Нуклеїнові кислоти. АТФ

Нуклеїнові кислоти займають особливе місце серед органічних речовин клітини. Вони вперше були виділені з ядер клітин, за що і отримали свою назву (від лат. Нуклеус – ядро). Згодом нуклеїнові кислоти були виявлені в цитоплазмі і в деяких інших органелах клітини. Але первинна назва за ними збереглося.

Нуклеїнові кислоти, як і білки, є полімерами, але їх мономери нуклеотиди мають більш складну будову. Число нуклеотидів у ланцюзі може досягати 30000. Нуклеїнові кислоти – найбільш високомолекулярні органічні речовини клітини.

У клітинах зустрічаються два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК). Вони розрізняються нуклеотидним складом, будовою полінуклеотидних ланцюга, молекулярною масою і виконуваними функціями.

Склад і будова ДНК. До складу нуклеотидів молекули ДНК входять фосфорна кислота, вуглевод дезоксирибоза (з чим пов’язана назва ДНК) і азотисті основи – аденін (А), тимін (Т), гуанін (Г), цитозин (Ц) (рис. 24, 25).

Ці підстави попарно відповідають один одному за будовою (А = Т, Г = Ц) і можуть легко з’єднуватися за допомогою водневих зв’язків. Такі парні підстави називають комплементарними (від лат. Комплементум – доповнення).

Англійські вчені Джеймс Уотсон і Френсіс Крік в 1953 р встановили, що молекула ДНК складається з двох спірально закручених ланцюгів. Остов ланцюга утворений залишками фосфорної кислоти і дезоксирибози, а азотисті основи направлені всередину спіралі (рис. 26, 27). Два ланцюги з’єднуються один з одним завдяки водневим зв’язкам між комплементарними підставами.

У клітинах молекули ДНК знаходяться в ядрі. Вони утворюють нитки хроматину, а перед поділом клітини спіралізуются, з’єднуються з білками і перетворюються в хромосоми. Крім того, специфічні ДНК є в мітохондріях і хлоропластах.

ДНК у клітині відповідають за зберігання та передачу спадкової інформації. У ній закодована інформація про структуру всіх білків організму. Число молекул ДНК служить генетичним ознакою окремого виду організму, а нуклеотидних послідовність специфічна для кожного індивіда.

Будова і види РНК. До складу молекули РНК входять фосфорна кислота, вуглевод – рибоза (звідси назва рибонуклеїнова кислота), азотисті основи: аденін (А), урацил (У), гуанін (Г), цитозин (Ц). Замість тиміну тут зустрічається урацил, який комплементаріїв аденіну (А = У). Молекули РНК, на відміну від ДНК, складаються з однієї полінуклеотидних ланцюга (рис. 25), яка може мати прямі і спіральні ділянки, утворювати за допомогою водневих зв’язків петлі між комплементарними підставами. Молекулярна маса РНК значно нижче, ніж ДНК.

У клітинах молекули РНК знаходяться в ядрі, цитоплазмі, хлоропластах, мітохондріях і рибосомах. Розрізняють три види РНК, які мають різні молекулярну масу, форму молекул і виконують різні функції.

Інформаційні РНК (іРНК) переносять інформацію про структуру білка від ДНК до місця його синтезу на рибосомах. Кожна молекула іРНК містить повну інформацію, необхідну для синтезу однієї молекули білка. З усіх видів РНК найбільші іРНК.

Транспортні РНК (тРНК) – найкоротші молекули. Їх структура нагадує за формою лист конюшини (рис. 62). Вони транспортують амінокислоти до місця синтезу білка на рибосоми.

Рибосомальні РНК (рРНК) складають більше 80% всієї маси РНК в клітині і разом з білками входять до складу рибосом.

АТФ. Крім полінуклеотидних ланцюгів в клітці знаходяться мононуклеотиди, що мають той же склад і будову, що і нуклеотиди, що входять до складу ДНК і РНК. Найбільш важливим з них є АТФ – аденозинтрифосфат.

Молекула АТФ складається з рибози, аденіну і трьох залишків фосфорної кислоти, між якими є дві високоенергетичні зв’язку (рис. 28). Енергія кожної з них становить 30,6 кДж / моль. Тому її і називають макроергічним на відміну від простого зв’язку, енергія якої становить близько 13 кДж / моль. При отщеплении від молекули АТФ одного або двох залишків фосфорної кислоти утворюється відповідно молекула АДФ (адено- зіндіфосфат) або АМФ (аденозинмонофосфат). При цьому виділяється енергії в два з половиною рази більше, ніж при розщепленні інших органічних речовин.

АТФ є ключовим речовиною обмінних процесів у клітині і універсальним джерелом енергії. Синтез молекул АТФ відбувається в мітохондріях, хлоропластах. Енергія запасається в результаті реакцій окиснення органічних речовин і акумуляції сонячної енергії. Клітина використовує цю запасену енергію у всіх процесах життєдіяльності.

Посилання на основну публікацію