РНК вируса гепатита С: проведение анализов и расшифровка

Когда необходимо определить наличие вируса гепатита С в организме, следует провести анализ РНК, расшифровка которого и даст нужную информацию.

С помощью этого анализа можно выяснить, есть ли у пациента следы заболевания, а также определить, как далеко оно зашло, о каком именно типе патологии идет речь. После выяснения этой информации можно назначать терапию наиболее подходящего вида.

Что такое РНК вируса

РНК вируса гепатита С представляет собой генетическую структуру заболевания, которое поражает, в первую очередь, печень.

Процесс заражения происходит, как правило, через кровь, поэтому наиболее часто заражение этим заболеванием происходит во время операций, проведенных плохо стерилизованными инструментами, или при переливаниях, если не были проведены все необходимые анализы.

Выясняя, что такое РНК гепатита и как можно заразиться этим заболеванием, нужно также отметить, что опасны все биологические жидкости. Поэтому

при плотном контакте с больным нужно соблюдать большую осторожность.

Случаются и ситуации, когда анализ выявляет следы такой патологии у новорождённых детей, если их матери страдали этим заболеванием.

Для печени опасность вируса зависит от того, какой формой патологии страдает пациент.

• Острая форма. Характеризуется болями в печени, резкими изменениями цвета кожи на желтоватый, рвотой, повышением температуры, часто приступ начинается после употребления алкогольных напитков или вредной пищи, особенно жирной и острой.
• Хроническая форма. На начальном этапе эта форма заболевания никак не проявляется и потому считается гораздо более опасной, чем острая. Именно пациенты, страдающие от хронического гепатита С, чаще всего сталкиваются с раком или циррозом печени.

При этом около 70% людей, столкнувшихся с острой формой болезни, рано или поздно приобретают и хроническую. Это зачастую характеризуется злокачественными изменениями структуры печени.

Виды анализов и их отличия

Основным анализом, определяющим содержание в крови РНК гепатита С, является HCV. Для него берётся кровь из вены, и такой метод называется также ПЦР. Определение методом ПЦР обнаруживает нуклеиновые элементы в крови, принадлежащие С-вирусу.

Существует два вида исследований РНК заболевания:

• Качественное исследование. Позволяет определить, заражен ли пациент вообще инфекцией. Определение РНК этого заболевания почти всегда возможно, если болезнь зашла достаточно далеко. Ошибки могут возникнуть только на самом начальном этапе развития патологии, когда содержание её частиц в крови ещё слишком мало, чтобы быть обнаруженным и определенным.
• Количественное HCV-исследование. Это второй этап анализа, когда качественное исследование уже показало, что у пациента возникли проблемы. Количественный анализ позволяет определить, как сильно развилась болезнь.

Кроме того, после количественного проводится генотипическое исследование, с помощью которого можно также выяснить, каким именно видом болезни страдает пациент. В России активно распространены всего три, и схемы лечения различаются.

Расшифровка анализа на определение РНК гепатита С

Когда анализируется РНК, результаты HCV, необходимые для правильного лечения, включают в себя три основных пункта:

• Положительный или отрицательный результат дал качественный анализ на гепатит РНК. В этом случае, что значит получение положительного результата: в первую очередь, вероятность заражения для окружающих. При этом положительный HCV может указывать также на недавно перенесённый острый приступ заболевания, при котором в организме ещё остались следы. Однако, если результаты показывают, что не обнаружено следов этой патологии, это почти всегда значит, что пациент здоров. Иногда на начальном этапе болезнь может быть не выявлена. Это происходит из-за того, что тест может демонстрировать результат «РНК гепатита не обнаружено», если его содержание в крови крайне мало.
• Количество рибонуклеиновых кислот, когда тест все же дал положительный результат. Он позволяет определить то, насколько сильно успело развиться заболевание.
• Конкретный вид заболевания. Если расшифровываются тесты на гепатит, определение его вида — одно из важнейших условий для правильного лечения. Даже существующие в России типы этой болезни требуют разницы в подходе, и терапия в каждом отдельном случае будет выглядеть по-разному. Особенно сложной ситуация станет, если пациент болен каким-либо экзотическим видом. В результатах это часто отмечается прочерком в графе определения типа и требует дополнительного осмотра.

Для получения точных результатов, соответствующих ситуации, необходимо перед началом осмотра и передачи материалов на исследование соблюдать некоторые правила

:

• за трое суток до сдачи отказаться от вредной пищи, алкоголя, приёма лекарств,
• отказаться от ультразвука, рентгена и прохождения других видов осмотра за две недели до сдачи,
• сдавать кровь натощак, желательно утром.

Только в этом случае полученные результаты будут достаточно точными для того, чтобы поставить по ним правильный диагноз.

Показатели качественного теста

Определение РНК гепатита С с помощью качественного теста требуется в каждом случае, когда в организме пациента есть антитела к этому заболеванию.

При этом результат может быть представлен только в крайне простой форме: «вирус гепатита С обнаружен» или «не обнаружен». Если результат положителен, то это означает, что болезнь активно развивается или, как минимум, находится в хронической стадии.

Выявление вируса происходит при помощи теста, который настроен на определённый уровень восприятия частиц. Он способен уловить только РНК болезни в диапазоне от 10 МЕ/мл до 500. Если его содержание в крови ниже этого уровня, то тест покажет отрицательный результат.

Кроме того, вероятность искажения результатов как в случае качественного, так и в случае количественного тестов увеличивают следующие факторы:

• плохо взятая для теста кровь (например, в недостаточно очищенной пробирке или с неправильной техникой забора крови),
• использование средств, содержащих гепарин и другие вещества, способствующих свертываемости крови (они уменьшают эффективность теста),
• неправильная перевозка материалов до лаборатории.

Важно соблюдать и обычные правила сдачи крови для анализа, перечисленные выше.

Показатели количественного теста

Когда анализируется гепатит С и его РНК, и получен положительный ответ на результаты качественного теста, следующим будет проведен количественный ВГС. Его расшифровка указывает на то, какова концентрация заболевания в организме.

Норма при количественном исследовании выглядит следующим образом:

Количество вируса в организме пациента, МЕ/мл Расшифровка результата Вирус не обнаружен Обычное состояние человека, не больного гепатитом, или того, у которого содержание вируса в крови минимально и не может быть определено качественным тестом

Уровень не превышает 1.8*102	Низкий уровень заражения (количество содержания гепатита проходит по минимальной границе)	Уровень не превышает 8*105	Уровень заражения все ещё достаточно низок, и допустимо быстрое и эффективное излечение пациента
Уровень превышает 8*105	Уровень заражения высок	Уровень превышает 2,4*107	Уровень заражения существенно превышает норму, допускающую лёгкое излечение

​

Резкие изменения уровня вируса в крови могут указывать на обострение и стремительное развитие заболевания.

После количественного теста проводится генотипический, определяющий, каким именно вирусом болен пациент.

Чувствительность тестов и частота их проведения

Тест обладает высокой чувствительностью к РНК вируса гепатита С. Он может выявить даже самый минимальный уровень содержания болезни в крови. При этом количественный анализ способен точно описать, сколько генетической информации об этой проблеме содержится в организме.

