Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - это

биополимеры, макромолекулы которых  состоят из многократно повторяющихся  звеньев

- нуклеотидов. Поэтому их называют  также полинуклеотидами. Важнейшей

характеристикой нуклеиновых кислот является их нуклеотидный состав. В  состав

нуклеотида - структурного звена нуклеиновых  кислот - входят три составные

части:

 

·        азотистое

основание - пиримидиновое или пуриновое. В нуклеиновых кислотах содержатся

основания

4-х разных видов: два из  них относятся к классу пуринов  и два – к классу

пиримидинов. Азот, содержащийся в  кольцах, придает молекулам основные свойства.

 

·        моносахарид

- рибоза или 2-дезоксирибоза.  Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит

пять углеродных атомов, т.е. представляет собой пентозу. В зависимости  от вида

пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два вида нуклеиновых  кислот –

рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые  содержат рибозу, и

дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дизоксирибозу.

 

·        остаток

фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты  являются кислотами потому, что в их

молекулах содержится фосфорная кислота.

Нуклеотид - фосфорный эфир

нуклеозида. В состав нуклеозида входят два компонента: моносахарид (рибоза или

дезоксирибоза) и азотистое основание.

В конце 40-х — начале 50-х

годов, когда появились такие  методы исследования, как хроматография  на бумаге и

УФ-спектроскопия, были проведены многочисленные исследования нуклеотидного

состава НК (Чаргафф, А. Н. Белозерский). Полученные данные позволили решительно

отбросить старые представления о  нуклеиновых кислотах, как о полимерах,

содержащих повторяющиеся тетрануклеотидные последовательности (так называемая

тстрануклеотидная теория строения ПК. господствовавшая в 30—40-е годы), и

подготовили почву для создания современных представлений не только о первичной

структуре ДНК и РНК, но и об их макромолекулярной структуре и  функциях.

 Нуклеиновые кислоты — это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организмах. Молекулярная масса нуклеиновых кислот может меняться от 100 тыс. до 60 млрд. Они были открыты и выделены из клеточных ядер еще в XIX веке, однако их биологическая роль была выяснена только во второй половине XX века.

Строение нуклеиновых  кислот можно установить, анализируя продукты их гидролиза. При полном гидролизе  нуклеиновых кислот образуется смесь  пиримидиновых и пуриновых оснований, моносахарид (β-рибоза или β-дезоксирибоза ) и фосфорная кислота. Это означает, что нуклеиновые кислоты построены из фрагментов этих веществ.

 

 

               β-рибоза                              β-дезоксирибоза  
        (C₅H₁₀O₅)                             (C₅H₁₀O₄)

Циклические формулы  моносахаридов, входящих в состав нуклеиновых  кислот.

При частичном гидролизе  нуклеиновых кислот образуется смесь  нуклеотидов, молекулы которых построены  из остатков фосфорной кислоты, моносахарида (рибозы или дезоксирибозы) и азотистого основания (пуринового или пиримидинового). Остаток фосфорной кислоты связан с 3-м или 5-м атомом углерода моносахарида, а остаток основания — с первым атомом углерода моносахарида. Общие формулы нуклеотидов:

 

где X = ОН для рибонуклеотидов, построенных на основе рибозы, и X = Н для дезоксирибонуклеотидов, построенных на основе дезоксирибозы. В зависимости от типа азотистого основания, различают пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды.

Нуклеотид - основная структурная  единица нуклеиновых кислот, их мономерное звено. Нуклеиновые кислоты, состоящие из рибонуклеотидов, называются рибонуклеиновые кислоты (РНК). Нуклеиновые кислоты, состоящие из дезоксирибонуклеотидов, называются дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). В состав молекул РНК входят нуклеотиды, содержащие основания аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав молекул ДНК входят нуклеотиды, содержащие аденин, гуанин, цитозин и тимин. Для обозначения оснований используют однобуквенные сокращения: аденин — А, гуанин — G, тимин — Т, цитозин — С, урацил — U.

Свойства ДНК и РНК  определяются последовательностью  оснований в полинуклеотидной цепи и пространственным строением цепи . Последовательность оснований содержит генетическую информацию, а остатки моносахаридов и фосфорной кислоты играют структурную роль (носители оснований).

При частичном гидролизе  нуклеотидов отщепляется остаток  фосфорной кислоты и образуются нуклеозиды, молекулы которых состоят из остатка пуринового или пиримидинового основания, связанного с остатком моносахарида — рибозы или дезоксирибозы. Ниже приведены структурные формулы основных пуриновых и пиримидиновых нуклеозидов:

Пуриновые нуклеоз иды:

Пиримидиновые нуклеозиды: