­нии, по­лу­чен­ные с атом­ным раз­ре­ше­ни­ем ме­то­да­ми ядер­но­го маг­нит­но­го ре­зо­нан­са и рент­ге­но­ст­рук­тур­но­го ана­ли­за.

Биосинтез РНК

Все кле­точ­ные РНК об­ра­зу­ют­ся в ре­зуль­та­те транс­крип­ции ге­нов, в ко­то­рых они ко­ди­ро­ва­ны, с по­мо­щью фер­мен­тов РНК-по­ли­ме­раз. Про­цесс транс­крип­ции про­те­ка­ет по прин­ци­пу ком­пле­мен­тар­но­го ко­пи­ро­ва­ния од­ной из це­пей дву­спи­раль­ной ДНК; т. о.

, РНК пред­став­ля­ют со­бой по­ли­ри­бо­нук­ле­о­тид­ную ко­пию од­ной из це­пей ДНК и ком­пле­мен­тар­ны дру­гой её це­пи. Про­цес­сы био­син­те­за ви­рус­ных РНК весь­ма раз­но­об­раз­ны, и для ви­ру­са им­му­но­де­фи­ци­та че­ло­ве­ка (ВИЧ), напр.

, вклю­ча­ют ста­дию син­те­за на РНК как на мат­ри­це од­но­тя­же­вой ДНК (об­рат­ная транс­крип­ция) с по­сле­дую­щим пре­вра­ще­ни­ем её в дву­спи­раль­ную ДНК и ин­те­гра­ци­ей по­след­ней в ге­ном клет­ки. В слу­чае др.

РНК-со­дер­жа­щих ви­ру­сов реа­ли­зу­ет­ся ме­ха­низм РНК-ре­п­ли­ка­ции, ко­гда на ви­ри­он­ной РНК син­те­зи­ру­ет­ся ком­пле­мен­тар­ная цепь, а об­ра­зую­щая­ся дву­спи­раль­ная РНК слу­жит мат­ри­цей для по­сле­дую­ще­го син­те­за точ­ной ко­пии ви­русной РНК.

Все кле­точ­ные РНК и РНК мн. ви­ру­сов син­те­зи­ру­ют­ся в ви­де пред­ше­ст­вен­ни­ков, су­ще­ст­вен­но пре­вы­шаю­щих по дли­не «зре­лые» РНК. РНК-пред­ше­ст­вен­ник под­вер­га­ет­ся спе­ци­фич. для ка­ж­до­го ви­да РНК и тон­ко ре­гу­ли­руе­мо­му про­цес­син­гу.

Ес­ли ге­ны, ко­ди­рую­щие дан­ную РНК, со­дер­жат ин­тро­ны, пер­вич­ный транс­крипт под­вер­га­ет­ся сплай­син­гу (в т. ч. аль­тер­на­тив­но­му). Как пра­ви­ло, РНК-пред­ше­ст­вен­ник «раз­ре­за­ет­ся» спе­ци­фич. эн­до­нук­леа­за­ми на фраг­мен­ты, ко­то­рые уко­ра­чи­ва­ют­ся со­от­вет­ст­вую­щи­ми эк­зо­нук­леа­за­ми.

Во мно­гих слу­ча­ях вслед за этим про­ис­хо­дит мо­ди­фи­ка­ция кон­цов мо­ле­ку­лы РНК, напр. кэ­пи­ро­ва­ние 5′-кон­цов (при­сое­ди­не­ние ос­тат­ка 7-ме­тил­гуа­но­зи­на) эу­ка­рио­тич. мат­рич­ных ри­бо­нук­леи­но­вых ки­слот (мРНК) и по­ли­аде­ни­ли­ро­ва­ние их 3′ -кон­цов.

[attention type=yellow]

Ре­гу­ля­ция био­син­те­за РНК про­ис­хо­дит на всех ста­ди­ях транс­крип­ции и про­цес­син­га с по­мо­щью спец. ре­гу­ля­тор­ных бел­ков. Кро­ме то­го, в со­став самих РНК мо­гут вхо­дить эле­мен­ты, пред­на­зна­чен­ные для ре­гу­ля­ции их син­те­за.

