Рибонуклеиновая кислота (РНК)

Мономерной единицей РНК, как было показано на странице 38, является нуклеотид на основе D-рибозы, а в качестве одного из агликонов вместо тимина выступает урацил. Строение макромолекулы такое же как у ДНК. Полимерная цепь так же не разветвлена.

РНК хорошо растворяется в воде и слабых водно-солевых растворах (не креп­ких); высокополимерная РНК с молекулярной массой 0,5 - 2 миллиона медленно выпадает в растворах с концентрацией NaCl 1 - 1,5 моль/л, что используется для отделения от низко­полимерных РНК. РНК может быть осаждена тремя объёмами этанола с добавлением ацетатного буфера (смесь СН₃СООН и CH₃COONa) с рН = 5. Фосфорно-эфирные связи РНК легко гидролизуются в кислой (рН = 2) и щелочной среде (рН = 13). В результате обра­зуется смесь нуклеотидов.

РНК из различных организмов не одинаковы как биологически, так и химически.
Представление об этом даёт таблица 1. В подавляющем большинстве случаев в РНК
(Г+Ц) > (А+У) в отличие от подобного неравенства у ДНК для (Г+Ц) и (А+Т), где знак
может быть и «>» и «<»..■

Установлено, что любая клетка содержит сложный набор различных макромоле­кул РНК с различной химической и биологической специфичностью. Имеется несколько функционально различных типов РНК: рибосомальная РНК, «растворимая» РНК, «информационная» РНК; нуклеотидный состав этих РНК различен.

Примерно 80% от всех РНК составляет рибосомальная РНК, входящая в состав клеточных рибонуклеопротеидов, или рибосом. Эта РНК имеет молекулярную массу от 0,5 до 1,5 миллионов, её нуклеотидный состав у разных организмов очень близок, что обуславливаег сравнительно малые вариации в составе суммарных РНК у разных видов: Другой тип клеточной РНК - РНК клеточного сока или так называемая «растворимая» или адапторная РНК - составляет обычно 10-15% от всей массы РНК клетки. Её молеку­лярная масса гораздо меньше – 20 - 30 тысяч. Она не связана в какие-либо фиксированные нуклеопротеидные комплексы. Около 1-10% массы всей клеточной РНК составляет ин­формационная, или матричная РНК, молекулы которой по соотношению своих нуклеоти-дов и нуклеотидной последовательности являются копиями отдельных участков одной из двух цепей молекулы ДНК. По молекулярной массе молекулы информационной РНК очень различны, но большую часть составляют большие молекулы массой 2 миллиона г/моль и более. В клетке эта РНК может присутствовать во временной связи с ядерными компонентами: с рибосомами, а так же и в свободном виде.

Молекула РНК представляет собой гибкую неразветвленную нить, состоящую из одной полинуклеотидной цепи. В растворе или в клетке эта нить свернута в компактную частицу под влиянием сильного взаимодействия между основаниями разных участков: РНК. Часть из них являются комплементарными, и на этих участках происходит закручи­вание (как в ДНК), но всегда остаются петли на некомплементарных участках.

Биологическая функция РНК в живой клетке связана с синтезом белка. Процесс
биосинтеза белка начинается с образования связи аминокислот с аденинсодержащим нук-
леотидом. Биохимики называют это «активацией аминокислот»:

На самом деле это реакция АТФ с аминокислотой (АК) и освобождением пирофосфата:

На следующей стадии вступает в реакцию «растворимая» РНК. Она взаимодейст­вует с молекулой I так, что аминокислотный остаток присоединяется своим карбокси­лом к атому углерода в положении 2' или 3' концевого аденозина «растворимой» РНК, с образованием сложноэфирной связи. Для такого акцептирования аминокислоты необхо­дима концевая группировка ЦЦА. В ферментативном взаимодействии «активированных аминокислот» с «растворимой» РНК каждому виду аминокислоты соответствуют опреде­ленные специфические для данного вида аминокислоты, молекулы «растворимой» РНК. Образовавшаяся молекула поступает в рибосомы и здесь происходит биосинтез белка: поликонденсация аминокислот в белковую цепь под влиянием специальных ферментных систем. В эти системы входит рибосомальная РНК, заключённая в рибосомы и информа­ционная РНК, приходящая извне, после её образования на ДНК. Информационная РНК играет при этом роль основной матрицы для синтеза белковой цепи: специфическая нук-леотидная последовательность данной молекулы РНК определяет соответствующую по­следовательность аминокислотных остатков в белке.

По общепринятым теперь представлениям происходит это вследствие того, что в ДНК чередуются триплеты азотистых оснований, причём каждому триплету соответствует комплементарный триплет в «растворимой» РНК, поставившей на строительство белка одну аминокислоту. Получается определённая последовательность аминокислотных ос­татков, соответствующая триплетному коду в РHK. Например, триплету УУУ соответст­вует аминокислота - фенилаланин, АУГ - метионин, УГГ - триптофан.

Некоторые аминокислоты могут кодироваться не одним триплетом, а двумя, тре­мя, четырьмя и даже шестью различными триплетами. Например, цистеин - УГУ и УГЦ, лейцин - ЦУУ, ЦУЦ, ЦУА, ЦУГ, УУА и УУГ, аланин - ГЦУ, ГЦЦ, ГЦА, ГЦГ.

Таким образом молекулы «растворимой» РНК выступают в роли высокоспеци­фичных переносчиков аминокислот к месту синтеза белка, и. что самое главное, в роли расшифровщиков того кода, которым записана в цепи информационной РНК аминокис­лотная последовательность конструируемого белка. Специфичность белка, зависящая в конечном счёте от последовательности аминокислот в нём, определяется при синтезе по­следовательностью пуриновых и пиримидиновых оснований в информационной РНК. Молекулы информационной РНК - слепки с одного из участков цепи ДНК, то есть копии другого участка цепи ДНК. Точное воспроизведение ДНК на молекулярном уровне и последующая пере­дача ДНК из поколения в поколение рассматриваются как основные факторы, обуславли­вающие у потомков синтез тех же белков, а следовательно, и проявление тех же специфи­ческих видовых биологических отличий и свойств, что и у родителей.