Локализация рнк

нуклеиновые кислоты – Биология Егэ

Нуклеиновые кислоты представляют собой высокомолекулярные линейные полимеры. Так как содержание нуклеиновых кислот больше всего в ядре, то они получили свое название от латинского слова nucleus («ядро», лат.). Впрочем, нуклеиновые кислоты содержатся не только в ядре, где, безусловно, их больше всего, но и в хлоропластах и митохондриях (рис. 1).

Рис. 1. Органеллы, в которых содержится ДНК

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, которые состоят из мономеров – нуклеотидов. Молекула нуклеотида состоит из трех составных частей: из пятиуглеродного сахара – пентозы, из азотистого основания и остатка фосфорной кислоты (рис. 2).

Рис. 2. Нуклеотиды

Сахар, входящий в состав нуклеотида, представляет собой пентозу, то есть он является пятиуглеродным сахаром. В зависимости от вида пентозы (дезоксирибоза или рибоза) различают молекулы ДНК и РНК (рис. 3).

Рис. 3. Химический состав нуклеотидов

Азотистые основания. Во всех типах нуклеиновых кислот: ДНК или РНК, содержатся основания четырех разных видов (рис. 4). В ДНК: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В РНК вместо тимина (Т) урацил (У).

Фосфорная кислота. Нуклеиновые кислоты являются кислотами, потому что в их состав входит остаток фосфорной кислоты. Обратите внимание на то, что остаток фосфорной кислоты присоединен к сахару по гидроксильной группе 3’ и 5’ углеродом атома (рис. 5).

Рис. 5 Фосфодиэфирная связь между отдельными нуклеотидами в цепочке нуклеиновой кислоты

Это очень важно для понимания того, каким образом нуклеотиды образуют нуклеиновую кислоту. Они соединяются друг с другом с помощью т. н. фосфодиэфирной связи.

[attention type=yellow]

Нуклеиновые кислоты, как и белки, имеют первичную, вторичную и третичную структуру. Первичная структура ДНК – это последовательность нуклеотидных остатков в полинуклеотидных цепях.

[/attention]

Вторичная структура – пространственная конфигурация полинуклеотидных цепей ДНК

В формировании вторичной структуры полинуклеотидной цепи важное значение имеют водородные связи, которые возникают на основе принципа комплементарности, то есть дополнительности или соответствия между парами оснований: аденином и тимином, гуанином и цитозином

Эти комплементарные пары способны образовывать между собой прочные водородные связи. Так, между аденином и тимином формируются две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три водородные связи.

В 1953 году Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили пространственную модель структуры ДНК (рис. 9).

Рис. 9. Лауреаты Нобелевской премии «за создание пространственной модели ДНК»

Согласно этой модели, молекула ДНК представляет собой двухцепочечную правозакрученную спираль, состоящую из комплементарных друг другу антипараллельных цепей.

Эти цепи связаны друг с другом азотистыми основаниями. Если «раскрутить» молекулу ДНК, то она будет напоминать винтовую лестницу. Две цепочки – образованы остатками фосфорной кислоты и пентозы, а перекладины «лестницы» – азотистые основания, которые взаимодействуют друг с другом с помощью водородных связей.

Между аденином и тимином возникают две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три.

У всех живых организмов молекула ДНК плотно упакована с образованием сложных трехмерных структур. Нахождение ДНК в суперспирализованном состоянии дает возможность сделать молекулу более компактной (рис. 10).

[attention type=red]

Рис. 10. Третичная структура ДНК. Сверхплотная упаковка ДНК с белками-гистонами образует хромосому

[/attention]

У всех живых организмов двуспиральная молекула ДНК плотно упакована и образует сложные трехмерные структуры (рис. 11).

Рис. 11. Модели двухцепочечных ДНК

Двухцепочная ДНК бактерий имеет кольцевидную форму и образует суперспираль. Суперспирализация необходима для упаковки громадной по клеточным меркам ДНК в малом объеме клетки.