[/attention]

Нук­лео­тид­ная по­сле­до­ва­тель­ность РНК мо­жет быть под­верг­ну­та ре­дак­ти­ро­ва­нию. Так, в мРНК, син­те­зи­рую­щей­ся в ми­то­хон­д­ри­ях три­па­но­со­мы, про­ис­хо­дит встав­ка боль­шо­го чис­ла ури­ди­ло­вых ос­тат­ков, не­ко­ди­ро­ван­ных в ДНК, в ре­зуль­та­те че­го её ин­фор­мац. со­дер­жа­ние кар­ди­наль­но из­ме­ня­ет­ся.

Ре­дак­ти­ру­ют­ся так­же транс­крип­ты мн. ге­нов че­ло­ве­ка и жи­вот­ных. В этом слу­чае про­ис­хо­дит за­ме­на (пу­тём де­за­ми­ни­ро­ва­ния) оп­ре­де­лён­ных еди­нич­ных ос­тат­ков А в мРНК на ос­тат­ки ино­зи­на (I), а так­же С на U.

Разнообразие РНК и их функций

РНК при­ня­то под­раз­де­лять на ко­ди­рую­щие и не­ко­ди­рую­щие. Сре­ди ко­ди­рую­щих РНК гл. ме­сто за­ни­ма­ют мРНК. В со­от­вет­ст­вии с «центр. дог­мой» мо­леку­ляр­ной био­ло­гии (ДНК – РНК – бе­лок) они пе­ре­но­сят ге­не­тич.

ин­фор­ма­цию от ДНК к ри­бо­со­мам, где она де­ко­ди­ру­ет­ся и реа­ли­зу­ет­ся в ви­де ами­но­кис­лот­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей бел­ков.

Ко­ди­рую­щей функ­ци­ей об­ла­да­ет РНК-ком­по­нент фер­мен­та те­ло­ме­ра­зы (те­ло­ме­раз­ная РНК), оп­ре­де­лён­ный сег­мент ко­то­рой слу­жит мат­ри­цей для син­те­за те­ло­мер­ных ДНК-по­вто­ров на кон­цах ли­ней­ных хро­мо­сом. Со спе­ци­фич. бел­ка­ми свя­за­на так­же ко­рот­кая мат­рич­ная РНК, на­зы­вае­мая на­прав­ляю­щей РНК (англ.

guide RNA), уча­ст­вую­щая в про­цес­се ре­дак­ти­ро­ва­ния мРНК. Она оп­ре­де­ля­ет, в ка­кие уча­ст­ки мРНК бу­дут вве­де­ны до­пол­нит. ос­тат­ки U.

У всех бак­те­рий су­ще­ст­ву­ет транс­порт­но-мат­рич­ная РНК (тмРНК), ко­ди­рую­щая ко­рот­кий пеп­тид, на­ра­щи­вае­мый на С-кон­цы де­фект­ных бел­ков, син­тез ко­то­рых по ка­кой-то при­чи­не не смог­ли до­ве­сти до кон­ца ри­бо­со­мы. Ко­ди­руе­мый тмРНК пеп­тид слу­жит сиг­на­лом для про­те­аз, унич­то­жаю­щих де­фект­ные бел­ки. Т. о., в этом слу­чае РНК осу­ще­ст­в­ля­ет кон­троль ка­че­ст­ва бел­ков, син­те­зи­руе­мых бак­те­ри­аль­ной клет­кой. К ко­ди­рую­щим РНК от­но­сят­ся все ви­рус­ные РНК, ко­то­рые слу­жат мат­ри­ца­ми для син­те­за ДНК и РНК, а так­же ви­рус­ных бел­ков.

К чис­лу не­ко­ди­рую­щих РНК от­но­сит­ся груп­па, фор­ми­рую­щая бе­лок­син­те­зи­рую­щий ап­па­рат клет­ки. Бо­лее 80% РНК лю­бой клет­ки пред­став­ле­но ри­бо­сом­ны­ми ри­бо­нук­леи­но­вы­ми ки­сло­та­ми (рРНК) – гл. струк­тур­ны­ми и функ­цио­наль­ны­ми ком­по­нен­та­ми ри­бо­сом.

