Ви пам’ятаєте, що всі живі істоти здатні зберігати спадкову інформацію і передавати її нащадкам при розмноженні. 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 ці сполуки виявили і в інших частинах клітини. Молекула нуклеотиду складається з трьох частин: залишків нітратної основи, п’ятивуглецевого моносахариду (пентози) та ортофосфатної кислоти (мал. 11.1). 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 нітратних основ. У молекулі ДНК - залишки аденіну (скорочено позначається літерою А), гуаніну (Г), цитозину (Ц) та тиміну (Т), у молекулі РНК - аденіну (А), гуаніну (Г), цитозину (Ц) та урацилу (У).

Отже, зверніть увагу: три типи нітратних основ для молекул ДНК і РНК спільні (нуклеотиди з аденіном, гуаніном і цитозином), натомість тимін міститься лише в молекулах ДНК, тоді як урацил - тільки в молекулах РНК (мал. 11.2).

Як і молекулам білків, молекулам нуклеїнових кислот притаманні різні рівні просторової організації (конформації).

• 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.

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

Мал. 11.1. Будова нуклеотиду: 1 - залишок ортофосфатної кислоти; 2 - нітратна основа; 3 - моносахарид (пентоза)

Мал. 11.2. Схема будови нуклеїнової кислоти

Мал. 11.3. Будова тРНК: 1-4 - ділянки з’єднання комплементарних нуклеотидів за допомогою водневих зв’язків; 5 - ділянка, до якої приєднується амінокислота; 6 - антикодон

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 іРНК. Ця ділянка - послідовність з трьох нуклеотидів, яка кодує одну з амінокислот. Таким чином визначається порядок розташування амінокислотних залишків у молекулі білка, що синтезується.

Кожну з амінокислот транспортує до місця синтезу білка певна тРНК. У транспорті комплексу «молекула тРНК-залишок амінокислоти» беруть участь мікротрубочки та мікронитки цитоплазми.

Транспортна РНК може мати вторинну структуру, що 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» містяться три нуклеотиди, або триплет, який за генетичним кодом відповідає певній амінокислоті. Цей триплет називають антикодоном. Біля основи молекули ДНК є ділянка, до якої завдяки ковалентному зв’язку приєднується відповідна амінокислота (мал. 11.3). Молекула тРНК може утворювати і складнішу конформацію (третинну), що нагадує латинську літеру «L» або слов’янську «Г» (мал. 11.4).

Рибосомна РНК (рРНК) входить до складу особливих органел клітини - рибосом. Разом з білками вона виконує структурну функцію, забезпечуючи певне просторове розташування іРНК й тРНК під час біосинтезу білкової молекули. У клітинах еукаріотів рРНК синтезується в ядерці.

Мал. 11.4. Г-подібна конформація mPHK: 1 - місце, до якого приєднуються амінокислота; 2 - антикодон

• Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) - сполука, яка за своїм складом є нуклеотидом. Молекула АТФ складається із залишків нітратної основи (аденіну), пентози (рибози) та трьох залишків ортофосфатної кислоти (мал. 11.5). Ця речовина має незвичні для інших органічних сполук хімічні зв’язки та властивості. Це два високоенергетичні (макроергічні) хімічні зв’язки між послідовно розміщеними залишками ортофосфатної кислоти, в яких запасається значна кількість енергії. Якщо за участі відповідного ферменту відщеплюється один залишок ортофосфатної кислоти, то АТФ перетворюється на аденозиндифосфатну кислоту (АДФ), при цьому звільняється близько 40 кДж енергії.

Залежно від умов внутрішнього середовища клітини кількість енергії, що виділяється при відщепленні одного залишка ортофосфатної кислоти, може варіювати від 33 до 50 кДж/моль глюкози.