Загальні відомості про різні типи РНК

¹) Бактерії; ²) Рослини; ³) Ссавці

Вторинна структура нагадує "конюшиновий лист" (рис. 2.9) із чотирма спіральними ділянками і трьома некомпліментарними петлями й іноді із четвертою петлею різної величини. При складанні бічних петель і взаємодії додаткових основ (рис. 2.9) виникає третинна структура.

rРНК (рибосомальна РНК) становить до 85% всієї РНК клітини, "Легка" rРНК (табл. 2.2) міститься в малій, а "важка" rРНК - у великій субчастці рибосоми. В rРНК значне число нуклеозидів метильовано по основі або по рибозі.

Кожна молекула надзвичайно важливої mPHK (інформаційної, або матричної, РНК) одержує під час свого синтезу частину інформації від ДНК у формі скопійованої послідовності основ і переносить її на рибосоми, де ця інформація реалізується. mPHK становить тільки біля 5% всієї клітинної РНК.

Залежно від необхідної кількості інформації молекула може бути різної величини (табл. 2.2). Вона одноланцюгова, але має компліментарно спарені петлі. Інформація закодована "звичайними" нуклеотидами A, G, С и U. По обох сторонах від ділянки молекули, що несе інформацію, перебувають неінформативні послідовності: початкова послідовність (лідер) на 5'-кінці й кінцева послідовність (трейлер) на 3'-кінці; в еукаріот, крім того, є "ковпачок" (специфічна послідовність нуклеотидів) на 5'-кінці й на 3'-кінці.

2.4 Вуглеводи

Вуглеводи можуть бути продуктами метаболізму, резервним і структурним матеріалом.

2.4.1 Моносахариди

Їхня формула - C_n(Н₂О)_n. До найпоширеніших моносахаридів відносяться гексози (n=6) і пентози (n=5) (рис. 2.10). В обміні речовин беруть участь також тріози (n=3) тетрози (n=4) і гептози (n=7). Глюкоза (виноградний цукор) і фруктоза (плодовий цукор) є резервними речовинами, а рибоза й дезоксирибоза - структурними елементами нуклеїнових кислот. У метаболізмі моносахариди беруть участь головним чином у формі фосфатів.

2.4.2 Дисахариди

У дисахаридах глікозидним зв'язком з виділенням води зв'язуються два моносахарида (рис. 2.11). У мальтозі (солодовому цукрі) перший вуглецевий атом однієї молекули a-глюкози через кисень пов'язаний із четвертим вуглецевим атомом іншої (1,4-зв'язок). Лактоза (молочний цукор, міститься в молоці, з 1,4-зв'язком) і сахароза (цукор, одержуваний із цукрового тросника або буряка, з 1,2-зв'язком) служать резервним матеріалом.

Рис. 2.10. Моносахариди. Угорі: глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза. У середині: арабіноза, ксилоза, рибоза, дезоксирибоза, рибулоза. Унизу: кільцеві формули

Рис. 2.11. Ефіри цукрів і дисахариди. Ліворуч: глюкозо-1 -фосфат; праворуч: сахароза (a-глюкозил-b-фруктоза), лактоза (b-галактозил- a-глюкоза)

2.4.3 Полісахариди

В молекулах полісахаридів глікозидним зв'язком з'єднані до 5-10⁵ моносахаридних залишків. Резервні речовини крохмаль (амілоза й амілопектин) у рослин і глікоген у тварин і грибів являють собою - a-глюканы, тобто полімери a-глюкози. Амілоза складається з 300-1000 глюкозних залишків, з'єднаних 1,4-зв'язками. Її молекула має форму спірального ланцюжка й містить близько 6 залишків глюкози на виток. Молекула амілопектина (500-1500 залишків глюкози) розгалужується через кожні 8-10 залишків завдяки додатковому 1,5-зв'язку. Молекула глікогену (5000-500 000 залишків глюкози) розгалужена ще сильніше (відгалуження через кожні 3-5 залишків) (рис. 2.12).

А
	a-Глюкоза b-Глюкоза
Б
	Мальтоза Целобіоза
В
	Крохмаль Целюлоза
	Амілоза Глікоген 1,4- та 1,6- зв’язки Амілопектин
	Г Д

Рис. 2.12. Крохмаль і целюлоза. А. Моносахариди. Б. Дисахариди. В. Полісахариди. Г. Моделі молекул різних видів крохмалю. Д. Місця розгалуження в молекулі амілопектину або глікогену

Целюлоза, геміцелюлоза й протопектин служать опорними матеріалами в рослинах, а хітин - у грибів і багатьох тварин. Целюлоза (b-глюкан) утворює довгі молекули з 500-36 000 глюкозних залишків з 1,4-зв'язками (рис. 2.12). Геміцелюлози - це водонерозчинні полімери різних цукрів, наприклад ксилози, манози й глюкози. Пектинові речовини - водорозчинні полімери, наприклад арабінани (з арабінози), галактани (з галактози), пектинова кислота (з галактуронової кислоти). Хітин - полімер N-ацетилглюкозаміна. Муреїн - полімер N-ацетилглюкозаміна й мурамової кислоти.

2.5 Ліпіди

Ліпідами називають жироподібні речовини (жири, фосфоліпіди, гліколіпіди, стероїди), що належать до різних класів органічних речовин, і об'єднані однією загальною властивістю - нерозчинністю у воді.

2.5.1 Жири (тригліцериди)

Жири служать запасними речовинами. Вони являють собою ефіри трьохатомного спирту гліцерину з насиченими й ненасиченими жирними кислотами (рис. 2.13), головним чином з тими, які містять 16 або 18 атомів вуглецю (з пальмітиновою, стеариновою, олеїновою, лінолевою, ліноленовою кислотами):

(Гл – гліцерин, ЖК – жирна кислота). Чим виший вміст ненасичених жирних кислот, тем нижче температура плавлення жиру.

2.5.2 Фосфо- і гліколіпіди

Це структурні елементи біологічних мембран. Вони відрізняються від тригліцеридів тим, що деякі компоненти їх замінені іншими речовинами.

Фосфоліпіди (фосфатиди) – ліпіди, що містять фосфатну групу. Головна роль серед них належить фосфогліцеринам, в молекулі яких первинна спиртова група гліцерола етарифікована нежирною, а фосфорною кислотою. Гліцеринвмісні гліцерофосфатиди мають загальну формулу:

А	Б В

Рис. 2.13. Будова жирних кислот. А. Стеаринова кислота - насичена жирна кислота (зліва направо: структурна формула, вуглеводний кістяк і просторова модель); Б. Тригліцерид

В лецитині R – холін.

Гліколіпіди містять у молекулі цукор, наприклад, в мембранах хлоропластів і цереброзид (3) у головному мозку. Особливо багата гліколіпідами нервова тканина ссавців. Припускають, що за рахунок вуглеводних груп зростає різноманіття типів клітинної поверхні, що відіграє важливу роль при сполученні клітин між собою в процесі утворення тканей і органів.

Фосфо- і гліколіпіди - амфіпатичні молекули з гідрофобними (вуглеводні залишки жирних кислот і сфінгозина) і гідрофільними частинами (фосфат, холін і т.п., цукор). Ті й інші частини спрямовані в протилежні сторони (конформація). Така структура має велике значення для побудови біологічних мембран.

2.5.3 Стероїди

Стероїди це ліпіди із зовсім іншою структурою, в основі якої лежить система із чотирьох кілець (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Структурна формула стероїдів

До стероїдів відноситься ряд гормонів (кортизон і різні статеві гормони), компоненти клітинних мембран (холістерол).

Запитання для самоперевірки

1. Які хімічні зв’язки існують між біологічними молекулами?

2. Який хімічний склад та функції білків в живих організмах?

3. Які рівні структур мають білки?

4. Що таке денатурація і чим вона викликається?

5. Яку будову має мономер нуклеїнових кислот?

6. Хто запропонував модель будови молекули ДНК?

7. Які види РНК існують в клітині?

8. Молекула якого з видів РНК має найменші розміри?

9. Які вуглеводи грають структурну роль в клітинах живих організмів?

10. Які вуглеводи грають запасну роль в клітинах живих організмів?

11. Як структура ліпідів впливає на їх розчинність?

12. Що входить до складу молекул жирів?