РНК (рибонуклеїнова кислота), так само як і ДНК. відноситься до нуклеїнових кислот. Молекули-полімери РНК набагато менше, ніж у ДНК. Однак в залежності від типу РНК кількість вхідних в них нуклеотидів-мономерів різниться.
До складу нуклеотиду РНК в якості цукру входить рибоза, як азотистого підстави - аденит, гуанін, урацил, цитозин. Урацил за будовою і хімічними властивостями близький до тимін, який звичайний для ДНК. У зрілих молекулах РНК багато азотисті основи модифіковані, тому в реальності різновидів азотистих основ у складі РНК набагато більше.
Рибоза на відміну від дезоксирибози має додаткову ОН-групу (гідроксильну). Ця обставина дозволяє РНК легше вступати в хімічні реакції.
Головною функцією РНК в клітинах живих організмів можна назвати реалізацію генетичної інформації. Саме завдяки різним типам рибонуклеїнової кислоти генетичний код зчитується (транскрибується) з ДНК, після чого на його основі синтезуються поліпептиди (відбувається трансляція). Отже, якщо ДНК в основному відповідає за зберігання та передачу з покоління в покоління генетичної інформації (основний процес - реплікація), то РНК реалізує цю інформацію (процеси транскрипції і трансляції). При цьому транскрипція відбувається на ДНК, так що цей процес відноситься до обох типів нуклеїнових кислот і тоді з цієї точки зору можна сказати, що і ДНК відповідає за реалізацію генетичної інформації.
При більш детальному розгляді функції РНК набагато різноманітніше. Ряд молекул РНК виконують структурну, каталітичну і інші функції.
Існує так звана гіпотеза РНК-світу, згідно з якою спочатку в живій природі в якості носія генетичної інформації виступали тільки молекули РНК, при цьому інші молекули РНК каталізували різні реакції. Дана гіпотеза підтверджена низкою дослідів, що показують можливу еволюцію РНК. На це вказує і те, що ряд вірусів в якості нуклеїнової кислоти, що зберігає генетичну інформацію, мають молекулу РНК.
Відповідно до гіпотези РНК-світу ДНК з'явилася пізніше в процесі природного відбору як більш стійка молекула, що важливо для зберігання генетичної інформації.
Виділяють три основні типи РНК (крім них є й інші): матрична (вона ж інформаційна), рибосомальная і транспортна. Позначаються вони відповідно іРНК (або мРНК), рРНК, тРНК.
Інформаційна РНК (іРНК)
Майже всі РНК синтезуються на ДНК в процесі транскрипції. Однак часто транскрипція згадується як синтез саме інформаційної РНК (іРНК). Пов'язано це з тим, що послідовність нуклеотидів іРНК надалі визначить послідовність амінокислот синтезованого в процесі трансляції білка.
Перед транскрипцією нитки ДНК розплітаються, і на одній з них за допомогою комплексу білків-ферментів синтезується РНК за принципом комплементарності, так само як це відбувається при реплікації ДНК. Тільки навпаки аденіну ДНК до молекули РНК приєднується нуклеотид, що містить урацил, а не тимін.
Насправді на ДНК синтезується готова інформаційна РНК, а її попередник - пре-іРНК. Попередник містить ділянки послідовності нуклеотидів, які не кодують білок і які після синтезу пре-іРНК вирізаються за участю малих ядерних і ядерцевих РНК ( «додаткові» типи РНК). Ці віддаляються ділянки називаються интронами. Залишаються частини іРНК називаються екзонами. Після видалення інтронів екзонів зшиваються між собою. Процес видалення інтронів і зшивання екзонів називається сплайсингом. Ускладнює життя особливістю є те, що можна вирізати інтрони по-різному, в результаті вийдуть різні готові іРНК, які будуть служити матрицями для різних білків. Таким чином, начебто один ген ДНК може грати роль кількох генів.
Слід зазначити, що у прокаріотів сплайсингу не відбувається. Зазвичай їх іРНК відразу після синтезу на ДНК готова до трансляції. Буває, що поки кінець молекули іРНК ще транскрибується, на її початку вже сидять рибосоми, що синтезують білок.
Після того як пре-іРНК дозріває в інформаційну РНК і виявляється поза ядра, вона стає матрицею для синтезу поліпептиду. При цьому на неї «насаджуються» рибосоми (не відразу, якась виявляється першою, інша - другий і т. Д.). Кожна синтезує свою копію білка, т. Е. На одній молекулі РНК можуть синтезуватися відразу кілька однакових білкових молекул (зрозуміло, що кожна буде перебувати на своїй стадії синтезу).
Рибосома, пересуваючись від початку іРНК до її кінця, зчитує по три нуклеотиду (хоча вміщує шість, т. Е. Два кодони) і приєднує відповідну транспортну РНК (має відповідний кодону антикодон), до якої приєднана відповідна амінокислота. Після цього за допомогою активного центру рибосоми раніше синтезована частина поліпептиду, поєднана з попередньої тРНК, як-би «пересідає» (утворюється пептидний зв'язок) на амінокислоту, прикріплену до щойно прийшла тРНК. Таким чином, молекула білка поступово збільшується.
Коли молекула інформаційної РНК стає не потрібна, клітина її руйнує.
Транспортна РНК (тРНК)
Транспортна РНК - це досить маленька (за мірками полімерів) молекула (кількість нуклеотидів буває різним, в середньому близько 80-ти), у вторинній структурі має форму листа конюшини, в третинної згортається в щось подібне букві Г.
Функція тРНК - приєднання до себе відповідної своєму антикодону амінокислоти. Надалі з'єднання з рибосомою, що знаходиться на відповідному антикодону кодоні іРНК, і «передача» цієї амінокислоти. Узагальнюючи, можна сказати, що транспортна РНК переносить (на те вона і транспортна) амінокислоти до місця синтезу білка.
Жива природа на Землі використовує всього близько 20-ти амінокислот для синтезу різних білкових молекул (насправді амінокислот куди більше). Але оскільки, згідно генетичним кодом, кодонів більше 60-ти, то кожній амінокислоті може відповідати декілька кодонів (насправді якийсь більше, якийсь менше). Таким чином, різновидів тРНК більше 20, при цьому різні транспортні РНК переносять однакові амінокислоти. (Але і тут не так все просто.)
Рибосомная РНК (рРНК)
Рибосомну РНК часто також називають рибосомальної РНК. Це одне і теж.
Рибосомная РНК становить близько 80% всієї РНК клітини, так як входить до складу рибосом, яких в клітці буває досить багато.
В рибосомах рРНК утворює комплекси з білками, виконує структурну і каталітичну функції.
До складу рибосоми входять кілька різних молекул рРНК, що відрізняються між собою як по довжині ланцюга, вторинної і третинної структурі, виконуваних функцій. Однак їх сумарна функція - це реалізація процесу трансляції. При цьому молекули рРНК зчитують інформацію з іРНК і каталізують освіту пептидного зв'язку між амінокислотами.