Види РНК і їх будова - студопедія

У клітинах організмів містяться три види РНК: рибосомная (рРНК), інформаційна або матрична (mРНК) і транспортна (тРНК). Основна функція РНК - перенесення генетичної інформації від ДНК на білки. Перші відомості про участь РНК в синтезі білків були отримані в 1941-42 р.р. Однак більш повне уявлення про будову і функції кожного з трьох видів РНК було досягнуто в 1956-1961 р.р. коли були відкриті рибосоми і рибосомная РНК, а також з'ясована біологічна роль інформаційної та транспортної РНК.

Рибосомная РНК локалізована в складі рибосом цитоплазми і внутрішньоклітинних органел - мітохондрій і хлоропластів. Однак її синтез відбувається в ядрі. У вищих організмів місцем синтезу здебільшого рРНК є ядерце. Гени рРНК в хромосомах клітин представлені багатьма повторюваними копіями. Полінуклеотидні послідовності рРНК містять інформацію про структуру Хвороби білків, багато з яких після їх синтезу утворюють з рРНК комплекси та хімічні сполуки у вигляді нуклеопротеїдів. У кількісному відношенні рРНК переважає в клітці над іншими видами РНК, на її частку припадає до 90% від загального вмісту РНК в клітині.

У клітинах прокаріотів кожна рибосома містить три молекули рРНК, що розрізняються за складом нуклеотидів і молекулярним масам. Велика за розмірами субодиниця рибосоми прокаріотів (50S-субодиниця) містить 23S-РНК, що складається з 3300 нуклеотидних залишків, і 5S-РНК, що включає 120 нуклеотидних одиниць. У малій субодиниці знаходиться 16S-РНК, в полінуклеотидних ланцюга якої нараховувалось 1700 нуклеотидних залишків.

У клітинах організмів кількість mРНК зазвичай становить 1-3% від загальної суми РНК. За наявності в клітці тих чи інших видів mРНК можна судити про активність функціонування відповідних генів, що кодують структуру певних білків, які в даний момент забезпечують життєдіяльність клітини. Молекули рибосомной і матричної РНК утворюються з однієї полінуклеотидних ланцюга, яка на окремих ділянках формує короткі подвійні спіралі. Між ділянками подвійної спіралі у вигляді різної форми петель знаходяться ділянки одноцепочечной РНК (рис. 43). Менші за розміром одноцепочечниє фрагменти у вигляді петель також досить часто переривають структуру подвійних спіралей РНК.

Освіта подвійних спіралей в молекулах РНК ініціюють водневі зв'язки, що виникають між парами підстав А-У і Г-Ц, а в окремих випадках водневими зв'язками скріплюються також пари підстав Г-У. Ланцюги РНК, що утворюють подвійні спіралі, антіпараллельни і існують в правозакрученной А-формі, подібній А-формі молекул ДНК. За рахунок взаємодії елементів вторинної структури молекули РНК формують досить компактну і впорядковану третинну структуру. Вона стабілізується утворенням водневих зв'язків між основами, що входять до складу одноланцюгових ділянок в різних частинах молекули РНК, утворюючи з ними комплекси у вигляді подвійної спіралі.

Одноцепочечниє ділянки можуть взаємодіяти також з підставами в складі подвійних спіралей РНК. Крім того, можливе утворення водневих зв'язків при взаємодії НО-груп рибози з азотом підстав. Для стабілізації третинної структури РНК важливу роль відіграють також катіони Mg 2+ і інші двовалентні катіони, які зв'язуються з фосфатними залишками і негативно зарядженими угрупованнями підстав полінуклеотидних ланцюга.

Транспортна РНК в клітинах організмів знаходиться в розчинній стані в рідкій фазі і здійснює функцію виборчого зв'язування аммінокіслот і перенесення їх до рибосом, що здійснює синтез білків. Для кожної амінокислоти є свої види тРНК. Молекули тРНК прокаріотів і вищих організмів за розмірами і структурними характеристиками суттєво не відрізняються. Вони утворюють полінуклеотидних ланцюг, що складається з 70-90 нуклеотидних залишків, яка має просторову структуру в вигляді «конюшини» (рис. 44).

У молекулі будь-тРНК є чотири ділянки, що утворюють подвійні спіралі за рахунок водневих зв'язків між комплементарними підставами. Три таких ділянки закінчуються одноланцюжковий петлями, що включають модифіковані нуклеотиди, а четвертий ділянку містить 3'і 5'-кінці полінуклеотидних ланцюга тРНК. На 3'-кінці будь-тРНК знаходиться послідовність з трьох нуклеотидів Ц-Ц-А, що служить для зв'язування амінокислоти. На протилежному кінці третинної структури тРНК є одноцепочечная петля, що містить в центральній її частині послідовність з трьох нуклеотидних залишків, звану антикодоном. Вона комплементарна одному з ділянок mРНК і в ході синтезу поліпептидного ланцюга з'єднується водневими зв'язками з цією ділянкою mРНК, забезпечуючи таким чином включення в поліпептид відповідного амінокислотного залишку, пов'язаного з даною тРНК. У кожної тРНК є свій антикодон.

Характерною особливістю тРНК є наявність в їх структурі великої кількості модифікованих нуклеотидів. Однією з поширених форм модифікації нуклеотидів є метилювання підстав або залишків рибози по гідроксильної групі у другого вуглецевого атома. В результаті приєднання водню до азотистих підстав відбувається утворення дигідропохідних різних нуклеотидів. Залишки уріділовой кислоти в ході модифікації перетворюються в залишки псевдоуріділовой кислоти, в якій рибоза з'єднується ні з азотом, а з п'ятим вуглецевим атомом урацила:

Залишок псевдоураціловой кислоти в полінуклеотидних ланцюгах тРНК позначають символом # 968 ;. Залишок урацила псевдоурідіновой кислоти, як і в складі уріділовой кислоти, утворює комплементарних пару із залишком аденіну, що входить до складу адениловой кислоти. У антикодоновой петлі тРНК до 5'-кінця антикодону завжди приєднується залишок уріділовой кислоти (У), а з боку 3 'кінця - остаткок сильно модифікованого нуклеотиду, що позначається символом Y. Цей нуклеотид утворюється з гуанілова кислоти в результаті модифікації в ній азотистого підстави гуаніну. У деяких тРНК до складу антикодон поряд із залишками типових нуклеотидів входять також залишки инозиновой кислоти.