Тест проводится несколько раз в течение болезни:

• Перед началом терапии для правильного определения состояния организма в целом и молекулярной структуры отдельного вида заболевания. Это позволяет назначить правильное лечение.
• В ходе терапии, на 4 неделе, а потом и на 24. Изменение уровня болезни в нужном участке молекулы ДНК является сигналом того, насколько правильно построено лечение.
• После терапии, когда подводится итог, и лечащему специалисту необходимо убедиться, что все гены пациента больше не содержат следов патологии.

Иногда приходится также повторять тест через три месяца, полгода и год. Избегать этих проверок не следует — это значит подвергать опасности окружающих.

Видео

Репликация вируса гепатита C.

Загрузка…

Рнк расшифровка в медицине — Здоровье и печень

Сотни поставщиков везут лекарства от гепатита С из Индии в Россию, но только M-PHARMA поможет вам купить софосбувир и даклатасвир и при этом профессиональные консультанты будут отвечать на любые ваши вопросы на протяжении всей терапии.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — один из двух типов нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов. Основная роль ДНК в клетках — долговременное хранение информации о структуре РНК и белков.

В клетках эукариот (например, животных или растений) ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом, а также в некоторых клеточных органоидах (митохондриях и пластидах) . В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид, прикреплена изнутри к клеточной мембране. У них и у низших эукариот (например, дрожжей) встречаются также небольшие автономные, преимущественно кольцевые молекулы ДНК, называемые плазмидами. Кроме того, одно- или двухцепочечные молекулы ДНК могут образовывать геном ДНК-содержащих вирусов.

С химической точки зрения, ДНК — это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков, нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (дезоксирибозы) и фосфатной группы. Связи между нуклеотидами в цепи образуются за счёт дезоксирибозы и фосфатной группы. В подавляющем большинстве случаев (кроме некоторых вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК) макромолекула ДНК состоит из двух цепей, ориентированных азотистыми основаниями друг к другу. Эта двухцепочечная молекула спирализована. В целом структура молекулы ДНК получила название «двойной спирали» .

В ДНК встречается четыре вида азотистых оснований (аденин, гуанин, тимин и цитозин) . Азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином. Последовательность нуклеотидов позволяет «кодировать» информацию о различных типах РНК, наиболее важными из которых являются информационные, или матричные (мРНК) , рибосомальные (рРНК) и транспортные (тРНК) . Все эти типы РНК синтезируются на матрице ДНК за счёт копирования последовательности ДНК в последовательность РНК, синтезируемой в процессе транскрипции и принимают участие в биосинтезе белков (процессе трансляции) . Помимо кодирующих последовательностей, ДНК клеток содержит последовательности, выполняющие регуляторные и структурные функции. Кроме того, в геноме эукариот часто встречаются участки, принадлежащие «генетическим паразитам» , например, транспозонам.

Расшифровка структуры ДНК (1953 г. ) стала одним из поворотных моментов в истории биологии. За выдающийся вклад в это открытие
Фрэнсису Крику, Джеймсу Уотсону, Морису Уилкинсу была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1962 г.

Источник: otvet.mail.ru

Читайте также

Рнк расшифровка в медицине — Здоровье и печень

Сотни поставщиков везут лекарства от гепатита С из Индии в Россию, но только M-PHARMA поможет вам купить софосбувир и даклатасвир и при этом профессиональные консультанты будут отвечать на любые ваши вопросы на протяжении всей терапии.

Рибонуклеиновая кислота – это полимер, который состоит из нуклеозидфосфатных элементов, объединенных между собой фосфодиэфирными связями. Макромолекулярная структура РНК в основном имеет вид однониточной цепи, которые в свою очередь могут образовывать двуспиральные участки. Эта кислота играет важнейшую роль в процессе жизнедеятельности всех живых организмов, участвуя в синтезе белков и образовании генетического материала. По телевидению и в прочих СМИ часто говорят о ДНК и связанных с ней открытиях, но при этом редко упоминают о рибонуклеиновой кислоте. А между прочим, интересным фактом является то, что на земле существуют организмы, которые не несут в себе ДНК код, а содержат только РНК. И, по мнению некоторых ученых, первые живые организмы образовались именно из этой структуры. При этом важно отметить, что различные типы РНК в клетках бактерий, растений и животных выполняют разные роли. Образование РНК происходит внутри клеток, а точнее, внутри клеточного ядра. Под воздействием полимераз ферментов, которые катализируют образование нуклеиновых кислот, на матрице дезоксирибонуклеиновых кислот происходит процесс биосинтеза Рибонуклеиновых кислот. У вирусов же этот процесс происходит на РНК-зависимых РНК-полимеразах.Типы РНКИнформационная РНК – этот тип рибонуклеиновых кислот, имеет самую большую длину цепи, среди остальных. И-РНК играет роль переносчика наследственной информации в цитоплазму клетки из ее ядра.Транспортная РНК – участвует в процессе синтеза белка и занимается доставкой аминокислот к рибосомам. Этот тип РНК, как и предыдущий, располагается в ядре и цитоплазме клетки и имеет самую меньшую длину – 75 нуклеотидов. Но, не смотря на малую длину цепочки, т-РНК имеет самую сложную структуру.Рибосомальная РНК – этот тип содержится в ядрышках и рибосомах клеток. Основной функцией этого типа РНК, является трансляция, катализ и образование связей между аминокислотами и т-РНК.

Источник: www.kakprosto.ru

Читайте также

РНК — это… Что такое РНК?

Рибонуклеи́новые кисло́ты (РНК) — нуклеиновые кислоты, полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах.

Клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами — РНК-полимеразами. Затем матричные РНК (мРНК), принимают участие в процессе, называемом трансляцией. Трансляция — это синтез белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям, и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.

Для одноцепочечных РНК характерны разнообразные пространственные структуры, в которых часть нуклеотидов одной и той же цепи спарены между собой. Некоторые высокоструктурированные РНК принимают участие в синтезе белка клетки, например, транспортные РНК служат для узнавания кодонов и доставки соответствующих аминокислот к месту синтеза белка, а рибосомные РНК служат структурной и каталитической основой рибосом.

Однако функции РНК в современных клетках не ограничиваются их ролью в трансляции. Так малые ядерные РНК принимают участие в сплайсинге эукариотических матричных РНК и т. д.

Помимо того, что молекулы РНК входят в состав некоторых ферментов (напр., теломеразы) у некоторых РНК обнаружена собственная энзиматическая активность, например способность вносить разрывы в другие молекулы РНК или, наоборот, «склеивать» два РНК-фрагмента. Такие РНК называются рибозимами.

Геномы некоторых вирусов состоят из РНК, то есть у них она выполняет роль, которую у высших организмов выполняет ДНК. На основании разнообразия функций РНК в клетке была выдвинута гипотеза, согласно которой РНК — первая молекула, которая была способна к самовоспроизведению в добиологических системах.

