Підручник Біологія 9 клас - Л.І. Остапченко - Генеза 2017

ТЕМА 1. XІМІЧНИЙ СКЛАД КЛІТИНИ

§6. НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ. ВЛАСТИВОСТІ ТА ФУНКЦІЇ РНК

Пригадайте, які сполуки називають біополімерами. Які існують рівні просторової організації білкових молекул?

Ви пам’ятаєте, що всі живі істоти здатні зберігати спадкову інформацію і передавати її нащадкам під час розмноження. Цю функцію виконують нуклеїнові кислоти. Певні види нуклеїнових кислот беруть участь у реалізації спадкової інформації.

Нуклеїнові кислоти - складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Число нуклеотидів у складі однієї молекули нуклеїнової кислоти може становити від 200 до 200 млн. Уперше нуклеїнові кислоти виявили в ядрі клітин, звідки й походить назва цих сполук (від лат. нуклеус - ядро). Але згодом їх виявили й у інших частинах клітини.

Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків нітрогенумісної (азотистої) основи, п’ятивуглецевого моносахариду (пентози) та ортофосфатної кислоти (мал. 23). Залежно від виду пентози, що входить до складу нуклеотиду, розрізняють два типи нуклеїнових кислот дезоксирибонуклеїнову (ДНК) і рибонуклеїнові (РНК). До складу ДНК входить залишок дезоксирибози, а РНК - рибози.

У молекулах ДНК і РНК містяться залишки різних азотистих основ. У молекулі ДНК - залишки нуклеотидів з аденіном (скорочено позначається літерою А), гуаніном (Г), цитозином (Ц) та тиміном (Т); у молекулі РНК — з аденіном (А), гуаніном (Г), цитозином (Ц) та урацилом (У).

Мал. 23. Схема будови нуклеотиду: 1 - залишок ортофосфатної кислоти; 2 - залишок азотистої основи; 3 - залишок моносахариду (пентоза); у молекулі дезоксирибози на відміну від рибози замість гідроксильної групи (ОН) - атом Гідрогену (Н)

Мал. 24. Схема будови нуклеїнової кислоти

У складі нуклеїнових кислот окремі нуклеотиди з’єднані між собою у ланцюг за допомогою ковалентних зв’язків, які виникають між залишком пентози одного нуклеотиду та залишком ортофосфатної кислоти іншого (мал. 24). Біологічні властивості нуклеїнових кислот зумовлені послідовністю розташування нуклеотидів у ланцюзі. Подібно до білків, ця послідовність становить собою первинну структуру нуклеїнових кислот. Складніші рівні організації молекул нуклеїнових кислот - вторинна і третинна - підтримуються за рахунок нековалентних взаємодій (зокрема, водневих зв’язків).

Типи РНК. Молекули РНК клітин прокаріотів та еукаріотів складаються з одного ланцюга. Існують три основні типи РНК, які відрізняються за місцем розташування у клітині, розмірами та функціями.

Матрична, або інформаційна, РНК (мРНК, або ЇРНК) становить собою копію певної ділянки молекули ДНК. Така молекула переносить спадкову інформацію від молекули ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга, а також бере безпосередню участь у його збиранні.

Транспортна РНК (тРНК) має найменші розміри серед усіх молекул РНК (складається з 70-90 нуклеотидів). Вона приєднує амінокислоти і транспортує їх до місця синтезу білкових молекул. Там молекула тРНК «впізнає» відповідну ділянку мРНК. Ця ділянка - кодон - послідовність з трьох нуклеотидів, яка кодує одну з амінокислот. Таким чином визначається порядок розташування амінокислотних залишків у молекулі білка, що синтезується.

Транспортна РНК за формою нагадує листок конюшини. Така структура зумовлена тим, що в певних ділянках молекули тРНК (4-7 послідовних ланок) між комплементарними нуклеотидами виникають водневі зв’язки. Біля верхівки «листка конюшини» містяться три нуклеотиди, або триплет, який відповідає певній амінокислоті. Цей триплет називають антикодон. Біля основи молекули ДНК є ділянка, до якої завдяки ковалентному зв’язку приєднується відповідна амінокислота (мал. 25).

