§ 10 РНК. АТФ

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

А які органічні сполуки каталізують утворення самих білків?

Утворення молекул білків каталізують рибозими — молекули РНК, які мають каталітичну активність і входять до складу рибосом (зокрема рибосомальна РНК).

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. В організмі людини утворюється близько 60 кг АТФ (мал. 10.1) щодоби! Проте в організмі людини в будь-який конкретний момент усього близько 200 грам АТФ. Як таке можливо?

Така різниця між добовим синтезом та фактичним вмістом пояснюється надзвичайно коротким періодом існування молекули АТФ, який становить менше однієї хвилини. Молекули АТФ постійно розщеплюються (гідролізуються) для забезпечення клітин енергією і відразу ж синтезуються знову, здійснюючи тисячі циклів перетворення щодня.

2. Аналіз нуклеотидного складу виявив такий уміст нуклеотидів в молекулі РНК: 30 % нуклеотидів з аденіном, 26 % — з урацилом, 14 % — з гуаніном, 30 % — з цитозином. Визнач відсотковий уміст нуклеотидів кожного виду у дволанцюговій ДНК, один із ланцюгів якої є матрицею для досліджуваної РНК.

Відомо:

• Уміст нуклеотидів у РНК: А = 30 %, У = 26 %, Г = 14 %, Ц = 30 %.

Знайти:

• Уміст нуклеотидів у дволанцюговій ДНК (А, Т, Г, Ц) — ?

Розв’язання:

1. Згідно з принципом комплементарності, склад матричного ланцюга ДНК буде таким:
   Т (комплементарний А у РНК) = 30 %
   А (комплементарний У у РНК) = 26 %
   Ц (комплементарний Г у РНК) = 14 %
   Г (комплементарний Ц у РНК) = 30 %

2. У другому (нематричному) ланцюзі ДНК уміст нуклеотидів буде дзеркальним: А = 30 %, Т = 26 %, Г = 14 %, Ц = 30 %.

3. Визначаємо середній відсотковий уміст нуклеотидів для всієї дволанцюгової молекули ДНК:

• $A = \dfrac{26 + 30}{2} = 28 \%$
• $T = \dfrac{30 + 26}{2} = 28 \%$
• $G = \dfrac{30 + 14}{2} = 22 \%$
• $C = \dfrac{14 + 30}{2} = 22 \%$

Відповідь: уміст нуклеотидів у дволанцюговій ДНК становить: аденіну — 28 %, тиміну — 28 %, гуаніну — 22 %, цитозину — 22 %.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які функції в клітинах виконують РНК?

Молекули РНК виконують функції перенесення генетичної інформації від ДНК до місця синтезу білків (мРНК), транспортування амінокислот до рибосом (тРНК), формування структури рибосом та каталізу хімічних зв’язків під час біосинтезу білка (рРНК), а також здійснюють регуляцію активності генів (малі РНК).

2. Яке значення для клітин мають сполуки з макроергічними зв’язками?

Сполуки з макроергічними зв’язками, як-от АТФ, виконують роль універсального акумулятора енергії в клітині. Вони забезпечують швидке вивільнення енергії під час гідролізу, яка використовується для здійснення всіх життєво важливих процесів: синтезу органічних речовин, активного транспорту через мембрани, механічної роботи м’язів та поділу клітин.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

3. В яких процесах може бути використана АТФ?

Енергія АТФ використовується в усіх процесах життєдіяльності клітини, які потребують енергетичних витрат: під час біосинтезу органічних сполук (білків, ліпідів, нуклеїнових кислот), для активного транспорту речовин через клітинні мембрани, для забезпечення механічної роботи (наприклад, скорочення м’язів чи руху війок), а також для передачі нервових імпульсів та підтримання сталої температури тіла.

4. Порівняй будову та період існування матричних і транспортних РНК.

Для порівняння матричних та транспортних РНК наведено наступну таблицю:

5. Запропонуй пояснення того факту, що в живих системах РНК значно рідше ніж ДНК використовується для збереження спадкової інформації.

ДНК є значно стабільнішою молекулою завдяки своїй дволанцюговій структурі та наявності дезоксирибози, що забезпечує надійне збереження генетичного коду та можливість виправлення помилок через механізми репарації. Молекули РНК зазвичай одноланцюгові, хімічно менш стійкі та швидко деградують під дією ферментів, що робить їх ефективними лише як тимчасові переносники інформації, а не як надійні довготривалі сховища спадковості.

6. Матрицею для синтезу молекул РНК зазвичай є один із ланцюгів молекули ДНК. STEM-проєкт. Змоделюй синтез РНК на матриці ДНК в інтерактивній симуляції (виконай в e-ДОДАТКУ завдання 10.1).

Процес синтезу РНК (транскрипція) на матриці ДНК відбувається за принципом комплементарності, де фермент РНК-полімераза використовує один із ланцюгів ДНК для побудови ланцюга РНК. У цій моделі навпроти аденіну (А) ланцюга ДНК вбудовується урацил (У) РНК, навпроти тиміну (Т) — аденін (А), навпроти гуаніну (Г) — цитозин (Ц), а навпроти цитозину (Ц) — гуанін (Г).

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

На основі вивченого матеріалу параграфа 10, узагальнено характеристики основних типів РНК у таблиці: