Нуклеиновые кислоты содержатся в клетках в двух видах – в виде РНК (находится как цитоплазме так и в ядре) и ДНК (материальная основа наследственности). Нуклеиновые кислоты – макромалекулярные вещества.

           Молекула РНК представляет собой длинную цепь, состоящую из последовательно расположенных звеньев – нуклеотидов. Нуклеотид состоит из 3 компонентов – остаток фосфорной кислоты, рибоза и азотистое основание: аденин, гуанин, цитозин, урацил. Существует три вида РНК: информационная (и-РНК), транспортная (т-РНК) и рибосомная (р-РНК).

           Молекула ДНК схожа с РНК, но вместо рибозы – дезоксирибоза, а вместо урацила – тимин. 

           В 1953 году Дж.Уотсон и Ф.Крик установили структуру ДНК. Она имеет двойную спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей с общей осью. На каждый виток спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Связь между цепочками осуществляется за счет водородных связей между азотистыми основаниями: А – Т – две, Г – Ц – три. 

           Синтез ДНК – репликация ДНК – процесс самоудвоения ДНК. Происходит в S – период интерфазы, перед каждым удвоением хромосом и делением клетки. Сначала происходит раскручивание ДНК, затем расшивание ДНК под действием белка геликаза. ДНК-полимераза осуществляет синтез дочерней (комплиментарной ДНК). Затем идет формирование двух новых молекул ДНК, каждая из которых содержит одну материнскую цепь и одну дочернюю. В конечном итоге эти фрагменты соединяются при помощи фермента лигазы общую цепочку.

Синтез РНК: все гены РНК делят на 3 группы – кодирует и-РНК , кодирует р-РНК, кодирует т-РНК. Синтез РНК в живой клетке проводится ферментом — РНК-полимеразой. В целом матрицей синтеза РНК может выступать как ДНК, так и другая молекула РНК. Вторичная структура молекулы матрицы расплетается с помощью хеликазной активности полимеразы, которая при движении субстрата в направлении от 3' к 5' концу молекулы синтезирует РНК в направлении 5' → 3'. Терминатор транскрипции в исходной молекуле определяет окончание синтеза. Многие молекулы РНК синтезируются в качестве молекул-предшественников, которые подвергаются «редактированию» — удалению ненужных частей с помощью РНК-белковых комплексов

На таком гене сначала образуется незрелая р-РНК. В ней содержится: несущие информацию ставки, информация о 3 видах р-РНК и о нескольких видах т-РНК. Созревание состоит в том, что вырезаются все ставки и цепи р- и т-РНК. Основная часть генов т-РНК одиночная. Часть т-РНК генов объединяются в группы с генами р-РНК.

Синтез белка в клетке

Синтез белка в клетке происходит в интерфазе в период G1 в 2 этапа: транскрипция, трансляция. Транскрипция – переписывается информация с ДНК на и-РНК, обычно переписывается матричная. и-РНК строится из свободных рибонуклеатидов ядра по принципу комплиментарности матрицы. Образование эфирных связей между рибонуклеотидами способствует фермент РНК – полимераза. РНК полимераза связывается промоутером – специфическая последовательность нуклеотидов длиной 6 – 30 оснований, который стоит перед каждым геном. Начиная с промоутера, РНК полимераза расплетает ген на 2 цепи и на матричной строится РНК. Когда считывание информации на ДНК дойдёт до обратных повторов нуклеотидов, на цепи РНК образуется петля или шпилька. Она мешает продвижению РНК полимераза, поэтому синтез РНК останавливается. Созревание и-РНК происходит в ядре и называется процессинг. Затем зрелая и-РНК модифицируется: 1) на 5 ́ конце и-РНК образуется кэп или колпачок – от 50 – 200 остатков метилированного гуанина. С помощью него и-РНК прикрепляется к малой субчастице рибосомы. 2) к 3 ́ концу прикрепляется до 200 адениловых остатков. Они стабилизируют цепь и-РНК. В таком виде зрелая и-РНК направляется в цитоплазму на рибосомы и прикрепляется на малую субчастицу. Трансляция – сборка белка из аминокислот: 1) инициация – начало синтеза. т-РНК-и узнаёт триплет инициатор синтеза АУГ. Большая субчастица рибосомы соедин-ся с малой. 2) Элонгация – удлинение белковой цепи. т-РНК-и занимает п-участок рибосомы, а вторая т-РНК, антикодон которой соответствует кадону, на и-РНК переносит свою аминокислоту в а- участок рибосомы. Между аминокислотой наход-ся п- и а- участки, образуется пептидная связь. а- участок освобождается, т.к. рибосомы передвигаются по и-РНК на один шаг. В него поступает третья аминокислота – трипептид – рибосомы продвигаются на шаг. 3) терминация – остановка синтеза. Когда считывание инф-ции на и-РНК дойдёт до одного триплета терминаторов, а участок не освобождается, т.к. нет т-РНК, кот соответствует терминатору – синтез белка прекращается. С помощью трёх белков факторов терминации цепь белка и цепь и-РНК отсоединяются от рибосомы.