История изучения

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1868 году швейцарским учёным Иоганном Фридрихом Мишером, который назвал эти вещества «нуклеин», поскольку они были обнаружены в ядре (лат. nucleus)^[1]. Позже было обнаружено, что бактериальные клетки, в которых нет ядра, тоже содержат нуклеиновые кислоты. Значение РНК в синтезе белков было предположено в 1939 году в работе Торбьёрна Оскара Касперссона, Жана Брачета и Джека Шульца ^[2]. Джерард Маирбакс выделил первую матричную РНК, кодирующую гемоглобин кролика и показал, что при её введении в ооциты образуется тот же самый белок^[3]. В Советском Союзе в 1956-57 годах проводились работы (А. Белозёрский, А. Спирин, Э. Волкин, Ф. Астрахан) по определению состава РНК клеток, которые привели к выводу, что основную массу РНК в клетке составляет рибосомальная РНК. ^[4] Северо Очоа получил Нобелевскую премию по медицине в 1959 году за открытие механизма синтеза РНК^[5]. Последовательность 77 нуклеотидов одной из тРНК дрожжей S. cerevisiae была определена в 1965 году в лаборатории Роберта Холея, за что в 1968 году он получил Нобелевскую премию по медицине ^[6]. В 1967 Карл Вёзе предположил, что РНК обладают каталитическими свойствами Он выдвинул так называемую Гипотезу РНК-мира, в котором РНК прото-организмов служила и в качестве молекулы хранения информации (сейчас эта роль выполняется ДНК) и молекулы, которая катализировала метаболические реакции (сейчас это делают ферменты)^[7]. В 1976 Уолтер Фаэрс и его группа в Гентском Университете (Голландия) определили первую последовательность генома РНК-содержащего вируса, бактериофага MS2^[8]. В начале 1990-х было обнаружено, что введение чужеродных генов в геном растений приводит к подавлению выражения аналогичных генов растения^[9]. Приблизительно в это же время было показано, что РНК длиной около 22 оснований, которые сейчас называются микро-РНК, играют регуляторную роль в онтогенезе нематод C.elegans ^[10].

Химический состав и модификации мономеров

Химическое строение полинуклеотида РНК

Нуклеотиды РНК состоят из сахара — рибозы, к которой в положении 1′ присоединено одно из оснований: аденин, гуанин, цитозин или урацил. Фосфатная группа соединяет рибозы в цепочку, образуя связи с 3′ атомом углерода одной рибозы и в 5′ положении другой. Фосфатные группы при физиологическом рН отрицательно заряжены, поэтому РНК — полианион. РНК транскрибируется как полимер четырёх оснований (аденина (A), гуанина (G), урацила (U) и цитозина (C)), но в «зрелой» РНК есть много модифицированных оснований и сахаров^[11]. Всего в РНК насчитывается около 100 разных видов модифицированных нуклеозидов, из которых 2′-О-метилрибоза наиболее частая модификация сахара, а псевдоуридин — наиболее часто встречающееся модифицированное основание ^[12]. У псевдоуридина (Ψ) связь между урацилом и рибозой не C — N, а C — C, этот нуклеотид встречается в разных положениях в молекулах РНК. В частности, псевдоуридин важен для функционирования тРНК^[13]. Другое заслуживающее внимания модифицированное основание — гипоксантин, деаминированный гуанин, нуклеозид которого носит название инозина. Инозин играет важную роль в обеспечении вырожденности генетического кода. Роль многих других модификаций не до конца изучена, но в рибосомальной РНК многие пост-транскрипционные модификации находятся в важных для функционирования рибосомы участках. Например, на одном из рибонуклеотидов, участвующим в образования пептидной связи^[14].

Структура

Азотистые основания в составе РНК могут образовывать водородные связи между цитозином и гуанином, аденином и урацилом, а также между гуанином и урацилом ^[15]. Однако возможны и другие взаимодействия, например, несколько аденинов могут образовывать петлю, или петля, состоящая из четырёх нуклеотидов, в которой есть пара оснований аденин — гуанин^[16].

Разные формы нуклеиновых кислот. На рисунке (слева направо) представлены A (типична для РНК), B (ДНК) и Z (редкая форма ДНК)

Важная структурная особенность РНК, отличающая её от ДНК — наличие гидроксильной группы в 2′ положении рибозы, которая позволяет молекуле РНК существовать в А, а не В-конформации, наиболее часто наблюдаемой у ДНК^[17]. У А-формы глубокая и узкая большая бороздка и неглубокая и широкая малая бороздка^[18]. Второе последствие наличия 2′ гидроксильной группы состоит в том, что конформационно пластичные, то есть не принимающие участие в образовании двойной спирали, участки молекулы РНК могут химически атаковать другие фосфатные связи и их расщеплять ^[19].

«Рабочая» форма одноцепочечной молекулы РНК, как и у белков, часто обладает третичной структурой. Основа этой структуры образуется на основе элементов вторичной структуры, образуемой с помощью водородных связей внутри одной молекулы. Различают несколько типов элементов вторичной структуры — стебель-петли, петли и псевдоузлы^[20]. Предсказание вторичной структуры РНК — гораздо более сложная задача, чем предсказание вторичной структуры белков, но в настоящее время есть эффективные программы, например, mfold ^[21].

Примером зависимости функции молекул РНК от их вторичной структуры являются участки внутренней посадки рибосомы (стресса^[22].

Многие типы РНК, например, рРНК и мяРНК в клетке функционируют в виде комплексов с белками, которые ассоцииируют с молекулами РНК после их синтеза или (у эукариот) экспорта из ядра в цитоплазму. Такие РНК-белковые комплексы называются рибонуклеопротеиновыми комплексами или рибонуклеопротеидами.

Сравнение с ДНК

Между ДНК и РНК есть три основных отличия:

1. ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК — рибозу, которая содержит одну дополнительную, по сравнению с дезоксирибозой, гидроксильную группу. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.
2. Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил — неметилированная форма тимина.
3. ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные.

Структурный анализ биологически активных молекул РНК, включая тРНК, рРНК, мяРНК и другие молекулы, которые не кодируют белков показал, что они состоят не из одной длинной спирали, а из многочисленных коротких спиралей, расположенных близко друг к другу и образующих нечто, похожее на третичную структуру белка. В результате этого РНК может катализировать химические реакции, например, пептидил-трансферазный центр рибосомы, участвующий в образовании пептидной связи белков, полностью состоит из РНК ^[23][24].

Синтез

Основные статьи: Транскрипция (биология), Редактирование РНК, Сплайсинг

Синтез РНК в живой клетке проводится ферментом — РНК-полимеразой. У эукариот разные типы РНК синтезируются разными, специализированными РНК-полимеразами. В целом матрицей синтеза РНК может выступать как ДНК, так и другая молекула РНК. Например, полиовирусы используют РНК-зависимую РНК-полимеразу для репликации генетического материала, состоящего из РНК^[25]. Но РНК-зависимый синтез РНК, который раньше считался характерным только для вирусов, происходит и в клеточных организмах, в процессе так называемой РНК-интерференции^[26].

Как в случае ДНК-зависимой РНК-полимеразы, так и в случае РНК-зависимой РНК-полимеразы фермент присоединяется к промоторной последовательности. Вторичная структура молекулы матрицы расплетается с помощью хеликазной активности полимеразы, которая при движении субстрата в направлении от 5′ к 3′ концу молекулы синтезирует РНК в 3′ —> 5′ направлении. Терминатор транскрипции в молекуле субстрата определяет окончание синтеза. Многие молекулы РНК синтезируются в качестве молекул-предшественников, которые подвергаются «редактированию» — удалению ненужных частей с помощью РНК-белковых комплексов^[27].

Например, у кишечной палочки гены рРНК расположены в составе одного оперона (в rrnB порядок расположения такой: 16S — tRNA^Glu₂ — 23S —5S) считываются в виде одной длинной молекулы, которая затем подвергается расщеплению в нескольких участках с образованием сначала пре-рРНК, а затем зрелых молекул рРНК^[28]. Процесс изменения нуклеотидной последовательности РНК после синтеза носит название процессинга или редактирования РНК.

После завершения транскрипции РНК часто подвергается модификациям (см. выше), которые зависят от функции, выполняемой данной молекулой. У эукариот процесс «созревания» РНК, то есть её подготовки к синтезу белка, часто включает сплайсинг: удаление не кодирующих белок последовательностей (интронов) с помощью рибонуклеопротеида сплайсосомы. Затем к 5′ концу молекулы пре-мРНК эукариот добавляется особый модифицированный нуклеотид (кэп), а к 3′ концу несколько аденинов, так назваемый «полиА-хвост»^[27].

Структура молоточкового (hammerhead) рибозима, который расщепляет РНК

.

Типы РНК

Матричная (информационная) РНК — РНК, которая служит посредником при передаче информации, закодированной в ДНК к рибосомам, молекулярным машинам, синтезирующим белки живого организма. Кодирующая последовательность мРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка ^[29]. Однако подавляющее большинство РНК не кодируют белок. Эти некодирующие РНК могут транскрибироваться с отдельных генов (например, рибосомальные РНК) или быть производными интронов ^[30]. Классические, хорошо изученные типы некодирующих РНК — это транспортные РНК (тРНК) и рРНК, которые участвуют в процессе трансляции ^[31]. Существуют также классы РНК, ответственные за регуляцию генов, процессинг мРНК и другие роли. Существуют также молекулы некодирующих РНК, способные катализировать химические реакции, такие как разрезание и лигирование молекул РНК^[32]. По аналогии с белками, способными катализировать химические реакции — энзимами (ферментами), каталитические молекулы РНК называются рибозимами.

Участвующие в трансляции

Основные статьи: мРНК, тРНК, рРНК, тмРНК

Роль разных типов РНК в синтезе белка (по Уотсону)

Информация о последовательности аминокислот белка содержится в мРНК. Три последовательных нуклеотида (кодон) соответствуют одной аминокислоте. В эукариотических клетках транскирибированный предшественник мРНК или пре-мРНК процессируется с образованием зрелой мРНК. Процессинг включает удаление некодирующих белок последовательностей (интронов). После этого мРНК экспортируется из ядра в цитоплазму, где к ней присоединяются рибосомы, транслирующие мРНК с помощью соединённых с аминокислотами тРНК.

В безъядерных клетках (бактерии и археи) рибосомы могут присоединяться к мРНК сразу после транскрипции участка РНК. И у эукариот, и у прокариот цикл жизни мРНК завершается её контролируемым разрушением ферментами рибонуклеазами ^[29].

Транспортные (тРНК) — малые, состоящие из приблизительно 80 нуклеотидов, молекулы с консервативной третичной структурой. Они переносят специфические аминокислоты в место синтеза пептидной связи в рибосоме. Каждая тРНК содержит участок для присоединения аминокислоты и антикодон для узнавания и присоединения к кодонам мРНК. Антикодон образует водородные связи с кодоном, что помещает тРНК в положение, способствующее образованию пептидной связи между последней аминокислотой образованного пептида и аминокислотой, присоединённой к тРНК ^[30].

Рибосомальные РНК (рРНК) — каталитическая составляющая рибосом. Эукариотические рибосомы содержат четыре типа молекул рРНК: 18S, 5.8S, 28S и 5S. Три из четырёх типов рРНК синтезируются в ядрышке. В цитоплазме рибосомальные РНК соединяются с рибосомальными белками и формируют нуклеопротеин, называемый рибосомой^[29]. Рибосома присоединяется к мРНК и синтезирует белок. рРНК составляет до 80 % РНК, обнаруживаемой в цитоплазме эукариотической клетки ^[33].

Необычный тип РНК, который действует в качестве тРНК и мРНК (тмРНК) обнаружен во многих бактериях и пластидах. При остановке рибосомы на дефектных мРНК без стоп-кодонов тмРНК присоединяет небольшой пептид, направляющий белок на деградацию ^[34].

Участвующие в регуляции генов

В живых клетках обнаружено несколько типов РНК, которые могут уменьшать степень выражения гена при комплементарности мРНК или самому гену. Микро-РНК (21-22 нуклеотида в длину) найдены у эукариот и оказывают воздействие через механизм РНК-интерференции. При этом комплекс микро-РНК и ферментов может приводить к метилированию нуклеотидов в ДНК промотора гена, что служит сигналом для уменьшения активности гена. При использовании другого типа регуляции мРНК, комплементарная микро-РНК, деградируется.^[35]. Однако есть и миРНК, которые увеличивают, а не уменьшают экспрессию генов. ^[36]. Малые интерферирующие РНК (миРНК, 20-25 нуклеотидов) часто образуются в результате расщепления вирусных РНК, но существуют и эндогенные клеточные миРНК^[37]. Малые интерферирующие РНК также действуют через РНК-интерференцию по сходным с микро-РНК механизмам^[38]. У животных найдены так называемыме РНК, взаимодействующие с Piwi (piRNA, 29-30 нуклеотидов), действующие в половых клетках против транспозиции и играющие роль в образовании гамет^[39][40]. Кроме того, piRNA могут эпигенетически наследоваться по материнской линии, передавая потомству своё свойство ингибировать экспрессию транспозонов^[41].

Антисмысловые РНК широко распространены у бактерий, многие из них подавляют выражение генов, но некоторые активируют экспрессию^[42]. Действуют антисмысловые РНК, присоединяясь к мРНК, что приводит к образованию двуцепочечных молекул РНК, которые деградируются ферментами.^[43]. У эукариот обнаружены высокомолекулярные, мРНК-подобные молекулы РНК. Эти молекулы также регулируют выражение генов,^[44]. В качетве примера можно привести Xist, присоединяющуюся и инактивирующую одну из двух Х-хромосом у самок млекопитающих.^[45].

Кроме роли отдельных молекул в регуляции генов, регуляторные элементы могут формироваться в 5′ и 3′ нетранслируемых участках мРНК. Эти элементы могут действовать самостоятельно, предотвращая инициацию трансляции, либо присоединять белки, например, ферритин или малые молекулы, например, биотин.^[46].

В процессинге РНК

Основные статьи: Биосинтез белка, Сплайсосома, малые ядерные РНК

Многие РНК принимают участие в модификации других РНК. Интроны вырезаются из пре-мРНК сплайсосомами, которые, кроме белков, содержат несколько малых ядерных РНК (мяРНК)^[31]. Кроме того, интроны могут катализировать собственное вырезание.^[47]. Синтезированая в результате транскрипции РНК также может быть химически модифицирована. У эукариот химические модификации нуклеотидов РНК, например, их метилирование, выполняется малыми ядерными РНК (мяРНК, 60-300 нуклеотидов). Этот тип РНК локализуется в ядрышко и тельцах Кахаля ^[30]. После ассоциации мяРНК с ферментами, мяРНК связываются с РНК-мишенью путём образования пар между основаниями двух молекул, а ферменты модифицируют нуклеотиды РНК-мишени. Рибосомальные и транспортные РНК содержат много подобных модификаций, конкретное положение которых часто сохраняется в процессе эволюции. Также могут быть модифицированы мяРНК и сами мяРНК^[48][49]Гидовые РНК осуществляют процесс редактирования РНК в кинетопласте — особом участке митохондрии протистов-кинетопластид (например, трипаносом).

Геномы, состоящие из РНК

Жизненный цикл вируса с РНК геномом на примере полиовируса

Как и ДНК, РНК может хранить информацию о биологических процессах. РНК может использоваться в качестве генома вирусов и вирусоподобных частиц. РНК-геномы можно разделить на те, которые не имеют промежуточной стадии ДНК и которые для размножения копируются в ДНК-копию и обратно (ретровирусы).

РНК-содержащие вирусы

Многие вирусы, например, вирус гриппа, на всех стадиях содержат геном, состоящий исключительно из РНК. РНК содержится внутри обычно белковой оболочки и реплицируется с помощью закодированных в ней РНК-зависимых РНК-полимераз. Вирусные геномы, состоящие из РНК разделяются на

• содержащие «плюс-цепь РНК», которая используется в качестве и мРНК и генома;
• «минус-цепь РНК», которая служит только геномом, а в качестве мРНК используется комплементарная ей молекула;
• двухцепоченые вирусы.

Вироиды — другая группа патогенов, содержащих РНК-геном и не содержащих белок. Они реплицируются РНК-полимеразами организма хозяина^[50].

Ретровирусы и ретротранспозоны

У других вирусов РНК-геном есть в течение только одной из фаз жизненного цикла. Вирионы так называемых ретровирусов содержат молекулы РНК, которые при попадании в клетки хозяина служат матрицей для синтеза ДНК-копии. В свою очередь, с матрицы ДНК считывается РНК-геном. Кроме вирусов обратную транскрипции применяют и класс мобильных элементов генома — ретротранспозоны ^[51]

Гипотеза РНК-мира

Способность молекул РНК одновременно служить как в качестве носителя информации, так и в качестве катализатора химических реакций, позволила выдвинуть гипотезу о том, что РНК была первым сложным полимером, появившимся в процессе добиологической эволюции. Эта гипотеза названа «гипотеза РНК-мира» ^[52][53]. Согласно ей, РНК на первых этапах эволюции автокатализировала синтез других молекул РНК. На втором этапе эволюции синтезированные молекулы ДНК, как более стабильные, стали хранилищем генетической информации. Синтез белка на матрице РНК и с помощью пра-рибосом, полностью состоящих из РНК, расширил свойства добиологических систем, постепенно белок заменил РНК в структурных аспектах. Из этой гипотезы делается вывод, что многие РНК, принимающие участие в синтезе белка в современных клетках, в особенности рРНК и тРНК — это реликты РНК-мира.