Функ­цию де­ко­ди­ро­ва­ния ге­не­тич. ин­фор­ма­ции на ри­бо­со­мах под кон­тро­лем рРНК осу­ще­ст­в­ля­ют транс­порт­ные ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты (тРНК). Они пе­ре­но­сят в ри­бо­со­му ами­но­кис­лот­ные ос­тат­ки для син­те­за бел­ков.

[attention type=red]

Ко­гда ри­бо­со­мы син­те­зи­ру­ют сек­ре­тор­ные или мем­бран­ные бел­ки, с ни­ми ас­со­ции­ро­ва­ны сиг­нал­уз­наю­щие РНК-бел­ко­вые ком­плек­сы – т. н. SRP (от англ. signal recognition particles). В этих час­ти­цах РНК вы­пол­ня­ют роль кар­ка­са, на ко­то­ром со­би­ра­ют­ся бел­ки, рас­по­знаю­щие спец.

[/attention]

сиг­наль­ные по­сле­до­ва­тель­но­сти в син­те­зи­рую­щих­ся по­ли­пеп­тид­ных це­пях.

В ре­гу­ля­ции про­цес­сов транс­крип­ции и транс­ля­ции в клет­ке при­ни­ма­ют уча­стие мно­го­числ. низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ные, или ма­лые, и вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ные, или длин­ные, не­ко­ди­рую­щие РНК (мнкРНК и длнкРНК со­от­вет­ст­вен­но). Не­ко­то­рые из них об­ла­да­ют ри­бо­зим­ной ак­тив­но­стью и уча­ст­ву­ют в про­цес­син­ге др. РНК (напр.

, РНК-ком­по­нент бак­те­ри­аль­ной ри­бо­нук­леа­зы). В яд­рах кле­ток эу­ка­ри­от при­сут­ст­ву­ет се­мей­ст­во из 6–7 ма­лых ядер­ных РНК (мяРНК), вы­пол­няю­щих гл. функ­цию на всех ста­диях сплай­син­га мРНК. Воз­мож­но, не­ко­то­рые из них об­ла­да­ют ри­бо­зим­ной ак­тив­но­стью. мнкРНК, ло­ка­ли­зую­щие­ся в яд­рыш­ках эу­ка­рио­тич.

кле­ток, от­ве­ча­ют за спе­ци­фич. ме­ти­ли­ро­ва­ние пред­ше­ст­вен­ни­ков рРНК, за пре­вра­ще­ние в них оп­ре­де­лён­ных ос­тат­ков ури­ди­на в псев­до­ури­дин; они иг­ра­ют клю­че­вую роль в РНК-ин­тер­фе­рен­ции. Мно­гие из длнкРНК транс­кри­би­ру­ют­ся с це­пи ДНК, про­ти­во­по­лож­ной ко­ди­ру­щей мРНК.

Об­ра­зуя ком­пле­мен­тар­ные ком­плек­сы с мРНК вме­сте со спе­ци­фич. бел­ка­ми, они пол­но­стью или час­тич­но по­дав­ля­ют экс­прес­сию ге­нов на уров­не транс­ля­ции. Не­ко­ди­рую­щи­ми РНК пред­став­ле­ны транс­крип­ты су­ще­ст­вен­но боль­шей час­ти ге­но­мов всех ор­га­низ­мов, чем ко­ди­рую­щи­ми, т. е.

раз­но­об­ра­зие та­ких РНК в де­сят­ки раз пре­вы­ша­ет раз­но­об­ра­зие ин­ди­ви­ду­аль­ных бел­ков в клет­ке.

От­кры­тие у РНК столь вы­со­кой струк­тур­ной и функ­цио­наль­ной пла­стич­но­сти, в ча­ст­но­сти спо­соб­но­сти к са­мо­вос­про­из­ве­де­нию и са­мо­пре­вра­ще­ни­ям, по­зво­ля­ет пред­по­ла­гать, что при за­ро­ж­де­нии жиз­ни на Зем­ле эта нук­леи­но­вая ки­слота бы­ла пер­вым ин­фор­мац. био­по­ли­ме­ром, пред­ше­ст­во­вав­шим по­яв­ле­нию ДНК и бел­ков.

Источник: https://bigenc.ru/biology/text/3508789

Рнк (рибонуклеиновая кислота)

☰

Рнк (рибонуклеиновая кислота), так же как и ДНК, относится к нуклеиновым кислотам. Молекулы-полимеры РНК намного меньше, чем у ДНК. Однако в зависимости от типа РНК количество входящих в них нуклеотидов-мономеров различается.

В состав нуклеотида РНК в качестве сахара входит рибоза, в качестве азотистого основания — аденит, гуанин, урацил, цитозин. Урацил по строению и химическим свойствам близок к тимину, который обычен для ДНК. В зрелых молекулах РНК многие азотистые основания модифицированы, поэтому в реальности разновидностей азотистых оснований в составе РНК намного больше.

Рибоза в отличие от дезоксирибозы имеет дополнительную -ОН-группу (гидроксильную). Это обстоятельство позволяет РНК легче вступать в химические реакции.

https://www.youtube.com/watch?v=g-iQZZ14gik

Главной функцией РНК в клетках живых организмов можно назвать реализацию генетической информации. Именно благодаря разным типам рибонуклеиновой кислоты генетический код считывается (транскрибируется) с ДНК, после чего на его основе синтезируются полипептиды (происходит трансляция).

Итак, если ДНК в основном отвечает за хранение и передачу из поколения в поколение генетической информации (основной процесс – репликация), то РНК реализует эту информацию (процессы транскрипции и трансляции).

При этом транскрипция происходит на ДНК, так что этот процесс относится к обоим типам нуклеиновых кислот и тогда с этой точки зрения можно сказать, что и ДНК отвечает за реализацию генетической информации.

[attention type=green]

При более подробном рассмотрении функции РНК намного разнообразнее. Ряд молекул РНК выполняют структурную, каталитическую и другие функции.

[/attention]

Существует так называемая гипотеза РНК-мира, согласно которой вначале в живой природе в качестве носителя генетической информации выступали только молекулы РНК, при этом другие молекулы РНК катализировали различные реакции. Данная гипотеза подтверждена рядом опытов, показывающих возможную эволюцию РНК. На это указывает и то, что ряд вирусов в качестве нуклеиновой кислоты, хранящей генетическую информацию, имеют молекулу РНК.

Согласно гипотезе РНК-мира ДНК появилась позже в процессе естественного отбора как более устойчивая молекула, что важно для хранения генетической информации.

Выделяют три основных типа РНК (кроме них есть и другие): матричная (она же информационная), рибосомальная и транспортная. Обозначаются они соответственно иРНК (или мРНК), рРНК, тРНК.

Почти все РНК синтезируются на ДНК в процессе транскрипции. Однако часто транскрипция упоминается как синтез именно информационной РНК (иРНК). Связано это с тем, что последовательность нуклеотидов иРНК в последствии определит последовательность аминокислот синтезируемого в процессе трансляции белка.

Перед транскрипцией нити ДНК расплетаются, и на одной из них с помощью комплекса белков-ферментов синтезируется РНК по принципу комплементарности, так же как это происходит при репликации ДНК. Только напротив аденина ДНК к молекуле РНК присоединяется нуклеотид, содержащий урацил, а не тимин.

На самом деле на ДНК синтезируется не готовая информационная РНК, а ее предшественник — пре-иРНК. Предшественник содержит участки последовательности нуклеотидов, которые не кодируют белок и которые после синтеза пре-иРНК вырезаются при участии малых ядерных и ядрышковых РНК («дополнительные» типы РНК). Эти удаляющиеся участки называются интронами.

Остающиеся части иРНК называются экзонами. После удаления интронов экзоны сшиваются между собой. Процесс удаления интронов и сшивания экзонов называется сплайсингом. Усложняющей жизнь особенностью является то, что можно вырезать интроны по-разному, в результате получатся разные готовые иРНК, которые будут служить матрицами для разных белков.

Таким образом, вроде бы один ген ДНК может играть роль нескольких генов.

[attention type=yellow]

Следует отметить, что у прокариотических организмов сплайсинга не происходит. Обычно их иРНК сразу после синтеза на ДНК готова к трансляции. Бывает, что пока конец молекулы иРНК еще транскрибируется, на ее начале уже сидят рибосомы, синтезирующие белок.

[/attention]

После того как пре-иРНК созревает в информационную РНК и оказывается вне ядра, она становится матрицей для синтеза полипептида.

При этом на нее «насаживаются» рибосомы (не сразу, какая-то оказывается первой, другая — второй и т. д.). Каждая синтезирует свою копию белка, т. е.

на одной молекуле РНК могут синтезироваться сразу несколько одинаковых белковых молекул (понятно, что каждая будет находиться на своей стадии синтеза).

Рибосома, передвигаясь от начала иРНК к ее концу, считывает по три нуклеотида (хотя вмещает шесть, т. е. два кодона) и присоединяет соответствующую транспортную РНК (имеющую соответствующий кодону антикодон), к которой присоединена соответствующая аминокислота.

После этого с помощью активного центра рибосомы ранее синтезированная часть полипептида, соединенная с предшествующей тРНК, как-бы «пересаживается» (образуется пептидная связь) на аминокислоту, прикрепленную к только что пришедшей тРНК.

Таким образом, молекула белка постепенно увеличивается.

Когда молекула информационной РНК становится не нужна, клетка ее разрушает.

Транспортная РНК (тРНК)

Транспортная РНК — это достаточно маленькая (по меркам полимеров) молекула (количество нуклеотидов бывает разным, в среднем около 80-ти), во вторичной структуре имеет форму клеверного листа, в третичной сворачивается в нечто подобное букве Г.

Функция тРНК – присоединение к себе соответствующей своему антикодону аминокислоты. В дальнейшем соединение с рибосомой, находящейся на соответствующем антикодону кодоне иРНК, и «передача» этой аминокислоты. Обобщая, можно сказать, что транспортная РНК переносит (на то она и транспортная) аминокислоты к месту синтеза белка.

Живая природа на Земле использует всего около 20-ти аминокислот для синтеза различных белковых молекул (на самом деле аминокислот куда больше).

[attention type=red]

Но поскольку, согласно генетическому коду, кодонов больше 60-ти, то каждой аминокислоте может соответствовать несколько кодонов (на самом деле какой-то больше, какой-то меньше).

[/attention]

Таким образом, разновидностей тРНК больше 20, при этом разные транспортные РНК переносят одинаковые аминокислоты. (Но и тут не так все просто.)

Рибосомная РНК (рРНК)

Рибосомную РНК часто также называют рибосомальной РНК. Это одно и то же.

Рибосомная РНК составляет около 80% всей РНК клетки, так как входит в состав рибосом, коих в клетке бывает достаточно много.

В рибосомах рРНК образует комплексы с белками, выполняет структурную и каталитическую функции.

В состав рибосомы входят несколько разных молекул рРНК, отличающиеся между собой как по длине цепи, вторичной и третичной структуре, выполняемым функциям. Однако их суммарная функция — это реализация процесса трансляции. При этом молекулы рРНК считывают информацию с иРНК и катализируют образование пептидной связи между аминокислотами.

plustilino © 2019. All Rights Reserved

Источник: https://biology.su/molecular/rna

2.3.4. Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1868 г. швейцарским ученым Ф. Мишером. В организмах существует несколько видов нуклеиновых кислот, которые встречаются в различных органоидах клетки – ядре, митохондриях, пластидах.

К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, и-РНК, т-РНК, р-РНК.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)

  – линейный полимер, имеющий вид двойной спирали, образованной парой антипараллельных комплементарных (соответствующих друг другу по конфигурации) цепей. Пространственная структура молекулы ДНК была смоделирована американскими учеными Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в 1953 г.
Мономерами ДНК являются нуклеотиды.

Каждый нуклеотидДНК состоит из пуринового (А – аденин или Г – гуанин) или пиримидинового (Т – тимин или Ц – цитозин) азотистого основания, пятиуглеродного сахара  – дезоксирибозы и фосфатной группы.

Нуклеотиды в молекуле ДНК обращены друг к другу азотистыми основаниями и объединены парами в соответствии с правилами комплементарности: напротив аденина расположен тимин, напротив гуанина – цитозин. Пара А – Т соединена двумя водородными связями, а пара Г – Ц – тремя.

При репликации (удвоении) молекулы ДНК водородные связи рвутся и цепи расходятся и на каждой из них синтезируется новая цепь ДНК. Остов цепей ДНК образован сахарофосфатными остатками.
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК определяет ее специфичность, а также специфичность белков организма, которые кодируются этой последовательностью.

Эти последовательности индивидуальны и для каждого вида организмов, и для отдельных особей.
Пример: дана последовательность нуклеотидов ДНК: ЦГА – ТТА – ЦАА.На информационной РНК (и-РНК) будет синтезирована цепь ГЦУ – ААУ – ГУУ, в результате чего выстроится цепочка аминокислот: аланин – аспарагин – валин.

При замене нуклеотидов в одном из триплетов или их перестановке этот триплет будет кодировать другую аминокислоту, а, следовательно изменится и белок, кодируемый данным геном. Изменения в составе нуклеотидов или их последовательности называются мутацией.

Рибонуклеиновая кислота (РНК)

  – линейный полимер, состоящий из одной цепи нуклеотидов. В составе РНК тиминовый нуклеотид замещен на урациловый (У). Каждый нуклеотид РНК содержит пятиуглеродный сахар – рибозу, одно из четырех азотистых оснований и остаток фосфорной кислоты.
Синтезируются РНК в ядре.

Процесс называется транскрипция — это биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК; первый этап реализации генетической информации в клетке, в процессе которого последовательность нуклеотидов ДНК «переписывается» в нуклеотидную последовательность РНК.

 
Молекулы РНК формируются на матрице, которой служит одна из цепей ДНК, последовательность нуклеотидов в которой определяет порядок включения рибонуклеотидов по принципу комплементарности. РНК-полимераза, продвигаясь вдоль одной из цепей ДНК, соединяет нуклеотиды в том порядке, который определен матрицей. Образовавшиеся молекулы РНК называют транскриптами.

 
Виды РНК.
Матричная   или информационная  РНК. Синтезируется в ядре при участии фермента РНК-полимеразы. Комплементарна участку ДНК, на котором происходит синтез. Ее функция – снятие информации с ДНК и передача ее к месту синтеза белка – на рибосомы. Составляет 5% РНК клетки.
Рибосомная РНК  – синтезируется в ядрышке и входит в состав рибосом.

Составляет 85% РНК клетки.
Транспортная РНК – транспортирует аминокислоты к месту синтеза белка. Имеет форму клеверного листа и состоит из 70—90 нуклеотидов.

Аденозинтрифосфорная кислота – АТФ

– представляет собой нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, в двух из которых запасается большое количество энергии.

При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты освобождается 40 кДж/моль энергии.  Способность запасать такое количество энергии делает АТФ ее универсальным источником.

Синтез АТФ происходит в основном в митохондриях.

Часть А

А1. Мономерами ДНК и РНК являются1) азотистые основания 2) фосфатные группы 3) аминокислоты 4) нуклеотиды

А2. Функция информационной РНК:

1) удвоение информации                            2) снятие информации с ДНК3) транспорт аминокислот на рибосомы   4) хранение информации

А3. Укажите вторую цепь ДНК, комплементарную первой: АТТ – ГЦЦ – ТТГ

1) УАА – ТГГ – ААЦ          3) УЦЦ – ГЦЦ – АЦГ2) ТАА – ЦГГ – ААЦ          4) ТАА – УГГ – УУЦ

А4. Подтверждением гипотезы, предполагающей, что ДНК является генетическим материалом клетки, служит:

1) количество нуклеотидов в молекуле2) индивидуальность ДНК3) соотношение азотистых оснований (А = Т, Г= Ц)4) соотношение ДНК в гаметах и соматических клетках (1:2)

А5. Молекула ДНК способна передавать информацию благодаря:

1) последовательности нуклеотидов 2) количеству нуклеотидов3) способности к самоудвоению        4) спирализации молекулы

А6. В каком случае правильно указан состав одного из нуклеотидов РНК

1) тимин – рибоза – фосфат   2) урацил – дезоксирибоза – фосфат3) урацил – рибоза – фосфат

4) аденин – дезоксирибоза – фосфат

Часть В

В1. Выберите признаки молекулы ДНК1) Одноцепочная молекула  2) Нуклеотиды – АТУЦ3) Нуклеотиды – АТГЦ        4) Углевод – рибоза5) Углевод – дезоксирибоза 6) Способна к репликации

В2. Выберите функции, характерные для молекул РНК эукариотических клеток

1) распределение наследственной информации2) передача наследственной информации к месту синтеза белков3) транспорт аминокислот к месту синтеза белков4) инициирование репликации ДНК5) формирование структуры рибосом

6) хранение наследственной информации

Часть  С

С1. Установление структуры ДНК позволило решить ряд проблем. Какие, по вашему мнению, это были проблемы и как они решились в результате этого открытия?
С2. Сравните нуклеиновые кислоты по составу и свойствам.

Источник: https://biology100.ru/index.php/materialy-dlya-podgotovki/kletka-kak-biologicheskaya-sistema/2-3-4-organicheskie-veshchestva-kletki-nukleinovye-kisloty

Рнк – строение, виды и функции молекулы

По строению РНК и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) сходны. Эти вещества представляют собой биополимеры, молекулы которых — это длинные цепи, состоящие из отдельных фрагментов (остатков нуклеотидов). Присутствуя в каждой живой клетке, они выполняют следующие функции:

• Хранение информации как о самой клетке, так и обо всём организме, частью которого она является.
• Передача информации следующему поколению клеток при делении.
• Хранение, передача и расшифровка информации о реализации признаков организма, закодированных генами.

Основным фактором, отличающим друг от друга рибонуклеиновую и дезоксирибонуклеиновую кислоты, являются входящие в их состав углеводы, а именно дезоксирибоза в ДНК и рибоза в РНК.

Происхождение и структура

Каждый из мономеров, составляющих длинную молекулу, состоит из азотистого основания и присоединённых к нему фосфатных групп и углевода рибозы. Посредством соединения рибозы и фосфатного остатка осуществляется связь мономеров в цепь.

Кодирование информации обусловлено последовательностью расположения нуклеотидов в цепи.

Процесс биосинтеза рибонуклеиновой кислоты в живой клетке, называемый транскрипцией, осуществляется при обязательном присутствии фермента РНК-полимеразы. Соединение между собой мономеров (нуклеотидов), входящих в состав макромолекулы, осуществляется за счёт взаимодействия фосфатного остатка одного мономера с углеводным фрагментом другого.

Матрицей, на основе которой синтезируются молекулы этого вещества, может служить и молекула ДНК, и другая молекула РНК. В частности, на основе нуклеиновой кислоты с рибозой происходит репликация РНК-содержащих вирусов.

Примечательно, что этот фермент (полимераза) существует в различных модификациях, что обусловливает синтез разных видов этого вещества. Все разновидности рибонуклеиновой кислоты имеют сходное строение. Их пространственная структура напоминает по конфигурации листок клевера.

История исследования вопроса

Начало изучению нуклеиновых кислот было положено ещё в середине XIX века швейцарским учёным, обнаружившим эти вещества в клеточном ядре. Он назвал их нуклеином. Наличие этих веществ в прокариотических бактериальных клетках, не содержащих ядра, было доказано несколько позднее.

Предположение о роли РНК, которую она играет в биосинтезе белковых молекул, было сделано в 1939 году.

В ходе эксперимента было продемонстрировано, что РНК, кодирующая структуру гемоглобина кролика, при введении в другую клетку заставляет её синтезировать тот же самый белок. Описанный опыт наглядно продемонстрировал роль этого вещества в живом организме.

Параллельно с этим ещё одно исследование показало, что клетки, активно синтезирующие белковые вещества, содержат большее количество РНК, по сравнению с другими клеточными структурами.

[attention type=green]

Механизм синтеза самой рибонуклеиновой кислоты был открыт в середине XX века, за что в 1959 году была выдана Нобелевская премия по медицине. Ещё одна аналогичная награда в этой области была выдана в связи с расшифровкой последовательности цепи из 77 нуклеотидов транспортной РНК одного из видов дрожжевых грибков.

