Нуклеиновые кислоты: что такое и зачем они нужны?

Нуклеиновые кислоты – полимеры, состоящие из повторяющихся частей (нуклеотидов). Нуклеотиды – это небольшие молекулы, которые состоят из сахара, фосфора и азотистого основания. При построении нуклеиновых кислот используется 4 вида нуклеотидов. Азотистое основание определяет вид нуклеотида, а фосфор и сахар необходимы для построения цепочки. В клетках встречается два вида таких полимеров – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота), которые отличаются сахаром в составе нуклеотидов (дезоксирибозы или рибозы). Рибоза и дезоксирибоза отличаются одной гидроксильной (-ОН) группой. Нуклеиновые кислоты в клетке принимают участие в трёх важных для жизни процессах: репликации, транскрипции и трансляции.

Структура азотистого основания. -OH группа, обозначенная голубым, присутствует только в рибозе.

ДНК – нуклеиновая кислота, которая является наследственным материалом живых клеток. Четырёх нуклеотидов достаточно, чтобы закодировать всё многообразие жизни. ДНК состоит из двух комплементарных (взаимодополняющих) цепей. Комплементарность определяется правильным соответствием пар нуклеотидов: А (аденозин) образует связи с Т (тимидином), Г (гуанозин) с Ц (цитидином).

Фрагмент структуры ДНК. Дезоксирибоза и фосфор образуют непрерывную нить, азотистые основания образуют связи друг с другом и удерживают две цепи вместе.

ДНК можно представить себе как большой текст со всей информацией о клетке. Чтобы передать этот текст дочерним клеткам, молекулу ДНК нужно удвоить. Репликация – процесс удвоения молекулы ДНК. В ходе репликации каждая из цепей ДНК дополняется новообразованной комплементарной цепью. Затем молекулы распределяются между клетками.

С фрагментов текста ДНК постоянно снимаются копии, необходимые в данный момент клетке. Эти копии представлены молекулами РНК. Копии несут информацию о составе белков. Кроме того, РНК сами выполняют множество функций (например, формируют рибосому, об этом немного дальше). Процесс создания копий ДНК – транскрипция.

Процесс транскрипции. РНК-полимераза – белок, который последовательно добавляет нуклеотиды к растущей РНК комплементарно одной из цепей ДНК. Он называется полимеразой, потому что ускоряет процесс полимеризации – образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения мономеров (в данном случае нуклеотидов)

Для того, чтобы воплотить в жизнь информацию о составе белка, РНК должна связаться со специальной органеллой – рибосомой. Это большой комплекс множества белков и РНК, который осуществляет трансляцию (процесс синтеза белка). Для этого рибосома решает сразу несколько задач: она должна понять какую аминокислоту белка нужно сейчас добавить, ищет её и присоединяет к растущему белку. В качестве матрицы (руководства) рибосома использует молекулу РНК, в которой закодирована последовательность необходимого белка.

Процесс трансляции. Клетка может нуждаться в большом количестве одного и того же белка, поэтому одновременно несколько рибосом могут создавать белок по одной и той же РНК.

В следующей статье мы разберёмся, что такое белки и каковы их функции в клетке.