См. также

Примечания

1. ↑ Dahm R (2005). «Friedrich Miescher and the discovery of DNA». Developmental Biology 278 (2): 274–88. PMID 15680349.
2. ↑ Protein Synthesis and Ribosome Structure. — Wiley-VCH. — С. 3. — ISBN 3527306382
3. ↑ Carlier M L’ADN, cette «simple» molécule. Esprit libre (June 2003).
4. ↑ Биоорганическая химия. — Москва, Высшая школа. — С. 10.
5. ↑ Ochoa S Enzymatic synthesis of ribonucleic acid. Nobel Lecture (1959).
6. ↑ Holley RW et al (1965). «Structure of a ribonucleic acid». Science 147 (1664): 1462–65. DOI:10.1126/science.147.3664.1462.
7. ↑ Szathmáry E (1999). «The origin of the genetic code: amino acids as cofactors in an RNA world». Trends Genet. 15 (6): 223–9. DOI:10.1016/S0168-9525(99)01730-8.
8. ↑ Fiers W et al (1976). «Complete nucleotide-sequence of bacteriophage MS2-RNA: primary and secondary structure of replicase gene». Nature 260: 500–7. PMID 1264203.
9. ↑ Napoli C, Lemieux C, Jorgensen R (1990). «Introduction of a chimeric chalcone synthase gene into petunia results in reversible co-suppression of homologous genes in trans.». Plant Cell 2 (4): 279–89. PMID 12354959.
10. ↑ Ruvkun G (2001). «Glimpses of a tiny RNA world». Science 294 (5543): 797–99. DOI:10.1126/science.1066315.
11. ↑ Clinical gene analysis and manipulation: tools, techniques and troubleshooting. — Cambridge University Press. — С. 14. — ISBN 0521478960
12. ↑ Kiss T (2001). «Small nucleolar RNA-guided post-transcriptional modification of cellular RNAs». The EMBO Journal 20: 3617–22. DOI:10.1093/emboj/20.14.3617.
13. ↑ Yu Q, Morrow CD (2001). «Identification of critical elements in the tRNA acceptor stem and TΨC loop necessary for human immunodeficiency virus type 1 infectivity». J Virol. 75 (10): 4902–6. DOI:10.1128/JVI.75.10.4902-4906.2001.
14. ↑ King TH, Liu B, McCully RR, Fournier MJ (2002). «Ribosome structure and activity are altered in cells lacking snoRNPs that form pseudouridines in the peptidyl transferase center». Molecular Cell 11 (2): 425–35. DOI:10.1016/S1097-2765(03)00040-6.
15. ↑ RNA biochemistry and biotechnology. — Springer. — С. 73–87. — ISBN 0792358627
16. ↑ Lee JC, Gutell RR (2004). «Diversity of base-pair conformations and their occurrence in rRNA structure and RNA structural motifs». J. Mol. Biol. 344 (5): 1225–49. DOI:10.1016/j.jmb.2004.09.072. PMID 15561141.
17. ↑ Salazar M, Fedoroff OY, Miller JM, Ribeiro NS, Reid BR (1992). «The DNA strand in DNAoRNA hybrid duplexes is neither B-form nor A-form in solution». Biochemistry 1993 (32): 4207–15. PMID 7682844.
18. ↑ Hermann T, Patel DJ (2000). «RNA bulges as architectural and recognition motifs». Structure 8 (3): R47–R54. DOI:10.1016/S0969-2126(00)00110-6.
19. ↑ Mikkola S, Nurmi K, Yousefi-Salakdeh E, Strömberg R, Lönnberg H (1999). «The mechanism of the metal ion promoted cleavage of RNA phosphodiester bonds involves a general acid catalysis by the metal aquo ion on the departure of the leaving group». Perkin transactions 2: 1619–26. DOI:10.1039/a903691a.
20. ↑ Mathews DH, Disney MD, Childs JL, Schroeder SJ, Zuker M, Turner DH (2004). «Incorporating chemical modification constraints into a dynamic programming algorithm for prediction of RNA secondary structure». Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101 (19): 7287–92. DOI:10.1073/pnas.0401799101.
21. ↑ [1]
22. ↑ Spriggs KA, Stoneley M, Bushell M, Willis AE. (2008). «Re-programming of translation following cell stress allows IRES-mediated translation to predominate». Biol Cell. 100 (1): 27-38.
23. ↑ Higgs PG (2000). «RNA secondary structure: physical and computational aspects». Quarterly Reviews of Biophysics 33: 199–253. DOI:10.1017/S0033583500003620.
24. ↑ Nissen P, Hansen J, Ban N, Moore PB, Steitz TA (2000). «The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis». Science 289 (5481): 920–30. DOI:10.1126/science.289.5481.920.
25. ↑ Jeffrey L Hansen, Alexander M Long, Steve C Schultz (1997). «Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus». Structure 5 (8): 1109-22. DOI:10.1016/S0969-2126(97)00261-X.
26. ↑ Ahlquist P (2002). «RNA-Dependent RNA Polymerases, Viruses, and RNA Silencing». Science 296 (5571): 1270–73. DOI:10.1126/science.1069132.
27. ↑ ^{1 2} Bruce Alberts Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. — New York and London: Garland Science. — С. 302-303. — ISBN ISBN 0-8153-3218-1
28. ↑ Regulation of Ribosomal RNA synthesis and Control of ribosome Formation in E.coli. — 1993. — С. 119-129.
29. ↑ ^{1 2 3} The Cell: A Molecular Approach. — 3rd edition. — Sinauer. — С. 261–76, 297, 339–44. — ISBN 0-87893-214-3
30. ↑ ^{1 2 3} Mining the transcriptome – methods and applications. — ISBN 91-7178-436-5
31. ↑ ^{1 2} Biochemistry. — 5th edition. — WH Freeman and Company, 2002. — С. 118–19, 781–808. — ISBN 0-7167-4684-0
32. ↑ Rossi JJ (2004). «Ribozyme diagnostics comes of age». Chemistry & Biology 11 (7): 894–95. DOI:10.1016/j.chembiol.2004.07.002.
33. ↑ Kampers T, Friedhoff P, Biernat J, Mandelkow E-M, Mandelkow E (1996). «RNA stimulates aggregation of microtubule-associated protein tau into Alzheimer-like paired helical filaments». FEBS Letters 399: 98–100, 344–49. PMID 8985176.
34. ↑ Gueneau de Novoa P, Williams KP (2004). «The tmRNA website: reductive evolution of tmRNA in plastids and other endosymbionts». Nucleic Acids Res. 32 (Database issue): D104-8. DOI:10.1093/nar/gkh202. PMID 14681369.
35. ↑ Matzke MA, Matzke AJM (2004). «Planting the seeds of a new paradigm». PLoS Biology 2 (5): e133. DOI:10.1371/journal.pbio.0020133. PMID 15138502.
36. ↑ Check E (2007). «RNA interference: hitting the on switch». Nature 448 (7156): 855–58. DOI:10.1038/448855a. PMID 17713502.
37. ↑ Vazquez F, Vaucheret H, Rajagopalan R, Lepers C, Gasciolli V, Mallory AC, Hilbert J, Bartel DP, Crété P (2004). «Endogenous trans-acting siRNAs regulate the accumulation of Arabidopsis mRNAs». Molecular Cell 16 (1): 69–79. DOI:10.1016/j.molcel.2004.09.028. PMID 15469823.
38. ↑ Doran G (2007). «RNAi – Is one suffix sufficient?». Journal of RNAi and Gene Silencing 3 (1): 217–19.
39. ↑ name=fruitfly_piRNA>Horwich MD, Li C Matranga C, Vagin V, Farley G, Wang P, Zamore PD (2007). «The Drosophila RNA methyltransferase, DmHen1, modifies germline piRNAs and single-stranded siRNAs in RISC». Current Biology 17: 1265–72. DOI:10.1016/j.cub.2007.06.030. PMID 17604629.
40. ↑ Girard A, Sachidanandam R, Hannon GJ, Carmell MA (2006). «A germline-specific class of small RNAs binds mammalian Piwi proteins». Nature 442: 199–202. DOI:10.1038/nature04917. PMID 16751776.
41. ↑ Brennecke J, Malone CD, Aravin AA, Sachidanandam R, Stark A, Hannon GJ (November 2008). «An epigenetic role for maternally inherited piRNAs in transposon silencing». Science (journal) 322 (5906): 1387–92. DOI:10.1126/science.1165171. PMID 19039138.
42. ↑ Wagner EG, Altuvia S, Romby P (2002). «Antisense RNAs in bacteria and their genetic elements». Adv Genet. 46: 361–98. PMID 11931231.
43. ↑ Developmental Biology. — 7th ed. — Sinauer, 2003. — С. 101–3. — ISBN 0878932585
44. ↑ Hüttenhofer A, Schattner P, Polacek N (2005). «Non-coding RNAs: hope or hype?». Trends Genet. 21 (5): 289-97. DOI:10.1016/j.tig.2005.03.007. PMID 15851066.
45. ↑ Heard E, Mongelard F, Arnaud D, Chureau C, Vourc’h C, Avner P (1999). «Human XIST yeast artificial chromosome transgenes show partial X inactivation center function in mouse embryonic stem cells». Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96 (12): 6841–46. DOI:10.1073/pnas.96.12.6841. PMID 10359800.
46. ↑ Batey RT (2006). «Structures of regulatory elements in mRNAs». Curr. Opin. Struct. Biol. 16 (3): 299–306. DOI:10.1016/j.sbi.2006.05.001. PMID 16707260.
47. ↑ Steitz TA, Steitz JA (1993). «A general two-metal-ion mechanism for catalytic RNA». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90 (14): 6498-502. DOI:10.1073/pnas.90.14.6498. PMID 8341661.
48. ↑ Covello PS, Gray MW (1989). «RNA editing in plant mitochondria». Nature 341: 662–66. DOI:10.1038/341662a0. PMID 2552326.
49. ↑ Omer AD, Ziesche S, Decatur WA, Fournier MJ, Dennis PP (2003). «RNA-modifying machines in archaea». Molecular Microbiology 48 (3): 617–29. DOI:10.1046/j.1365-2958.2003.03483.x. PMID 12694609.
50. ↑ Daròs JA, Elena SF, Flores R (2006). «Viroids: an Ariadne’s thread into the RNA labyrinth». EMBO Rep. 7 (6): 593-8. DOI:10.1038/sj.embor.7400706. PMID 16741503.
51. ↑ Kalendar R, Vicient CM, Peleg O, Anamthawat-Jonsson K, Bolshoy A, Schulman AH (2004). «Large retrotransposon derivatives: abundant, conserved but nonautonomous retroelements of barley and related genomes». Genetics 166 (3): D339. DOI:10.1534/genetics.166.3.1437. PMID 15082561.
52. ↑ Gilbert, Walter (Feb 1986). «The RNA World». Nature 319: 618. DOI:10.1038/319618a0.
53. ↑ Carl Woese The Genetic Code. — Harper & Row, 1968. — ISBN 978-0060471767