[/attention]

По мнению некоторых учёных, функция РНК процессе эволюции претерпела некоторые изменения. В частности, учёный Карл Везе в 1967 году выдвинул теорию так называемого «РНК мира». Согласно его предположениям, в прокариотических организмах эта нуклеиновая кислота выполняла следующие функции:

• Шифрование, хранение и передача информации, в частности, генетической информации клетки. Сейчас, после определённых изменений, которые произошли в ходе эволюции, эту функцию стала выполнять дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).
• Участие в ряде метаболических процессов, которое проявляется в их ускорении (каталитическая активность). В сегодняшнем мире эта функция принадлежит ферментам — специализированным веществам, имеющим белковую природу.

Открытие нуклеиновых кислот и успехи в исследовании их свойств и других характеристик дали мощный толчок в развитии молекулярной биологии.

С этого момента и берёт начало исследование механизмов передачи информации как внутри клеток, так и между ними.

Полученные экспериментально данные объясняют в том числе и механизм наследования некоторых признаков (один из основных принципов теории эволюции — наследственность).

Типы РНК

В зависимости от функций, выполняемых в организме, принято выделять несколько типов рибонуклеиновой кислоты. Каждый из них имеет своё специальное обозначение.

Различные типы этого вещества и соответствующие функции РНК для наглядности можно представить в виде таблицы:

Название	Условное обозначение	Особенности
Информационная (матричная)	иРНК (мРНК)	Из всей рибонуклеиновой кислоты, содержащейся в клетке, она составляет около 5%. Содержит и передаёт информацию о первичной структуре белка. Созревая, становится матрицей для синтеза полипептидной белковой молекулы. Молекулы информационной РНК присутствуют в клетке до тех пор, пока синтезируется необходимая белковая молекула. После того как матрица становится не нужна, клетка ее разрушает.
Рибосомальная	рРНК	Синтез рибосомальной РНК осуществляется в ядрышке. Её молекулы имеют довольно крупные габариты, состоят из из большого количества нуклеотидов — от 3000 до 5000. Составляя 80−85% всей РНК клетки, имеет несколько разновидностей, которые входят в состав рибосом, отличаясь друг от друга длиной цепи, выполняемыми функциями, а также вторичной и третичной структурой. Молекулы рибосомальной РНК считывают информацию, закодированную информационной молекулой и способствуют образованию связей между аминокислотами в белковой цепи.
Транспортная	тРНК	Эта разновидность рибонуклеиновой кислоты синтезируется в ядре клетки на основе матрицы ДНК, после чего выходит в цитоплазму. Характерной чертой транспортной РНК является небольшой по меркам полимерных веществ размер молекулы (по сравнению с молекулами того же вещества, которым присущи другие функции). Она может содержать около 80 мономеров. Функция этого вещества: транспорт аминокислот, являющихся строительными материалами для протеинов к месту сборки белковой молекулы. Если представить пространственную структуру молекулы нуклеиновой кислоты в виде фигуры, напоминающей листок клевера, то транспортируемая аминокислота присоединяется к его черешку. Молекула транспортной рибонуклеиновой кислоты неуниверсальна: для доставки к рибосоме каждого вида аминокислот необходима своя разновидность транспортной РНК. Всего таких видов известно около 60.

Указанные в таблице типы РНК являются основными. Кроме них существуют и другие разновидности этого вещества. Все они в совокупности составляют единую систему, значение которой крайне велико: она направлена на считывание и воспроизведение наследственной информации через синтез белковых структур.

Существует ещё одна классификации РНК; согласно ей, выделяют следующие разновидности:

• Ядерная. Рапространение — ядро эукариотических клеток. Молекула собирается полимеразой 2 или 3 типов. После сборки выходит в цитоплазму клетки, где происходит созревание; потом возвращается в ядро. Участвует в процессе созревания матричной РНК. В цепи такой нуклеиновой кислоты находится много уридиновых нуклеотидов. Имеется и малый (ядрышковый) подтип.
• Цитоплазматическая. Находится под влиянием ядерной разновидности нуклеиновой кислоты. Функция — участие в антителообразовании в зрелых плазматических клетках.
• Митохондриальная. В отличие от ядерной, располагается в митохондриях.
• Пластидная. Кодирует гены, обеспечивающие процессы транскрипции и трансляции.

В основе такого подразделения лежит место её нахождения внутри клетки.

Источник: https://nauka.club/biologiya/rnk.html