Аминокислоты входящие в состав рнк

Сегодня предлагаем ознакомится со статьей на тему: аминокислоты входящие в состав рнк с профессиональным описанием и объяснением.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК)

РНК — это полинуклеотид, содержащий D-рибозу вместо 2-дезокси-D-рибозы и урацил вместо тимина.

Остальные основания и их распределение аналогично ДНК. Цепочка РНК состоит только из одной цепи нуклеотидов.

Выделяют следующие виды РНК:

  • информационная РНК (иРНК) переносится из ядра в цитоплазму и обеспечивает синтез полипептидной цепочки;
  • транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам в ходе трансляции;
  • рибосомальная РНК (рРНК) входит в состав рибосом;
  • ядерная РНК (яРНК) образуется в результате транскрипции с ДНК.

Качественное разнообразие РНК чрезвычайно велико. Каждой полипептидной цепочке соответствует своя РНК, но несмотря на столь значительное разнообразие, зрелые иРНК имеют сходную организацию. На 5′-конце имется колпачок — кэп.

Кэп представляет собой участок из модифицированных 1…4 нуклеотидов. Первый нуклеотид всегда 7-метилгуанилат. Несколько следующих нуклеотидов могут быть метилированы в 2′-положении рибозы. Это защищает РНК от разрушения их экзонуклеазами. За кэпом располагается 5′-нетранслируемый участок из нескольких десятков нуклеотидов. Этот участок связывает РНК с субъединицей рибосомы.

Считывание информации с РНК начинается с триплета нуклеотидов аденин-урацил-гуанин, который называется инициирующим кодоном. Кодирующая часть молекулы содержит информацию о полипептидной цепочке.

У эукариот зрелые иРНК являются моноцистронными, то есть содержат информацию только об одной полипептидной цепочке. А у бактерий в каждой иРНК может сохраняться информация о нескольких полипептидных цепочках, то есть они полицистронные.

За кодирующей частью находится кодон терминации — это один из «бессмысленных» кодонов, например урацил-аденин-аденин и др. За ним может следовать 3′-нетранслируемый участок (от десятков до сотен нуклеотидов) и поли (А)-фрагмент (до двухсот адениновых нуклеотидов). Чем длиннее эти два участка, тем продолжительнее существование иРНК, так как разрушение ее происходит с помощью экзонуклеаз с 3′-конца. В зрелой иРНК не содержатся нитроны — некодирующие участки РНК.

В ходе модификации яРНК происходит удаление одних участков интронов с последующим соединением экзонов (зон РНК, кодирующих белки) и образованием зрелой иРНК. Такая РНК содержит сигнальные участки, которые, взаимодействуя с рецепторными комплексами ядерной поры, обеспечивают транспортировку иРНК в цитоплазму, а также связывают иРНК с рибосомами.

РНК является одиночной цепочкой, но она может формировать петли и сдвоенные участки. Эти петли иногда называют «шпильками». Петли стабилизированы прежде всего взаимодействиями в парах аденин-урацил и гуанин-цитозин, но не обязательно.

Транспортные РНК не столь разнообразны, как иРНК. Их несколько десятков. Для каждой из аминокислот может быть от одной до шести видов тРНК. Виды тРНК, способные связывать одну и ту же аминокислоту, называют изоакцепторными. Специфичность тРНК к той или иной аминокислоте обозначается верхним индексом, например тРНК Ала .

[3]

Общее число нуклеотидов в тРНК обычно не больше сотни. Среди них много минорных (модифицированных, измененных) нуклеотидов.

Благодаря образованию шпилек тРНК имеет форму «клеверного листа». Участок на 3′-конце состоит из четырех нуклеотидов и связывает аминокислоты — это акцепторная ветвь. К самому крайнему нуклеотиду (аденину) присоединяется аминокислота. Антикодоновая петля состоит из семи нуклеотидов и лежит в центре тРНК. Три нуклеотида выполняют роль антикодона и комплементарно связываются с соответствующим кодоном в цепи иРНК в рибосоме. тРНК способна формировать стабильную третичную структуру.

Рибосомальные РНК являются основой для формирования рибосом. Малая субъединица кариот образована одной молекулой рРНК, кроме того, в нее входят около 30 белков. В большую субъединицу встроена одна длинная рРНК и две короткие. С ними связаны 45 молекул белков. В рРНК много гуанина и цитозина, кроме того, они формируют многочисленные двухцепочечные участки.

Ядерная РНК из ядра в цитоплазму не выходит, а подвергается изменениям в матриксе ядра — модификации, превращаясь в иРНК.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Молекула РНК не менее важная составляющая любого организма, она присутствует и в клетках прокариот, и в клетках эукариот, и у некоторых вирусов (РНК-содержащие вирусы).

Общее строение и состав молекулы мы рассмотрели в лекции «Нуклеиновые кислоты«, здесь мы рассмотрим следующие вопросы:

  • Образование РНК и комплементарность ДНК
  • транскрипция
  • трансляция (синтез белка)

Молекулы РНК менее крупные, чем молекулы ДНК. Молекулярная масса тРНК — 20-30 тыс. у.е., рРНК — до 1,5 млн. у.е.

Строение РНК

Итак, структура молекулы РНК — это одноцепочечная молекула и содержит 4 вида азотистых оснований:

А, У, Ц и Г

Нуклеотиды в РНК соединены в полинуклеотидную цепь за счет взаимодействия сахара пентозы одного нуклеотида и остатка фосфорной кислоты другого.

Существует 3 вида РНК:

Информационная или матричная — и- (м-) РНК — доставляет информацию о структуре белка от ДНК к рибосомам — к месту синтеза белка. (Находятся в ядре и цитоплазме эукариотических клеток). Образуется в результате транскрипции на молекуле ДНК (копирует гены) и несет информацию о первичной структуре одной белковой молекулы.

Кодон — единица генетического кода, тройка нуклеотидных остатков (триплет) РНК, обычно кодирующих включение одной аминокислоты

Транспортная РНК — т-РНК — переносит аминокислоты к месту синтеза белка — на рибосомы. Одноцепочечные молекулы трехмерной структуры («клеверный лист»), созданные внутримолекулярными водородными связями.

Антикодон — триплет- участок в транспортной рибонуклеиновой кислоте (тРНК), который в процессе трансляции спаривается с кодоном матричной РНК (мРНК) и обеспечивает включение соответствующего аминокислотного остатка в белок

Рибосомная РНК — р-РНК- входит в состав рибосом — составляет 50% ее структуры. Самые крупные одноцепочечные молекулы.

Транскрипция и Трансляция

Транскрипция РНК

Транскриgция происходит в клетках прокариот — в нуклеоиде, а в клетках эукариот— в ядре.

Итак, как мы знаем, ДНК каждого организма уникальна.

Читайте так же:  Л карнитин островит 2000 таблетки

Транскрипция — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Соответственно, РНК каждого организма так же уникальна. Образующаяся м- (матричная, или информационная) РНК комплементарна одной цепи ДНК. Как и в случае ДНК, «помогает» транскрипции фермент РНК — полимераза. Так же как и в репликации ДНК, процесс начинается с инициации (=начало), потом идет пролонгация (=удлинение, продолжение) и заканчивается терминацией (=обрыв, окончание).

По окончании процесса м-РНК выходит из ядра в цитоплазму.

Трансляция

Вообще, трансляция — процесс очень сложный и похож на хорошо отработанную автоматическую хирургическую операцию. Мы рассмотрим «упрощенный вариант» — просто чтобы понимать основные процессы этого механизма, главное назначение которого — обеспечить организм белком.

  • молекула м-РНК выходит из ядра в цитоплазму и соединяется с рибосомой.
  • В этот момент аминокислоты цитоплазмы активизируется, но есть одно «но» — напрямую м-РНК и аминокислоты не могут взаимодействовать. Им нужен «переходник»
  • Таким переходником становится т- (транспортная) РНК. Каждой аминокислоте соответствует своя т-РНК. У т-РНК есть специальная тройка нуклеотидов (антикодон), которая комплементарна определенному участку м-РНК, и она «пристраивает» аминокислоту к этому определенному участку.
  • Рибосома, в свою очередь, с помощью специальных ферментов образует полипептидную связь между этими аминокислотами — рибосома движется вдоль м-РНК как бегунок вдоль застежки-змейки. Полипептидная цепь растет, пока не рибосома не дойдет до кодона (3 аминокислоты), который соответствует сигналу «СТОП». Тогда цепь обрывается, белок выходит из рибосомы.

Генетический код

Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

Как пользоваться таблицей:

  • Находите первое азотистое основание в левом столбце;
  • Находите второе основание сверху;
  • Определяете третье основание в правом столбце.

Пересечение всех трех- и есть нужная вам аминокислота образующегося белка.