Например, ДНК кишечной палочки имеет длину более 1 мм, в то время как длина клетки не превышает 5 мкм (в 1 мм = 1000 мкм) (рис. 12).

Рис. 12. ДНК в нуклеоиде бактерий (слева) и в клетках тела человека (справа)

Хромосомы эукариот представляют собой суперспирализованные линейные молекулы ДНК (рис. 13).

Рис. 13. Хромосомы эукариот

В процессе упаковки эукариотическая ДНК обматывает белки – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определенные интервалы. Эти белки образуют нуклеосомы (рис. 14). Вторым уровнем пространственной организации ДНК является образование хроматина – волокон, из которых состоят хромосомы.

Рис. 14. Третичная структура ДНК

В ядре каждой клетки тела человека, кроме половых клеток, содержится 23 пары хромосом (рис. 15). На каждую из них приходится по одной молекуле ДНК. Длина всех 46 молекул ДНК в одной клетке человека почти равна двум метрам, а число нуклеотидных пар в ней 3,2 млрд.

Рис. 15. Хромосомы человека. Кариотип мужчины

Так что, если бы молекула ДНК не была организована в плотную структуру, то наша жизнь была бы невозможна геометрически.

Функции ДНК – хранение и передача наследственной информации.

Хранение наследственной информации. Порядок расположения нуклеотидных остатков в молекуле ДНК определяет последовательность аминокислот в молекуле белка. В молекуле ДНК зашифрована вся информация о признаках и свойствах нашего организма.

Передача наследственной информации следующему поколению. Эта функция осуществляется, благодаря способности молекулы ДНК к самоудвоению – репликации. ДНК может распадаться на две комплементарные цепочки, и на каждой из них на основе того же принципа комплементарности восстановится исходная последовательность нуклеотидов.

В научной литературе посвященной изучению строению молекулы ДНК, как правило, упоминается Джеймс Уотсон и Френсис Крик (рис. 9).

[attention type=green]

Но первооткрывателями нуклеиновых кислот был Фридрих Иоганн Мишер (рис. 16), швейцарский ученый, который работал в Германии.

[/attention]

Рис. 16. Первооткрыватель нуклеиновых кислот

В 1869 году Мишер занимался изучением животных клеток – лейкоцитов. Для получения лейкоцитов он использовал гнойные повязки, которые ему доставлялись из больниц. Он брал гной, отмывал лейкоциты и выделял из них белок.

В процессе исследований Мишеру удалось установить, что кроме белков, в лейкоцитах содержится ещё какое-то неизвестное вещество.

Оно выделялось в виде нитевидного или хлопьевидного осадка при создании кислой среды. При добавлении щелочи этот осадок растворялся.

Исследуя препарат лейкоцитов под микроскопом, Мишер обнаружил, что в процессе отмывания лейкоцитов соляной кислотой от них остаются ядра. Он сделал вывод, что в ядрах имеется неизведанное вещество, то есть новое вещество, которое он назвал нуклеином, от слова nucleus – ядро.

Кроме этого, по данным химического анализа Мишер установил, что это новое вещество состоит из углерода, водорода, кислорода и фосфора. Фосфорорганических соединений в то время было известно очень мало, поэтому Мишер пришел к выводу, что открыл новый класс соединений в ядре.

Так в XIX веке стало известно о существовании нуклеиновых кислот, но тогда никто не мог предположить, какая огромная роль принадлежит нуклеиновым кислотам в сохранении разнообразия наследственных признаков организмов.

Первые доказательства того, что молекула ДНК заслуживает довольно серьёзного внимания, были получены 1944 году группой бактериологов во главе с Освальдом Эвери.

[attention type=yellow]

Он много лет изучал пневмококки – микроорганизмы, вызывающие воспаления легких, или пневмонию. Эвери смешивал два вида пневмококков, один из которых вызывал заболевание, а другой – нет.

[/attention]

Предварительно болезнетворные клетки убивали, и затем добавляли к ним пневмококки, которые не вызывали заболевание.

Рис. 17. Опыты Эвери и Гриффитса

Результаты опытов были удивительны. Некоторые живые клетки после контакта с убитыми научились вызывать болезнь. Эвери удалось выяснить природу вещества, участвующего в процессе передачи информации от мертвых клеток живым (рис. 17). Этим веществом оказалась молекула ДНК.

7.РНК. Строение РНК

Рибонуклеиновая кислота (РНК) – полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. Образование полимера происходит так же, как и у ДНК, за счет фосфодиэфирной связи между остатком фосфорной кислоты и рибозой.

Мономеры РНК в составе нуклеотидов содержат пятиуглеродный сахар (пентоза), фосфорную кислоту (остаток фосфорной кислоты) и азотистое основание (см. Рис. 2).

Рис. 2. Строение нуклеотида РНК

Азотистые основания РНК – урацил, цитозин, аденин и гуанин. Моносахарид нуклеотида РНК представлен рибозой (см. Рис. 2).

РНК – одноцепочная молекула значительно меньших размеров, чем молекула ДНК.

Молекула РНК содержит от 75 до 10 000 нуклеотидов.

РНК-содержащие вирусы

Рис. 3. РНК-содержащий вирус

Многие вирусы, например вирус гриппа, содержат в качестве единственной нуклеиновой кислоты молекулу РНК (см. Рис. 3). РНК-содержащих вирусов, болезнетворных для человека, больше, чем ДНК-содержащих. Они вызывают полиомиелит, гепатит А, острые простудные заболевания.

Арбовирусы – вирусы, которые переносятся членистоногими. Являются возбудителями клещевого и японского энцефалита, а также желтой лихорадки.

Реовирусы (см. Рис. 4), редкие возбудители респираторных и кишечных заболеваний человека, стали предметом особого научного интереса из-за того, что их генетический материал представлен в виде двухцепочной молекулы РНК.

Рис. 4. Строение реовируса

Также существуют ретровирусы, которые вызывают ряд онкологических заболеваний.

8.Типы РНК

В зависимости от строения и выполняемой функции различают три основных типа РНК: рибосомную, транспортную и информационную (матричную).

1. Информационная РНК

Как показали исследования, информационная РНК составляет 3-5 % от общего содержания РНК в клетке. Это одноцепочная молекула, которая образовывается в процессе транскрипции на одной из цепей молекулы ДНК.

Это связано с тем, что ДНК у ядерных организмов находятся в ядре, а синтез белка происходит на рибосомах в цитоплазме, поэтому возникла необходимость в «посреднике».

[attention type=red]

Функцию «посредника» выполняет матричная РНК, она передает информацию о структуре белка из ядра клеток, где находится ДНК, к рибосомам, где эта информация реализуется (см. Рис. 5).

[/attention]

Рис. 5. Матричная РНК (мРНК)

В зависимости от объема копируемой информации, молекула матричной РНК может иметь различную длину.

Большинство матричных РНК существуют в клетке непродолжительное время. В бактериальных клетках существование таких РНК определяется минутами, а в клетках млекопитающих (в эритроцитах) синтез гемоглобина (белка) продолжается после утраты эритроцитами ядра в течение нескольких дней.

2. Рибосомная РНК

Рибосомные РНК (см. Рис. 6) составляют 80 % от всех рибосом, присутствующих в клетке. Эти РНК синтезируются в ядрышке, а в клетке они находятся в цитоплазме, где вместе с белками образуют рибосомы. На рибосомах происходит синтез белка. Здесь «код», заключенный в матричную РНК, транслируется в аминокислотную последовательность молекулы белка.

Рис. 6. Рибосомная РНК (рРНК)

3. Транспортная РНК

Транспортные РНК (см. Рис. 7) образуются в ядре на ДНК, а затем переходят в цитоплазму.

Рис. 7. Транспортная РНК (тРНК)

На долю таких РНК приходится около 10 % от общего содержания РНК в клетке. Они имеют самые короткие молекулы из 80-100 нуклеотидов.

