РНК (рибонуклеиновая) кислота – это вид нуклеиновой кислоты, полимеры которой имеют меньшее разнообразие, чем полимеры ДНК.
Механизмы синтеза РНК
Также РНК определяют как одну из трех макромолекул, содержащихся в клетках живых организмов, и играющих важнейшую роль в прочтении, регуляции и кодировании генов.
В зависимости от типа РНК в ее состав могут входить различные нуклеотиды. Базовый сахар для формирования молекулы РНК называется рибозой. В нее также входят различные азотистые основания, а именно:
- аденин;
- гуанин;
- цитозин;
- урацил.
Урацил по химическому строению приближается к такому азотистому основанию, как тимин у ДНК. На стадии зрелости, состав молекулы РНК значительно модифицируется и разновидности азотистых оснований, входящие в его состав, увеличиваются гораздо больше. Рибоза снабжена дополнительной гидроксильной группой и РНК, благодаря этому очень быстро вступает в химические реакции.'
Что касается одноцепочных РНК, то для них характерны весьма разнообразные пространственные структуры, что позволяет им принимать участие в базовых элементах процесса обмена веществ. Но функции РНК в клетке не ограничиваются только процессом транскрипции. Малые ядерные РНК принимают участие в сплайсинге матричных РНК эукариот и других не менее важных процессах жизнедеятельности клетки.
Однако функции РНК в современных клетках не ограничиваются их ролью в трансляции. Так, малые ядерные РНК принимают участие в сплайсинге эукариотических матричных РНК и других процессах.
Помимо того, что молекулы РНК входят в состав некоторых ферментов (например, теломеразы), у отдельных РНК обнаружена собственная ферментативная активность: способность вносить разрывы в другие молекулы РНК или, наоборот, «склеивать» два РНК-фрагмента. Такие РНК называются рибозимами.
Главной функцией РНК в клетках живых организмов является реализация наследственной информации. Благодаря различным типами РНК генетический код может быть считан (транскрибирован) с ДНК и в последствии именно на его основе синтезируются полипептиды, начинается процесс трансляции. Другими словами, РНК способствует реализации наследственной информации. Если рассмотреть функции РНК более подробно, то можно отметить, что ряд молекул РНК могут выполнять каталитическую, структурную, а также другие функции.
Многие ученые обращают внимание на так называемую гипотезу РНК – мира. Ее основной смысл заключается в том, что изначально в живой природе носителем генетической информации являлись именно РНК молекулы. Они катализировали все виды реакций. Следует отметить тот факт, что эта гипотеза подтверждена рядом фактов, что отражает возможные направления эволюции РНК молекул. Подтверждением данной гипотезы также является и тот факт, что вирусы могут использовать РНК для хранения и передачи наследственной информации.
Представленная гипотеза также говорит о том, что ДНК молекула появилась немного позже и имела более совершенную структуру.
Отличительные особенности всех видов РНК
Выделяют три основных типа РНК:
- и -РНК или матричная молекула;
- р- РНК или рибосомальная молекула;
- т – РНК или транспортная молекула.
Почти все виды РНК синтезируются на ДНК в ходе транскрипции. Однако, достаточно часто транскрипцию ассоциируют именно с системой синтеза информационной РНК. Связано это с тем, что последовательность нуклеотидов и - РНК в последствии определит последовательность аминокислот синтезируемого в процессе трансляции белка.
ДНК в ходе транскрипции расплетается и на ней с помощью целого комплекса ферментов белков по принципу комплементарности синтезируются РНК. На самом деле на молекуле ДНК синтезируется не истинная и – РНК, а ее предшественник пре – и – РНК. Подобный предшественник отличается тем, что содержит участки последовательности нуклеотидов, не кодирующих белок – интроны. Все остальные участки и – РНК называются экзонами. После созревания пре – и – РНК в полноценную молекулу она оказывается вне ядра и формируется матрица для синтеза полипептида. На нее насаживаются рибосомы, каждая из которых синтезирует уникальную копию белковой молекулы. Когда молекула информационной РНК становится не нужна, клетка ее разрушает.
Таким образом, в ходе матричного синтеза можно наблюдать следующие процессы:
- образование первичного транскрипта или предшественника РНЕ с полной информацией о молекуле ДНК;
- процессинг или укорачивание первичного транскрипта путем вырезания интронов;
- сплайсинг или сшивание неинформативных участков ДНК и образование зрелой и -РНК.
Транскрипция при этом включает четыре этапа: связывание РНК-полимеразы с промотором, инициация или начало синтеза, элонгация или рост цепи информационной рибонуклеиновой кислоты, а также терминация или завершение синтеза и – РНК.
Транспортная РНК – это маленькая молекула, которая во вторичной структуре имеет форму клевера.
Она выполняет функцию присоединения к собственному кодону соответствующей аминокислоты. В дальнейшем происходит соединение с рибосомой и передача аминокислоты. В целом, транспортная РНК переносит аминокислоты к месту синтеза белка. Разновидностей транспортной РНК насчитывается около 20-ти.
Для рибосомальной РНК характерен признак широкого распространения в клетке, а именно она занимает более 80 % от всех видов РНК, находящихся в ней. Рибосомальные РНК могут вступать в комплекс с белковыми молекулами и выполнять структурную, а также каталитическую функции. В составе рибосомы может быть представлено несколько различных РНК молекул. Они достаточно существенно отличаются между собой: по длине цепи, вторичной и третичной структур, особенностям выполняемых функций. Но суммарная функция всех представленных в клетке видов заключается в реализации процесса трансляции. Молекулы р – РНК считывают информацию с и – РНК и ускоряют процесс образования пептидной связи между аминокислотами.
Таким образом, любой вид и – РНК синтезируется на ДНК матрице. Этот процесс обусловлен как работой ферментов, так и наличием определенных веществ в клетке. РНК является своеобразным помощником в ходе процесса хранения, передачи, а также реализации наследственной информации.