Свойства генетического кода

  1. Триплетность — значащей единицей кода является сочетание трёх нуклеотидов (триплет, или кодон).
  2. Непрерывность — между триплетами нет знаков препинания, то есть информация считывается непрерывно.
  3. Неперекрываемость — один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух или более триплетов.
  4. Однозначность (специфичность) — определённый кодон соответствует только одной аминокислоте .
  5. Вырожденность (избыточность) — одной и той же аминокислоте может соответствовать несколько кодонов.
  6. Универсальность — генетический код работает одинаково в организмах разного уровня сложности — от вирусов до человека

Не нужно вызубривать наизусть эти свойства. Важно именно понять, что генетический код универсален для всех живых организмов! Почему? Да потому что основан он на аминокислотах. А они, так же как и белки — основа жизни на Земле.

Получается, что самая основная функция молекулы РНК — синтез белка в организме — важнейший процесс пластического обмена (ассимиляции).

Более частные функции зависят от вида РНК — три основных (и-РНК, т-РНК и р-РНК) мы рассмотрели выше.

По сути, РНК — это «Мост» между геном (кодонами) и белком.

В ЕГЭ задачи на ДНК-РНК-белок «живут» в части С.

Так и тянется рука посчитать, да? А правильный ответ — 4). Почему не известно?

Потому что РНК, в отличие от молекулы ДНК, не двуцепочечная. А количество Аденина в одной цепочке по Гуанину не определить.

Функции РНК различаются в зависимости от вида рибонуклеиновый кислоты.

1) Информационная РНК (и-РНК).

2) Рибосомная РНК (р-РНК).

3) Транспортная РНК (т-РНК).

4) Минорные (малые) РНК. Это молекулы РНК, чаще всего с небольшой молекулярной массой, располагающиеся в различных участках клетки (мембране, цитоплазме, органеллах, ядре и т.д.). Их роль до конца не изучена. Доказано, что они могут помогать созреванию рибосомной РНК, участвуют в переносе белков через мембрану клетки, способствуют редупликации молекул ДНК и т.д.

5) Рибозимы. Недавно выявленный вид РНК, принимающие активное участие в ферментативных процессах клетки в качестве фермента (катализатора).

6) Вирусные РНК. Любой вирус может содержать только один вид нуклеиновой кислоты: либо ДНК либо РНК. Соответственно, вирусы, имеющие в своём составе молекулу РНК, получили название РНК-содержащие. При попадании в клетку вируса данного типа может происходить процесс обратной транскрипции (образование новых ДНК на базе РНК), и уже вновь образовавшаяся ДНК вируса встраивается в геном клетки и обеспечивает существование, а также размножение возбудителя. Вторым вариантом сценария является образование комплиментарной РНК на матрице поступившей вирусной РНК. В этом случае, образование новых вирусных белков, жизнедеятельность и размножение вируса происходит без участия дезоксирибонуклеиновой кислоты только на основании генетической информации, записанной на вирусной-РНК. Рибонуклеиновые кислоты. РНК, строение, структуры, виды, роль. Генетический код. Механизмы передачи генетической информации. Репликация. Транскрипция

На долю рРНК приходится 90% всей РНК клетки, она характеризуется метаболической стабильностью. У прокариот различают три различных типа рРНК с коэффициентами седиментации 23S,16S и 5S; у эукариот четыре типа:-28S, 18S,5S и 5,8S.

РНК этого типа локализованы в рибосомах и участвуют в специфическом взаимодействии с рибосомными белками.

Рибосомные РНК имеют форму вторичной структуры в виде которых двуспиральных участков, соединенных изогнутой одиночной цепью. Белки рибосомы связаны преимущественно с однотяжевыми участками молекулы.

Для рРНК характерно наличие модифицированных оснований, однако в значительно меньшем количестве, чем в тРНК. В рРНК присутствуют главным образом метилизированные нуклеотиды, причем метильные группы присоединены либо к основанию, либо к 2 / — OH- группе рибозы.

Молекулы тРНК представляют собой единую цепь, состоящую из 70-90 нуклеотидов, с молекулярной массой 23000-28000 и константой седиментации 4S. В клеточной РНК транспортная РНК составляет 10-20%. Молекулы тРНК обладают способностью ковалентно связываться с определенной аминокислотой и соединяться через систему водородных связей с одним из нуклеотидных триплетов молекулы мРНК. Таким образом, тРНК реализуют кодовое соответствие между аминокислотой и отвечающим ей кодоном мРНК. Для выполнения адапторной функции тРНК должны иметь вполне определенную вторичную и третичную структуру.