Транспортные РНК присоединяют к себе аминокислоту и транспортируют ее к месту синтеза белка, к рибосомам.

Все известные транспортные РНК за счет комплементарного взаимодействия между азотистыми основаниями образовывают вторичную структуру, по форме напоминающую лист клевера (см. Рис. 8). В молекуле тРНК есть два активных участка – триплет антикодон на одном конце и акцепторный участок, присоединяющий аминокислоту, на другом.

Рис. 8. Строение тРНК («клеверный лист»)

[attention type=green]

Каждой аминокислоте соответствует комбинация из трех нуклеотидов, которая носит название триплет.

[/attention]

Рис. 9. Таблица генетического кода

Кодирующие аминокислоты триплеты – кодоны ДНК (см. Рис. 9) – передаются в виде информации триплетов (кодонов) мРНК.

У верхушки клеверного листа тРНК располагается триплет нуклеотидов, который комплементарен соответствующему кодону мРНК (см. Рис. 10).

Этот триплет различен для тРНК, переносящих разные аминокислоты, и кодирует именно ту аминокислоту, которая переносятся данной тРНК. Он получил название антикодон.

Рис. 10. тРНК

Акцепторный конец является «посадочной площадкой» для определенной аминокислоты.

Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Гипотеза РНК мира

Концепция РНК мира заключается в том, что когда-то очень давно молекула РНК могла выполнять функцию как молекулы ДНК, так и белков.

В живых организмах практически все процессы происходят благодаря ферментам белковой природы. Белки, однако, не могут самореплицироваться и синтезируются в клетки на основании информации, заложенной в ДНК.

Но и удвоение ДНК происходит только благодаря участию белков и РНК.

Следовательно, образуется замкнутый круг, из-за которого в рамках теории возникновения жизни спонтанное возникновение такой сложной системы маловероятно.

[attention type=yellow]

В начале 1980-х годов в лаборатории ученых Чека и Олтмена (обладатели нобелевской премии по химии) в США была открыта каталитическая способность РНК. РНК-катализаторы были названырибозимами (см. Рис. 11).

[/attention]

Рис. 11. Структура рибозимомолекулы РНК, выполняющей функцию катализа

Оказалось, что активный центр рибосом тоже содержит большое количество рибосомных РНК. Также РНК способны создавать двойную цепочку и самореплицироваться.

То есть РНК могли существовать полностью автономно, катализируя метаболические реакции, например синтеза новых рибонуклеатидов, и самовоспроизводясь, сохраняя из поколения в поколение каталитические свойства.

Накопление случайных мутаций привело к появлению РНК, катализирующих синтез определенных белков, являющихся более эффективными катализаторами, в связи с чем эти мутации закреплялись в ходе естественного отбора. Также возникли специализированные хранилища генетической информации – молекула ДНК, а РНК стала посредником между ДНК и белками.

Источник: https://www.sites.google.com/site/biologiaege/nukleinovye-kisloty

Что такое РНК?

Мы все знакомы с ДНК (DNA), все современные клетки используют ДНК в качест материала, но как насчет ее менее известного брата, РНК (RNA)?

Близкие по концепции, но очень разные по назначению, эти два типа нуклеиновых кислот необходимы для нашей биологии. Итак, что же представляет собой РНК, явившаяся источником белковой жизни на Земле?

Что такое РНК

В то время когда ДНК кодирует ваши гены, РНК используется для экспрессии  этих генов. В процессе транскрипции, РНК создается путем чтения ДНК с помощью РНК-полимеразы.

Наиболее важным подтипом РНК является мРНК (mRNA), которая обозначает РНК-мессенджер. Этот тип мРНК (mRNA) несет информацию от ДНК и переходит к рибосомам для создания белков. А белки – это молекулы, которые производят изменения в организме.

Таким образом, это похоже на такой ДНК-буклет, который содержит описание того, что сделать в организме. РНК являются копиями только той информации, которая необходима организму сейчас, а белки – это работники, которые выходят и делают это. Этот генетический код считается «центральной догмой в молекулярной биологии».

