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.
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/d8f/c6c/3e6/d8fc6c3e681f6302c1bc4da18821645e.jpg)
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.
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/9fc/a8f/e07/9fca8fe079cad11e33a05021ac40ca8d.png)
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:
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/4da/a92/e29/4daa92e2903d21f401bfc1d875637850.png)
Как видим, имеются характерные нуклеотиды урацил (для РНК) и тимин (для ДНК).
Все 5 нуклеотидов на рисунке:
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/41b/89e/66f/41b89e66f393d4db7cbf76492c323f2d.png)
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.
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/90e/321/bcf/90e321bcf38634df8e82041781bb8832.png)
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
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/e8c/927/47e/e8c92747ed1d059c8980b7e41ed05d63.png)
Структура РНК
Сцепление многих групп нуклеотидов образуют РНК-шпильки (первичная структура):
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/0b4/9a7/89a/0b49a789ab253ceae3e66eb8f3982fb8.gif)
Множество шпилек в ленте сцепляются в двойную спираль. В развернутом виде такая структура напоминают дерево (Вторичная структура):
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/a41/c07/2f3/a41c072f34b207126418411b8aba775c.gif)
Спирали так же взаимодействуют друг с другом (третичная структура). Видно, как разные спирали соединены друг с другом:
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/a15/2a3/381/a152a3381875542bdc5ee5ef94f04dfc.jpg)
Другие РНК сворачиваются аналогично. Напоминает набор лент (четвертичная структура).
![image](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/62c/232/17f/62c23217fbfe8c64a3342844394ac65f.jpg)
Заключение
Для вычисления конформаций, которые примут РНК, по их первичной последовательности существуют программы
Есть множество задач, находящихся в процессе решения. Например явление РНК-интерференции, теломеразный РНК-компонент
Возможно, кто-то из вас, участники хабра, поучаствует в одном из этих проектов))