Общее строение молекулы
РНК представляет собой одноцепочечный линейный гетерополимер. Структурной единицей выступает рибонуклеотид, который состоит из трех обязательных компонентов:
- Углевод: пентоза (рибоза).
- Азотистые основания: пуриновые (аденин и гуанин) или пиримидиновые (цитозин и урацил).
- Остаток фосфорной кислоты.
Между собой нуклеотиды связываются в единую цепь точно так же, как и в молекуле ДНК — через атом углерода сахара и фосфатную группу. Помимо трансляции белков, молекула способна выполнять специализированные эндонуклеазные функции и регулировать этапы экспрессии генов.
Основные виды РНК (прокариоты и эукариоты)
В клетках любых живых организмов стабильно присутствуют три главных класса РНК:
- Рибосомная (рРНК). Составляет подавляющее большинство (около 85%) всей РНК клетки. Это самые крупные молекулы массой 1,0–1,5 млн Дальтон и длиной до 5 тысяч нуклеотидов. Синтезируется в ядрышке на специализированных генах (у человека они расположены на 13, 14, 15, 21 и 22-й парах хромосом). Главная функция — формирование активного центра рибосомы и обеспечение её взаимодействия с тРНК. При этом цитоплазматические рибосомы эукариот (80S) крупнее структур прокариот, митохондрий и пластид (70S).
- Транспортная (тРНК). На её долю приходится около 10%. Это наиболее короткие цепи (70–90 нуклеотидов, масса 25–30 тыс. Дальтон). Основная задача — транспорт аминокислот в цитоплазме к месту сборки полипептида.
- Информационная, или матричная (иРНК/мРНК). Составляет около 5%, но её количество сильно зависит от стадии клеточного цикла и интенсивности синтеза белка. Размер сильно варьирует (300–3000 нуклеотидов) в зависимости от объёма копируемой информации. Синтезируется в ядре в процессе транскрипции и переносит код структуры белка к рибосомам.
Специфические виды РНК эукариот
В эукариотических клетках дополнительно выделяют молекулы, участвующие в созревании матричных цепей:
- Гетерогенная ядерная (гяРНК). Находится в ядре и представляет собой смесь транскриптов многих ядерных генов. Включает первичные копии (соответствующие длине гена) и частично процессированные цепи, которые в ходе сплайсинга утрачивают интроны и становятся зрелой мРНК.
- Малая ядерная (мяРНК). Короткие, но крайне стабильные молекулы, входящие в состав нуклеопротеидных частиц ядра. У млекопитающих они образуют сплайсосомы — структуры для вырезания неинформативных участков. Из-за высокого содержания урацила их называют U-РНК. Отличаются невероятной консервативностью: у всех позвоночных их последовательности совпадают на 95%.
Структура и функционирование тРНК
Молекула транспортной РНК обладает специфической вторичной структурой, напоминающей форму «клеверного листа» (трилистника). В её конфигурации выделяют несколько ключевых центров:
- Акцепторный стебель. Находится на концах цепи (3' и 5'-концы); именно сюда прикрепляется нужная аминокислота.
- Т-петля и D-петля.
- Антикодоновая петля. Содержит триплет нуклеотидов (антикодон), который строго комплементарен кодону на иРНК.
Процесс присоединения аминокислоты протекает вне рибосомы при участии ферментов — аминоацил-тРНК-синтетаз (кодаз). Образовавшийся комплекс называется аминоацил-тРНК. Благодаря комплементарности антикодона и кодона мРНК, принесённая аминокислота занимает строго определённое место в строящемся белке.
Сравнительная характеристика ДНК и РНК
Несмотря на химическое родство, молекулы имеют принципиальные структурные и функциональные различия.
| Характеристика | ДНК | РНК |
|---|---|---|
| Количество цепей | Две | Одна |
| Углевод (пентоза) | Дезоксирибоза | Рибоза |
| Азотистые основания | Аденин (А), Тимин (Т), Гуанин (Г), Цитозин (Ц) | Аденин (А), Урацил (У), Гуанин (Г), Цитозин (Ц) |
| Локализация (прокариоты) | Цитоплазма | Цитоплазма, рибосомы |
| Локализация (эукариоты) | Ядро, органоиды (пластиды, митохондрии) | Ядро, ядрышко, цитоплазма, рибосомы, органоиды |
Чтобы запомнить отличие оснований, используйте правило: в РНК нет Тимина, вместо него — Урацил. А структуру тРНК легко представить как цветок клевера, где стебелёк «держит» аминокислоту, а противоположный лист (антикодон) «читает» матрицу.
Вопросы с занятий и экзамена
Где в клетке происходит синтез рибосомной РНК?
Синтез рРНК протекает в ядре, в области ядрышка, на специальных участках генома (ядрышковых организаторах).
В чем особенность вирусной РНК?
У многих РНК-содержащих вирусов (ретровирусов) эта молекула выступает основным хранителем генетической информации, а её структура может быть не только одноцепочечной, но и двуцепочечной.
Что такое сплайсинг и какая РНК в нём участвует?
Сплайсинг — это процесс созревания мРНК, при котором из неё удаляются неинформативные участки (интроны). В этом процессе активно участвуют малые ядерные РНК (мяРНК), образующие сплайсосомы.
Что ещё разобрать по теме
- Организация ядрышкового организатора в хромосомах человека
- Механизм работы ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз (кодаз)
- Различия в строении субъединиц 70S и 80S рибосом
- Регуляторная и эндонуклеазная функции рибонуклеиновых кислот
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «РНК» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Химический состав клетки»
Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.