Центральная догма молекулярной биологии.

Рнк против днк

рнк и днк имеют удивительное количество сходств. и это имеет смысл: рнк буквально копирует себя из этого основного шаблона.

например, рнк и днк состоят из четырех нуклеотидных строительных блоков. днк состоит из g, t, a и c. рнк аналогична, но заменяет t (тимин) на u (урацил). урацил на самом деле выглядит так же, как тимин, но у него нет одной метильной (ch3) группы, которая есть у тимина.

визуальное представление основных различий между рнк и днк

ДНК является двухцепочечной, но РНК – это только одна цепь (она может образовывать двойные цепи,но это не нормальное состояние РНК). Так легче сохраняться, потому что это гораздо более короткая цепь молекул.

Зачем? В его одноцепочечной форме генетически проще сделать (половину материала), сохраняя при этом всю информацию (в конце концов, если один всегда соединяется с другим, тогда вы точно знаете, какой должна быть эта другая цепочка). Кроме того, это легче читать. Представьте сложность распаковки спирали ДНК в нужных местах, чтобы получить доступ к коду внутри, в то время как РНК уже в открытой и легко читаемой форме!

Наконец, у них разные основы. ДНК удерживается вместе дезоксирибозой, сахарно-фосфатным скелетом, удерживающим все эти нуклеотиды в порядке. Основа РНК состоит из рибозы. Рибоза во многом похожа на дезоксирибозу, но имеет дополнительную гидроксильную (ОН) группу. Таким образом,дезоксирибоза – это просто деоксигенированная рибоза, потому что в ней нет кислорода.

Специальные типы РНК

Когда большинство людей думают о РНК, они думают о мРНК (mRNA). Но есть несколько дополнительных подтипов РНК, каждый из которых имеет специальные функции.

Процесс создания мРНК(mRNA) был бы невозможен без других форм РНК. Передача РНК (tRNA) необходима для доставки аминокислот в рибосому. В рибосоме рибосомная РНК (rRNA) связывает вместе аминокислоты, чтобы они могли создавать белки. Взятые вместе, (tRNA, rRNA и mRNA называются кодирующими РНК, потому что все они работают вместе, кодируя белки.

Визуальное изображение механизма перевода

Большинство некодирующих РНК выполняет регуляторные функции. Наиболее известными из них являются microRNA (называемая miRNA или miR). Эти miRNA могут спариваться с одноцепочечной mRNA. Когда это происходит, эти mRNA помечаются как деградированные. Следовательно, miRNA может пометить mRNA и блокировать перевод белка

Таким образом, miRNA обычно используется для контроля количества белка, продуцируемого из mRNA.

Существует также очень похожий подтип, называемый малой интерферирующей РНК (siRNA), которая маркирует РНК для деградации сразу после биосинтеза. Он может быть использован для предотвращения создания любого белка.

Кроме того, siRNA часто искусственно используется в лабораториях, чтобы предотвратить создание определенных белков, а затем посмотреть, как это влияет на другие биологические процессы.

Механизм действия SiRNA

Энхансерная РНК (eRNA) была впервые открыта в 2010 году. Они «транскрибируются» из областей «улучшителя» ДНК – регуляторных мест, о которых известно, что они усиливают экспрессию  генов. Эти eRNA также используются для увеличения количества mRNA, продуцируемой из этого сегмента ДНК.

Малая ядрышковая РНК, называемая snoRNA, помогает химически модифицировать другие группы РНК. Они могут помочь добавить либо метильную группу (СН3) – процесс, называемый метилированием, или они могут превратить один из нуклеотидов в уридин – процесс, называемый псевдоуридилированием.

Наконец, существуют длинные некодирующие РНК (lncRNAs). Считается, что они заставляют замолчать длинные участки ДНК. Считается, что они также участвуют в регуляции деления стволовых клеток на ранней стадии жизни.

Что такое РНК? Теперь ты знаешь!

