РНК (рибонуклеиновая кислота)

РНК представляет собой одноцепочечный ли­нейный гетерополимер, состоящий из рибонуклеотидов. НуклеотидРНК состоит из азотистого основания(аденин, гуанин, цитозин, урацил), саха­ра– рибозыи остатка фосфорной кислоты. В отличие от ДНК, содержа­ние которой в клетках относительно постоянно, со­держание РНК колеблется. Оно повышается в клет­ках, в которых происходит синтез белка. В зависи­мости от выполняемых функций различают несколько видов РНК:

1. Рибосомная РНК (р-РНК)– составляет 85% от всей РНК в клетке. Это самые крупные молекулы РНК, в их состав входит 3–5 тыс. нуклеотидов. р-РНК синтезируется в ядрышках и в комплексе с белками формирует субъединицы рибосом. На рибосо­мах идет синтез белка.

Функции р-РНК:

а) формирование активного центра рибосомы;

б) обеспечение взаимодействия рибосомы и транспортной РНК.

2. Информационная РНК (и-РНК), илиматричная РНК (м-РНК)– составляет 5% от всей РНК в клетке, количество ее зависит от стадии клеточного цикла. Так, при интенсивном синтезе белков количество и-РНК повышается. Размеры и-РНК различны и зависят от объема копируемой информации. Синтезируются и-РНК в ядре, в процессе транскрипции на определенном участке молекулы ДНК – гене.

Функция и-РНК – перенос генетической информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка на рибосомы.

3. Транспортная РНК (т-РНК)– составляет 10% от всей РНК в клетке. Существует более 40 видов т-РНК. Молекулы т-РНК самые короткие, состоят из 80–100нуклеотидов, содержатся в цитоплазме клетки и приобретают специфическую конформацию в виде «клеверного листка» (форма трилистника).

Функция т-РНК – транспорт аминокислот к месту синтеза белка – рибосомам.

Локализация РНК в клетке:РНК находится в ядрышке, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пла­стидах.

В природе есть еще один вид РНК– вирусная РНК. У РНК-содержащих ви­русов обнаружена двухцепочечная РНК, структура которой близка к структуре ДНК. У этих организмов РНК, как двух-, так и одноцепочечная, выполняет функцию хранения генетической информации.

    3. Энергетические молекулы клетки. АТФ

АТФ– это универсальный источник и основной аккумулятор энергии в жи­вых клетках. Содержится во всех клетках растений и животных. Количество АТФ в среднем составляет 0,04% массы клетки, наибольшее содержание – в скелетных мышцах (0,2–0,5%).

В состав АТФ входят остаток азотистого основания (аденин),сахар-пентоза (рибоза) и три остатка фосфорной кислоты.

Молекула АТФ очень неустойчива и способна отщеплять одну или две молекулы фосфата с выделением большого количества энергии, расходуемой на обеспечение всех жизненных функций клетки. Реакции гидролиза – отщеп­ления молекулы фосфорной кислоты – сопровождаются освобождением 40 кДж/моль энергии. Связи в молекуле АТФ называются макроэргическимии обозначаются знаком «~». Запасы АТФ постоянно пополняются за счет про­цесса фосфорилирования, то есть присоединения фосфорной кислоты к АДФ. Фосфорилирование происходит с разной интенсивностью при дыха­нии (в митохондриях), гликолизе (в цитоплазме), фотосинтезе (в хлоропла­стах).

Помимо мононуклеотидов, важную роль в обмене веществ играют дину­клеотиды– НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид), НАДФ⁺ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат), имеющие в своем составе два азотистых основания (аденин и амид никотиновой кислоты), два остатка рибозы и два остатка фосфорной кислоты.

НАД⁺, НАДФ⁺ – универсальные акцепторы(от лат. acceptor – прием­ник) энергии, а их восстановленные формы – НАДН и НАДФН – универ­сальные доноры атомов водорода (двух электронов и одного протона) в большинстве окислительно-восстановительных реакций.

Окисление различных субстратов в процессе энергетического обмена при­водит к накоплению атомов водорода в виде НАДН (реакции цикла Кребса, окисление жирных кислот и т. д.). НАДН может использоваться в различных реакциях биосинтеза, окисляться в дыхательной цепи митохондрий; освобо­жденная при этом энергия запасается в виде АТФ.

НАДФН образуется при окислительном расщеплении углеводов, у расте­ний – при фотосинтезе, а также используется для получения энергии в дыха­тельной цепи митохондрии.

Кроме никотиновых нуклеотидов могут быть флавиновые нуклеотидыФАД (флавинадениндинуклеотид), ФМН (флавинмононуклеотид), которые являются производными витамина В₂ (рибофлавина). Они присоединяют два атома водорода – два протона и два электрона. Их окисление в дыхательной цепи митохондрий также сопровождается выделением энергии, запасаемой в виде АТФ.