Читайте так же:  Лучшие жиросжигатели спортивное питание

Каждая молекула тРНК обладает постоянной вторичной структурой, имеет форму двумерного клеверного листа и состоит из спиральных участков, образованных нуклеотидами одной и той же цепи, и расположенных между ними одноцепочечных петель. Количество спиральных областей достигает половины молекулы.Неспаренные последовательности образуют характерные структурные элементы (ветви),имеющие типичные ветви:

А) акцепторный стебель, на 3 / -OH конце которого в большинстве случаев расположен триплет ЦЦА. К карбоксильной группе концевого аденозина с помощью специфического фермента присоединяется соответствующая аминокислота;

Б) псевдоуридиновая или Т Ц-петля, состоит из семи нуклеотидов с обязательной последовательностью 5 / -Т ЦГ-3 / , в которой содержится псевдоуридин; предполагается что Т Ц-петля используется для связывания тРНК с рибосомой;

В) дополнительная петля-различная по размеру и составу в разных тРНК;

Г) антикодоновая петля состоит из семи нуклеотидов и содержит группу из трех оснований (антикодон), которая комплементарна триплету (кодону) в молекуле иРНК;

Д) дигидроуридиловая петля (D-петля), состоящая из 8-12 нуклеотидов и содержащая от одного до четырех дигидроуридиловых остатков;считается, что D-петля используется для связывания тРНК со специфическим ферментом (аминоацил-тРНК-синтетаза).

Третичная укладка молекул тРНК является весьма компактной и имеет Г-образную форму. Угол подобной структуры образован дигидроуридиновым остатком и Т Ц-петлей, длинное колено образует акцепторный стебель и Т Ц-петля, а короткое-D-петля и антикодоновая петля.

В стабилизации третичной структуры тРНК участвуют поливалентные катионы (Mg 2+ , полиамины), а также водородные связи между основаниями и фосфодиэфирным остовом.

Сложная постранственная укладка молекулы тРНК обусловлена множественными высокоспецифичными взаимодействиями как с белками, так и с другими нуклеиновыми кислотами (рРНК).

Транспортная РНК отличается от других типов РНК высоким содержанием минорных оснований-в среднем 10-12 оснований на молекулу, однако общее число их а тРНК растет по мере продважения организмов по эволюционной лестнице. В тРНК выявлены различные метилированные пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (5-метилцитозин и рибозилтимин) основания, серосодержащие основания (6-тиоурацил), но наиболее распростран(6-тиоурацил), но наиболее распространенным минорным компонентом является псевдоуридин. Роль необычных нуклеотидов в молекулах тРНК пока не ясна, однако пологают, что чем ниже уровень митилирования тРНК, тем она менее активна и специфична.

Локализация модифицированных нуклеотидов строго фиксирована. Наличие минорных оснований в составе тРНК обуславливает устойчивасть молекул к действию нуклеаз и, кроме того, они участвуют в поддержании определенной структуры, так как подобные основания не способны к нормальному спариванию и препятствуют образованию двойной спирали. Таким образом, наличие модифицированных оснований в составе тРНК обуславливает не только её структуру, но также и многие специальные функции молекулы тРНК.

В большинстве клеток эукариот содержится набор различных тРНК. Для каждой аминокислоты имеется не менее чем по одной специфической тРНК. тРНК связывающие одну и ту же аминокислоту, называют изоакцепторными. Каждый тип клеток в организме отличется своим соотношением изоакцепторных тРНК.

Матричная РНК содержит генетическую информацию о последовательности аминокислот для основных ферментов и других белков, т.е. служит матицей для биосинтеза полипептидных цепей. На долю мРНК в клетке приходится 5% от общего количества РНК. В отличий от рРНК и тРНК,мРНК гетерогенна по размерам,её молекулярная масса находится в пределах от 25 10 3 до 1 10 6 ; мРНК характеризуется широким диапазоном констант седиментации (6-25S). Наличие в клетке цепи мРНК переменной длинны отражает разнообразие молекулярных масс белков, синтез которых они обеспечивают.

По своему нуклеотидному составу мРНК соответствует ДНК из той же клетки,т.е. является комплементарной к одной из цепи ДНК. В последовательности нуклеотидов ( первичная структура) мРНК заложена информация не только о структуре белка, но и о вторичной структуре самих молекул мРНК. Вторичная структура мРНК формируется за счет взаимокомплементарных последовательностей, содержание которых у РНК различного происхождения сходно и состовляет от 40 до 50%. Значительное количество спаренных участков может образовываться в 3 / и 5 / -зонах мРНК.

Анализ 5 / -концов областей 18s рРНК показал,что в них имеются взаимокомплементарные последовательности.

Третичная структура мРНК формируется главным образом за счет водородных связей, гидрофобного взаимодействия, геометрического и стерического ограничения, электрических сил.

Матричная РНК представляет собой метаболически активную и относительно не стабильную, короткоживущую форму. Так, мРНК микроорганизмов характеризуется бысрым обновлением, ивремя жизни её состовляет несколько минут. Вместе с тем для организмов, клетки которых содержат истинные ограниченые мембраной ядра, продолжительность жизни мРНК может достигать многих часов и даже несколько дней.

Стабильность мРНК может определяться различного рода модификациями её молекулы. Так, обнаружено, что 5 / -концевая последовательность мРНК вирусов и эукариот метилирована,или «заблокирована». Первым нуклеотидом в 5 / -терминальной структуре кэпа является 7-метилгуанин, который связан со следующим нуклеотидом 5 / -5 / -пирофосфатной связью. Второй нуклеотид метилирован по C-2 / -рибозного остатка, а в третьем нуклеотиде метильной группы может и не быть.

Ещё одной способностью мРНК является то, что на 3 / -концах многих молекул мРНК эукариотических клеток имеются относительно длинные последовательности адениловых нуклеотидов, которые присоединяются к молекулам мРНК с помощью специальных ферентов уже после завершения синтеза. Реакция протекает в клеточном ядре и цитоплазме.

На 3 / — и 5 / — концах мРНК модифицируемые последовательности составляют около 25% от общей длины молекулы. Считают, что 5 / – кэпы и 3 / -поли-А – последовательности необходимы либо для стабилизации мРНК, предохраняющей её от действия нуклеаз, либо для регулирования процесса трансляции.

В живых клетках обнаружено несколько типов РНК, которые могут уменьшать степень выражения гена при комплементарности мРНК или самому гену. Микро-РНК (21-22 нуклеотида в длину) найдены у эукариот и оказывают воздействие через механизм РНК-интерференции. При этом комплекс микро-РНК и ферментов может приводить к метилированию нуклеотидов в ДНК промотора гена, что служит сигналом для уменьшения активности гена. При использовании другого типа регуляции мРНК, комплементарная микро-РНК, деградируется. Однако есть и миРНК, которые увеличивают, а не уменьшают экспрессию генов. Малые интерферирующие РНК (миРНК, 20-25 нуклеотидов) часто образуются в результате расщепления вирусных РНК, но существуют и эндогенные клеточные миРНК. Малые интерферирующие РНК также действуют через РНК-интерференцию по сходным с микро-РНК механизмам. У животных найдены так называемыме РНК, взаимодействующие с Piwi (piRNA, 29-30 нуклеотидов), действующие в половых клетках против транспозиции и играющие роль в образовании гамет. Кроме того, piRNA могут эпигенетически наследоваться по материнской линии, передавая потомству своё свойство ингибировать экспрессию транспозонов.

Читайте так же:  Недостаток витамина д симптомы у женщин
Видео (кликните для воспроизведения).

Антисмысловые РНК широко распространены у бактерий, многие из них подавляют выражение генов, но некоторые активируют экспрессию. Действуют антисмысловые РНК, присоединяясь к мРНК, что приводит к образованию двуцепочечных молекул РНК, которые деградируются ферментами.У эукариот обнаружены высокомолекулярные, мРНК-подобные молекулы РНК. Эти молекулы также регулируют выражение генов.

Кроме роли отдельных молекул в регуляции генов, регуляторные элементы могут формироваться в 5′ и 3′ нетранслируемых участках мРНК. Эти элементы могут действовать самостоятельно, предотвращая инициацию трансляции, либо присоединять белки, например, ферритин или малые молекулы, например, биотин.

Многие РНК принимают участие в модификации других РНК. Интроны вырезаются из пре-мРНК сплайсосомами, которые, кроме белков, содержат несколько малых ядерных РНК (мяРНК). Кроме того, интроны могут катализировать собственное вырезание. Синтезированая в результате транскрипции РНК также может быть химически модифицирована. У эукариот химические модификации нуклеотидов РНК, например, их метилирование, выполняется малыми ядерными РНК (мяРНК, 60-300 нуклеотидов). Этот тип РНК локализуется в ядрышко и тельцах Кахаля . После ассоциации мяРНК с ферментами, мяРНК связываются с РНК-мишенью путём образования пар между основаниями двух молекул, а ферменты модифицируют нуклеотиды РНК-мишени. Рибосомальные и транспортные РНК содержат много подобных модификаций, конкретное положение которых часто сохраняется в процессе эволюции. Также могут быть модифицированы мяРНК и сами мяРНК. Гидовые РНК осуществляют процесс редактирования РНК в кинетопласте — особом участке митохондрии протистов-кинетопластид (например, трипаносом).

Геномы, состоящие из РНК

Как и ДНК, РНК может хранить информацию о биологических процессах. РНК может использоваться в качестве генома вирусов и вирусоподобных частиц. РНК-геномы можно разделить на те, которые не имеют промежуточной стадии ДНК и те, которые для размножения копируются в ДНК-копию и обратно в РНК (ретровирусы).

Многие вирусы, например, вирус гриппа, на всех стадиях содержат геном, состоящий исключительно из РНК. РНК содержится внутри обычно белковой оболочки и реплицируется с помощью закодированных в ней РНК-зависимых РНК-полимераз. Вирусные геномы, состоящие из РНК разделяются на:

содержащие «плюс-цепь РНК», которая используется в качестве и мРНК, и генома;

«минус-цепь РНК», которая служит только геномом, а в качестве мРНК используется комплементарная ей молекула;

Вироиды — другая группа патогенов, содержащих РНК-геном и не содержащих белок. Они реплицируются РНК-полимеразами организма хозяина.

Ретровирусы и ретротранспозоны

У других вирусов РНК-геном есть в течение только одной из фаз жизненного цикла. Вирионы так называемых ретровирусов содержат молекулы РНК, которые при попадании в клетки хозяина служат матрицей для синтеза ДНК-копии. В свою очередь, с матрицы ДНК считывается РНК-геном. Кроме вирусов обратную транскрипции применяют и класс мобильных элементов генома — ретротранспозоны.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8634 —

| 7425 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Химический состав и структура рнк.

РНК – рибонуклеиновая кислота. Нуклеотиды РНК состоят из сахара — рибозы, к которой присоединено одно из оснований: аденин, гуанин, цитозин или урацил. Фосфатная группа соединяет рибозы в цепочку, образуя 3,5 фосфодиэфирные связи. Фосфатные группы при физиологическом рН отрицательно заряжены, поэтому РНК — полианион. РНК транскрибируется как полимер четырёх оснований, но в «зрелой» РНК есть много модифицированных оснований и сахаров. Всего в РНК насчитывается около 100 разных видов модифицированных нуклеотидов.

Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом. Важная структурная особенность РНК, отличающая её от ДНК — наличие гидроксильной группы. «Рабочая» форма одноцепочечной молекулы РНК, как и у белков, часто обладает третичной структурой. Между ДНК и РНК есть три основных отличия:

1 — ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК — рибозу, у которой есть дополнительная, по сравнению с дезоксирибозой, гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.

2 — Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил — неметилированная форма тимина.

3 — ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные.

(рисунок – строение молекулы РНК).

Виды рнк и их биологическая роль.

Матричная (информационная) РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность мРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка. Однако подавляющее большинство РНК не кодируют белок. Эти некодирующие РНК могут транскрибироваться с отдельных генов (например, рибосомальные РНК) или быть производными интронов. Классические, хорошо изученные типы некодирующих РНК — это транспортные РНК (тРНК) и рРНК, которые участвуют в процессе трансляции. Существуют также классы РНК, ответственные за регуляцию генов, процессинг мРНК и другие роли. Кроме того, есть и молекулы некодирующих РНК, способные катализировать химические реакции, такие, как разрезание и лигирование молекул РНК. По аналогии с белками, способными катализировать химические реакции — энзимами (ферментами), каталитические молекулы РНК называются рибозимами.

Читайте так же:  Информация о последовательности аминокислот

Аминокислоты входящие в состав рнк

Нуклеиновые кислоты — это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организмах.

Молекулярная масса нуклеиновых кислот может меняться от сотен тысяч до десятков миллиардов. Они были открыты и выделены из клеточных ядер еще в XIX в., однако их биологическая роль была выяснена только во второй половине XX в.

В состав нуклеотида — структурного звена нуклеиновых кислот — входят три составные части:

1) азотистое основание — пиримидиновое или пуриновое

Пиримидиновые основания

– производные пиримидина, входящие в состав нуклеиновых кислот: урацил, тимин, цитозин .

Для оснований, содержащих группу –ОН, характерно подвижное равновесие структурных изомеров, обусловленное переносом протона от кислорода к азоту и наоборот:

Пуриновые основания — производные пурина, входящие в состав нуклеиновых кислот: аденин, гуанин.

Гуанин существует в виде двух структурных изомеров:

Рибоза и 2-дезоксирибоза относятся к моносахаридам, содержащим пять углеродных атомов. В состав нуклеиновых кислот они входят в циклических β-формах:

В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида — рибоза или 2-дезоксирибоза, различают

· рибонуклеиновые кислоты (РНК) и

[1]

· дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК)

В главную (сахарофосфатную) цепь РНК входят остатки рибозы, а в ДНК – 2-дезоксирибозы.
Нуклеотидные звенья макромолекул ДНК могут содержать аденин, гуанин, цитозин и тимин. Состав РНК отличается тем, что вместо тимина присутствует урацил.

Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов а.е.м. Это самые длинные из известных макромолекул. Значительно меньше молекулярная масса РНК (от нескольких сотен до десятков тысяч). ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК – в рибосомах и протоплазме клеток.

При описании строения нуклеиновых кислот учитывают различные уровни организации макромолекул: первичную

и вторичную структуру.

· Первичная структура нуклеиновых кислот – это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи.

[2]

В сокращённом однобуквенном обозначении эта структура записывается как

· Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно упорядоченные формы полинуклеотидных цепей.

Вторичная структура ДНК

представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль.

Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары (от лат. complementum — дополнение).

Образование водородных связей между комплементарными парами оснований обусловлено их пространственным соответствием.

Пиримидиновое основание комплементарно пуриновому основанию:

Водородные связи между другими парами оснований не позволяют им разместиться в структуре двойной спирали. Таким образом,

· ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),

· ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Комплементарность оснований определяет комплементарность цепей

в молекулах ДНК.

Комплементарность полинуклеотидных цепей служит химической основой главной функции ДНК – хранения и передачи наследственных признаков.

Способность ДНК не только хранить, но и использовать генетическую информацию определяется следующими ее свойствами:

· молекулы ДНК способны к репликации (удвоению), т.е. могут обеспечить возможность синтеза других молекул ДНК, идентичных исходным, поскольку последовательность оснований в одной из цепей двойной спирали контролирует их расположение в другой цепи.

· молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для организмов данного вида.

Вторичная структура РНК

В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют строго определенной пространственной формы (вторичная структура РНК зависит от их биологических функций).

Основная роль РНК – непосредственное участие в биосинтезе белка.

Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул:

· информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка;

· транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа «узнают» по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка;

· рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК)

В ядре содержится много белков.

Они представлены двумя группами — простыми белками и дезоксирибонуклеопротеидами, состоящими из равного количества дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и белков. В небольшом количестве в состав клеточного ядра входит и рибонуклеиновая кислота (РНК).

Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены швейцарским биохимиком Ф. Мишером в 1869 г. в ядрах животных клеток, откуда они и получили свое название (от лат. нуклеус — ядро). Биологическое значение и роль нуклеиновых кислот в явлениях наследственности и жизнедеятельности всех организмов, были установлены лишь в последние 20—25 лет, когда удалось выяснить их сложную биохимическую природу.

Обе нуклеиновые кислоты — биологические полимеры, то есть вещества, сложные молекулы которых состоят из более простых молекул — мономеров. Эти кислоты различаются между собой по химическому составу, местонахождению в клетке и той биологической роли, какую они в ней выполняют. ДНК находится главным образом в клеточном ядре, РНК входит в состав всех частей клетки, но наибольшее ее количество обнаруживается в цитоплазме. В целом же клетка со всеми ее органоидами как бы насыщена нуклеиновыми кислотами, что указывает на их важнейшее биологическое значение.

В химическом составе молекул ДНК и РНК обнаружены как сходства, так и различия. При полном распаде молекул ДНК образуются азотистые основания, пентозный сахар — дезоксирибоза и фосфорная кислота. Азотистые основания представлены четырьмя соединениями: аденин и гуанин — производные пурина, цитозин и тимин — производные пиримидина. При распаде молекулы РНК выделяются те же три типа соединений: азотистые основания, сахар и фосфорная кислота, только вместо тимина появляется урацил, а вместо сахара дезоксирибозы — рибоза.

Читайте так же:  20 аминокислот формулы и названия

Нуклеиновые кислоты состоят из более простых молекул — нуклеотидов, каждый из которых, в свою очередь, включает три компонента: молекулу сахара, молекулу азотистого основания и молекулу фосфорной кислоты. Молекула РНК состоит из рибонуклеотидов, а молекула ДНК — из дезоксирибонуклеотидов. Нуклеотиды именуются по входящим в них азотистым основаниям и сокращенно обозначаются соответствующими начальными буквами этих оснований.

Нуклеиновые кислоты — это высокомолекулярные соединения, так как в их состав входит очень большое число нуклеотидов. Так, ДНК включает 10—25 тыс. отдельных нуклеотидов (молекулярная масса ее 4—8 млн. и выше), а РНК — 4—6 тыс. нуклеотидов (молекулярная масса ее 1,5—2 млн.).

Процесс связывания отдельных нуклеотидов в молекулы нуклеиновых кислот называется полимеризацией. Нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК соединяются между собой через фосфорную кислоту и образуют длинные цепочки. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепочек, а РНК — из одной.

Химический анализ показал, что в ДНК любых организмов количество аденина всегда точно соответствует количеству тимина, а количество гуанина — количеству цитозина, то есть отношения А : Т и Г : Ц равны 1. Вместе с тем установлено, что молекулы ДНК различных растений и животных могут очень сильно различаться между собой по количеству входящих в них нуклеотидов и порядку их чередования, что и обусловливает различия в биологических свойствах ДНК.

Строение молекулы ДНК долгое время оставалось неясным. В 1953 г. английский ученый Уотсон и американский ученый Крик на основании рентгеноструктурного анализа и математических расчетов предложили свою модель макромолекулярной структуры ДНК. Согласно модели Уотсона — Крика, молекула ДНК состоит из двух спиральных цепочек, закрученных правильными витками вокруг одной общей для них оси. Каждая из двух цепочек представляет собой полинуклеотид. Между собой такие полинуклеотидные цепочки связаны азотистыми основаниями. При этом пуриновые основания, состоящие из двух колец, соединяются слабыми водородными связями с пиримидиновыми основаниями, состоящими из одного кольца, таким образом, что аденин всегда

связан с тимином (А + Т), а гуанин — с цитозином (Г + Ц). Следовательно, эти пары азотистых оснований дополняют одна другую, поэтому и обе цепочки молекул ДНК также дополняют одна другую. Схематически молекула ДНК может быть изображена в виде винтовой лестницы, ступени которой — это пары азотистых оснований, а боковые стороны — молекулы дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Расстояние между нуклеотидами составляет 0,00034 мкм, а диаметр двойной спирали равен 0,002 мкм. Один полный оборот спирали состоит из 10 нуклеотидов (0,0034 мкм). При помощи модели Уотсона — Крика удалось объяснить многие важные биологические свойства ДНК. Эта схема в настоящее время общепризнана.

Одно из важнейших свойств ДНК — способность ее к самоудвоению (репликации). В связи с тем что цепочки молекулы ДНК дополняют одна другую и расположение нуклеотидов на одной из них точно определяет структуру другой, удалось объяснить механизм самоудвоения. В общих чертах он сводится к следующему. Двойная спираль молекулы ДНК начинает раскручиваться, водородные связи между парами оснований рвутся, и цепочки разъединяются. Каждая из них присоединяет имеющиеся в растворе свободные нуклеотиды и вновь строит дополнительную цепочку, подобную той, с которой она была соединена раньше. Так, из одной молекулы ДНК образуются две совершенно одинаковые молекулы. Свойство самоудвоения, или самокопирования, характерно только для молекул ДНК, молекулы никаких других химических веществ им не обладают.

Очень важным открытием молекулярной биологии было установление того факта, что на одной из цепочек молекулы ДНК во время ее раздвоения строятся нуклеотиды, свойственные молекуле РНК. При этом нуклеотиды ДНК дополнительно соединяются не с тимидиловой кислотой, как это бывает при самокопировании ДНК, а с урадиловой. Так, вместо дополнительной цепочки ДНК строится одна цепочка молекулы РНК. Она получила название информационной, или матричной,

РНК (и-РНК). Образуясь на одной из цепочек молекулы ДНК, как на матрице, она через поры ядерной мембраны поступает в цитоплазму. Информационная РНК несет информацию о порядке расположения нуклеотидов ДНК, которым определяется последовательность связывания аминокислот в белковых молекулах, образующихся на рибосомах цитоплазмы.

Таким образом, ДНК, входя в состав ядра клетки, благодаря свойству самоудвоения молекул сохраняет свое количественное постоянство при делении клеток, определяет структуру и регулирует синтез образующихся в клетке белков.

В форме ДНК организм и сохраняет свою наследственную информацию. Этим определяется то выдающееся значение, которое придается ДНК в жизнедеятельности организмов. Вместе с белками ДНК входит в состав хромосом — важнейших компонентов ядра, с которыми связана наследственность организмов. В 1958 г. американский генетик А. Корнберг в лабораторных условиях искусственно синтезировал ДНК.

Видео (кликните для воспроизведения).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источники


  1. Росенко Обществознание. Учебное пособие для поступающих в ВУЗы физической культуры / Росенко, др. М. и. — М.: СПб: Северная звезда, 2016. — 208 c.

  2. Семеновой, О. Н. Гигиена физической культуры и спорта / Под редакцией В.А. Маргазина, О.Н. Семеновой. — М.: СпецЛит, 2010. — 192 c.

  3. Раменская, Т. И. Лыжный спорт. Учебник / Т.И. Раменская, А.Г. Баталов. — М.: Физическая культура, 2005. — 320 c.
Аминокислоты входящие в состав рнк
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here