Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

Рибонуклеиновые кислоты

Молекулы РНК являются полимерами, мономерами которых являются рибонуклеотиды, образованные:

¨ остатком пятиуглеродного сахара — рибозы;

¨ остатком одного из азотистых оснований:

¨ пуриновых — аденина, гуанина;

¨ пиримидиновых — урацил, цитозина;

¨ остатком фосфорной кислоты.

Структурная организация РНК

Молекула РНК представляет собой неразветвленный полинуклеотид, имеющий третичную структуру. В отличие от ДНК, она образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой. Однако ее нуклеотиды также способны образовывать водородные связи между собой, но это внутри–, а не межцепочечные соединения комплементарных нуклеотидов. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Информация о структуре молекулы РНК заложена в молекулах ДНК. Синтез молекул РНК происходит на матрице ДНК с участием ферментов РНК-полимераз и называется транскрипцией. Последовательность нуклеотидов в РНК комплементарна кодирующей цепи ДНК и идентична, за исключением замены тимина на урацил, некодирующей цепи.

Если содержание ДНК в клетке относительно постоянно, то содержание РНК сильно колеблется. Наибольшее количество РНК в клетках наблюдается во время синтеза белка.

Существует три основных класса рибонуклеиновых кислот:

© информационная (матричная) РНК — иРНК;

© транспортная РНК — тРНК;

© рибосомальная РНК — рРНК.

Информационная РНК

Наиболее разнообразный по размерам и стабильности класс. Все они являются переносчиками генетической информации из ядра в цитоплазму. Они служат матрицей для синтеза молекулы белка, т.к. определяют аминокислотную последовательность первичной структуры белковой молекулы.

На долю иРНК приходится до 5% от общего содержания РНК в клетке.

Транспортная РНК

Молекулы транспортных РНК содержат обычно 75-86 нуклеотидов. Молекулярная масса молекул тРНК» 25000. Молекулы тРНК играют роль посредников в биосинтезе белка — они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, в рибосомы. В

Рис. 277. Строение тРНК:   1 — акцепторное плечо; 2 — антикодоновое плечо (а — петля; б — "стебель").

клетке содержится более 30 видов тРНК.

Каждый вид тРНК имеет характерную только для него последовательность нуклеотидов. Однако у всех молекул имеется несколько внутримолекулярных комплементарных участков, благодаря наличию которых все тРНК имеют третичную структуру, напоминающую по форме лист клевера (рис. 277).

Молекулы всех тРНК имеют четыре основных плеча:

© акцепторное;

© антикодоновое;

© два боковых.

Каждое плечо состоит из "стебля", образованного комплементарными парами оснований, и петель из неспаренных оснований.

Акцепторное плечо через 3¢-гидроксильную группу аденозильного остатка связывает тРНК с аминокислотой. Антикодоновое плечо содержит триплет нуклеотидов (антикодон), комплементарный кодону иРНК.

Рибосомная РНК

На долю рибосомальной РНК (рРНК) приходится 80-85% от общего содержания РНК в клетке. Рибосомная РНК состоит из 3-5 тыс. нуклеотидов. В комплексе с рибосомными белками рРНК образует рибосомы — органеллы, на которых происходит синтез белка.

Основное значение рРНК состоит в том, что она обеспечивает первоначальное связывание иРНК и рибосомы и формирует активный центр рибосомы, в котором происходит образование пептидных связей между аминокислотами в процессе синтеза полипептидной цепи.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный переносчик и основной аккумулятор энергии в живых клетках. АТФ содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ колеблется и в среднем составляет 0,04% (на сырую массу клетки). Наибольшее количество АТФ (0,2-0,5%) содержится в скелетных мышцах.

АТФ представляет собой нуклеотид, образованный остатками азотистого основания (аденина), сахара (рибозы) и фосфорной кислоты (рис. 278). В отличие от других нуклеотидов, АТФ содержит не один, а три остатка фосфорной кислоты. АТФ относится к макроэргическим веществам — веществам, содержащим в своих связях большое количество энергии.

	Рис. 278. Аденозинтрифосфорная кислота.

АТФ — нестабильная молекула: при отщеплении концевого остатка фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ (аденозиндифосфорную кислоту). Распаду может подвергаться и АДФ с образованием АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Так как гидролитическое отщепление концевых остатков требует затрат энергии, выход свободной энергии при отщеплении каждого концевого остатка составляет около 30,5 кДж. Отщепление третьей фосфатной группы сопровождается выделением только 13,8 кДж. Таким образом, АТФ имеет две макроэргические связи.

Вместе с тем, при наличии в клетке свободной энергии осуществляется ресинтез АТФ. Синтез АТФ происходит в основном в митохондриях. Для образования каждой макроэргической связи требуется 40 кДж.