Функції нуклеїнових кислот

Нуклеїнові кислоти в організмі виконують різноманітні функції, але найважливішими серед них є участь у передачі спадкових ознак і процесах біосинтезу білка. Основними носіями генетичної інформації в більшості організмів є ДНК. Винятком є тільки окремі фаги, дрібні віруси тварин і більшість рослинних вірусів, в яких носіями генетичної інформації є молекули РНК.

Основна кількість ДНК зосереджена в ядрах. Ядра тваринних клітин містять близько 2 мг ДНК на 1 г сирої маси тканини. Вміст ДНК у клітинах залежить в основному від числа набору в них хромосом. Бактеріальні клітини містять в сотні разів менше ДНК, ніж тваринні.

Передача генетичної інформації від покоління до покоління здійснюється при самовідтворенні копій батьківських ДНК. Цей процес називається реплікацією (рис. 10). Так під час поділу клітин обидва полінуклеотидні ланцюги ДНК, які обвиті по спіралі навколо однієї спільної осі, розкручуються і розходяться. Після того як кожний із ланцюгів розкрутиться, він добудовує собі подібний полінуклеотидний ланцюг (за принципом комплементарності). Механізм реплікації ДНК описано вище.

Рис. 10. Схема реплікації ДНК

У результаті реплікації з однієї молекули утворюється дві нові цілком однакові молекули ДНК, одна з яких залишається в материнській клітині, а друга – переходить у дочірню. Якщо до цього додати, що в ДНК сконцентрована спадкова інформація (у вигляді триплетного коду), то стає зрозумілою та функція, яку відіграє ДНК у передачі спадкових ознак від покоління до покоління.

Реплікація так само, як і будь-який інший процес побудови і розкладання в організмі, відбувається за допомогою цілого ряду ферментів і тісно пов'язана з обміном речовин. Генетична роль ДНК встановлена після проведення дослідів на бактеріях різних типів з різними властивостями. Наприклад, з одного типу бактерій виділяли чисту ДНК і діяли нею на інший тип бактерій, при цьому останні набували властивостей, характерних для тих бактерій, з яких було виділено ДНК.

Отже, ДНК є субстратом, за допомогою якого здійснюється передача спадкових ознак. Спадкова інформація організму закладена і зберігається в самій молекулярній структурі ДНК, а реалізується (виявляється) у процесі біосинтезу білка. При біосинтезі білка певну роль відіграють не тільки ДНК. а й різні види РНК. Встановлено, що РНК міститься в усіх клітинах організму. Однак їх кількість залежить від типу клітин, виду тканини, віку і фізіологічного стану організму. У клітинах, які інтенсивно розмножуються і ростуть, вміст РНК високий. Після старіння організму і зниження темпів росту, концентрація РНК у клітинах зменшується. Оскільки процеси росту і розмноження передусім пов'язані із збільшенням маси білка цитоплазми, то це свідчить про тісний взаємозв'язок між РНК і біосинтезом білка в клітинах. У результаті досліджень було доведено, що клітини, в яких відбувається інтенсивний синтез білка, характеризуються високим вмістом РНК. Наприклад, велику кількість РНК знайдено в залозах, які продукують білки – гормони або ферменти (підшлункова, залози травного каналу).

Необхідно зауважити, що основна кількість клітинної РНК (до 80%) зосереджена в рибосомах, тобто в тих компонентах клітин, в яких відбувається біосинтез білка. У рибосомах міститься переважно рибосомальна РНК. Інші види зосереджені частково в ядрі, а частково в цитоплазмі.

Встановлено, що всі три види рибонуклеїнових кислот беруть участь у біосинтезі білка. При цьому кожний з них виконує свою функцію. Так, іРНК одержує інформацію про специфічність біосинтезу білка в ядрі від ДНК і переносить її до рибосом, тРНК переносить активовані амінокислоти до місця біосинтезу білка. Роль рибосомальних РНК в синтезі ще повністю не з'ясована. Вважають, що вони створюють клітинну структуру – рибосоми, на яких відбувається синтез білка. Не виключено, що рибосомальні РНК виконують і ряд інших функцій у процесі синтезу білка. ДНК, на відміну від РНК, бере участь у цьому процесі не безпосередньо, а через іРНК. Вона відіграє основну роль у визначенні специфічності біосинтезу білка.