РНК (рибонуклеїнова кислота), так само як і ДНК, відноситься до нуклеїнових кислот. Молекули-полімери РНК набагато менше, ніж у ДНК. Проте залежно від типу РНК кількість вхідних в них нуклеотидів-мономерів відрізняються.
До складу нуклеотиду РНК в якості цукру входить рибоза, як азотистого підстави — аденит, гуанін, урацил, цитозин. Урацил за будовою і хімічними властивостями близький до тимину, який звичайний для ДНК. У зрілих молекулах РНК багато азотисті підстави модифіковані, тому в реальності різновидів азотистих основ у складі РНК набагато більше.
Рибоза на відміну від дезоксирибозы 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 і 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 докладному розгляді функції РНК набагато різноманітніше. Ряд молекул РНК виконують структурну, каталітичну та інші функції.
Існує так звана гіпотеза РНК-світу, згідно з якою спочатку в живій природі як носія генетичної інформації виступали тільки молекули РНК, при цьому інші молекули РНК каталізували різні реакції. Дана гіпотеза підтверджено 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.
Згідно з гіпотезою 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 (окрім них є і інші): матрична (інформаційна), рибосомальная і транспортна. Позначаються вони відповідно иРНК (або мРНК), рРНК, тРНК.
Інформаційна РНК (иРНК)
Майже всі РНК синтезуються на ДНК у процесі транскрипції. Однак часто транскрипція згадується як саме синтез інформаційної РНК (иРНК). Пов’язано це з тим, що послідовність нуклеотидів иРНК надалі визначить послідовність амінокислот синтезованого в процесі трансляції білка.
Перед транскрипцією нитки ДНК расплетаются, і на одній із них з допомогою комплексу білків-ферментів синтезується РНК за принципом комплементарності, так само як це відбувається при реплікації ДНК. Тільки навпаки аденіну ДНК до молекулі РНК приєднується нуклеотид, який містить урацил, а не тимін.
Насправді на ДНК синтезується не готова інформаційна РНК, а її попередник — пре-иРНК. Попередник містить ділянки послідовності нуклеотидів, які не кодують білок і які після синтезу пре-иРНК вирізаються за участю малих ядерних і ядерцевих РНК («додаткові» типи РНК). Ці віддалені ділянки називаються интронами. Залишаються частини иРНК називаються экзонами. Після видалення інтронів экзоны зшиваються між собою. Процес видалення інтронів і зшивання екзонів називається сплайсингом. Ускладнює життя особливістю є те, що можна вирізати интроны по-різному, в результаті вийдуть різні готові иРНК, які будуть служити матрицями для різних білків. Таким чином, начебто один ген ДНК може грати роль кількох генів.
Слід зазначити, що у прокариотических організмів сплайсингу не відбувається. Зазвичай їх иРНК відразу після синтезу на ДНК готова до трансляції. Буває, що поки кінець молекули иРНК ще транскрибується, на її початку вже сидять рибосоми, які синтезують білок.
Після того як пре-иРНК 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, тобто на одній молекулі РНК можуть синтезуватися відразу кілька однакових білкових молекул (зрозуміло, що кожна перебуватиме на своїй стадії синтезу).
Рибосома, пересуваючись від початку иРНК до її кінця, зчитує за три нуклеотиду (хоча вміщує шість, тобто два кодона) і приєднує відповідну транспортну РНК (що має відповідний кодону антикодон), до якої приєднана відповідна амінокислота. Після цього з допомогою активного центру рибосоми раніше синтезована частина поліпептиду, поєднана з попередньою тРНК, як-би «пересідає» (утворюється пептидний зв’язок) на амінокислоту, прикріплену до тільки що 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 різною, в середньому близько 80-ти), у вторинній структурі має форму листа конюшини, третинної згортається в щось подібне букві Р.
Функція тРНК – приєднання до себе відповідної своєму антикодону амінокислоти. Надалі з’єднання з рибосомой, що знаходиться на відповідному антикодону кодоне иРНК, 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, кодонов більше 60-ти, то кожної амінокислоти може відповідати кілька кодонов (насправді якийсь більше, який менше). Таким чином, різновидів тРНК більше 20, при цьому різні транспортні РНК переносять однакові амінокислоти. (Але й тут не так все просто.)
Рибосомна РНК (рРНК)
Рибосомную РНК часто також називають рибосомальною РНК. Це одне і те ж.
Рибосомна РНК становить близько 80% всієї РНК клітини, так як входить до складу рибосом, яких у 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 та третинної структурі, виконуваних функцій. Однак їх сумарна функція — це реалізація процесу трансляції. При цьому молекули рРНК зчитують інформацію з иРНК і каталізують утворення пептидного зв’язку між амінокислотами.
