Рибонуклеїнова кислота (РНК) - це хімічна сполука, яка існує в клітинах та вірусах. У клітинах його можна розділити на три категорії: рибосомний (рРНК), месенджер (мРНК) і переносний (тРНК). Хоча всі три типи РНК можна знайти в рибосомах, білкових фабриках клітин, ця стаття зосереджується на останніх двох, які знаходяться не лише в межах рибосоми, але вільно існують в клітинному ядрі (в клітинах, що мають ядра) та в цитоплазмі, головному клітинному відділі між ядром і клітиною мембрана. Однак три типи РНК працюють спільно.
Що таке РНК?
мРНК і тРНК існують в ланцюгах, що складаються з будівельних блоків, які називаються нуклеотидами РНК. Кожен з цих будівельних нуклеотидів складається з цукру, званого рибозою, високоенергетичної хімічної групи, званої фосфатом, і одного з чотирьох можливих "азотисті основи" кільчасті або подвійно кільцеві структури, фон яких побудований не тільки з атомів вуглецю, але і з багатьох атомів азоту (див. малюнок). Нуклеотиди з'єднуються між собою за допомогою фосфатних та цукрових груп, які утворюють "хребет", до якого прикріплені азотисті основи, по одному на кожен цукор рибози.
Чотири азотисті основи РНК
У більшості випадків у РНК виявляються чотири основи. Два з них, аденін (А) і гуанін (G), містять два хімічні кільця і називаються пуринами. Два інших, кожен з яких містить одне хімічне кільце, - це цитозин (С) і урацил (U), і їх називають піримідинами.
Синтез мРНК і тРНК
мРНК і тРНК синтезуються за допомогою процесів, що називаються "сполучення основ" і "транскрипція", де ланцюг РНК прокладається поряд з ланцюгом дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). У бактерій та архей, двох із трьох основних відділів життя на Землі, відбувається синтез РНК уздовж однієї хромосоми (і організованої структури, що складається з ланцюга ДНК і різних білки). В іншому відділі життя, еукарії, синтез РНК відбувається всередині ядра, де ДНК упаковується в одну з більше хромосом. І мРНК, і тРНК містять інформацію у вигляді конкретних послідовностей чотирьох можливих основ у кожному з їх нуклеотидів. Ці послідовності, у свою чергу, синтезуються на основі послідовності нуклеотидів у ДНК, зокрема ділянка ДНК (так званий ген), який використовувався для синтезу ланцюга РНК під час спарювання підстав процес.
Функція мРНК
Кожна молекула або ланцюг мРНК містить інструкції щодо того, як з’єднати кілька «амінокислот» у пептидний ланцюг, який стає білком. Так само, як нуклеотиди будують блоки для РНК, амінокислоти будують блоки для білків. Еволюція створила "генетичний код", в якому кожна з 20 амінокислот у житті кодується низкою з трьох азотистих основ в РНК-нуклеотидах. Таким чином, кожному триплету нуклеотидів РНК відповідає одна амінокислота і послідовність нуклеотидів диктує послідовність амінокислот, які будуть зв’язані з пептидним ланцюгом, що утворює білок. Хоча в деяких випадках амінокислота може бути представлена множинними нуклеотидними триплетами, які називаються кодонами, кожен кодон на РНК представляє лише одну амінокислоту. З цієї причини генетичний код називають «виродженим».
Функція тРНК
Поки мРНК містить "повідомлення" про те, як послідовно розділити амінокислоти в ланцюг, тРНК є фактичним транслятором. Переклад мови РНК на мову білка можливий, оскільки їх багато форми тРНК, кожна з яких представляє амінокислоту (білковий будівельний блок) і здатна зв'язуватися з РНК кодон. Так, наприклад, молекула тРНК для амінокислоти аланін має ділянку або ділянку зв'язування для аланіну та іншу ділянку зв'язування для трьох нуклеотидів РНК, кодон, для аланіну.
Переклад відбувається в рибосомах
Процес перетворення послідовностей кодонів РНК в амінокислотні послідовності і, отже, у специфічні білки насправді називається "переклад". Це відбувається в рибосомах, які утворені з рРНК і різноманітні білки. Під час трансляції ланцюг мРНК проходить через рибосому, подібно старовинній касетній стрічці, що рухається через магнітофон. Під час руху мРНК молекули тРНК, що несуть відповідну амінокислоту, зв’язуються з кодоном РНК, до якого вони відповідають, і послідовність амінокислот складається разом.