Теперь вы узнали все о тайнах РНК. Хотя он не так широко известен как ДНК и не так роскошен, как функция белка, он все еще остается одним из трех основных компонентов молекулярной биологии.

Жизнь не может существовать без этого.

Фактически, РНК часто считается потенциально ответственной за выражение наследственной информации, которая сегодня требует чрезвычайно сложного механизма и переходит от ДНК к белку через промежуточное звено – РНК.

Смотреть видео на сайте…

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5cef786a0d8ac500ae470b44/chto-takoe-rnk-5d2cd2e6ddfef600afc059d1

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.

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.

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

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.

[attention type=red]

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.

[/attention]

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

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.

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=green]

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

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.

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

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.

[attention type=yellow]

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.

[/attention]

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.

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.

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.

[attention type=red]

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

[/attention]

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.

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.

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.

[attention type=green]

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.

[/attention]

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

Матричная РНК: строение и основная функция

РНК — важнейший компонент молекулярно-генетических механизмов клетки. рибонуклеиновых кислот составляет несколько процентов ее сухой массы, и около 3-5 % от этого количества приходится на матричную РНК (мРНК), которая непосредственно участвует в белковом синтезе, способствуя реализации генома.

В молекуле мРНК закодирована считанная с гена аминокислотная последовательность белка. Поэтому матричная рибонуклеиновая кислота иначе называется информационной (иРНК).

Общая характеристика

Как и все рибонуклеиновые кислоты, матричная РНК представляет собой цепь рибонуклеотидов (аденин, гуанин, цитозин и урацил), соединенных друг с другом фосфодиэфирными связями. Чаще всего мРНК имеет только первичную структуру, но в некоторых случаях — вторичную.

В клетке присутствуют десятки тысяч видов иРНК, каждый из которых представлен 10-15 молекулами, соответствующими конкретному участку в ДНК. В иРНК записана информация о структуре одного или нескольких (у бактерий) белков. Аминокислотная последовательность представлена в виде триплетов кодирующего участка молекулы мРНК.

Биологическая роль

Основная функция матричной РНК заключается в реализации генетической информации путем ее передачи от ДНК к месту синтеза белка. При этом иРНК выполняет две задачи:

• переписывает информацию о первичной структуре белка с генома, что осуществляется в процессе транскрипции;
• взаимодействует с белковосинтезирующим аппаратом (рибосомами) в качестве смысловой матрицы, определяющей последовательность аминокислот.

Собственно, транскрипция представляет собой синтез РНК, в котором ДНК выступает в качестве матрицы. Однако только в случае информационной РНК этот процесс имеет значение переписывания с гена информации о белке.

Именно иРНК является главным посредником, при помощи которого осуществляется путь от генотипа к фенотипу (ДНК-РНК-белок).

Время существования мРНК в клетке

Матричная РНК живет в клетке очень недолго. Период существования одной молекулы характеризуется двумя параметрами:

• Функциональное время полужизни определяется способностью мРНК служить в качестве матрицы и измеряется по уменьшению количества белка, синтезируемого с одной молекулы. У прокариот этот показатель составляет примерно 2 минуты. За этот период количество синтезируемого белка уменьшается в два раза.
• Химическое время полужизни определяется уменьшением молекул информационных РНК, способных к гибридизации (комплементарному соединению) с ДНК, что характеризует целостность первичной структуры.

Химическое время полужизни обычно длиннее функционального, поскольку незначительная начальная деградация молекулы (например, единичный разрыв в рибонуклеотидной цепи) еще не препятствует гибридизации с ДНК, но уже препятствует белковому синтезу.

Время полужизни является статистическим понятием, поэтому существование конкретной молекулы РНК может оказаться значительно выше или ниже этого значения. В результате некоторые мРНК успевают транслироваться несколько раз, а другие деградируют раньше, чем закончится синтез одной белковой молекулы.

В плане деградации эукариотические иРНК гораздо стабильнее прокариотических (период полужизни составляет около 6 часов). По этой причине их гораздо легче выделять из клетки в неповрежденном виде.

Структура мРНК

В нуклеотидную последовательность матричной РНК входят транслируемые области, в которой закодирована первичная структура белка, и неинформативные участки, состав которых у прокариот и эукариот отличается.

Кодирующая область начинается с инициирующего кодона (AUG) и заканчивается одним из терминирующих (UAG, UGA, UAA). В зависимости от типа клетки (ядерная или прокариотическая) матричная РНК может содержать один или несколько транслирующих участков. В первом случае она называется моноцистронной, а во втором – полицистронной. Последняя характерна только для бактерий и архей.

Особенности строения и функционирования мРНК у прокариот

У прокариот процессы транскрипции и трансляции проходят одновременно, поэтому матричная РНК имеет только первичную структуру. Так же как и у эукариот, она представлена линейной последовательностью рибонуклеотидов, которая содержит информационные и некодирующие участки.

Большинство мРНК бактерий и архей полицистронны (содержат несколько кодирующих областей), что обусловлено особенностью организации прокариотического генома, который имеет оперонную структуру. Это означает, что в одном транскриптоне ДНК закодирована информация о нескольких белках, которая впоследствии переносится на РНК. Небольшая часть информационной РНК является моноцистронной.

Нетранслируемые области бактериальной мРНК представлены:

• лидерной последовательностью (расположена на 5`-конце);
• трейлерной (или концевой) последовательностью (находится на 3`-конце);
• нетранслируемыми межцистронными областями (спейсерами)- находятся между кодирующими участками полицистронной РНК.

Длина межцистронных последовательностей может состоять от 1-2 до 30 нуклеотидов.

Эукариотическая мРНК

Эукариотическая мРНК всегда моноцистронна и содержит более сложный набор некодирующих областей, которые включают:

• кэп;
• 5`-нетранслируемую область (5`НТО);
• 3`-нетранслируемую область (3`НТО);
• полиадениловый хвост.

Обобщенную структуру матричной РНК у эукариот можно представить в виде схемы со следующей последовательностью элементов: кэп, 5`-НТО, AUG, транслируемая область, стоп-кодон, 3`НТО, поли-А-хвост.

У эукариот процессы транскрипции и трансляции разобщены и во времени и в пространстве. Кэп и полиадениловый хвост матричная РНК приобретает во время созревания, которое называется процессингом, а затем транспортируется из ядра в цитоплазму, где сосредоточены рибосомы. В ходе процессинга также вырезаются интроны, которые переносятся на РНК с эукариотического генома.

Где синтезируются рибонуклеиновые кислоты

Все виды РНК синтезируются специальными ферментами (РНК-полимеразами) на основе ДНК. Соответственно, локализация этого процесса в прокариотической и эукариотической клетках отличается.

У эукариот транскрипция осуществляется внутри ядра, в котором сосредоточена ДНК в виде хроматина. При этом вначале синтезируется пре-мРНК, которая претерпевает ряд модификаций и только после этого транспортируется в цитоплазму.

У прокариот местом, где синтезируются рибонуклеиновые кислоты, служит область цитоплазмы, граничащая с нуклеоидом. РНК-синтезирующие ферменты взаимодействуют с деспирализованными петлями бактериального хроматина.

Механизм транскрипции

Синтез матричной РНК основан на принципе комплементарности нуклеиновых кислот и осуществляется РНК-полимеразами, которые катализируют замыкание фосфодиэфирной связи между рибонуклеозидтрифосфатами.

У прокариот мРНК синтезируется тем же ферментом, что и другие виды рибонуклеотидов, а у эукариот — РНК-полимеразой II.

Транскрипция включает 3 стадии: инициацию, элонгацию и терминацию. На пером этапе полимераза присоединяется к промотору — специализированному участку, предваряющему кодирующую последовательность. На стадии элонгации фермент наращивает цепь РНК, присоединяя к цепи нуклеотиды, комплементарно взаимодействующие с матричной цепью ДНК.

Источник: https://FB.ru/article/405394/matrichnaya-rnk-stroenie-i-osnovnaya-funktsiya