Матричная, или информационная рнк

 

Уважаемые студенты!

Работы необходимо выполнять СВОЕВРЕМЕННО!

13 июня

Полимеры. Биополимеры

1. Прочитайте текст:

Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения живых организмов, которые осуществляют хранение, передачу и воспроизведение наследственной информации. В ДНК любой клетки закодирована информация о том, какие белки и в какой последовательности будут синтезироваться, а значит, какие признаки и в какой момент жизни будут развиваться.

Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически не растворимы в органических растворителях, очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям уровня pH.

Нуклеиновые кислоты были впервые выделены швейцарским врачом и биохимиком Фридрихом Мишером. Впоследствии было установлено, что в природе существуют два вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу. В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в метаболизме клеток.

Структура молекулы ДНК была установлена в 1953 году Морисом Уилкинсом, Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком в Англии. Это фундаментальное открытие позволило понять механизм удвоения (репликации) нуклеиновых кислот.

Современной науке известно, что нуклеиновые кислоты — самые крупные из молекул, образуемых живыми организмами. Их молекулярная масса может быть от 10 000 до нескольких миллионов углеродных единиц.

Так как наиболее высокое содержание нуклеиновых кислот обнаружено в ядрах клеток, то они и получили свое название от латинского «нуклеус» — ядро. Нуклеиновые кислоты есть и в цитоплазме, и в целом ряде органоидов — митохондриях, пластидах.

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, состоящими из мономеров - нуклеотидов. 

Молекула каждого нуклеотида состоит из фосфатной группы, пятиуглеродного сахара (пентозы) и азотистого основания.

В 1953 году американским биохимиком Джеймсом Уотсоном и английским физиком Френсисом Криком была предложена модель пространственной структуры ДНК. Согласно этой модели, молекула ДНК имеет форму спирали, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси. Дальнейшее изучение детальной структуры ДНК показало, что молекула обладает значительной конформационной свободой, в результате были открыты несколько различных конформаций двухцепочечной молекулы ДНК.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух цепей, которые закручены спирально и соединены водородными связями друг с другом по всей длине. Такая структура свойственна только молекулам ДНК и называется двойной спиралью. Каждая цепь ДНК представляет полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч и даже миллионов нуклеотидов. Дезоксирибоза одного нуклеотида соединяется с остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида ковалентными связями. Азотистые основания, которые располагаются по одну сторону от образовавшегося остова одной цепи ДНК, формируют водородные связи с азотистыми основаниями второй цепи. В спиральной молекуле двухцепочечной ДНК азотистые основания находятся внутри спирали. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК могут быть разделены только после раскручивания спирали.

В двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определенном порядке против азотистых оснований другой. Между аденином и тимином всегда возникают две, а между гуанином и цитозином — три водородные связи. Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. Пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными или комплементарными (от лат. complementum — дополнение).

С помощью четырех типов нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству последующим поколениям. Структура каждой молекулы ДНК строго индивидуальна и специфична, так как представляет собой кодовую форму записи биологической информации (генетический код).

Диаметр молекулы ДНК – 2 нм (нанометра), шаг спирали – 3,4 нм; каждый виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов.

В основном молекулы ДНК располагаются в ядрах клеток, незначительное количество их содержится в митохондриях и пластидах.

Строение молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и ряд существенных отличий: молекулы РНК значительно короче ДНК, в молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав нуклеотидов входит рибоза. Азотистое основание тимин (Т) в составе РНК заменяется на урацил (У). Главное отличие от ДНК состоит в том, что молекула РНК представляет собой одну цепь. Однако ее нуклеотиды способны образовывать водородные связи между собой (например, в молекулах т-РНК, р-РНК), благодаря чему каждая молекула РНК имеет уникальную природную структуру. Молекула РНК может содержать от 75 до 10 000 нуклеотидов.

В зависимости от величины молекул, локализации в клетке, функции различают 3 вида РНК: матричные РНК, или информационные РНК (и-РНК), транспортные – т-РНК, рибосомные –р-РНК.

Это вид РНК открыт в 1961 году французскими генетиками Франсуа Жакобом и Жаком Моно. Она составляет всего 2-5% от общего количества РНК клетки. Эта РНК не имеет жёсткой специфической структуры, и её полинуклеотидная цепь образует изогнутые петли. В нерабочем состоянии м-РНК собрана в складки, свернута в клубок, связана с белком; а во время функционирования цепь расправляется. Матричные РНК синтезируются на матрице ДНК в ядре, передают информацию о структуре белка из ядра клеток рибосомам, где происходит процесс реализации этой информации.