Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты – это органические соединения с очень большой относительной молекулярной массой. Они содержатся во всех живых организмах и играют определённую роль в биосинтезе белков, а также в передаче наследственных свойств. Нуклеиновые кислоты являются материальными носителями генетического кода, который определяет последовательность аминокислот в белках. Нуклеиновые кислоты являются полимерам, их мономерами являются нуклеотиды, поэтому нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды.

Нуклеотид состоит из трёх основных частей: фосфатной группы, сахарного остатка и основания.

Нуклеотид:

 

Важнейшими нуклеиновыми кислотами является ДНК и РНК.

 

Сахарным компонентом ДНК служит 2-дезоксирибоза, а сахарным компонентом РНК служит рибоза.

 

НО О СН₂ – ОН

H H b - рибоза

H H

HO OH

 

НО О СН₂ – ОН

H H b - 2- дезоксирибоза

H H

H OH

 

В молекулу ДНК входят четыре разных основания – два пиримидиновых и два пуриновых: цитозин, тимин, гуанин, аденин. В молекулу РНК входят те же основания, что и в ДНК, за исключением тимина, вместо которого входит урацил.

 

 

Нуклеиновые кислоты, как и простые белки, имеют первичную, вторичную и третичную структуру. Чередование мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи образуют первичную структуру нуклеиновой кислоты точно так, как из аминокислот образуется белок.

Вторичная структура ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух переплетённых полинуклеотидных цепей. Одна цепь изогнута в виде спирали и удерживает около себя вторую полинуклеотидную цепь. Пространственная структура полинуклеотидных цепей ДНК и РНК была определена методом рентгеноструктурного анализа. Модель структуры ДНК предложили в 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик. Эта модель состоит в следующем.

1. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль и состоит из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в противоположные стороны вокруг общей оси.

2. Пуриновые и пиримидиновые основания расположены внутри спирали, а остатки фосфата и дезоксирибозы – снаружи.

3. Диаметр спирали – 2 нм, расстояние между соседними основаниями вдоль оси спирали 0,34 нм, они повёрнуты относительно друг друга на 36⁰. Таким образом, на полный виток спирали (360⁰) приходится 10 нуклеотидов, что соответствует длине спирали по оси 3,4 нм.

4. Две спирали удерживаются вместе водородными связями между парами оснований. Важнейшее свойство ДНК – избирательность в образовании связей (комплементарность). Размеры оснований и двойной спирали подобраны в природе таким образом, что тимин (Т) образует водородные связи только с аденином (А), а цитозин (C) – только с гуанином (G).

Таким образом, две спирали в молекуле ДНК комплеметарны друг другу. Последовательность нуклеотидов в одной из спиралей однозначно определяет последовательность нуклеотидов в другой спирали.

В каждой паре оснований, связанных водородными связями, одно из оснований – пуриновое, а другое – пиримидиновое. Отсюда следует, что общее число остатков пуриновых оснований в молекуле ДНК равно числу остатков пиримидиновых оснований.

Двухспиральная структура ДНК с комплементарными полинуклеотидными цепями обеспечивает возможность самоудвоения (репликации) этой молекулы. Задача ДНК в организме – обеспечение самовоспроизведения клеток.

В отличие от ДНК, молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи. Полинуклеотидная цепь РНК не имеет строго определённой структуры. Она может складываться сама на себя и образовывать отдельные двухцепочечные участки с водородными связями между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Водородные связи в РНК не подчиняются таким строгим правилам, как в ДНК. Так, гуанин (G) может образовывать водородные связи как с урацилом (U), так и с цитозином (С). Поэтому двухцепочечные участки РНК некомплементарны, и нуклеотидный состав РНК может меняться в широких пределах.

Третичная структура нуклеиновых кислот – это пространственное расположение ДНК и РНК (в виде компактной палочки, клубка и т.д.).

ДНК и РНК локализуются в различных частях клетки, с этим и связаны их функциональные особенности.