ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ РНК

В отличие от ДНК, молекулы РНК могут иметь различные вторичные структуры и выполнять разные функции в живой клетке. Мы остановимся на строении и роли, которую играют в синтезе белка два типа РНК - матричная (мРНК) и транспортная (тРНК).

Матричная РНК

Матричная РНК состоит из одной полимерной цепочки. Она образуется в ядре клетки и имеет последовательность оснований, соответствующую последовательности определенного участка ДНК. мРНК служит матрицей для синтеза белка. Первичная структура любого белка, необходимого клетке, закодирована на определенном участке ДНК. Когда возникает необходимость синтеза этого белка, информация о его структуре "переписывается" с ДНК на мРНК. Каждому типу белка соответствует своя мРНК.

Первичная структура (последовательность оснований) мРНК определяет первичную структуру белка. Каждая аминокислота кодируется с помощью последовательности из трех соседних оснований. Такая группа из трех оснований называется кодоном:

Транспортная РНК

Транспортная РНК имеет форму листка клевера (рис. 17-2). Ее задача — доставка аминокислот в рибосомы, где происходит синтез белка. Каждой аминокислоте соответствует своя тРНК. При транспортировке аминокислота связывается с гидроксильной группой последнего остатка рибозы в цепи тРНК. Участок тРНК, на котором закодирована природа этой аминокислоты, называется антикодоном. Аитикодон содержит три основания, соответствующие или, как говорят, комплементарные трем основаниям кодона мРНК. В процессе синтеза белка между кодоном и антикодоном образуются прочные водородные связи, и таким образом происходит "узнавание" той аминокислоты, которая должна занять свое место в аминокислотной последовательности белка.

Схема синтеза белка в клетке показана на рис, 17-3. Процесс начинается с синтеза молекулы мРНК в ядре клетки. При этом информация переписывается (транскрибируется) с участка ДНК на мРНК. Затем молекула мРНК перемещается в рибосому, где происходит синтез белка. Туда же попадают из цитоплазмы молекулы тРНК с прикрепленными к ним аминокислотами. Матричная РНК "узнает" необходимую в данный момент аминокислоту благодаря специфическому связыванию кодона и антикодона. После этого происходит отделение аминокислоты от тРНК,

Рис. 17-2. Транспортиая РНК.

Рис. 17-3. (см. скан) Схема синтеза белка в живой клетке и роль нуклеиновых кислот: а — синтез мРНК в ядре клетки; транскрибирование информации с участка ДНК на мРНК; б - транспортировка аминокислоты из цитоплазмы в рибосому с помощью тРНК; в — синтез белка в рибосоме; 1 — антикодои; 2 — транспортируемая аминокислота; 3 — кодой; 4 — синтезируемый белок

образование пептидной связи и включение аминокислоты в состав строящейся молекулы белка. Когда все необходимые аминокислоты введены в молекулу белка и синтез закончен, белок отделяется от мРНК, приобретает присущую ему вторичную и третичную структуру и начинает выполнять свои функции в организме.

Эффективность белкового синтеза поразительна. Клетка одновременно синтезирует множество белков, не допуская ни единой ошибки. Синтез молекулы белка, состоящей из 50—100 аминокислотных остатков, занимает всего несколько секунд!

При синтезе белка в живой клетке молекулы тРНК доставляют аминокислоты к месту синтеза в порядке, диктуемом матричной РНК. Программа синтеза переписывается в молекулу мРНК с соответствующего участка молекулы ДНК.

СВОДКА ОСНОВНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ ГЛ. 17

1. Молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты представляет собой сополимер с чередующимися звеньями сахара (2-дезокси-D-рибозы)и фосфата. Вся генетическая информация данного организма закодирована в виде последовательности гетероциклических оснований, связанных с остатками сахара.

2. Существует несколько разновидностей рибонуклеиновых кислот (РНК). Все они построены из чередующихся остатков сахара (-рибозы), соединенных с гетероциклическими основаниями, и остатков фосфорной кислоты.

3. Нуклеотиды — мономерные вещества биологического происхождения, имеющие структурное сходство с нуклеиновыми кислотами. Их молекулы включают остаток сахара, соединенный с основанием и остатками фосфорной кислоты.

4. Молекула ДНК имеет вторичную структуру и представляет собой двойную спираль, две цепи которой удерживаются рядом благодаря образованию водородных связей между основаниями.

5. Синтез белка в клетке осуществляется в соответствии с программой, закодированной на определенном участке ДНК. Матричная РНК, образующаяся в ядре клетки, служит шаблоном для синтеза белка. Транспортные РНК доставляют необходимые аминокислоты к месту синтеза. Правильная последовательность соединения аминокислот достигается благодаря взаимному "узнаванию" кодонов мРНК и антикодонов тРНК.

Ключевые слова

(см. скан)

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗВИТИЯ НАВЫКОВ

(см. скан)

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

(см. скан)