Рекомендуемая литература

Внешние ссылки

Типы нуклеиновых кислот
Азотистые основания	Пурины (Аденин, Гуанин) | Пиримидины (Урацил, Тимин, Цитозин)
Нуклеозиды	Аденозин | Гуанозин | Уридин | Тимидин | Цитидин
Нуклеотиды	монофосфаты (АМФ, ГМФ, UMP, ЦМФ) | дифосфаты (АДФ, ГДФ, УДФ, ЦДФ) | трифосфаты (АТФ, ГТФ, УТФ, ЦТФ) | циклические (цАМФ, цГМФ, cADPR)
Рибонуклеиновые кислоты	РНК | мРНК | тРНК | рРНК | антисмысловые РНК | микроРНК | некодирующие РНК | piwi-interacting RNA | малые интерферирующие РНК | малые ядерные РНК | малые ядрышковые РНК | тмРНК
Дезоксирибонуклеиновые кислоты	ДНК | кДНК | Геном | msDNA | Митохондриальная ДНК
Аналоги нуклеиновых кислот	GNA | LNA | ПНК | TNA | Морфолино
Типы векторов	en:phagemid | Плазмиды | Фаг лямбда | en:cosmid | en:P1 phage | en:fosmid | BAC | YAC | HAC

Wikimedia Foundation. 2010.

РНК — это… Что такое РНК?

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) — полимеры нуклеотидов, в состав которых входят остаток ортофосфорной кислоты, рибоза (в отличие от ДНК, содержащей дезоксирибозу) и азотистые основания — аденин, цитозин, гуанин и урацил (в отличие от ДНК, содержащей вместо урацила тимин). Эти молекулы содержатся в клетках всех живых организмов, а также в некоторых вирусах. У некоторых вирусов РНК служит носителем генетической информации. РНК, как правило, построены из одной полинуклеотидной цепи. Известны редкие примеры двухспиральных молекул РНК. Различают 3 основных типа РНК: рибосомную (рРНК), транспортную (тРНК) и информационную или матричную (иРНК, мРНК). Матричная мРНК служит для передачи информации закодированной в ДНК рибосомам, синтезирующим белки. Кодирующая последовательность мРНК определяет последовательность аминокислот полипептидной цепи белка. Однако подавляющее большинство разновидностей РНК не кодирует белок, например, транспортные РНК (тРНК) и рибосомальные (рРНК), участвующие в процессе трансляции. Существуют и другие некодирующие РНК, например, РНК, ответственные за регуляцию генов и процессинг мРНК; РНК, катализирующие разрезание и лигирование молекул РНК. По аналогии с белками, способными катализировать химические реакции — энзимами, каталитические молекулы РНК называются рибозимами. Микро-РНК (размером 20-22 нп) и малые интерферирующие РНК (миРНК, размером 20-25 нп) способны уменьшать или увеличивать экспрессию генов через механизм РНК-интерференции. Специфические белки системы РНК-интерференции направляются при помощи микро- и миРНК к целевым последовательностям мРНК и разрезают их, вследствие чего нарушается процесс трансляции. На основе механизма РНК-интерференции разработана перспективная новая технология геной терапии рака, направленная на «выключение» ( сайленсинг, от англ. silence -молчание) генов, отвечающих за рост и деление раковых клеток. В настоящее время активно разрабатываются методы доставки с помощью специализированных наночастиц целевых ми-РНК в опухолевые клетки.

4. Строение и функции РНК. Виды РНК

Молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, рибосомах, митохондриях и пластидах клетки.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — линейный полимер, состоящий из одной цепочки нуклеотидов. Мономеры (нуклеотиды) РНК состоят из пятиуглеродного сахара — рибозы, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания.

 

 

Три азотистых основания в молекулах РНК такие же, как и у ДНК — аденин, гуанин, цитозин, а четвертым является урацил.

 

Образование полимера РНК происходит (также как и у ДНК) через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.

 

Информационные, или матричные, РНК (иРНК) составляют около \(5\) % всей клеточной РНК. Они синтезируются в ядре (на участке одной из цепей молекулы ДНК) при участии фермента РНК-полимеразы.

 

Функция иРНК — снятие информации с ДНК и передача её к месту синтеза белка — на рибосомы.

 

  

Рибосомные (рибосомальные) РНК (рРНК) — синтезируются в ядрышке, входят в состав рибосом. Они участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка. рРНК составляют примерно \(85\) % всех РНК клетки.

 

Транспортные РНК (тРНК) — образуются в ядре на ДНК, затем переходят в цитоплазму. Они составляют около \(10\) % клеточной РНК и являются самыми небольшими по размеру (состоят из \(70\)–\(90\) нуклеотидов).

тРНК транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосоме. Для переноса каждого вида аминокислот к рибосоме нужен отдельный вид тРНК.

Строение всех тРНК сходно. Их молекулы образуют своеобразные структуры, напоминающие по форме лист клевера.

Виды тРНК различаются по триплету нуклеотидов, расположенному «на верхушке». Этот триплет (антикодон) по генетическому коду комплементарен кодону иРНК, кодирующему соответствующую аминокислоту.

 

Аминокислота  прикрепляется специальным ферментом к «черешку листа» и транспортируется в активный центр рибосомы.

 

 

Таким образом, различные виды РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://distant-lessons.ru/molekula-rnk.html

http://900igr.net/kartinki/biologija/Sintez-belkov/015-Protsess-uznavanija.html

http://900igr.net/kartinki/khimija/Stroenie-DNK-i-RNK/065-Obrazovanie-vtorichnoj-struktury-RNK.html

Что такое ДНК и РНК? Структура ДНК. Функции ДНК :: SYL.ru

Что такое ДНК и РНК? Каковы их функции и значение в нашем мире? Из чего они состоят и как работают? Об этом и не только рассказывается в статье.

Что такое ДНК и РНК

Биологические науки, изучающие принципы хранения, реализации и передачи генетической информации, структуру и функции нерегулярных биополимеров относятся к молекулярной биологии.

Биополимеры, высокомолекулярные органические соединения, которые образовались из остатков нуклеотидов, являются нуклеиновыми кислотами. Они хранят информацию о живом организме, определяют его развитие, рост, наследственность. Эти кислоты участвуют в биосинтезе белка.

Различают два вида нуклеиновых кислот, содержащихся в природе:

• ДНК — дезоксирибонуклеиновая;
• РНК — рибонуклеиновая.

О том, что такое ДНК, миру было поведано в 1868 году, когда ее открыли в клеточных ядрах лейкоцитов и сперматозоидов лосося. Позже они были обнаружены во всех животных и растительных клетках, а также в бактериях, вирусах и грибах. В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик в результате рентгено-структурного анализа выстроили модель, состоящую из двух полимерных цепей, которые закручены спиралью одна вокруг другой. В 1962 году эти ученые были удостоены Нобелевской премии за свое открытие.

Дезоксирибонуклеиновая кислота

Что такое ДНК? Это нуклеиновая кислота, которая содержит генотип индивида и передает информацию по наследству, самовоспроизводясь. Поскольку эти молекулы являются очень большими, имеется огромное количество возможных последовательностей из нуклеотидов. Поэтому число различных молекул является фактически бесконечным.

Кроме РНК-содержащих вирусов, дезоксирибонуклеиновая кислота содержится во всех организмах. Функции ДНК заключаются в переносе шаблона химических соединений и аминокислот, использующихся для строения белка. Направляя их производство, ДНК обеспечивает последовательность необходимых аминокислот.

Структура ДНК

Это самые крупные биологические молекулы. Их размер составляет от одной четверти у бактерий до сорока миллиметров в ДНК человека, что гораздо больше максимального размера белка. Они состоят из четырех мономеров, структурных компонентов нуклеиновых кислот — нуклеотидов, в которые входит азотистое основание, остаток фосфорной кислоты и дезоксирибоза.

Азотистые основания имеют двойное кольцо из углерода и азота— пурины, и одно кольцо — пиримидины.

Пуринами являются аденин и гуанин, а пиримидинами — тимин и цитозин. Они обозначаются заглавными латинскими буквами: A, G, T, C; а в русской литературе — на кириллице: А, Г, Т, Ц. При помощи химической водородной связи они соединяются друг с другом, в результате чего появляются нуклеиновые кислоты.

Во Вселенной именно спираль является наиболее распространенной формой. Так и структура ДНК молекулы тоже имеет ее. Полинуклеотидная цепочка закручена наподобие винтовой лестницы.

Цепи в молекуле направлены противоположно друг от друга. Получается, если в одной цепи от 3′-конца к 5′, то в другой цепи ориентация будет наоборот от 5′-конца к 3′.

Принцип комплементарности

Две нити соединяются в молекулу азотистыми основаниями таким образом, что аденин имеет связь с тимином, а гуанин — только с цитозином. Последовательно расположенные нуклеотиды в одной цепи определяют другую. Это соответствие, лежащее в основе появления новых молекул в результате репликации или удвоения, стало называться комплементарностью.

Получается, что число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а гуаниловые равны количеству цитидиловых. Это соответствие стало называться «правилом Чаргаффа».

Репликация

Процесс самовоспроизведения, протекающий под контролем ферментов, является основным свойством ДНК.

Все начинается с раскручивания спирали благодаря ферменту ДНК-полимеразы. После разрыва водородных связей, в одной и в другой нитях синтезируется дочерняя цепь, материалом для которой выступают свободные нуклеотиды, имеющиеся в ядре.

Каждая цепь ДНК является матрицей для новой цепи. В результате из одной получаются две абсолютно идентичные материнской молекулы. При этом одна нить синтезируется сплошной, а другая сначала фрагментарно, лишь затем соединяясь.

Гены ДНК

Молекула несет в себе всю важную информацию о нуклеотидах, определяет расположение аминокислот в белках. ДНК человека и всех других организмов хранит сведения о его свойствах, передавая их потомкам.

Частью ее является ген — группа нуклеотидов, которая кодирует информацию о белке. Совокупность генов клетки образует ее генотип или геном.

Гены расположены на определенном участке ДНК. Они состоят из определенного числа нуклеотидов, которые расположены в последовательной комбинации. Имеется в виду то, что ген не может поменять свое место в молекуле, и он имеет совершенно конкретное число нуклеотидов. Их последовательность уникальна. Например, для получения адреналина используется один порядок, а для инсулина — другой.

Кроме генов, в ДНК располагаются некодирующие последовательности. Они регулируют работу генов, помогают хромосомам и отмечают начало и конец гена. Но сегодня остается неизвестной роль большинства из них.

Рибонуклеиновая кислота

Эта молекула во многом схожа с дезоксирибонуклеиновой кислотой. Однако она не такая большая, как ДНК. И РНК также состоит из полимерных нуклеотидов четырех типов. Три из них сходны с ДНК, но вместо тимина в нее входит урацил (U или У). Кроме этого, РНК состоит из углевода — рибозы. Главным отличием служит то, что спираль этой молекулы является одинарной, в отличие от двойной в ДНК.

Функции РНК

В основе функций рибонуклеиновой кислоты лежат три различных вида РНК.

Информационная передает генетическую информацию от ДНК в цитоплазму ядра. Ее еще называют матричной. Это незамкнутая цепь, синтезирующаяся в ядре при помощи фермента РНК-полимеразы. Несмотря на то что в молекуле ее процентное содержание чрезвычайно низкое ( от трех до пяти процентов клетки), на ней лежит важнейшая функция — являться матрицей для синтеза белков, информируя об их структуре с молекул ДНК. Один белок кодируется одной специфичной ДНК, поэтому их числовое значение равное.

Рибосомная в основном состоит из цитоплазматических гранул — рибосом. Р-РНК синтезируются в ядре. На их долю приходится примерно восемьдесят процентов всей клетки. Этот вид обладает сложной структурой, образовывая петли на комплементарных частях, что ведет к молекулярной самоорганизации в сложное тело. Среди них имеются три типа у прокариот, и четыре — у эукариот.

Транспортная действует в роли «адаптера», выстраивая в соответствующем порядке аминокислоты полипептидной цепи. В среднем, она состоит из восьмидесяти нуклеотидов. В клетке их содержится, как правило, почти пятнадцать процентов. Она предназначена переносить аминокислоты туда, где белок синтезируется. В клетке насчитывается от двадцати до шестидесяти типов транспортной РНК. У них всех — сходная организация в пространстве. Они приобретают структуру, которую называют клеверным листом.

Значение РНК и ДНК

Когда было открыто, что такое ДНК, ее роль не была такой очевидной. Даже сегодня, несмотря на то, что раскрыто намного больше информации, остаются без ответов некоторые вопросы. А какие-то, возможно, еще даже не сформулированы.

Общеизвестное биологическое значение ДНК и РНК заключаются в том, что ДНК передает наследственную информацию, а РНК участвует в синтезе белка и кодирует белковую структуру.

Однако существуют версии, что эта молекула связана с нашей духовной жизнью. Что такое ДНК человека в этом смысле? Она содержит всю информацию о нем, его жизнедеятельности и наследственности. Метафизики считают, что опыт прошлых жизней, восстановительные функции ДНК и даже энергия Высшего «Я» — Творца, Бога содержится в ней.

По их мнению, цепочки содержат коды, касающиеся всех аспектов жизни, включая и духовную часть. Но некоторая информация, например, о восстановлении своего тела, расположена в структуре кристалла многомерного пространства, находящегося вокруг ДНК. Она представляет собой двенадцатигранник и является памятью всей жизненной силы.

Ввиду того, что человек не обременяет себя духовными знаниями, обмен информации в ДНК с кристаллической оболочкой происходит очень медленно. У среднестатистического человека он составляет всего пятнадцать процентов.

Предполагается, что это было сделано специально для сокращения жизни человека и падения на уровень дуальности. Таким образом, у человека растет кармический долг, а на планете поддерживается необходимый для некоторых сущностей уровень вибрации.