Виды нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации. Они были открыты в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, сперматозоидов лосося. Впоследствии нуклеиновые кислоты обнаружили во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезок-сирибонуклеиновые (ДНК)и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пяти-углеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК— рибозу.
ДНК находится преимущественно в хромосомах клеточного ядра (99% всей ДНК клетки), а также в митохондриях и хлоропластах.
Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
Нуклеотиды —сложные вещества. В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты.
Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин. Первые два являются пуриновыми. Следующие три являются пиримидинами.
РНК. Строение
молекул РНК во многом сходно со строением молекул ДНК. Однако имеется и
ряд существенных отличий. В молекуле РНК вместо дезоксирибозы в состав
нуклеотидов входит рибоза, вместо тимидилового нуклеотида (Т) —
уридиловый (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 тРНК,
р-РНК), но в этом случае речь идет о внутри-цепочечном соединении
комплементарных нуклеотидов. Цепочки РНК значительно короче ДНК.
В клетке существует несколько видов РНК, которые различаются по величине молекул, структуре, расположению в клетке и функциям:
Информационная (матричная) РНК(иРНК). Этот вид наиболее разнороден по
размерам и структуре. иРНК представляет собой незамкнутую
полинуклеотидную цепь. Она синтезируется в ядре при участии фермента
РНК-полимеразы, комплементарна участку ДНК, на котором происходит ее
синтез. Несмотря на относительно низкое содержание (3—5% РНК
клетки), она выполняет важнейшую функцию в клетке: служит в качестве
матрицы для синтеза белков, передавая информацию об их структуре с
молекул ДНК. Каждый белок клетки кодируется специфической иРНК, поэтому
число их типов в клетке соответствует числу видов белков.
Рибосомная РНК (рРНК). Это одноцепочечные нуклеиновые кислоты,
образующие в комплексе с белками рибосомы — органеллы, на которых
происходит синтез белка. Рибосомные РНК синтезируются в ядре.
Информация об их структуре закодирована в участках ДНК, которые
расположены в области вторичной перетяжки хромосом. Рибосомные РНК
составляют 80% всей РНК клетки, поскольку в клетке имеется огромное
количество рибосом. Рибосомные РНК обладают сложной вторичной и
третичной структурой, образуя петли на комплементарных участках, что
приводит к самоорганизации этих молекул в сложное по форме тело. В
состав рибосом входит три типа рРНК у прокариот и четыре типа рРНК у
эукариот. 3. Транспортная (трансферная) РНК(тРНК). Молекула тРНК
состоит в среднем из 80 нуклеотидов. Содержание тРНК в клетке —
около 15% всей РНК. Функция тРНК — перенос аминокислот к месту
синтеза белка. Число различных типов тРНК в клетке невелико
(20—60). Все они имеют сходную пространственную организацию.
Благодаря внутрицепочечным водо-родным связям молекула тРНК приобретает
характерную вторичную структуру, называемую клеверным листам.
Трехмерная же модель тРНК выглядит несколько иначе. В тРНК выделяют
четыре петли: акцепторную (служит местом присоединения аминокислоты),
антикодоновую (узнает кодон в иРНК в процессе трансляции) и две боковые.