Информационные РНК

На долю иРНК приходиться 3-5% всех, они имеет самое простое строение − одноцепочная молекула, состоящая из 70-10000 нуклеотидов. При синтезе иРНК на одной из цепей ДНК происходит спаривание оснований так же, как и при воспроизводжстве самой ДНК: присутствие аденина в матричной цени ДНК определяет присоединение урацила к образующейся цепи РНК, а цитозина − присоединение гистидина.

Поскольку иРНК образуются непосредственно на цепи ДНК и являются её копией, то информация о последовательности аминокислотных остатков, записанная с помощью нуклеотидных оснований в ДНК превращается в последовательность комплиментарных оснований на молекуле РНК. В этом генетическом коде одной аминокислоте белка соответствует набор 3-х оснований – триплет, расположенных в определённой последовательности. Этот триплет оснований называется кодоном. Четыре основания аденин A, урацил U, гуанин G и цитозин С можно комбинировать 64 способами, и, поскольку эти 64 комбинации используются для кодировки 21-ой аминокислоты, то генетический код является вырожденным, то есть одна аминокислота кодируется несколькими различными комбинациями. Генетические коды для различных аминокислот приведены на рисунке…

Три триплета (UUA, UAG, UGA) кодируют окончание синтеза – терминацию (стоп-кодоны), о один (AUG) кодирует начало синтеза белковой молекулы с метионина.

Длина иРНК зависит от длины полипептидной цепи, которую она кодирует. Поскольку иРНК служит для синтеза белка, то она существует пока идёт синтез (от нескольких минут у бактерий до нескольких дней у млекопитающих).

Рибосомные РНК

Рибосомы сами являются белками и содержат 70-80 различных белков. Функции рРНК сводятся к способствованию присоединения иРНК к ферментам, катализирующим процесс образования полипептидной цепи.

Количество рибосом в клетках колеблется от нескольких десятков тысяч у бактерий до миллиона и больше у эукариотов. Гены, кодирующие структуру рРНК, находятся в ядрышке. Все рибосомы состоят из двух фрагментов большого и маленького. Маленький состоит из 21-ого белка разной структуры и одной молекулы РНК массой около миллиона, а большой из 35 различных белков и знчительно большей молекулы рРНК (молекулярная масса ~1000 000).

Большой и маленький фрагмент могут легко отщепляться друг от друга(диссоциировать) и соединяться во время синтеза белка в одну большую частицу (рекомбинировать).

Транспортные РНК

Транспортные РНК участвуют в процессе трансляции в качестве промежуточного звена между нуклеиновыми кислотами и белками. Их функция заключается в том, что они переносят аминокислоты на рибосомы, где идёт синтез белка. Так как многие аминокислоты кодируются несколькими триплетами, то число известных тРНК больше 21-ой, их известно около 60-ти.

тРНК самые короткие из рибонуклеиновых кислот. Они состоят примерно из 80 нуклеотидов, их молекулярная масса сравнительно низка − 25-30 тысяч. Молекулы всех тРНК имеют сходную форму, их цепь изгибается так, что напоминает лист клевера или клена (рисунок). Эта форма поддерживаются водородными связями, возникающими между комплементарными нуклеотидными основаниями цепи. На 5¹-конце молекулы всегда находится гуанин, а на 3¹-конце группа ССА, к которой присоединяется аминокислота. Последовательность нуклеотидов в цепи остальной части молекулы разная.

Транспортные РНК должны выбрать из 21-ой аминокислоты свою, перенести ее к рибосоме и расположить в синтезируемой полипептидной цепи в той последовательности, которая закодирована в иРНК. Связывание тРНК со своей аминокислотой происходит с помощью фермента аминоацил-тРНК-лигазы. Этот процесс является активацией аминокислот и происходит в две стадии. Сначала аминокислота реагирует с АТФ, образуя соединение с макроэргической связью − аминоациладенилат. С него аминокислотный остаток переносится на 3¹-ОН-группу рибозы концевого остатка ССА тРНК, который у всех тРНК одинаков, и при этом отщепляется нуклеотид АМФ и образуется комплекс аминоацил-тРНК (аа-тРНК). Суммарная реакция образования аа-тРНК может быть записана следующим образом:

АМК + тРНК +АТФ → аа-тРНК +Н₄Р₂О₇ + АМФ

В вершине листа молекулы тРНК находится участок, состоящий из 3-х нуклеотидов, последовательность которых строго соответствует коду переносимой кислоты. Этот участок является антикодоном кодону в молекуле иРНК, который он узнает за счет спаривания оснований путем образования между ними водородных связей при условии, что полинуклеотидные цепи ТРНК и иРНК антипараллельны:

иРНК 5¹ – U U C – 3¹ (кодон)

тРНК 3¹ –А А G – 5¹ (антикодон)

За счет этих водородных связей тРНК прикрепляется к иРНК.

Трансляция (биосинтез белка)