Рибосомна РНК (рРНК) входить до складу особливих органел клітини - рибосом (про їхню будову ви дізнаєтесь З § 11). Разом з білками рибосом вона виконує структурну функцію, забезпечуючи певне просторове розташування молекул рРНК та тРНК під час біосинтезу білкової молекули. У клітинах еукаріотів рРНК синтезується в ядерці.

Мал. 25. Будова тРНК: 1-4 - ділянки з’єднання нуклеотидів за допомогою водневих зв’язків; 5 - ділянка, до якої приєднується амінокислота; 6 - антикодон

Цікаво знати

Молекули РНК можуть також виконувати функції своєрідних ферментів. Їх називають рибозими. Вони діють подібно до ферментів білкової природи. Багато рибозимів здатні каталізувати власне розщеплення або розщеплення інших молекул РНК. Крім того, рибозимом є активна частина рибосоми - органели, яка бере участь у синтезі білкової молекули. 1989 р. за встановлення каталітичних властивостей РНК двоє американських учених - Томас Роберт Чек та Сідні Олтман - отримали Нобелівську премію в галузі хімії.

Коротко про головне

Нуклеїнові кислоти - високомоле- кулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Молекула нуклеотиду складається із залишків трьох сполук: азотистої основи, п'ятивуглецевого моносахариду (пентози) та ортофосфатної кислоти.

Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) і рибонуклеїнові (РНК). До складу ДНК входить залишок пентози дезоксирибози, до складу РНК - рибози. У молекулах РНК містяться чотири типи нуклеотидів: з аденіном (А), гуаніном (Г), цитозином (Ц) та урацилом (У). У молекулі ДНК також трапляються чотири типи нуклеотидів, але замість урацилу - тимін (Т).

Існують три основних типи РНК, які відрізняються за місцем розташування в клітині, розмірами та функціями: матрична, або інформаційна, РНК (мРНК, або іРНК), транспортна РНК (тРНК) та рибосомна РНК (рРНК).

Молекули РНК використовують і в лікувальній практиці та селекції. Для цього створюють так звані антисенсорні молекули РНК. Молекули антисенсорної РНК мають склад нуклеотидів, який відповідає послідовності нуклеотидів певної молекули мРНК (сенсорна РНК). Така сенсорна РНК кодує білки, шкідливі для організму або небажані для селекціонера. Під час введення у клітину антисенсорної РНК її нуклеотиди зв'язуються з нуклеотидами сенсорної РНК. Це блокує біосинтез білків, які кодуються сенсорною молекулою мРНК. Наприклад, застосовуючи антисенсорні технології, можна послабити симптоми ВІЛ-інфекції (ВІЛ - вірус імунодефіциту людини).

Молекули РНК можуть спричиняти захворювання рослин. Такі неклітинні форми життя називають віроїдами. Їх відкрив 1971 року Теодор Дінер, який вивчав інфекційне захворювання картоплі, відоме під назвою «веретеноподібність бульб». З’ясувалося, що інфекцію спричиняла невеличка одноланцюгова молекула РНК. Подальші детальні дослідження дали змогу встановити, що ця РНК має форму замкненого ланцюга.

Генетичний матеріал віроїду не кодує жодного білка, його основна задача - самовідтворення в клітині хазяїна. Віроїди знайдено тільки в рослин: у людини, тварин і бактерій схожих збудників не виявлено.

Ключові терміни та поняття:

нуклеотиди, нуклеїнові кислоти, РНК, триплет, антикодон.

Перевірте здобуті знання

1. Які особливості будови нуклеїнових кислот? Які є типи нуклеїнових кислот? 2. Які ви знаєте види РНК? 3. Яка будова та функції молекул мРНК (іРНК)? 4. Як будова тРНК пов'язана з її функціями? 5. Які функції молекул рРНК?

Поміркуйте

У яких процесах, що відбуваються в клітині, беруть участь молекули РНК?





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити