О молекулах РНК

О рибонуклеиновых кислотах (РНК)

Для поддержания жизни в живом организме происходит множество процессов. Некоторые из них мы можем наблюдать — дыхание, прием пищи, избавление от продуктов жизнедеятельности, получение информации органами чувств и забывание этой информации. Но большая часть химических процессов скрыта от глаз.

Справка. Классификация

По-научному, обмен веществ это метаболизм.

Метаболизм обычно делят на две стадии:
в ходе катаболизма сложные органические молекулы распадаются на более простые, с получением энергии; (энергия тратится)
в процессах анаболизма затрачивается энергия на синтез из простых молекул сложных биомолекул. (энергия запасается)

Биомолекулы, как видно выше, делятся на малые молекулы и большие.

Малые:
Липиды (жиры), фосфолипиды, гликолипиды, стеролы, глицеролипиды,
Витамины
Гормоны, нейромедиаторы
Метаболиты
Большие:
Мономеры, олигомеры и полимеры.

Мономеры Олигомеры Биополимеры

Аминокислоты Олигопептиды Полипептиды, белки
Моносахариды Олигосахариды Полисахариды (крахмал, целлюлоза)
Нуклеотиды Олигонуклеотиды Полинуклеотиды, (ДНК, РНК)

В столбце биополимеры находятся полинуклеотиды. Именно здесь находится рибонуклеиновая кислота — объект статьи.

Рибонуклеиновые кислоты. Строение, назначение.

На рисунке показана молекула РНК.
Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

Сходство и отличие РНК и ДНК

Как видно, есть внешнее сходство с известной структурой молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислотой).
Однако, РНК может иметь как двухцепочечную структуру, так и одноцепочечную.
Нуклеотиды (пяти- и шестиугольники на рисунке)
Кроме того, нить РНК состоит из четырех нуклеотидов (или азотистых оснований, что одно и то же): аденин, урацил, гуанин и цитозин.
Нить ДНК же состоит из другого набора нуклеотидов: аденин, гуанин, тимин и цитозин.
Химическое строение полинуклеотида РНК:

Как видим, имеются характерные нуклеотиды урацил (для РНК) и тимин (для ДНК).
Все 5 нуклеотидов на рисунке:

Шестиугольники на рисунках — это бензольные кольца, в которые, вместо углерода, встраиваются другие элементы, в данном случае, это азот.

Бензол. Для справки.

Химическая формула бензола — C6H6. Т.е. в каждом угле шестиугольника находится атом углерода. 3 дополнительные внутренние линии в шестиугольнике указывают на наличие двойных ковалентных связей между этими атомами углерода. Углерод — элемент 4 группы периодической таблицы Менделеева, следовательно, у него 4 электрона могут образовать ковалентную связь. На рисунке — одна связь — с электроном водорода, вторая — с электроном углерода слева и еще 2 — с 2 электронами углерода справа. Впрочем, физически существует единое электронное облако, охватывающее все 6 атомов углерода бензола.

Соединение азотистых оснований

Комплементарные нуклеотиды друг с другом сцепляются (гибридизуются) с помощью водородных связей. Аденин комплементарен урацилу, а гуанин — цитозину. Чем длиннее на данной РНК комплементарные участки, тем прочнее будет образуемая ими структура; наоборот, короткие участки будут нестабильными. Это определяет функцию конкретной РНК.
На рисунке фрагмент комплементарного участка РНК. Азотистые основания закрашены синим цветом

Структура РНК

Сцепление многих групп нуклеотидов образуют РНК-шпильки (первичная структура):

Множество шпилек в ленте сцепляются в двойную спираль. В развернутом виде такая структура напоминают дерево (Вторичная структура):

Спирали так же взаимодействуют друг с другом (третичная структура). Видно, как разные спирали соединены друг с другом:

Другие РНК сворачиваются аналогично. Напоминает набор лент (четвертичная структура).

Заключение

Для вычисления конформаций, которые примут РНК, по их первичной последовательности существуют программы ^[1]
Есть множество задач, находящихся в процессе решения. Например явление РНК-интерференции ^[2], теломеразный РНК-компонент ^[3]
Возможно, кто-то из вас, участники хабра, поучаствует в одном из этих проектов))

Автор: Michael134096

Источник ^[4]